5G通信正在全球推广，是时候为2030年规划6G通信了！

据麦姆斯咨询介绍，手机通信系统通常每十年更新一次，目前，5G通信正在全球推广，是时候为2030年规划6G通信了！

赛道已然开启

近日，苹果公司针对6G无线技术发布了相关工作岗位的招聘启示，苹果在招聘信息中提到，该部门的使命是研究和开发下一代无线网络通信技术，苹果需要对高频（GHz、THz）领域无线通信技术、智能手机和可穿戴设备的无线系统等方面都比较熟悉的人。而在工作经验需求方面，苹果提到了边缘计算、机器学习、定位、测距等等。

事实上，全球很多国家2020年就开始了6G通信的实质工作，已经投入了超过10亿美元。中国发射了一颗卫星进行了可能性试验。芬兰、韩国和中国在研究将成为6G核心的太赫兹电子器件方面特别活跃，而印度等其它国家也取得了出色的研究成果。

支持芬兰及其合作伙伴的欧盟研究经费超过了3.5亿美元，显然这是动真格的。尽管很多东西几乎还没有确定（甚至频率），但是关于6G的目标和挑战可以说是雄心勃勃。英国知名研究公司IDTechEx在本报告中对未来20年的6G通信及其发展进行了深入调研和评估。

6G无线技术需求

远超5G的期待

5G的功能远远超过了智能手机及个人电子产品的需求。6G更是如此，物联网通信的意义可能比人际通信更重要。因为，全世界可以互联的“物”，远超人口数量！

6G的基本功能和规范至少应包含传感、定位、边缘计算、高清成像，当然，还有通信的需求。对人类来说，6G的反应时间几乎是瞬时的。第一次，移动设备将没有cell-to-cell的切换，不会再有服务丢失的问题。

大幅的改善

为实现雄心勃勃的6G目标，需要重点关注六个参数：
● 首次真正意义上无处不在的3D覆盖，万米高空、太空以及水下。
● 数据速率超过100 Gbps，100倍的超高容量。
● 无功耗或低功耗、低成本的边缘设备。
● 始终低延迟，响应速度<1 ms。
● 可靠性99.99999%，安全、私密、迅速恢复能力。
● 每平方公里1000万台设备的大规模连接。

跃入“太赫兹间隙”

6G的关键参数至少将比5G好十倍，主要是因为频率将至少高出十倍。这意味着未分配的275 GHz到10 THz太赫兹波段。这是物理学的“狂野西部”，这个频段的组件很少，产生的信号也很微弱，被工程师们称之为“太赫兹间隙”。

5G vs. 6G设备的硬件性能

为此，最初的实验通常在相对更容易的一端进行——100~300 GHz。美国联邦通信委员会（FCC）提出在116~246 GHz之间的一些频段上正式设置“实验区”。6G的推出可能会像5G一样，先从相对容易的频率（275 GHz？）开始，之后再迁移到具有挑战性的更高频率（1 THz），以获取最高的性能。

最终的太赫兹频率不太可能高于1 THz，因为在那之后，波束的大气衰减会上升到严重的水平，而且相关组件的开发也将变得极具挑战。

现在的问题，未来的商机

● 太赫兹（THz）频谱位于微波和红外线之间，但由于其能量低，科学家一直很难发挥其潜力。

● 用于更高频率的前端和调制解调器芯片。竞争技术包括GaAs、GaN、InP、SiGe、全耗尽绝缘体上硅（FD-SOI）CMOS。

● 前程/回程：超高容量连接，可利用太阳能连续飞行5年的高空太阳能无人机。中国、德国/法国、英国和美国已经在空中进行了连续飞行数周的试验。其中一些将是无人驾驶飞艇，法国/意大利研发的新一代平流层飞艇Stratobus将于2021年发射，其绕舱体安装的圆环会使飞艇旋转，从而使其聚光太阳能板始终面对太阳。此外，也需要欧洲和美国SpaceX公司正在部署的数万颗近地轨道低轨卫星。这些飞机和卫星都非专门用于6G，但它们对于部署6G是必不可少的。

● 异构硬件限制了到单一平台的复杂集成。

● 边缘网络设备的性能。

● 三维网络的复杂资源管理。

● 频谱和干扰管理。

● 太赫兹大气吸收。

● 太赫兹波束管理。

● 物理层安全。

● 太赫兹建模。

● 成本控制。

现在，我们能做哪些预测？

6G将首次通过信号提供能量，实现无电池设备。物与物的连接蓬勃发展到以数十亿计，节点能量采集从无望到充足。凭借6G，传感、定位和分布式智能首次成为基本概念和设计的核心。

许多所需要的基本新硬件还有待开发，例如，软件可编程的超表面，足够的太赫兹晶体管，以及能够在平流层连续飞行五年的太阳能无人机等等。数以万计的超低轨道卫星必须部署，这将是一场争夺国家利益的竞争。为此，政府和企业将投入数百亿美元，以创造数万亿美元的可能收益。

那么，我们如何在这个非常早期的阶段把握6G趋势？IDTechEx提出，对于智能手机，可以利用IDTechEx关于5G技术的预测，并将时间线提前11年。5G和6G功能的重叠将相当可观，至少7年。

IDTechEx关于6G与5G智能手机出货量的预测

材料供应商的新机遇

高附加值材料供应商将看到石墨烯和超材料在热、光、电和电子功能方面变得非常重要。在5G中广泛使用的lll-V族化合物将变得更加重要。还有价值数十亿美元的器件和材料业务值得期待。

6G中广泛应用的材料将包括石墨烯和超材料（超级电容器、热平衡、天线、超表面等）以及许多不同的lll-V族化合物（HEMT晶体管、THz二极管、衬底、能量收集、太阳能飞机等）。

2021~2041年发展路线图

IDTechEx给出了迈向6G的可能路线图。

2021~2041年6G发展路线图预测

本报告以IDTechEx最畅销的5G研究报告为基础，通过多语言博士分析师的全球实地调研，侧重商业和市场发展，而非历史或学术研究，报告的介绍形式主要是易于吸收的新颖图表、表格和图片等。

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