我国突破6G关键技术：“太赫兹”如何开启未来

颜媛媛

我国突破6G关键技术

十年来，我国数字基础设施实现跨越发展。移动通信技术从“3G 突破”“4G 同步”到“5G 引领”，4G 基站占全球一半以上，更建成全球规模最大的5G 网络和光纤宽带，对于6G，我国通信技术又会有怎样的突破和布局呢？

中国航天科工二院二十五所（简称“25 所”）发布消息称，近日，25 所在北京完成国内首次太赫兹轨道角动量的实时无线传输通信实验，利用高精度螺旋相位板天线在110GHz 频段实现了4 种不同波束模态，通过4 模态合成在10GHz 的传输带宽上完成100Gbps 无线实时传输，最大限度提升了带宽利用率，为我国6G 通信技术发展提供重要保障和支撑。

上述实验中的无线回传技术和太赫兹通信均是6G 通信时的核心技术。

25 所方面介绍，未来，本次实验成功的高速通信技术还可服务于10m～1km的近距离宽带传输领域，为探月、探火着陆器和巡航器之间的高速传输，航天飞行器内部的无缆总线传输等航天领域应用提供支撑，为我国深空探测、新型航天器研发提供信息保障能力。

无线回传技术是移动回传网络中连接基站与核心网设备的关键技术。随着通信速率需求的不断提升，移动通信频段被扩展至毫米波和更高的太赫兹频段，信号传输损耗大大增加，基站部署密度将大幅提升。在基站“高度致密化”的5G/6G 通信时代，传统基于光纤的承载网传输将面临成本高、部署周期长、灵活性差等问题，无线回传技术将逐渐占据主导地位。据研究报告指出，2023 年全球基站使用无线回传的比例将高达62% 以上。

而太赫兹通信作为新型频谱技术，可提供更大传输带宽，满足更高速率的传输需求，逐渐成为6G 通信关键技术之一。面向未来，6G 通信峰值速率将达到1Tbps，需要在已有频谱资源下进一步提高利用率，实现更高的无线传输能力。

“太赫兹”能用在什么地方

相比之前的5G 之于4G，6G 之于5G 的升级优势更为突出，堪称跨越式革新，包括——

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

2）更低的时延，可以实现微秒级的网络延迟；

3）更广的连接，首次实现全球无死角覆盖，包括地面、卫星和机载网络的无缝连接。

而6G 背后的大功臣——神奇的“太赫兹”，目前被视为“改变未来世界的十大技术之一”。

国际上通用的太赫兹波， 是一种频率范围0.1THz～10THz，波长范围 3mm 到 30μm 的电磁辐射，具有波长短、频率高、光子能量低、带际宽，同时还比较安全的特点。

太赫兹波能够毫无伤害地穿透非金属材料，如木材、衣物、纸张、塑料、陶瓷等，另外还能捕捉到细微的瞬时形态。

同样是电磁波技术，过去的微波，带来了手机、移动互联网等系列变革，太赫兹技术也有望在医学、通信、材料、军工、航空、汽车无人驾驶等领域掀起新一轮变革，甚至在垂直应用的空间更为广阔。

这次太赫兹通信实验对于6G 通信应用的意义更是深远——

1）高速率、频谱利用率高

实验利用高精度螺旋相位板天线在110GHz 频段实现4 种不同波束模态，通过4 模态合成在10GHz 的传输带宽上完成100Gbps 无线实时传输，频谱资源利用率站上新高度。

2）方向性高、保密性强

太赫茲波在大气中传输的局域性强、方向性高、穿透性好，因此太赫兹通信难以被远距离侦察监听，适用于定向、高速率的保密通信。

3） 带宽容量大，为AI 模型应用提供海量数据

太赫兹波具有更高的载频和带宽，通信传输速率高、容量大，能为人工智能模型应用源源不断地提供高速、海量的数据支撑。

6G究竟离我们有多远

6G，即第六代移动通信技术，也称第六代移动通信标准。与目前的5G 网络对比，6G 的基本特征是带宽更大、覆盖面更广、更智能，使用以毫米波、太赫兹为代表的新技术，下载速度理论上可达每秒1TB，6G 的传输能力理论上比5G 提升100 倍，网络延迟也可能从毫秒降到微秒级。

除了传输能力显著提升，6G 无线网络不再困于地面，而将实现地面、卫星和机载网络的无缝连接。据招商证券研报表示，超级无线宽带、超大规模连接、极其可靠通信、普惠智能服务、通信感知融合是6G 通信五大应用场景。

根据公开资料，推进组6G 技术试验分为三个阶段：2022-2024 年是关键技术试验阶段，明确6G 主要技术方向，开展概念样机试验验证，提升技术能力；2025-2026年是技术方案试验阶段，面向典型场景及性能指标，研发6G 原型样机，开展单站功能测试及性能验证；2027-2030年是系统组网试验阶段，研发6G 预商用设备，开展6G 关键产品测试，全面验证和优化6G 能力。

根据业界共识，6G 或在2030 年正式商用。

全球开启6G竞速

中国信通院预测，到2040 年，6G 各类终端连接数相比2022 年增长超过30 倍，月均流量增长超过130 倍，最终为6G 带来“千亿级终端连接数，万亿级GB 月均流量”的广阔市场发展空间。

研究机构Market Research Future 预计，2040 年全球6G 市场规模超过3400 亿美元，其间复合年均增长率将达58.1%。该机构认为，中国将是全球最大的6G 市场之一，全球有近50% 的6G 专利申请来自中国，位居第一。

早在我国5G 开始建设时，6G 的相关研究就已经进行布局了——2018 年，时任工信部部长苗圩就公开表示中国已经着手研究6G。

2019 年，华为被爆出在加拿大渥太华的实验室已经开始进行6G 网络研究；2019 年11 月科技部会同发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G 技术研发工作启动会；2020 年5 月，中国联通、中兴通讯联合宣布，双方已签署6G 联合战略合作协议；中国在“十四五”规划纲要（2021 年3 月11 日通过）中明确提出，要前瞻布局6G 网络技术储备，先后成立国家6G 技术研发推进工作组和总体专家组、IMT-2030（6G）推进组，推进6G 各项工作……

除了中国外，全球主要国家均已开始6G 相关研究，欧美日韩等国不断加大6G 研发力度，通过组建研究小组、建设公共研究设施、增设6G 研究项目等方式，如成立美国Next G 联盟、欧盟6G-IA、日本B5G 推进联盟、“6G研发战略委员会”等组织。

全球传统通信企业也在进一步加大6G 研发投入力度，争夺6G 主导权，如2022 年10 月三星电子宣布在英国伦敦的三星研究院（SRUK）成立“6G 研究小组”，专注于开发6G 网络和终端设备技术。爱立信在今年2 月发布最新报告称，其6G 发展第二阶段的旗舰研究项目Hexa-X- Ⅱ于2023 年1 月启动，并将持续到2025 年6 月。该项目侧重于系统化和标准化前期工作。

一场围绕6G 的竞争，已悄然展开……