1.1 6G研究背景
20世纪80年代前后,基于蜂窝组网理论的第一代模拟移动通信系统在全世界得以应用。自此,移动通信技术及系统大概每10年发生一次更新换代,移动通信业务形态则以20年左右的周期进行着更迭。移动通信技术及系统发展如图1-1所示,按照这个趋势,2030年前后,我们将迎来“6G时代”。
根据移动通信系统“十年一代”的演进规律,每一代移动通信技术从概念研究到商业应用基本上都需要10年左右的时间。即,当上一代移动通信技术进入商用阶段,业界将会启动对下一代移动通信系统概念和技术的研究。2019年4月,美国和韩国率先启动了5G商用服务。我国于2019年6月6日向中国移动通信集团有限公司(简称中国移动)、中国电信集团有限公司(简称中国电信)、中国联合网络通信集团有限公司(简称中国联通)和中国广播电视网络有限公司4家单位发放了5G商用牌照。2019年11月1日,三大运营商正式上线5G商用套餐,标志着中国正式进入5G商用时代。据不完全统计,截至2020年4月,全球已有41个国家/地区的73家运营商正式提供5G业务。
伴随着全球5G商用的启动,多个国家和组织已经启动了对6G的探索和研究工作。欧盟于2017年发起了6G技术研发项目征询,旨在研究下一代移动通信关键技术;美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission,FCC)于2019年3月宣布开放部分太赫兹频段用于6G技术试验使用;日本将开发太赫兹技术列为“国家支柱技术十大重点战略目标”之首,在2019财政年度提出10亿多日元的预算,着手研究6G技术;2019年6月3日,中华人民共和国工业和信息化部召开6G研究组成立大会,正式开启中国6G研究的大幕。电气与电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)于2019年3月在荷兰召开了全球第一届6G无线峰会,探讨6G愿景及技术挑战。2020年年初,国际电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)启动了面向2030年及未来6G的研究工作,标志着6G正式被纳入国际标准化组织研究计划。虽然业界已经启动了对6G的前瞻性研究,各方也提出了一些关于6G的畅想,但是就6G的愿景需求及关键技术尚未达成共识,关于频谱、网络架构、接入、传输等方面的标准化工作更未开展,6G研究尚处于探索的初期阶段。
图1-1 移动通信技术及系统发展
注:TACS为全接入通信系统(Total Access Communication System);AMPS为高级移动电话系统(Advanced Mobile Phone System);NMT为北欧移动电话(Nordic Mobile Telephone);GSM为全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications);PDC为公用数字蜂窝(Public Digital Cellular);WCDMA为宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access);TD-SCDMA为时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access);CDMA2000为码分多址200(0 Code Division Multiple Access 2000);WIMAX为全球微波接入互操作性(World Interoperability for Microwave Access);IMT为国际移动通信(International Mobile Telecommunications);ITU-R为国际电信联盟无线电通信部门(International Telecommunication Union-Radiocommunication Sector);LTE-A为长期演进技术升级版(Long Term Evolution-Advanced);3GPP为第三代合作伙伴计划(Third Generation Partnership Project)。
可以看出,目前我们仍无法对“什么是6G”做出准确的回答。但是,结合各方对6G愿景、应用场景和关键性能指标的展望,我们仍然可以对6G的概念形成一个轮廓性的解读。