摘要:6G通信網絡是數字經濟時代下至關重要的基礎設施,以無線智能為主要特征的6G技術將成為數字經濟發展的基礎和引擎,是影響國家競爭力的重要因素。從全球6G專利排行方面看,我國6G專利占比延續5G以來的全球領先優勢。截至2023年12月,全球共有約2萬件涉及6G技術的專利申請,其中來自中國的專利申請量最多,達到8074件,占比高達40.3%。從專利申請的內容來看,中國的6G專利申請主要涉及通信技術、量子技術、基站和人工智能等9個6G核心技術領域。其中通信技術、基站和人工智能是中國的強項,分別占中國6G專利申請的32.8%、18.5%和14.8%。
一、定義及分類
6G作為下一代移動通信技術,目前仍處于前沿研究和探索階段,全球產業界尚未形成十分統一的定義。但可以預見,6G將在5G的基礎上,從服務于人、人與物進一步拓展到支撐智能體的高效互聯,實現由萬物互聯到萬物智聯的躍遷,成為聯接真實物理世界與虛擬數字世界的紐帶,將持續提升人們的生活品質,促進社會生產方式的轉型升級。6G關鍵技術大致可分為無線通信、無線組網和網絡架構三大技術領域,其中主要包含“超大規模MIMO、空口AI、新型無線傳輸、異構融合組網、通信感知一體化、新型無源物聯、新型網絡架構、內生安全、空天地一體化、數字孿生網絡”十大技術方向。
二、行業政策
1、國家層面6G行業相關政策
6G通信網絡是數字經濟時代下至關重要的基礎設施,以無線智能為主要特征的6G技術將成為數字經濟發展的基礎和引擎,是影響國家競爭力的重要因素。全球各國高度重視6G技術研發,我國政府部門在《“十四五”數字經濟發展規劃》《關于推動未來產業創新發展的實施意見》等一系列政策中,均提及要前瞻布局6G網絡技術儲備,極大地激發了企業的研發熱情。
2、地區層面6G行業相關政策
各地方政府也紛紛跟隨中央政府步伐,將6G列為未來重點發展產業之一。2023年10月,上海市人民政府發布了《上海市進一步推進新型基礎設施建設行動方案(2023-2026年)》,提出要前瞻布局6G技術研發試驗設施。率先打造地面外場技術試驗環境和寬帶衛星通信與感知驗證系統,為未來6G設備和衛星設備入網認證提供實驗和測試條件。隨后于12月,江蘇省人民政府發布了《江蘇省加強基礎研究行動方案》,明確提出支持網絡通信與安全紫金山實驗室牽頭承擔國家6G重大科技任務,深化6G超低時延、超高效率無線傳輸、網絡內生安全等基礎理論研究,力爭在6G“空時互換”傳輸理論、確定性接入和網絡數字孿生等方面取得一批原創性、標志性的成果。
三、發展歷程
移動通信技術已成為人們生活生產中不可或缺的重要技術,深刻改變了人們的生活方式。二十世紀六十年代由美國貝爾實驗室等單位提出了蜂窩的概念和理論,但是由于受到硬件的限制,七十年代才開始正式向產業化發展,1978年貝爾實驗室在芝加哥完成了先進移動電話系統AMPS的實驗,并且在1983年投入運營,正式拉開了人類通信變革轟轟烈烈的征程。中國的第一代模擬移動通信系統于1987年11月在廣東第六屆全運會上開通并正式商用,采用的是英國TACS制式,我國通信產業由此開始發展。在幾十余年的時間中,通信技術經過了從1G到5G的變遷,目前我國已進入全面5G時代,已建成了全球規模最大、技術領先的5G網絡。按照“使用一代、建設一代、研發一代”的發展規律,全球各國紛紛開始對6G技術展開了探索。2019年6月,在工信部、發改委、科技部指導下,我國成立了IMT-2030(6G)推進組,全面布局6G愿景需求、關鍵技術、頻譜規劃、標準研制、試驗驗證等研究,積極推進國際交流合作。美國電信行業解決方案聯盟(ATIS)在2020年成立了“Next G Alliance”,歐盟在2021年啟動了“Hexa-X”研究計劃,研發6G技術。
四、行業壁壘
1、技術壁壘
6G作為下一代通信技術,存在較高的技術壁壘。6G技術的難度比5G技術更高,涉及到更多的未知和不確定的因素,需要突破更多的技術壁壘和瓶頸,比如太赫茲的傳播特性、信道建模、調制編碼、協議設計等,都需要進行大量的理論研究和實驗驗證,這對企業的技術能力和創新能力提出了非常高的要求。
2、人才壁壘
復合型高端人才是移動通信技術變革的重要驅動力,6G的高技術壁壘也使其對研發人員的專業水平與創新能力提出了更高的要求,6G涉及衛星通信、空口AI、新型無線傳輸等多項技術,呈現出極強的跨學科、跨領域發展特征。技術研發需要強大的研發團隊和持續技術開發的創新機制的支持,行業人才壁壘凸顯。
3、資金壁壘
除技術、人才壁壘外,6G技術研發還具有明顯的資金壁壘。6G潛在關鍵技術研究與驗證階段研發投入較大,且目前,全球各國6G均處于探索早期階段,技術路線尚不明確,關鍵指標和應用場景有初步構想但尚待多方論證,技術研發存在一定的出錯率,需要資金實力雄厚的企業才能支撐龐大的研發投入。
五、產業鏈
1、行業產業鏈分析
6G產業鏈架構龐大且復雜,涉及環節眾多,上游環節主要包括有線通信、無線通信、網絡安全、網絡運維等。其中有線通信環節包括光纖光纜、PON設備、網絡設備等;無線通信包括無線基站、天線、PCB、基站射頻器等。下游應用廣泛,可應用于制造業、醫療業等各行各業,賦能行業數字化轉型。
2、行業領先企業分析
(1)華為投資控股有限公司
華為是全球領先的ICT(信息與通信)基礎設施和智能終端提供商。華為已在5G領域構建了明顯的競爭優勢,近年來,華為不斷加大研發投入,推動移動通信技術變革,2023年前三季度,華為研發費用為1149.91億元,同比增加44.10億元,占總收入的25.4%。2023年10月,華為發布了全球首批5.5G解決方案,并表示已完成5.5G全部功能測試以及技術性能測試。華為在5.5G領域的重大突破,將有望引領通信網絡邁向5.5G新階段,5.5G設施到終端應用的產業發展有望持續催化。同時在6G研發上,華為也取得了持續突破,2022年3月,華為6G研究團隊研發并展示了太赫茲(THz)通信感知一體化原型樣機,利用電磁波實現對被遮擋物體的毫米級分辨率感知成像及240Gbps超高通信速率,為6G無線通信系統打開了全新的業務可能性。
(2)中國電信股份有限公司
中國電信作為我國三大電信運營商之一,也在積極探索6G技術,體系化地開展6G至簡網絡架構創新,重點研究近域蜂窩融合(P-RAN)、空天一體化等關鍵核心技術,與標準組織、產業伙伴緊密合作,推進制定全球統一的6G國際標準。中國電信已提出了“四層五面”的6G衛星通信網絡總體架構,完成多星多波束協同傳輸、6G星地頻譜共享技術研究。2023年前三季度,中國電信研發費用為73.35億元,同比增長24.0%,主要由于公司強化科技創新,加大高科技人才引進,圍繞云計算、AI、5G、6G等重點領域,加強關鍵核心技術攻關,提升核心能力。
六、行業現狀
從全球6G專利排行方面看,我國6G專利占比延續5G以來的全球領先優勢。截至2023年12月,全球共有約2萬件涉及6G技術的專利申請,其中來自中國的專利申請量最多,達到8074件,占比高達40.3%。從專利申請的趨勢來看,中國的6G專利申請量自2019年以來呈現快速增長,年均增長率達到了67.8%。而美國、日本、歐洲和韓國的6G專利申請量則相對平穩,年均增長率分別為13.8%、12.4%、15.6%和10.9%。從專利申請的內容來看,中國的6G專利申請主要涉及通信技術、量子技術、基站和人工智能等9個6G核心技術領域。其中通信技術、基站和人工智能是中國的強項,分別占中國6G專利申請的32.8%、18.5%和14.8%。
七、發展因素
1、有利因素
(1)行業發展受益于政策大力支持
當前5G建設正全面推進,6G已成為移動信息產業科技創新的焦點,也是新一輪科技創新和產業變革的必爭之地。近年來,美歐中日韓等國家均高度重視6G研發,力圖搶占6G戰略制高點。我國政府多次在政策及重要會議中表示,要前瞻布局6G網絡技術儲備。政策支持力度不斷加大,將成為驅動行業發展的關鍵因素。
(2)市場主體積極參與技術研發
我國電信運營商、主流設備商,及產業鏈相關企業對6G技術的研發積極性較高,紛紛緊跟國家發展布局,積極探索6G愿景需求、潛在技術方向、應用場景,通過組建研發團隊、開展技術交流、搭建產業合作平臺、參與國際組織研究項目等方式,推動6G關鍵技術、標準研究、技術測試、實驗驗證等不斷突破。未來,在各方不斷探索下,6G關鍵技術有望實現突破。
(3)市場對移動通信技術提出更高要求
元宇宙、AI等技術的發展,對移動通信技術提出了更高的要求。而6G網絡數據傳輸速率可能達到5G的50倍,時延縮短到5G的十分之一,在峰值速率、時延、流量密度、連接數密度、移動性、頻譜效率、定位能力等方面遠優于5G。研發6G技術對促進數字經濟高質量發展具有重要意義。
2、不利因素
(1)6G產業鏈面臨人為割裂
6G技術的研發是一項長期性的艱巨任務,需要全球各國攜手共同發力。在6G領域,我國處于全球第一梯隊,而歐美發達國家在技術聯合研發、產業標準制定等方面,均將中國企業排除在外,以遏制我國6G產業發展,致使6G技術路線和相關標準面臨人為割裂,在很大程度上阻礙了6G技術的研發。
(2)技術標準存在分化風險
各個國家及企業都在加速研發6G移動通信技術,提出不同的技術發展路徑。然而當前6G愿景需求尚處于研究確定階段,關鍵技術尚未完全達成產業共識,關鍵技術點多面廣,疊加國際形勢十分復雜,能否形成全球統一標準,依然存在不確定性,技術標準面臨分化風險。
(3)我國6G潛在關鍵技術儲備有待豐富
在部分6G關鍵技術研究上,發達國家已有較大優勢,如美國的太赫茲、日本的軌道角動量等技術在6G通信上都取得了階段性成果。我國在6G技術研發方面存在著潛在關鍵技術儲備不足、理論創新尚需突破等短板,面臨著發達國家核心技術壟斷的風險。
八、競爭格局
全球主要國家和地區的6G研究均處于早期的“百花齊放,百家爭鳴”階段。目前全行業都在進行探索研究,企業紛紛密切關注6G技術發展,除了三大運營商中國移動、中國聯通、中國電信及華為之外,還有通宇通訊、信維通信、信科移動、盛路通信、中興通訊等多家公司已經進行了6G相關技術的預研和儲備。
九、發展趨勢
未來,在政府部門、組織機構、企業等共同努力下,6G技術將不斷突破,愿景需求與技術路徑將不斷清晰,產業鏈持續完善,應用生態日益繁榮。6G將成為數字經濟增長的重要引擎之一,推動教育、娛樂、制造等行業進一步變革。IMT-2030(6G)推進組預測,面向2030年商用的6G網絡中將涌現出智能體交互、通信感知、普惠智能等新業務新服務,預計2040年6G終端連接數將達到1216億臺,較2030年增長超6倍,同時將帶來萬億級GB的月均流量,到2040年6G月均流量將達5.85萬億GB,較2030年增長超10倍。
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