美国、欧盟、中国6G主要研发行动对比研究

摘要：6G即第六代移动通信系统，是继5G后的下一代移动通信技术。相对于5G技术，6G技术在连接速率、密度、时延、频谱效率、能量效率等多个性能指标方面均有很大的提升。随着2021年5G商用进入快车道，面向2030的6G技术已经成为全球竞争焦点和研发热点。

以美国、欧盟等为代表的国家和地区分别启动6G相关研发计划，制定相关研发行动，部署相关研究工作，如美国电信产业解决方案联盟（ATIS）成立Next G联盟，促进6G技术研发、标准化和市场化；欧盟建立智能网络服务合作关系（SNS），实施6G研究和创新计划。中国高度重视6G技术的发展，2021年在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年（2021—2025年）规划和2035年远景目标纲要》的《加快建设新型基础设施》一节中提到要前瞻布局6G网络技术储备。

美国、欧盟、中国是世界前三大经济体，梳理近3年美国和欧盟6G技术的主要研发行动，总结经验和做法，进而结合中国实践，可为面向2030年的6G技术发展提供决策支持。

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6G技术介绍

6G将引入新的愿景、性能指标、关键技术和应用场景，满足多种网络接入方式和实现空天海地一体化覆盖范围，实现关键性能指标的优化和相关技术创新。

• 6G网络将实现泛在、智能连接愿景，实现空天地海一体化网络的泛在无缝连接，实现多通信感知计算一体化智能连接等。

• 6G技术在连接速率（用户体验速率提升到5G网络的10倍以上）、密度（连接密度提升至5G网络的10倍）、时延（时延缩短近90%）、频谱效率（比5G时代提高3到5倍）、能量效率（提高至5G网络的100倍以上）等多个性能指标方面均有很大的提升。

• 6G关键使能技术可分为无线空口使能技术、网络使能技术、新物理维度使能技术等多方面。

• 6G可应用于扩展现实（XR）、数字孪生、智慧车联网、工业物联网等多应用场景。

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6G研发进度安排

联合国主管信息通信技术事务的专门机构国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）和电信标准组织第三代合作伙伴项目（3GPP）针对6G研发均做出了一定的计划安排：

• 2020年2月，国际电信联盟在瑞士日内瓦召开的第34次国际电信联盟工作组会议上，正式启动面向2030年及未来的研究工作。此次会议明确了截止到2023年底的国际电信联盟6G早期研究的时间表，具体包括完成技术趋势研究报告（2020年6月）、未来技术愿景建议书（2023年6月）等计划安排。同时，国际电信联盟早在2019年的世界移动通信大会（WRC-2019）上，就已经部署下一步工作安排，计划在2023年底的世界无线电通信大会（WRC-2023）上正式讨论6G频谱需求，并在2027年底完成6G频谱分配。

• 第三代合作伙伴项目计划于2023年开启对于6G的研究，并将在2025年下半年开始对6G技术进行标准化，2028年下半年将有6G设备产品面世，到2030年将冻结R23标准版本。

全球6G技术竞争已经拉开帷幕，尽管当前美国、欧盟和中国还没有制定出详细的6G发展路线图，但就6G商用化进程而言，全球基本已经达成初步共识，即在2030年左右实现商用。

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6G主要研发行动

3.1

美国主要6G研发行动

3.1.1

美国电信产业解决方案联盟成立Next G联盟，推进6G技术研发、标准化和市场化

2020年10月，美国电信产业解决方案联盟成立Next G联盟（又称6G联盟），Next G联盟由产业界（苹果公司、AT&T公司等）和学术界（哥伦比亚大学数据科学研究所、北卡罗来纳大学等）共60个机构组成，联盟工作内容涵盖技术研发、标准化和市场化等全过程。该联盟旨在通过私人部门产业联盟的力量，在未来10年内提升北美无线技术的领导地位。

Next G联盟主要开展以下工作：

• 制定6G发展技术路线图，确保北美在全球6G方面的领先位置。

• 确定优先发展事项，影响政府资金使用和促进政府行动。

• 制定战略和实施计划，促进6G技术快速市场化。

3.1.2

政府与产业界联合启动弹性和智能下一代系统（RINGS）计划，资助学术界开展基础性项目研究

2021年6月，美国国家科学基金会、商务部、国防部与产业界（苹果、爱立信、谷歌、IBM、英特尔、微软、诺基亚、高通公司、VMware等9家企业）共同发起弹性和智能下一代系统计划，该计划旨在增强6G、卫星网络、未来版本Wi-Fi的弹性和可扩展性，加速下一代无线移动通信、网络、传感和计算系统等领域的基础研究。

弹性和智能下一代系统计划由政府和产业界共同投资4000万美元，计划资助数量约36~48项，项目周期3年，重点资助学术界基础性研究项目，资助研究方向为：

• 弹性网络系统，具体涉及网络安全保护方法、智能网络架构以及网络管理方法、无人工干预的自治网络等方向。

• 网络使能研究，具体涉及射频、信号电路、天线和组件的创新性设计、新型频谱管理方法、设备-边缘-云连续体的可扩展性等方向。

3.2

欧盟主要6G研发行动

3.2.1

欧盟委员会建立智能网络服务合作关系，实施6G研究和创新计划

2021年3月欧盟委员会与欧洲5G基础设施协会（5GIA）建立智能网络服务（Smart Network Service，SNS）合作关系，旨在确保欧洲在开发和部署5G、6G网络技术和服务方面的领先地位。

智能网络服务合作关系获得了2021—2027年预算期内欧盟研发框架计划“地平线欧洲计划”和产业界共计18亿欧元的共同投资（欧盟和产业界各出资9亿欧元），用于开展以下工作：

• 通过实施相关的研究和创新计划，在2025年左右完成6G框架研究和技术标准化，为6G早期市场化做好准备，确保欧洲掌握6G技术主导权。

• 促进欧洲5G部署，实现经济和社会的数字化与绿色化转型。

3.2.2

产业界和学术界联合启动Hexa-X项目，开展6G系统架构研究

2021年1月，欧洲产业界（诺基亚、爱立信等）、学术界（奥卢大学、比萨大学等）共25个机构共同发起6G研究旗舰项目Hexa-X项目，项目周期3年，旨在通过研究6G系统使能架构，打通物理世界、数字世界和人类世界。

Hexa-X项目与其他8个6G应用研究项目获得了欧盟研发框架计划“欧盟地平线2020研究和创新计划”共计6000万欧元的投资。Hexa-X项目主要开展以下几方面基础研究：

• 基于高频、高分辨率定位传感的全新无线电研究，具体涉及关键使能技术评估、无线电技术发展路线图、硬件波形设计与定位传感新方法等。

• 人工智能驱动的空口设计和网络管理研究，具体涉及人工智能技术对空口设计和网络管理方面的影响评估、人工智能驱动的空口设计和网络管理新方法和算法等。

• 基于网络分解和动态可靠性的6G网络使能研究，具体涉及智能、灵活、高效的新型网络架构设计，极端环境下提升网络性能的新方法等方向。其他8个应用研究项目针对智能连接场景开展研究，研究方向分别为智能无线通信、智能边缘计算平台、智能网络、智能连接平台、智能资源管理、智能无线连接技术、智能连接环境、新型软件定义网络控制器等方面。

3.3

中国主要6G研发行动

3.3.1

政府部门成立IMT-2030（6G）推进组，推动6G技术研发工作部署

中国政府部门从2019年开始进行6G战略部署，工业和信息化部联合科学技术部、发展和改革委员会等部门成立IMT-2030推进组，推进6G研发工作实施。此外科学技术部牵头联合发展和改革委员会、教育部等部委成立国家6G技术研发推进工作组（政府部门联合组成）和总体专家组（学术界和产业界专家代表组成）。

IMT-2030推进组将重点开展以下三方面工作：

• 明确6G愿景需求和业务应用场景。在5G技术成功商用的基础上，进一步提升性能。

• 开展6G关键技术研究。聚焦6G关键核心技术，在芯片、新材料等方面支撑产业发展。

• 加强全球合作。加强全球范围内6G推进组织、企业、高校科研院所间的交流合作，推动形成全球统一的6G标准。

3.3.2

科学技术部制定国家重点研发计划，重点支持6G技术前期基础研究

2021年5月，科学技术部制定国家重点研发计划“多模态网络与通信”重点专项项目，项目周期不超过4年。该项目目标之一是巩固中国在移动通信领域的领先优势。开展5G演进及6G技术的前期研究，开展天地一体化技术的先导研究，使中国成为6G技术、系统和标准的全球引领者。

该项目围绕多模态网络、新一代无线通信、超宽带光通信3个技术方向，拟启动10项任务，政府出资2.64亿元（其中共性技术类项目配套经费与国拨经费比例不低于1︰1）。其中6G方向启动两项重点任务：

• 6G通信-感知-计算融合网络架构及关键技术，具体涉及融合网络架构、融合技术、多维信息感知和数据处理机制、干扰管理技术、资源管理、实时/智能/绿色的算力网络技术等。

• 6G超低时延超高可靠大规模无线传输技术，具体涉及无线传输理论研究、信道容量表征、跨域协调及适配技术、多域资源的协同和调度技术、接入与多连接技术、无线空口技术。

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6G研发行动特点对比

总体来看，美国、欧盟、中国均已成立研发推进组织，制定研发项目，共同推进6G技术研发，在研发行动主导、研发资助模式、研发内容等方面均形成了一定的特点。

研发行动关键推动者方面

政府主导，产业界、学术界积极参与是当前技术研发的主要模式。中国政府成立6G研发推进组，并整合学术界和产业界力量成立总体专家组；欧盟委员会与欧洲5G基础设施协会（该协会包括产业界和学术界）建立智能网络服务合作关系，其中政府在研发计划中起主导型作用，并且积极调动学术界和产业界力量，参与相关工作。值得注意的是，目前美国6G研发行动主要以私营部门为主导，私营部门电信产业解决方案联盟成立Next G联盟，整合产业界和学术界力量提升北美在全球无线领域的影响力。

研发资助方面

政府与产业界共同出资是当前技术研发资助的主要模式。中国政府制定重点研发计划，明确提出配套经费和国拨经费比例不低于1︰1；美国政府和产业界联合启动弹性和智能下一代系统计划，共同投资4000万美元（双方等额出资）；欧盟成立合作伙伴关系，欧盟政府和产业界共同出资18亿欧元（双方等额出资）。在出资模式上，上述国家均注重政府与社会资本相结合，共同为6G技术发展提供研发支持。

研发内容方面

网络系统和无线传输系统是当前技术研发的主要内容。中国启动网络架构及关键技术、无线传输技术方向重点专项研究；美国弹性和智能下一代系统计划启动弹性网络、网络使能技术方向研究；欧盟Hexa-X项目启动全新无线电、人工智能驱动无线空口和网络管理、网络使能技术方向研究。上述研究均注重网络系统和无线传输系统方面研究，并强调人工智能在未来6G技术中的应用。

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6G研发行动启示

本文通过梳理美国、欧盟和中国近3年的6G主要研发行动，从研发行动主导方面、研发资助方面、研发内容方面，多角度对比研发行动特点，总结经验和做法。针对当前现状，得到以下三点启示。

• 要加强战略顶层设计，制定详细的6G发展路线图。6G技术发展涉及技术研究、标准化和市场化等全生命周期过程。针对6G技术发展路线图，国际电信联盟和第三代合作伙伴项目均已制定相关的研究计划表，美国、欧盟也积极成立相关研究组织，推动6G技术研发和标准化。6G发展涉及多个层面，要积极借鉴现有5G发展的成功经验，制定更加详细的6G技术发展路线，在战略层面上扩大优势。

• 要重视整合政府、产业界（企业、组织等）、学术界（科研机构、大学等）多方力量，合作发展6G技术。要重视构建6G研发生态，积极借助联盟力量，搭建政府-产业界-学术界合作伙伴关系，凝聚各方优势，多方资助，合力开展项目研究；并且要积极投入国际事务，加强与国外相关组织联系，积极参与国际6G相关标准制定，为推动全球6G发展做出中国贡献。

• 要重视搭建产业生态环境，打通6G成果转化全链条。6G研发涉及基础研究、应用研究、试验开发和产业化等过程，需要一个良好的研发生态支撑。在推进6G技术研发过程中，一方面应加强6G研发中的基础研究，如新型网络架构、全新无线传输系统使能技术，以及人工智能在新一代通信网络中的应用；另一方面应该推动相关技术落地，通过试验开发等手段，促进核心技术成果转化应用，持续推动6G产业化。

作者：苑朋彬1、丁树芹2、吴思1

1 中国科学技术信息研究所

2 北京大学医学部

项目来源：中国科学技术信息研究所重点工作项目“重点科技领域前沿跟踪与深度研究2022”（ZD2022-03）

本文转载自微信公众号科情智库

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