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021 年,相信大部分人仍在用着 4g 网络,甚至都没明白什么是 5g,就开始听到6g 的消息了。
近日,国家知识产权局知识产权发展研究中心发布了《6g 通信技术专利发展状况报告》,对 6g 关键技术的专利发展情况进行深度解读。
报告显示,当前,全球专利申请量总体呈上升趋势,6g 通信技术领域全球专利申请量超过 3.8 万项。其中,中国是专利申请的主要来源国,专利申请占比达 35%,位居全球首位。
从全球各主要国家和地区的申请趋势来看,美国、欧洲、日本的专利申请保持平稳,趋势相对较为平缓,而中国从 2009 年之后,专利申请量开始迅速增加,明显超过美国、欧洲、日本和韩国等国家和地区,在全球专利申请中贡献率最大。
今天就来聊聊,6g 到底是什么?是噱头,还是真正的突破性技术?
01 6g 的诞生
6g,即第六代移动通信标准,是一个概念性无线网络移动通信技术,最早在 2018 年首次提出。
据悉,6g 的下载速度可以达到每秒 1tb,比 5g 传输速度提升了 100 倍。此外,6g 还可以将网络延迟从毫秒降到微秒级别。
有人说,5g 已经很快了,为什么还需要 6g 呢?其实,6g 的出现与 5g 在一定程度上有所不同,6g 致力于解决海陆空天覆盖等地域受限的问题。
中国信息通信科技集团有限公司副总经理、无线移动通信国家重点实验室主任陈山枝博士曾指出,目前移动通信人口覆盖率是 70%,但受制于经济和技术的影响,只覆盖了地球 20% 的陆地和 6% 的地表。
在我国,80% 以上的陆地和 95% 的海洋,都没有被移动网络覆盖。但在行业应用领域如航空、渔业、石油、森林火警、野外科考、户外拓展等对移动通信需求旺盛,因此 6g 应需而生。
有了 6g 通信,通过融合通信、计算、感知、智能等,建立起空、天、地、海泛在移动通信网,可以实现全球泛在覆盖的高速宽带通信,使人类进入泛在智能信息化社会。
例如:6g 网络信号可以抵达任何一个偏远的小乡村,让当地一些病人随时接受远程医疗,让孩子们接受远程教育。
在 6g 地面网络、全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统的联动支持下,地空全覆盖网络能帮助人类预测天气,快速应对自然灾害等。
6g 时代下,无论开车,骑车还是步行导航,6g 于全息技术结合,都可以不用低头看手机,而是在眼前投出一幅三维立体的城市全系地图。
人们还可以利用 6g 太赫兹通信波长极短等特点,研制出豪微尺寸的收发信和天线,通过微小的可穿戴和可植入设备间进行超高速度数据传输,实现微观尺度的万物互联。
02 6g 的关键技术
如果说 5g 是万物互联的网络系统,那么有专家对 6g 提出了一个新定义:6g,将成为物理世界与智能世界的“神经系统”。
前面提到的太赫兹技术,即被视为这个“神经系统”的关键技术之一。
从技术上说,太赫兹波是频率范围为 0.1thz-10thz,波长范围为 0.03-3mm,介于无线电波和光波之间的电磁辐射。
这是什么概念呢?现有的 5g 频率范围在 2.5ghz-6ghz 之间,不久的将来会用到的毫米波频率范围在 30ghz~300ghz 之间,而太赫兹波起点就是 100ghz(0.1thz)。从频段上,如果说 5g 是人人可见的楼梯甚至高层电梯,那太赫兹几乎就是高耸入云的“天梯”。
据称,这种超高频段的太赫兹波,脉冲短、穿透性强,且能量很小,对物质与人体的破坏较小。与微波技术相比,它看东西更清楚。与可见光比,它更是“透视眼”,可轻易穿透人的衣物。
和红外光比,它“嗅觉”灵敏,能区别是否携带毒品、爆炸物等违禁品。相较之 x 光,它更安全,不会破坏生物组织……
在医疗诊断、天文、物体成像、工业探伤、宽带移动通信、雷达探测等众多领域,太赫兹波都显示出了重大的科学价值及实用前景。
在通信领域,太赫兹波可以作为高速宽带的通信载体,将比现有 5g 快 100 倍,加载的信息量也更大,既适用于恶劣环境下的短距离保密通讯,也适用于高带宽需求的卫星通信领域。
因此,太赫兹被认为是 6g 的关键技术,其所在的 0.12thz-0.22thz 频段也已被国际通信联盟指定为 5g 之后的下一代地面无线通信的频段。
当然,构成 6g 这一未来世界“神经网络”的技术远不止太赫兹波。空天地一体化、电磁波轨道角动量技术、智能反射表面技术、可见光通信照明定位、区块链与无线网络融合……都被列为 6g 潜在的核心技术。
03 v6g 的争夺战
尽管 5g 还未全面普及,但全球 6g 研发的大幕已经拉开,均在争先抢占战略性的 6g 技术高地。
此前,诺基亚芬兰发布全球首份 6g 白皮书,美国也从 2018 年开始 6g 研究并率先在空天海地一体化通信开始研究。同时,欧盟、俄罗斯等也在紧锣密鼓地开展相关工作。
在中国,2018 年 3 月,工信部部长苗圩表示中国已经着手研究 6g。2019 年 11 月,科技部会同发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开 6g 技术研发工作启动会,会议宣布成立了家 6g 技术研发推进工作组、国家 6g 技术研发总体专家组。
此外,通信领域相关的标准组织 itu 和 3gpp 对于 6g 相关标准的制定,也给出了计划时间表,这一切都说明 6g 研发迫在眉睫。
不过《6g 通信技术专利发展状况报告》也指出,虽然我国 6g 通信技术专利申请贡献居首位,但中国创新主体未占据优势地位。
在全球申请量排名前十位的申请人中,主要是来自美日韩的专业通信厂商和研究机构,包括:日本 nec 公司、韩国大宇通信公司、日本三菱电子公司、韩国电信研究院、韩国三星电子、美国修斯网络系统公司、日本 ntt 公司、美国高通公司和美国卫讯公司。
而我国仅有电子科技大学 1 家高校位列全球申请第八位,厂商、运营商和科研机构均缺席。
换句话说,虽然专利数量上我国占有绝对的主导地位,但实际上没有一家企业类型的创新主体。
直到近日,华为终于传出了 6g 研发的相关消息。在 2021 年 4 月 12 日的华为全球分析师大会上,华为轮值董事长徐直军表示:6g 将在 2030 年左右推向市场,华为不久将发布华为 6g 白皮书,与各行各业一起探讨 6g 到底是什么”。
据悉,华为于 2019 年 9 月开始研发 6g,目前正处于技术研究、标准研究阶段。华为还在法国建立了 6g 研发中心。
此外,中兴通讯也表示,正在逐步克服各种关键的 6g 原型技术。
虽然相比美日韩的通讯厂商起步稍晚,但国内通讯厂商依然有机会引领行业发展。因为 6g 商用还需要很长的时间,新一代通信技术从研究到商业化通常需要 10 年左右。
5g 网络尚未全面普及,但并不妨碍人们提出对 6g 网络的幻想。随着 5g 连接规模不断扩大,网络压力随之增加,6g 一定会到来。
对于国家和企业而言,未来谁先占领 6g 网络的制高点,谁就能率先开启万物互联的新时代,6g 的战略意义不言而喻。科技博弈是场没有硝烟的“战争”,未来的 6g 同样如此。