全球6G研究公開展综述

01概観

移动通信技术目前已演进到第五代（5G）,纵观其发展历程，2G/3G实现了基本的移动连接，而部署最广泛的4G通过智能终端的普及带来了巨大的数据吞吐量，改变了用户的生活方式。5G更是在还未全面商用就备受关注，其目标不仅仅要提高传统用户的业务体验，更是将移动通信与垂直行业结合，大大拓展移动通信业务领域。虽然全球范围而言，5G目前仍处于部署初级阶段，与垂直行业的合作也刚刚开始推进，但未来随着部署及业务的不断成熟，定能带来移动通信市场的繁荣，加速各个行业甚至整个社会的数字化进程。

5G のシステムおよび能力は大幅に向上しており、アプリケーションの現場もますます多元化していますが、依然として限界があります。 5つは、人工知能、ブロックチェーン、クラウドコンピューティングなどのICT技術などの新しい技術の駆動です。新しい材料、アンテナなどのプロセスも同様に、端末の多様化と各行のデジタル化のレベルに応じて、絶え間なく要求が続けられています。向上、全息类、沉浸式XR、触觉互联网、智慧工厂等提案、不要求速度、時間延長、接続数、覆盖范围等伝送性能の要求が高まり、また、次世代の移動通信のニーズを認識するためにもバンドが必要となる。技術研究の要求は段階的に発展しており、10G による社会帯域の巨大な変化と追加の付加価値により、全球が競争力を持つ国家となる及び产业链高度重視移動通信技術、不各種大标標準組織、学术界どころか很多国家相机垄、产业界都纷纷展开预研、次の 2030 年、つまり XNUMX 年に向けて、成熟した技術体系を備え、新たな交通需要に応え、同時に自己競争力を高めることができるようにする。

本稿では、次世代の移動通信、すなわち6Gシステムを対象に、全球各大標準組織、地域および国家組織、高校研究機構の研究背景および関連展開、分析を行っている。現在の潜在的な無線側とネットワーク側の技術の方向性とバンドの技術を検討し、最終的には 6G の発展を完了し、6G の分野と全体の発展の方向性についての考えを提案しました。

02全球6G研究现状態

2.1 国际組織および地域組織

2.1.1 国际電気信联盟（ITU）

国际电信联盟下设的电信标准化部门第13研究组（ITU-T SG13）致力于未来网络研究,并于2018年7月建立了NET-2030网络焦点组，旨在探索面向2030年及以后的网络服务需求。该焦点组下设3个子组，包括应用场景与需求，网络服务与技术以及架构和基础设施，并于2019年发布2本白皮书，分别关注应用场景以及2030网络的新服务能力，提出了全息、触觉互联网等多种新型场景，以及目前网络Gap和未来网络最需关注的服务。

此外,ITU下设的无线电通信部门5D工作组（ITU-R WP5D）于2020年2月在瑞士日内瓦召开的会议上，启动了面向2030及未来（6G）的研究工作。会议形成初步的6G研究时间表，包含未来技术趋势研究报告、未来技术愿景建议书等重要计划节点。本次会议上，ITU启动“未来技术趋势报告”的撰写，计划于2022年6月完成。该报告描述5G之后IMT系统的技术演进方向，包括IMT演进技术、高谱效技术及部署等。此外，还计划2021年上半年启动“未来技术愿景建议书”，到2023年6月完成。该建议书包含面向2030及未来的IMT系统整体目标，如应用场景、主要系能力统等。目前，ITU尚未确定6G标准的制定计划。

2.1.2 電気气電子工程师协会（IEEE）

IEEE于2018年8月启动了目标为“实现5G及更高版本”的未来网络研究。2019年3月25日，IEEE赞助的全球第一届6G无线峰会在芬兰召开，工业界和学术界众多参会代表发表对于6G之最新见解和创新，探讨实现6G愿景需要应对的理论和实践挑战。该会议的论文及报告涉及对6G的场景畅想、毫米波及太赫兹、智能连接、边缘AI，机器类无线通信等多项技术，第二届6G无线峰会也于2020年在线上举行，由业界、运营商、研究机构学者及利益相关者进行主题演讲、技术会议及相关展示等，6G峰会属于全球范围内技术盛会，目标是通过各行业群策群力，明确6G愿景及发展方向。

2.1.3 第三代合作伙伴计划（3GPP）

3GPP目前的在研版本R17仍然是5G特性的演进及增强， 但需求组SA1已启动未来业务的相关立项，包含智能电网、触感通信等，有较大可能平滑过渡到下一代移动通信系统。根据目前进展及计划，3GPP大概率会在R19(2023年)开始6G愿景、技术、需求方面的工作,在R21或以后阶段开始进行6G标准化工作。

2.1.4 6G フラッグシップ

芬兰财赞助、奥卢大学（オウル大学）主导の6G旗舰计划（6G Flagship）は2019年に制定され、「近即時、無制限の無線接続」を提供するための標準化通信技術を提供し、2019年9月に公開されました。 《6G ユビキタス ワイヤレス インテリジェンスの主要な推進要因と研究課題》、6G が大きく変化する生活、いくつかの技術的特徴、いくつかの技術的点の解決の必要性などに関する最初の回答。人工知能、新しい許可入力、信号形成、模倣、大型知能表面などに焦点を当て、同時に無線ハードウェアの発展と安全性を分析し、ネットワークの研究方向は信任確立に集中している。

2.2 国家观点与布局

2.2.1 欧盟

欧盟在2017年发起第6代移动通信（6G）技术研发项目征询，旨在2030年商用6G技术。同时，欧盟已启动为期3年的6G基础技术研究项目，主要任务是研究可用于6G通信网络的下一代前向纠错编码技术、高级信道编码以及信道调制技术。欧盟Horizon 2020组织也将启动“智能网络与服务”的6G研究项目，目前正在前期论证预研阶段。さらに、将来の応用分野および太字、無線LAN接続、無線LAN、暗号解読などの技術の方向性に注目する、ヨーロッパ国家技術研究センター、奥卡大学などを含む欧州連合の補助大学および研究機構が含まれています。

2.2.2 美国

美国政府十分重视6G技术，且在太赫兹及空天地一体化技术领域持续发力。FCC于2019年3月颁布美国在THz频段上频谱分配：95 GHz to 3THz，认为6G将迈向太赫兹频率时代，随着网络越加致密化，基于THz、区块链的动态频谱共享技术、空间复用技术等3大类技术正在变成新的技术趋势。美国纽约大学、加州大学及弗吉尼亚理工大学都在进行太赫兹及其他6G方向的预研工作。此外，Space-X、OneWeb、Amazon等纷纷推出卫星互联网计划，作为后续6G的潜在赋能技术。

2.2.3 日本

日本政府计划通过官民合作的方式制定未来6G的综合发展战略。经济产业省设立总额2200亿元的基金，建立一个关键国家优先项目，启动6G研发。由东京大学校长担任主席，东芝等科技巨头提供技术支持。日本目前在太赫兹领域独占优势，并将太赫兹技术列为“国家支柱技术十大重点战略目标”之首。NTT集团就曾经宣传开发出了太赫兹和轨道角动量两项B5G和6G技术。此外，日本还将把“光半导体”作为支撑6G的信息处理技术。NTT表示将与65家企业合作，力争2030年之前实现用于6G的光半导体量产。

2.2.4 韩国

韩国の6G研究は主に企て及び高校研究機構に集中しており、三星、SK、LG電子、韩国高等科学技術研究院などが含まれ、その中にはLG電子と韩国の高等科学技術研究院が合作して6G研究センターが設立されている。 SK Telecom は、6G ネットワーク技術の開発に向けて承認を承認しました。SK Telecom は、6G ネットワークの開発における連携を強化するために、承認基盤公司および瑞典愛する立信公司と承認しました。高級通讯研究中心，開始对2019G网络研究，6年6月，三星播放2020G愿景白皮书《7G：The Next Hyper Connected Experience for All》，内容涵盖了三星の6G愿景，演进趋势，应用场景，指标需要、新しい技術および予定の標準化時間表。

2.2.5 中国

2019年11月，科技部召开6G技术研发工作启动会，宣布成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组，其中，推进工作组负责推动6G技术研发工作实施；总体专家组负责提出6G技术研究布局建议与技术论证，为重大决策提供咨询与建议。工信部也于2019年成立6G研究组，后又更名为IMT-2030，聚集工业界和高校等各方力量，涵盖了需求、无线及网络技术，加强前瞻性愿景需求及技术研究，目标在于明确6G推进思路和重点方向。

03潜在的な研究方向

次の世代の移動通信の研究は、新しい技術と新しいネットワーク構造の探求ではなく、本章では、さまざまな大組織、高校および研究機関の現在の研究方向の焦点を扱い、新しい周波数、新しい無線側技術、および新しいものに分けられます。ネットワーク アーキテクチャとネットワーク機能 3 の種類については、主に技術的特徴と 6G システムの必要性を取り上げ、今後のより高度なシステムの研究作業に基本的な参考を提供します。

3.1 新しいビデオ谱
トラフィックの種類とユーザーはさらなる多角化に向かっており、ネットワーク性能の要求はますます高くなり、現在は低周波数のリソースが徐々に占有されており、そのため将来の周波数の延長は6Gの探求の方向になるでしょう。トラフィック境界に関連する周波数には、太さの部分と可視の部分が含まれます。

重要なのは、100 GHz から 10 THz の周波数領域であり、波長範囲は 0.03 ～ 3 mm であり、無線電波と光波の間を介して、伝送される情報量が豊富で、皮膚秒量レベルで、高時間の空間位相特性を備えています。 、低光子エネルギー、耐透過性、安全性の高さ、定性の良さ、バンド幅の高さなどの特性を利用することができる。 、無線データセンター、空間アプリケーションなどがあり、その範囲は近距離点対点通信、チップ通信、健康診断、およびケーブルネットワークなどである。現在、メタボリック研究に関する重要な課題は、コアデバイスの開発と電気駆動の空間設計である。

420～780 THz、波長範囲380～780 nmの光波長帯域を認識でき、許可を必要とせずにすぐに使用でき、光通信は照明と通信の組み合わせ、無電磁妨害、色保護などの機能を備えているため、VLCは近距離家庭用インターフェースとして機能します。 VLC の主な用途には、室内無線接続、室内定位、室内航行、智能交通、航空分野での利用、機器間のデータ共有、高速情報転送、水中などがあります。通信、情報安全分野などでは、可視光通信のネットワークはまだ成熟しておらず、移動端末の可視光受信装置が注目されている。

3.2 新しい無線側技術

3.2.1 大型智能表面

従来の移動システムでは、より適切に変化する無線チャネル環境を実現するための多くの無線技術が、開発機の設計（波形方式、コード方式、時間空間伝送方式など）を利用してシステム容量を向上させてきた。以前は、電磁波の制御力は送信機と受信機に限定されていたが、最近では、智能表面の出現により、チャネル環境の電磁波性能が動的に制御され、境界とネットワークの相互関係が引き起こされる。エネルギー表面構造は、一般に、デジタルコード化によって電磁波を主に制御し、振幅、位相、位相、および周波数を制御可能な電磁界を形成することができる。この機構は、智能超表面の物理的電気磁気世界と情報科学のデジタル世界の間のインターフェースを提供し、智能超表面技術には、低消費電力、低ハードウェア構成、無乾燥、構成活性、応用分野、さまざまな要求に応じた能力も含まれています。応用分野では、反射、透過、散乱などの方法で電磁波を時間的に制御し、無線環境を変化させ、有用な信号量を増加させ、さらにカバーリングの増加、システム容量の向上、設計の簡素化を実現し、将来のモバイル通信の発展に大きな影響を与えます。

3.2.2 新しいコードと波形

在以前移动系统演进过程中，从4G到5G，峰值速率增长了10倍以上，可以预测，到下一代移动系统，速率增长趋势仍然会保持，甚至可能加速。译码的吞吐量需求达到百Gbps以上，需要对译码算法、纠错码重新设计，提高译码并行度。同时可靠性要求也逐渐提高，要求编码要有更低的差错平层，优化相关设计。目前研究比较多的编码技术包括Spinal编码技术、索引调制技术、非线性预编码，同时人工智能用于编码也逐渐受到关注。此外，5G系统中，波形设计能够灵活适配不同应用场景，而未来6G支持的场景及业务更为复杂，性能指标也将大幅提升，新波形的设计及引入势在必行。目前研究包括基于非正交波形设计，变换域波形设计等。新型编码及波形都将在未来系统中发挥重要作用，是需要重点探究的技术方向。

3.3 新しいネットワーク構成とネットワーク機能

3.3.1 天地空海統合

スター通信は、現代のデジタルトランスフォーメーション生活を改善する上で重要な役割を果たしており、地上ネットワークと比較して、スターネットワークは、完全な地上カバレッジ、先進的なモビリティ、高い安全性と信頼性、長距離転送のタイムラグ保証などを備えています。スター、航空機、地上ネットワークを組み合わせることで、立体的かつ大規模なネットワーク間の相互接続が実現され、広範囲、大容量、大規模な接続の情報の配信と交換が可能になり、特定の地域の村落地域との通信が実現します。接続、空域海域接続、ハッキング管理などの特殊な環境では、全球的な無遮断および無感知の切り替えが実現され、次世代の移動通信遮断要件、接続要件が保証されます。現在のテクノロジ アーキテクチャ面のテクノロジ チャレンジには、トランスポート ルートの高速化、ネットワークのリアルタイム ルーティング、大規模なサービス スケール差、およびリアルタイムのネットワーク統合、トランスポート設計、最適化、インテリジェントな同等テクノロジ面など、大幅なテクノロジの進歩も必要です。

3.3.2 確定性ネットワーク

确定性网络（DetNet——Deterministic Networking）原本是一项帮助实现IP网络从“尽力而为（best-effort）”到“准时、准确、快速”，控制并降低端到端时延的技术，最初主要针对工业、能源、车联网等对网络低时延、可靠性和稳定性要求极高的垂直行业。目前IEEE制定的TSN标准提供了以太网的确定性，IETF成立的确定性网络工作组则致力于将TSN中开发的技术扩展到路由器，扩展网络规模。未来随着移动终端及所搭载业务类型更加多样化，高精度时间同步，绝对的端到端上限时延，超可靠零丢失的数据包传递等“确定性”的需求将成为下一代移动系统的要求。而无线侧是实现移动系统端到端确定性的关键，无线传输容易受到环境影响，传输质量难以保障。在5G时代，3GPP标准制定了TSN与5G融合的方案，将5G系统作为TSN桥，以黑盒子的方式进行架构融合，但两者仍是独立的系统，难以充分保障TSN的性能。未来在下一代移动通信系统中，将充分考虑业务的特性，使得6G原生支持确定性，相关的技术方案和架构体系需要进一步完善。

3.3.3 云原生

クラウド ジェネレーションとは、クラウド エンド サーバーにアプリケーションを配置し、コンテナ化、マイクロサービス、継続的な配信、および DevOps の優れた機能を備え、これらの技術により、安全性が高く、管理が容易で、閲覧しやすい接続システムを構築できるようにすることを指します。 5G コア ネットワークは、ネットワーク機能をより簡単に利用できるようにするサービス アーキテクチャであり、データ センターでのクラウド化の効果を実現します。モバイルネットワーク上の無線装置は昔から密閉性が高く、ネットワーク機能にはリアルタイム性などの要求が非常に高いが、クラウドクラウド関連の研究が進められている。常に研究が進められ、相信の技術と発展が絶え間なく発展し、将来的には、活発で高耐久性の新しいネットワーク フレームワークを構築することが可能になります。

3.3.4 泛在智能

現在の通信分野では、人工知能の絶え間ないトラフィックが革新的な技術の各段階で存在しており、システムの構築が完了すると、人工知能と次のモバイルネットワークとの結合は妨げられないものとなっている。将来的には、ネットワーク フレームワークの絶え間ない展開や接続の発展に伴い、人工知能はネットワークの各リンクにさらに密接に結合できるようになるでしょう。クラウド端末に展開し、特定のトラフィックの智能化だけを目的とするのではなく、ネットワークの配置、計算法設計、計算力の割り当てを含むシステム設計とより統合して、智能化をより広範囲に適用します。ネットワークに埋め込まれ、真の智能が実現され、将来のモバイルネットワーク能力が大幅に向上します。

3.3.5 内部生安全

将来の新しいトラフィック シーンとネットワーク フレームワークには、接続、AI などでの統合化が含まれており、より多くの攻撃ポイントに組み込まれ、安全性がさらに高まる可能性があります。システム構築が完了した後、孤立した安全設計、蓄積、追加によって、効率が低く、安全性が低いという問題が存在します。セキュリティは、内部、共用、オリジナルなどの属性に基づいて、安全機構と異なる安全プロトコルを組み合わせることで、ネットワークに安全な処理を実行すると同時に、安全保護機能が自主的な駆動力を持ち、さらには将来の 6G ネットワークでは、ネットワーク内で安全な防御力を発揮するのではなく、安全な防御力を引き出すために、ネットワークが継続的に変化しています。

04サマリー

6G网络是将是面向2030年及以后的网络，虽然目前处于研究的初级阶段，但仍然可以从业务及技术的演进趋势初步窥探，6G网络需要支持未来业务的更高带宽、更严格的确定性，更广更深程度的覆盖，同时考虑提供更智能、更安全、更灵活的网络服务。本文梳理了研究机构针对6G的进展及潜在技术方向，尽管目前6G路线尚不明确，潜在方向也存在理论、物理实现以及组网等各方面的问题，但随着科研的不断投入及产业界持续推进，相信下一代移动通信系统定将带来更多维度的改变及更深层次的颠覆！

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