我國突破6G關鍵技術：“太赫茲”如何開啟未來

顏媛媛

我國突破6G關鍵技術

十年來，我國數字基礎設施實現跨越發展。移動通信技術從“3G 突破”“4G 同步”到“5G 引領”，4G 基站占全球一半以上，更建成全球規模最大的5G 網絡和光纖寬帶，對于6G，我國通信技術又會有怎樣的突破和布局呢？

中國航天科工二院二十五所（簡稱“25 所”）發布消息稱，近日，25 所在北京完成國內首次太赫茲軌道角動量的實時無線傳輸通信實驗，利用高精度螺旋相位板天線在110GHz 頻段實現了4 種不同波束模態，通過4 模態合成在10GHz 的傳輸帶寬上完成100Gbps 無線實時傳輸，最大限度提升了帶寬利用率，為我國6G 通信技術發展提供重要保障和支撐。

上述實驗中的無線回傳技術和太赫茲通信均是6G 通信時的核心技術。

25 所方面介紹，未來，本次實驗成功的高速通信技術還可服務于10m～1km的近距離寬帶傳輸領域，為探月、探火著陸器和巡航器之間的高速傳輸，航天飛行器內部的無纜總線傳輸等航天領域應用提供支撐，為我國深空探測、新型航天器研發提供信息保障能力。

無線回傳技術是移動回傳網絡中連接基站與核心網設備的關鍵技術。隨著通信速率需求的不斷提升，移動通信頻段被擴展至毫米波和更高的太赫茲頻段，信號傳輸損耗大大增加，基站部署密度將大幅提升。在基站“高度致密化”的5G/6G 通信時代，傳統基于光纖的承載網傳輸將面臨成本高、部署周期長、靈活性差等問題，無線回傳技術將逐漸占據主導地位。據研究報告指出，2023 年全球基站使用無線回傳的比例將高達62% 以上。

而太赫茲通信作為新型頻譜技術，可提供更大傳輸帶寬，滿足更高速率的傳輸需求，逐漸成為6G 通信關鍵技術之一。面向未來，6G 通信峰值速率將達到1Tbps，需要在已有頻譜資源下進一步提高利用率，實現更高的無線傳輸能力。

“太赫茲”能用在什么地方

相比之前的5G 之于4G，6G 之于5G 的升級優勢更為突出，堪稱跨越式革新，包括——

1）更高的速率，比5G 提升10 倍甚至100 倍（來源：《6G 白皮書》）；

2）更低的時延，可以實現微秒級的網絡延遲；

3）更廣的連接，首次實現全球無死角覆蓋，包括地面、衛星和機載網絡的無縫連接。

而6G 背后的大功臣——神奇的“太赫茲”，目前被視為“改變未來世界的十大技術之一”。

國際上通用的太赫茲波， 是一種頻率范圍0.1THz～10THz，波長范圍 3mm 到 30μm 的電磁輻射，具有波長短、頻率高、光子能量低、帶際寬，同時還比較安全的特點。

太赫茲波能夠毫無傷害地穿透非金屬材料，如木材、衣物、紙張、塑料、陶瓷等，另外還能捕捉到細微的瞬時形態。

同樣是電磁波技術，過去的微波，帶來了手機、移動互聯網等系列變革，太赫茲技術也有望在醫學、通信、材料、軍工、航空、汽車無人駕駛等領域掀起新一輪變革，甚至在垂直應用的空間更為廣闊。

這次太赫茲通信實驗對于6G 通信應用的意義更是深遠——

1）高速率、頻譜利用率高

實驗利用高精度螺旋相位板天線在110GHz 頻段實現4 種不同波束模態，通過4 模態合成在10GHz 的傳輸帶寬上完成100Gbps 無線實時傳輸，頻譜資源利用率站上新高度。

2）方向性高、保密性強

太赫茲波在大氣中傳輸的局域性強、方向性高、穿透性好，因此太赫茲通信難以被遠距離偵察監聽，適用于定向、高速率的保密通信。

3） 帶寬容量大，為AI 模型應用提供海量數據

太赫茲波具有更高的載頻和帶寬，通信傳輸速率高、容量大，能為人工智能模型應用源源不斷地提供高速、海量的數據支撐。

6G究竟離我們有多遠

6G，即第六代移動通信技術，也稱第六代移動通信標準。與目前的5G 網絡對比，6G 的基本特征是帶寬更大、覆蓋面更廣、更智能，使用以毫米波、太赫茲為代表的新技術，下載速度理論上可達每秒1TB，6G 的傳輸能力理論上比5G 提升100 倍，網絡延遲也可能從毫秒降到微秒級。

除了傳輸能力顯著提升，6G 無線網絡不再困于地面，而將實現地面、衛星和機載網絡的無縫連接。據招商證券研報表示，超級無線寬帶、超大規模連接、極其可靠通信、普惠智能服務、通信感知融合是6G 通信五大應用場景。

根據公開資料，推進組6G 技術試驗分為三個階段：2022-2024 年是關鍵技術試驗階段，明確6G 主要技術方向，開展概念樣機試驗驗證，提升技術能力；2025-2026年是技術方案試驗階段，面向典型場景及性能指標，研發6G 原型樣機，開展單站功能測試及性能驗證；2027-2030年是系統組網試驗階段，研發6G 預商用設備，開展6G 關鍵產品測試，全面驗證和優化6G 能力。

根據業界共識，6G 或在2030 年正式商用。

全球開啟6G競速

中國信通院預測，到2040 年，6G 各類終端連接數相比2022 年增長超過30 倍，月均流量增長超過130 倍，最終為6G 帶來“千億級終端連接數，萬億級GB 月均流量”的廣闊市場發展空間。

研究機構Market Research Future 預計，2040 年全球6G 市場規模超過3400 億美元，其間復合年均增長率將達58.1%。該機構認為，中國將是全球最大的6G 市場之一，全球有近50% 的6G 專利申請來自中國，位居第一。

早在我國5G 開始建設時，6G 的相關研究就已經進行布局了——2018 年，時任工信部部長苗圩就公開表示中國已經著手研究6G。

2019 年，華為被爆出在加拿大渥太華的實驗室已經開始進行6G 網絡研究；2019 年11 月科技部會同發展改革委、教育部、工業和信息化部、中科院、自然科學基金委在北京組織召開6G 技術研發工作啟動會；2020 年5 月，中國聯通、中興通訊聯合宣布，雙方已簽署6G 聯合戰略合作協議；中國在“十四五”規劃綱要（2021 年3 月11 日通過）中明確提出，要前瞻布局6G 網絡技術儲備，先后成立國家6G 技術研發推進工作組和總體專家組、IMT-2030（6G）推進組，推進6G 各項工作……

除了中國外，全球主要國家均已開始6G 相關研究，歐美日韓等國不斷加大6G 研發力度，通過組建研究小組、建設公共研究設施、增設6G 研究項目等方式，如成立美國Next G 聯盟、歐盟6G-IA、日本B5G 推進聯盟、“6G研發戰略委員會”等組織。

全球傳統通信企業也在進一步加大6G 研發投入力度，爭奪6G 主導權，如2022 年10 月三星電子宣布在英國倫敦的三星研究院（SRUK）成立“6G 研究小組”，專注于開發6G 網絡和終端設備技術。愛立信在今年2 月發布最新報告稱，其6G 發展第二階段的旗艦研究項目Hexa-X- Ⅱ于2023 年1 月啟動，并將持續到2025 年6 月。該項目側重于系統化和標準化前期工作。

一場圍繞6G 的競爭，已悄然展開……