什么是6G？6G网络与技术概述

6G（第六代无线通信技术）是5G蜂窝技术的后继者，预计将在2030年左右在全球范围内可用。6G网络将能够使用比5G网络更高的频率，并提供显著更高的容量和更低的延迟。6G互联网的目标之一是支持延迟为一微秒的通信。这比一毫秒的吞吐量快1000倍——或者说延迟是其1/1000。

6G技术市场有望在成像、存在技术和位置感知等领域实现显著改进。通过与人工智能等技术协同工作，6G计算基础设施将能够自动确定计算发生的最佳位置，包括关于数据存储、处理和共享的决策。通过这种方式，它有可能提供非凡的性能，并在广泛的应用和行业中创造新的可能性。

6G将基于第三代合作伙伴计划（3GPP）标准。3GPP是制定和维护5G及5G新空口无线通信标准的同一组织。需要注意的是，6G尚不是一项完全成熟的技术。尽管政府和私营部门正在投入大量精力和财力来研究和开发这一下一代无线标准，但支持6G的网络产品的行业规范仍需数年时间。一些电信公司，如爱立信，预计6G最早在2030年代初可用于商业市场。

6G与5G相比有哪些优势？

与5G一样，6G预计将使用多个频段进行无线通信。但主要而言，6G网络将通过使用无线电频谱高端的信号来运行。截至2025年，估算6G的数据速率仍为时过早。

2021年，LG展示了其在户外100米距离上传输和接收6G数据的能力；在同一试验中，LG还成功演示了自适应波束成形。2022年，悉尼大学副教授Mahyar Shirvanimoghaddam研究员提出，6G上无线数据传输的理论峰值数据速率可能达到每秒1太比特。该估算适用于在有限距离内短突发传输的数据。

2025年9月，美国和中国的科学家开发了一种小型全频谱6G芯片，能够以每秒100吉比特的速度传输数据。考虑到美国性能最好的5G网络提供约每秒300兆比特的5G下载速度，6G达到100 Gbps的可能性将使其比5G快约10,000倍。

通过一个现实世界的例子可以理解这些差异。假设一个高清电影文件大小为3 GB。如果在3G网络上下载该电影需要两个小时，那么在4G网络上将需要约20分钟。5G网络进一步加快了下载速度，只需两分钟即可下载整部电影。即便如此，5G速度仍远低于6G可能达到的水平。如果实现1 Tbps的速度，在6G网络上下载电影可能只需几分之一秒。

6G提供的超高容量和超低延迟将有助于推进5G引入的技术，并扩展5G应用的性能。它还将扩大能力范围，以支持无线连接、认知、传感、成像、数字孪生、自动驾驶汽车和混合现实等领域的新型创新应用。借助6G，接入点将能够使用正交频分多址同时为多个客户端提供服务。

6G预计将显著增强5G网络的许多关键特性。

6G的更高频率将实现比5G更快的采样率。它们还将提供显著更好的吞吐量和更高的数据速率。使用亚毫米波（波长小于1毫米）和频率选择性来确定相对电磁吸收率，预计将推动无线传感技术的发展。

移动边缘计算将内置到所有6G网络中，而现有5G网络则需额外添加。到6G网络部署时，边缘和核心计算将更紧密地集成，作为通信和计算基础设施综合框架的一部分。这种方法在6G技术投入运营时将提供许多潜在优势。这些好处包括改善对AI能力的访问、支持复杂的移动设备和系统，以及由于服务差异化增加和支持更多企业应用和用例而在许多行业中创造额外价值。此外，6G和边缘计算将促进人、设备和互联网之间更无缝的连接，重新定义未来无线通信的意义和应用。

6G互联网何时可用？

6G互联网预计将在2030年左右进行商业发布。2024年3月，3GPP发布了6G开发和部署的时间表。根据该时间表，6G技术性能要求预计将在2026年前确定。实际规范将在2028年前包含在Release 21中。每个版本都反映了3GPP对5G和6G的持续开发工作。包含5G-Advanced和早期6G双轨框架的Release 20的工作于2025年初开始。

虽然已经进行了一些早期的技术定义讨论，但6G的研发活动在2020年才真正开始。在此前一年，即2019年，美国联邦通信委员会开放了95 GHz至3000 GHz之间的频谱。这促进了包括6G在内的新无线通信技术在美国的加速开发。

此外，在52.6 GHz以上频段运行的5G新空口系统的新用例正在涌现。这可能导致未来的无线系统使用拥有大量可用带宽的太赫兹频段。THz频段可能为实现6G的Tbps级数据速率提供手段。

6G将如何工作？

6G技术的具体工作方式尚不清楚。然而，预计它将更多地利用分布式无线接入网络和太赫兹频谱来增加容量、降低延迟并改善频谱共享。它将选择性地使用不同的频率并调整波长，以提供高数据传输速度并支持广泛的应用。

6G还将使用复杂的方法来提高频谱效率并促进无缝双工通信。此外，6G网络可能基于网状网络范式，这将有助于扩展网络覆盖范围。

6G将对许多政府和行业的公共安全和关键资产保护方法产生重大影响，例如以下领域：

威胁检测。
健康监测。
特征和面部识别。
执法和社会信用体系等领域的决策。
空气质量测量。
气体和毒性传感。
感官接口。

这些领域的改进也将使智能手机和其他移动网络技术以及新兴技术受益，例如智慧城市、自动驾驶汽车、虚拟现实和真正沉浸式的增强现实。

6G将引入太赫兹信号传输等能力。

我们真的需要6G吗？

需要6G技术的原因有几个：

技术融合。第六代蜂窝网络将整合以前分离的技术，例如深度学习和大数据分析。5G的引入为这种融合铺平了道路，而6G将进一步支持并简化这种融合。
边缘计算。需要部署边缘计算以确保超可靠、低延迟通信解决方案的整体吞吐量和低延迟，这是6G的一个关键驱动因素。
物联网。另一个驱动力是需要支持物联网中的机器对机器通信。
高性能计算。6G与HPC之间存在密切关系。虽然边缘计算资源将处理部分物联网和移动技术数据，但其中大部分将需要更集中的HPC资源进行处理。

谁在研究6G技术？

许多国家和行业参与者正在竞相部署6G。在行业内，测试和测量供应商是德科技已承诺进行开发，而主要的电信基础设施公司——包括华为、诺基亚和三星——已表示他们正在投入大量资源进行6G研发。

全球正在进行的主要6G项目包括：

芬兰奥卢大学启动了6Genesis研究项目，以制定2030年的6G愿景。该大学还与日本的Beyond 5G推广联盟签署了合作协议，以协调芬兰6G旗舰研究在6G技术方面的工作。
韩国电子与电信研究院正在研究用于6G的太赫兹频段。其设想数据速度比4G LTE网络快100倍，比5G网络快5倍。此外，在2023年，该国科学部公布了其3.245亿美元的研发计划，用于开发6G技术和标准。
中国工业和信息化部正在投资并监控国内的6G研发。
美国联邦通信委员会在2020年开放了6G频率，用于对95 GHz至3 THz以上的频率进行频谱测试。
美国主要的蜂窝服务提供商如AT&T、Verizon和T-Mobile，以及科技巨头如苹果、谷歌、慧与和英特尔共同创建了Next G联盟，这是一项私营部门倡议，旨在开发和商业化北美地区的6G技术，并推动北美在6G创新和实现方面的领导地位。
Hexa-X是一个由学术和行业领导者组成的欧洲联盟，致力于为6G时代奠定技术基础。它旨在促进研究人员、标准化机构和政策制定者之间的开放与合作，并致力于开发一个开放、模块化和灵活的框架，以缓解已知的6G研究挑战。
Hexa-X-II是欧洲智能网络和服务联合事业的6G旗舰项目。Hexa-X通过阐明6G愿景、定义基本概念和描述关键技术推动者，为6G奠定了基础，而Hexa-X-II则侧重于研究端到端系统设计，这是在未来6G网络上提供新型服务所必需的。Hexa-X-II还旨在为包容和可信赖的6G平台设计一个系统蓝图，通过定义各种用例、服务和需求来解决实施方面的问题。
日本大阪大学和澳大利亚阿德莱德大学的研究人员开发了一种基于硅的微芯片，带有特殊的复用器，可以分割数据并实现更高效的太赫兹波管理。在测试期间，研究人员声称该设备以11 Gbps的速度传输数据，而5G的理论极限为10 Gbps。

6G的最新进展

2023年12月，国际电信联盟发布了其6G框架IMT-2030。该框架强调了6G将实现的新能力、基于当前和未来技术趋势的新使用场景，以及6G对各行业的潜在影响。

2024年12月，3GPP根据电信行业某些公司的建议，决定为6G考虑200 MHz的信道带宽。它还建议将7 GHz的载波频率用于6G的200 MHz信道带宽。当然，该带宽的可用性仍然是一个挑战，因为更高的带宽通常用于非商业目的，例如国防，这就提出了如何使其可用以实现6G民主化的问题。

私营公司特别热衷于尽快开发和商业化6G。总部位于韩国的三星就是一个例子。2020年7月，三星发布了一份名为《6G：全民超互联体验》的白皮书，概述了该公司对6G的愿景以及其对6G时间表的初步预期。三星预计6G最早将在2028年实现商业化，随后在2030年左右实现大规模商业化。该白皮书还描述了6G发展中的其他重要问题：

连接机器和移动通信开放等大趋势。
实现预期6G服务的主要要求，包括高数据速率、空中延迟低于100微秒、更高的网络覆盖范围和更高的设备连接密度。
满足这些要求所必需的技术，包括多输入多输出、超材料天线、拆分计算和更灵活的网络拓扑。

2024年，中国将一颗配备太赫兹系统的6G测试卫星送入近地轨道。这是世界上第一颗6G卫星，它使用高频太赫兹波。该卫星将在约310英里的高度运行，与更高轨道的卫星相比，提供更高的数据传输速率和更低的延迟——为向偏远地区提供高速互联网创造了可能性。根据国际电信联盟2023年的一份白皮书，中国计划在2030年前实现6G技术的商业化。

美国也在扩大6G开发和部署的研发规模。2024年2月，白宫与其他九国政府发布联合声明，以帮助指导国际6G研究。该声明设想6G在设计上将是安全、开放和有韧性的。美国国家电信和信息管理局支持为美国消费者和创新者开发6G。它还与其他联邦机构——包括FCC和商业频谱管理咨询委员会——合作，以推进该国2023年的国家频谱战略，并确保美国在全球6G标准制定中的领导地位。NTIA还促进未来6G部署的开放性、互操作性、安全性和可靠性。

6G网络的未来前景

在2010年代初，创造了“超越4G”一词，指的是需要推进4G超越LTE标准的演进。当时尚不清楚5G可能包含什么，只有预标准、研发级的原型正在开发中。B4G一词指的是超越4G可能实现的目标。具有讽刺意味的是，LTE标准仍在演进，5G将使用其某些方面。

与B4G一样，超越5G被视为通往6G技术的途径，6G技术将取代第五代的功能和应用。5G许多涉及LTE、5G和企业及工业客户边缘计算的私有无线通信实施，为6G奠定了基础。

下一代6G无线网络将更进一步。它们将创建一个通信提供商网络——其中许多是自提供商——类似于光伏太阳能发电在智能电网中带来热电联产的方式。6G可以将网状网络从概念推向部署，帮助将覆盖范围扩展到旧蜂窝塔的范围之外。

数据中心已经面临5G带来的重大变化。这些包括虚拟化、可编程网络、边缘计算以及同时支持公共和私有网络的问题。例如，一些商业客户可能希望将本地RAN与混合本地和托管计算——分别用于边缘和核心计算——以及数据中心托管的用于私有业务网络或替代服务提供商的核心网络元素相结合。

6G网络将提供积累信息所需的通信和数据收集。6G技术市场需要一个系统方法，该方法利用数据分析、人工智能和下一代计算能力，包括HPC和量子计算。

除了RAN技术内部的深刻变化，6G还将随着许多新技术的融合而改变核心通信网络架构。值得注意的是，人工智能将在6G中占据中心地位。

6G可能会带来其他一些变化：

纳米核心。所谓的纳米核心有望作为一种常见的计算核心出现，它包含HPC和AI的元素。纳米核心不需要是物理网络元素。相反，它可以包含由许多网络和系统共享的逻辑计算资源集合。
边缘与核心协调。6G网络将产生比5G网络多得多的数据，计算将演进到包括边缘和核心平台之间的协调。为了应对这些变化，数据中心将不得不演进。
数据管理。6G在传感、成像和位置确定方面的能力将产生海量数据，这些数据必须代表网络所有者、服务提供商和数据所有者进行管理。
更高的能源效率。6G开发人员将专注于确保底层硬件能够在6G将运行的扩展频率范围内以节能方式运行。
增强型超可靠低延迟通信。URLLC服务由5G实现，用于需要极高可靠性和近实时响应性的应用，随着6G的引入将得到进一步增强。6G将提供更高的速度、更强的网络穿透性和更稳定的性能，从而进一步支持自动驾驶汽车和远程手术等URLLC应用。

通过这些增强，6G有望支持那些目前在现有无线技术下不可能或仅有限可能的用例。这些可能包括以下用例：

沉浸式VR和AR。
数据密集型实时AI工作负载。
分布式边缘计算。
全息通信。
数字孪生。
智慧城市。
智能工业自动化。
协作机器人。
同步分布式大规模MIMO和极大规模MIMO。
非地面网络。
M2M通信。

完全实现6G面临的挑战

6G将需要开发高度先进的移动通信技术，例如认知和高度安全的数据网络。它还需要将频谱带宽扩展到比5G快几个数量级。三星描述了通信和计算融合的必要性——即通信网络的设计应能最佳地利用该网络上实体提供的计算能力。

此外，可信度将是6G的一个重要考虑因素。网络应采用“安全设计”方法进行设计，以减少攻击面的大小。此外，基于硬件的安全环境和强大的数据保护机制对于保护数据和确保用户隐私至关重要。

5G部署毫米波无线电相关的许多问题必须及时解决，以便网络设计人员应对6G的挑战。这些5G挑战包括覆盖限制（例如发射器和接收器之间需要视距路径）、高路径损耗、与小蜂窝部署相关的复杂性、无缝和无干扰移动通信的频谱共享，以及成本高昂的基础设施投资。

什么是7G网络，为什么需要它？

6G网络正试图将快速千兆以太网连接扩展到商业和消费设备。6G预计将提供显著更高的吞吐量和数据流。根据设想，6G将实现以下目标：

跨多个千兆赫信道的理论数据速率约为11 Gbps。
最多三个160 MHz带宽信道。
最多复用八个空间流。

2020年，FCC是第一个批准6 GHz频谱以帮助促进6G设备创新的监管机构。

尽管6G网络预计至少要到2032年才能投入运营，但对6G的后继者——第七代无线技术的研究已经开始。IEEE通过其极高吞吐量工作组正在开发7G的802.11be规范，并与Wi-Fi联盟合作进行行业认证。该项目的目标是实现极高吞吐量的无线通信，同时减少最坏情况下的延迟。该标准还旨在确保7G将与在2.4 GHz、5 GHz和6 GHz频段运行的旧设备向后兼容。

与6G相比，7G旨在实现以下目标：

提供高达46 Gbps的数据——是6G预计速率的四倍多。
将信道大小加倍至320 MHz。
提供16个空间流，而6G为8个。

7G技术项目的早期工作在速度、带宽和空间流方面相比6G取得了巨大进步。

7G技术将代表带宽的量子飞跃，以支持超密集工作负载。例如，7G有可能通过集成到用于地球成像、电信和导航的卫星网络中，实现连续的全球无线连接。企业可以实施7G来自动化制造过程，并支持需要高可用性、可预测延迟或保证服务质量的应用。

6GE——“E”代表扩展——是6G和7G之间的一个中间步骤，它将使用新授权的6 GHz信道，该信道扩展了用于传输6G信号的可用频率。