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6G大战,未来的通信话语权究竟“鹿死谁手”?

德高行知情郎 2022-08-08 11:39 发文

假日科技

每一次的技术革新都将为我们的生活带来极大的改变。1G时代我们实现了移动通话,移动通信走进了千家万户。2G时代为我们完成了通话自由,不论天南海北,不论任何时间。3G带来了上网自由,从移动通信网升级为移动互联网,从此只要有3G信号,就能与世界实时沟通。4G时代造就了繁荣的互联网经济。

多媒体业务因普遍的高速数据连接而顺势发展起来。我们在丰富的全媒体时代实现了在线视频通话、分享自拍、直播等。随着移动互联网的快速发展,随之而诞生的新型行业及事物也在爆发式增长,那么4G移动通信系统难以满足的如此庞大的移动数据流量,则需要由下一代移动通信系统来实现,由此5G应运而生。

5G作为一种新型移动通信网络,不仅要解决人与人通信,为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清(3D)视频等更加身临其境的极致业务体验,更要解决人与物、物与物通信问题,满足移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等物联网应用需求。最终,5G将渗透到经济社会的各行业各领域,成为支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施。总而言之,5G是有效打通服务群众的“最后一公里”。5G促进无人驾驶行业发展。5G让工业自动化更加智能。5G让手机从智能向转向智慧向发展。5G与现行的区块链技术相得益彰。

网络日益更新迭代的进程中,我国的通信技术也随着5G的推进而达到了历史新高度。目前,我国已开通建设的5G基站达到99.3万个,终端手机的连接用户也达到了3.92亿户。另外,我国的5G专利数量所占比例超过38%。从这些数字来看,我们的5G技术已处于全球领先地位。毋庸置疑,这是我们十分骄傲的一件事。

而世界上并不是只有我们一个国家注重通信技术的发展。放眼世界,每个国家都明白在当今世界发展中,通信对一个国家的发展有多么的重要。5G之后的6G便成了又一重要的突破口。6G,即第六代移动通信标准,传输能力可能比5G提升100倍,网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。

事实上,我们国家也在积极进行6G技术的研发。当我们在5G方面取得如此优秀的成绩后,各国也在关注着中国的下一步发展情况并纷纷开始操作。那么目前包括中国在内的世界各国于6G方面发展到了哪种程度呢?

一 、中国

早在2018年3月9日,工信部部长苗圩便表示中国已经着手研究6G。截止2021年9月,日本经济新闻(中文版:日经中文网)针对有助于为标准制定带来话语权的6G相关专利进行了调查。从6G专利申请量上来看,中国高居全球首位。

图片来源:日经中文网

该项调查针对通信技术、基站技术、人工智能(AI)等9个领域,按国家和地区分析了在日美欧中韩和通过国际申请的已注册和正在申请的约2万件专利。中国企业的专利数达到整体的40.3%。随后美国企业以35.2%的占比排在第2位,第3位的日本企业为9.9%。欧洲为8.9%,韩国为4.2%。

此前中国国家知识产权局表示6G的专利为35%,还出现过质疑,但限定为企业的调查显示,实际比例更高。与华为和中兴通讯(ZTE)等中国控制35%的5G必要专利相比,份额有所提高。

按领域来看,中国在基站、人造卫星等基础设施领域有优势,美国则在软件领域有优势。在基础技术领域,国家电网等中国企业占前20家中的半数以上。

从基站技术来看,美国高通、瑞典爱立信、中国华为位居前列。在AI、VR等软件技术领域,美国微软、英特尔排在前列。日本企业强于天线控制和信号辐射技术,NTT、索尼集团、松下、三菱电机跻身基站技术的前20。这些数据也从一定程度上说明,越是拥有更加先进的技术,申请数量也就越多。

申请书中有大部分都是与基础设施有关的,而这部分申请中大多为华为所申请。同时,国家电网以及中国航天也都是专利申请较多的单位。除此之外,还有很多其他企业都纷纷开始布局6G市场,比如中兴、oppo等等。

有分析认为,越是拥有大量相关专利,越能在标准制定中占据优势。华为2021年9月15日公开的会议记录透露,首席执行官(CEO)任正非在公司内表示6G的增长空间巨大,要求取得6G专利,“公司研究6G,是未雨绸缪,抢占专利阵地,以免到时受制于人。”2021年4月12日,华为轮值董事长徐直军在华为全球分析师大会上表示,6G将在2030年左右推向市场。    

从目前各项数据来看,我国在6G市场的优势处于全球领先地位,并且仍在努力探索更多可能性。面对胁迫,我们将坚定不移得克服困难。

二 、美国

除中国外,美国也在积极部署6G市场的发展策略。2019年3月15日,美国联邦通讯委员会(FCC)一致投票通过开放“太赫兹波”频谱的决定,以期待该项技术有朝一日能够被用于6G服务。

2021年4月16日,日美两国首脑确认了两国今后向力争2030年代实用化的新一代通信标准“6G”研发投入总计45亿美元的方针。双方还一致同意针对半导体等供应链展开合作。美国之所以如此操作,除了6G具有很大的吸引力之外,它还想要夺回通信技术的领先地位。

在5G领域,以联合国专业机构、世界大型企业参加的国际电信联盟(ITU)等为舞台,持有大量基站和终端专利的华为主导了标准制定。

美国希望通过对华为制裁等,在6G国际标准的制定过程中降低中国的存在感。不过国际组织中有声音认为,“难以在仅排除中国的情况下展开讨论”(国际电信联盟高管)。 

此外,美国还出现向韩国靠拢的趋势,例如美国大型移动运营商威瑞森通信(Verizon)与排在基站份额第5位的三星签署大型采购合同。美国在摩托罗拉出售终端业务、缩减基础设施以后,在通信领域的存在感下降,但似乎可以看出希望遏制中国主导权的意图。

“美国将把中国排除在外,不断拉拢其他国家,但对立的激化最终对任何人都没好处”,日本情报通信研究机构(NICT)的超越5G研究开发推进团队负责人宝迫巌如此强调。

在美国,以谷歌和苹果等参加的联盟“NextGAlliance”为核心,主导6G开发。美国拜登政权在日美联合声明中提出,两国将向6G开发投入总额45亿美元。相关专利调查也显示,在天线控制等无线技术领域掌握23%的高通的存在感突出,在美国,半导体企业被认为肩负6G战略的核心作用。

不过也有相关专家的认为,如果跳过5G,直接发展6G系统,难度较大。6G发展的基础在于5G,后期发展需要拥有前期的核心技术才能够完成。因此,美国这番超车计划看似成功的可能性并不是很大,其实从申请专利的数量当中就能够明显感知到。

任何事情的发展都是一个循序渐进的过程,质的改变需要量的积累。一味的突发猛进,“拔苗助长”的结果很可能会失败,一步一个脚印才能走得更加稳妥。

三 、俄罗斯

想要实现“弯道超车”的还有俄罗斯。据俄罗斯《生意人报》网站2022年7月27日报道,俄罗斯决定绕过5G阶段,直接开发6G网络。到2025年,斯科尔科沃科学技术研究院和隶属于数字发展部的无线电制造科学研究所可能会收到超过 300亿卢布(约34.2亿元人民币),用于研究新的6G通信标准。

图片来源:俄罗斯《生意人报》

报道称,俄罗斯副总理在2022年8月1日前指示数字发展部、教育与科学部、财政部一起为6G通信领域的研发提供额外资金,副总理办公室向《生意人报》证实该命令已下达。

这项工作将包括从原型到生产的设备开发、组件基础问题以及监管框架的开发和新网络的电磁安全研究。

作为该项目的一部分,斯科尔科沃科学技术研究院和无线电制造科学研究所提议修改发展第五代移动通信网络的路线图。该文件由俄罗斯技术国家集团制定,于2020年11月获批,实施成本为 2081.5亿卢布(约237.29亿元人民币)。

据悉,俄罗斯的5G商业运营目前还处于起步阶段。报道称,运营商VimpelCom表示,在谈论6G之前,需要先关注LTE频段的逐步扩展,并对6G的前景持怀疑态度俄技集团对《生意人报》表示:“第6代移动通信标准(6G/NET2030)研发处于初始阶段,目前正在勾勒对该标准的期待。”

《生意人报》在电信行业的对话者认为,有必要对6G方向进行研究,但在为此分配大量预算之前,有必要确定俄罗斯将与哪些国家和设备制造商就技术标准和频率进行协调。

在受到停止供货之前,俄罗斯大部分芯片都靠进口,本土的芯片企业以设计为主,且重点聚焦于成熟制程。依托于台积电代工,再加上从英特尔,高通等美企采购必要的芯片设备,俄罗斯在半导体产业还可以维持稳定的供需状态。遭到变故后,俄罗斯没有气馁,决定自研光刻机。

俄罗斯计划研发的光刻机是一种无掩膜X射线光刻机,相比ASML的EUV光刻机,有更短的波长。波长最短可以达到0.01nm,比EUV光刻机13.5nm的波长更加极致。

波长越短,分辨率越高,可光刻出的晶体管密度就越大,从而实现更好的芯片性能。从理论上来看,俄罗斯X射线光刻机去除了掩膜,因此芯片生产步骤比EUV光刻机更简单。

俄罗斯研发X射线光刻机是一个不小的挑战,由俄罗斯微电子实力最强的俄罗斯莫斯科电子技术学院负责该项目。但是什么时候能研发成功,暂时无法给出确切答案。但这对于6G这一新的目标,俄罗斯有明确的时间计划。那就是,在2025年开发出6G。

基于目前俄罗斯在通信方面的发展,想要在2025年开发出6G俄罗斯将会面临更多的困难。其实从理工科人才储备量来看,俄罗斯的数量于世界排名中名列前茅,早在20世纪80年代,俄罗斯就开展了X射线光刻机先关理论的研究。但随后,俄罗斯对半导体产业的重视程度有限,于是在这方面没有太大突破。通信技术的发展需要前一代核心技术的掌握才有可能实现。因此,绕过5G直接开发6G,实在是一件极具挑战性的事情。

四 、日本

在6G市场中,日本也正在紧锣密鼓地开展相关工作。2020年4月8日,日本总务省发布了2025年在国内确立6G主要技术的战略目标,希望在2030年实现6G实用化。

2020年12月16日消息,日本正在瞄准6G目标,采取多项措施推进6G研发。日本追加预算中,更是拨款用于促进6G研发,试图加大力度推进6G研发,在下一个赛道抢占市场先机。

据日经中文网报道,在日本总务省、大学和NTT的主导下,日本成立了“超越5G推广联盟”。提出了相比5G必要专利,到6G时代翻一番的目标。日本总务省一名官员表示“在一定程度上专注于优势领域的战术变得重要”。

其代表是NTT。该公司的“IOWN”提出在半导体等之上不采用电子,而是改为光传输,借此降低能源消耗。美国英特尔和索尼集团等海内外企业表示赞同,如果成功实现,有可能成为游戏规则的改变者。

不仅是这种只采用光的通信,NTT尤其在“MIMO”和被称为“波束成形”的天线控制领域占有优势,能控制基站,形成电波互相融通,以减轻信号拥堵等。

要在没有延迟的情况下驱动自动驾驶汽车,在6G时代,基站将复杂地形成联动,基于边缘计算(edgecomputing)的超低延迟控制等技术正受到关注。

针对将于2030年前后普及的新一代通信标准“6G”,日本NTT为了推动自主的光传输技术成为国际标准,要将合作扩大至日本国内外100家企业。将构建耗电量力争降至100分之1的通信平台,在各国尚未敲定国际标准的6G领域掌握主导权。NTT要以移动网络服务“i模式”拓展海外市场的失败为教训,从研发阶段开始与日美欧、亚洲的企业分享技术和经验,展开合作。

IOWN平台把从半导体到网络的传输由此前的电子改为光子。力争实现现有通信100倍的高速和大容量传输,耗电量也将降至100分之1,促进脱碳化。到2025年度在半导体之间利用光子,到2030年度在半导体内部的传输上利用光子。最早在2020年代后半期,手机基站等移动通信也将利用光子技术。

泽田社长将IOWN定位为“改变规则”的技术,将从日美欧和亚洲募集合作企业。在2020年1月设立的国际团体“IOWN全球论坛”上讨论了技术标准,截至今年10月底,有79家企业和团体参加。到2030年,力争有日本国内外的100家IT、通信和跨界企业与团体参加。

各家企业将分享自身的技术和经验。美国英特尔在采用光子技术的半导体研究方面提供协助。索尼集团将把自身的传感技术与IOWN的超低延迟通信技术结合起来,共同研究新的娱乐体验。NEC和爱立信等通信设备供应商预计将为推动成为通信设备和人工智能(AI)引擎的“通用白盒(WhiteBox)”的商用化而展开合作。

由此看来,日本在6G方面则是侧重于制定新的标准,以此来占据在6G领域的话语权,然后将合作扩大至其他国家形成合作。从研发阶段开始与日美欧、亚洲的企业分享技术和经验,展开合作。

事实上,除了上面说到的几个国家还有很多其他国家也在筹备着6G的发展。2018年,芬兰开始研究6G相关技术。爱立信已与芬兰的一所大学,发布了关于6G的白皮书。三星电子公司和LG电子公司都在2019年设立6G研究中心,2020年7月14日三星电子发布了《下一代超连接体验》白皮书。2021年8月,韩国LG电子于近期成功进行了6G太赫兹频段的无线信号传输测试,测试的距离超过了100米。

从各国对6G的市场争夺中我们可以明显感觉到科技对于一个国家的发展是多么的关键。然而科技的发展是瞬息万变的,未来将会怎么样我们每个人都迷茫并期待着。

目前6G技术还有很多困难,尚未成熟的太赫兹通信技术以及数据从采集到消耗中的技术等难题都在困扰着各国科研人员。未来的通信话语权究竟掌握在谁的手中,我们拭目以待。

【转载请注明德高行·知情郎】

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