通信设备及服务行业势不可挡的通信网络技术升级面向海陆空天的6G2030年我们等你201906

请务必阅读正文之后的免责条款部分[Table_Summary]摘要：通信技术不断升级，6G向我们走来。相对于5G的不同，6G将着力解决海陆空天覆盖等地域受限的问题，包括整合卫星通信，以便实现全球的无缝覆盖。6G还将向更高频段扩展以获取更大传输带宽如毫米波、太赫兹、可见光等，以满足流量、连接数急剧增长的需求。同时6G将进一步增强IT+CT+DT的跨界融合，结合人工智能、大数据、云计算、区块链、新电池技术与量子信息等多项关键技术突破，不断推动通信技术变革。全球6G竞争依旧激烈，预计2030年商用。目前6G仍处于研究启动阶段，具体的需求及技术方向仍不明朗，中美日韩竞争依然激烈，谁抢占先机谁就将获得更大的话语权。我们预计中美贸易战会加剧6G标准争夺的激烈程度，当然也不排除为了进一步国产替代、自主可控，最终全球会衍生出多套6G标准。按照6G目前2030年的商用计划，我们预计5G生命周期至少能够维持10年，5G是承上启下的一代通信技术，将个人通信进一步拓展到行业应用及物-物的通信，而6G将会进一步促进通信与行业应用及地域拓展的深度融合。通信技术的不断升级有效带动经济发展，未来通信技术创新势不可挡。[Table_Author]作者庄宇[e-mail]赵良毕[e-mail][Table_DocReport]相关报告网络切片，服务5G应用杀手锏2019.04.29车联网改变社会，让出行更加智慧2019.04.09数字孪生，复制同一个你2019.04.01MR狂风袭来，超乎您的想象2019.03.26[Table_Title]面向海陆空天的6G，2030年我们等你——势不可挡的通信网络技术升级相关行业：通信设备及服务2019.06.11行业专题行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分2of14目录1.缘起：6G需求核心驱动—海陆空天一体化......................................31.1.5G三大基础场景对应三大应用需求.................................................31.2.5G非通信技术终点，覆盖地域仍受限.............................................31.3.海陆空天一体化为6G新增需求，扩展频段+覆盖成就泛在移动通信41.3.1.6G需求（5G增强）：流量、连接数急剧增长，跨界融合是关键41.3.2.6G新增需求:海陆空天一体化，频段+覆盖不断扩展............52.硬核：6G八大关键技术，促使通信技术升级...................................72.1.机器学习与AI加强.............................................................................72.2.灵活频谱共享提升效能.......................................................................72.3.新电池与无线能量传输提升性能.......................................................72.4.自由空间光通信有待突破...................................................................82.5.太赫兹（THz）通信与Sub-太赫兹（Sub-THz）通信规模应用..82.6.大量使用多天线系统...........................................................................82.7.面向“大规模无线网络”接入方案....................................................82.8.网络安全不断突破...............................................................................93.格局：5G第一梯队—中美日韩，6G时代竞争更为激烈..............103.1.5G时代，中美日韩处于第一梯队...................................................103.2.6G硝烟再起，强者恒强...................................................................114.规划：R20后标准满足6G需求，面向2030年商用....................125.小结：全球6G研究方兴未艾，5G承上启下不得不爱.................13行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分3of141.缘起：6G需求核心驱动—海陆空天一体化1.1.5G三大基础场景对应三大应用需求(1)eMBB（EnhanceMobileBroadband），增强型移动宽带。核心：Gbps级的传输速率，满足高清视频、AR/VR等大带宽需求。(2)uRLLC（UltraReliable&LowLatencyCommunication），低时延、高可靠通信。核心：1ms的空口间时延，满足车联网、无人驾驶、远程医疗等低时延、高可靠需求。(3)mMTC（MassiveMachineTypeCommunication），海量物联网连接。核心：100万个/平方公里的连接密度，满足物联网、智慧城市等海量接入需求。1.2.5G非通信技术终点，覆盖地域仍受限目前全球移动通信服务的人口覆盖率约为70%，但受制于经济成本，技术等因素，仅覆盖了20%的陆地面积、小于6%的地球表面积。以我国为例，5G时代仍会有80%以上的陆地面积、95%以上的海洋面积无移动网络信号。图1：5G网络全球覆盖地域仍有提升空间数据来源：中国电子信息技术年会，国泰君安证券研究行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分4of141.3.海陆空天一体化为6G新增需求，扩展频段+覆盖成就泛在移动通信1.3.1.6G需求（5G增强）：流量、连接数急剧增长，跨界融合是关键到2030年，通信用户流量与连接数将急剧增长，预计2030年我国流量增长约100+倍，AR/VR/MR、裸眼3D、8KUHD等现有应用需求维度更为多元与深入。预计2030年全球物联设备接近1千亿，中国超过200亿。图2：2010-2030年全球和中国移动数据流量增长快速数据来源：IMT-2020(5G)推进组《5G愿景与需求白皮书》，国泰君安证券研究图3：2010-2030年全球和中国移动终端及物联网连接数增长快速数据来源：IMT-2020(5G)推进组《5G愿景与需求白皮书》，国泰君安证券研究行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分5of14图4：AR/VR/MR、裸眼3D、8KUHD等现有应用需求维度更为多元与深入数据来源：中国信通院技术资料同时6G可以增强IT+CT+DT的跨界融合，需结合人工智能、大数据、云计算、区块链与量子信息形成关键技术突破和能力储备，使设备具备通信、计算、导航、感知等多种能力。1.3.2.6G新增需求:海陆空天一体化，频段+覆盖不断扩展相对于5G的不同，6G将着力解决海陆空天覆盖等地域受限的问题，包括整合卫星通信，以便实现全球的无线覆盖。图5：6G新增需求:海陆空天一体化数据来源：CCSA，国泰君安证券研究行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分6of14同时，6G还将向更高频段扩展以获取更大传输带宽如毫米波、太赫兹、可见光等，进一步满足业务发展需求。行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分7of142.硬核：6G八大关键技术，促使通信技术升级2.1.机器学习与AI加强网络的复杂性、连接设备的数量“剧增”，将导致网络从经验中自我学习、自我优化、自我进化并灵活地提供各类新服务。6G时代人与机器将和谐地互联、共存，全新的未来业务类型可能是智能体之间的智能互联。除了媒体数据、传感数据、控制数据等传统数据外，AI驱动的“智慧传输”将会是占据6G网络的全新数据类型，智能体间将能分享和传递AI信息，形成真正意义上的“智慧互联”时代。2.2.灵活频谱共享提升效能传统专用频谱分配方式使得频谱资源分配已满但利用率低下，导致移动通信系统面临频谱需求高但频谱资源严重短缺的矛盾。ITU-RWP5D频率需求报告指出，2020年全球和中国的频谱资源缺口为上千兆赫兹。表1：2020年中国频谱资源缺口为上千兆赫兹年份2015年2020年需求预测570-6901,490-1810已分配频率687687额外需求充分合理使用803-1123资料来源：ITU-RWP5D频率需求报告，国泰君安证券研究基于情景的、每秒级别的动态频率分配，将更为高效地使用较低频段中的宝贵无线电频谱。AI、区块链等技术的综合应用有助于动态频谱分配及频谱使用效率的提高。2.3.新电池与无线能量传输提升性能6G时代需要固态电池、石墨烯电池等新电池技术，具备更高能量、更低成本、更长续航里程、更便于携带等特性。无线能量传输在一定条件下可能是延长电池使用寿命、避免频繁充电的可行方法。行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分8of142.4.自由空间光通信有待突破光学自由空间通信将使得6G时代的室内外无线通信场景具备高数据速率，因此需要释放可见光的低频段无线电频谱以用于大范围使用。2.5.太赫兹（THz）通信与Sub-太赫兹（Sub-THz）通信规模应用超过100GHz（D频段，110GHz-170GHz频段等）的连续大带宽的可用性，将成就6G时代短距离高数据速率的传输系统，因此需要释放THz的低频段无线电频谱以用于大范围使用。太赫兹通信是一个跨学科、跨专业的复合型技术领域，不仅需要通信技术的发展和突破，还需要高性能器件做支撑，尤其是大功率GaN太赫兹二极管的制备、大功率太赫兹固态电子放大器、高效率太赫兹倍频器混频器、高速高效的太赫兹调制器、高灵敏太赫兹相干接收器、太赫兹高速基带等方向。2.6.大量使用多天线系统当把THz、Sub-THz、可见光的频谱新增用于6G时代的移动通信系统之后，将需要运营商们能够利用多射线传播的多个天线系统，以获得更大的吞吐量，并用于精确定位以及无线能量传输。6G时代，基于超材料的大规模阵列天线的小型化与集成化将更为重要。2.7.面向“大规模无线网络”接入方案预计在6G时代，每平方米范围内平均会有超过10个无线终端设备，因此需要新的接入机制来以高效及可扩展的方式处理大量非正交用户数据。非正交多址接入技术（NOMA）将在6G时代蓬勃发展，在非正交多址系统中引入极化编码，从广义极化的观点出发，优化信道计划分解方案。行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分9of142.8.网络安全不断突破6G时代可能将非个人设备用于个人通信，这将对生物认证和隐私带来诸多新的挑战。所以6G时代将需要采取全新的无线安全方案以使得相关通信系统能够应对由量子计算机发起的攻击。行业一般研究请务必阅读正文之后的免责条款部分10of143.格局：5G第一梯队—中美日韩，6G时代竞争更为激烈2018年7月16-27日，ITU-T第十三研究组全会召开，决定成立“网络2030”焦点组，面向2030-2040年的未来网络架构、需求、能力于用例，保持后向兼容，支持当前以及未来新应用。2019年3月25日，在IEEE的发起之下，全球第一届6G无线峰会在芬兰召开，邀请了工业界和学术界发表对于6G之最新见解和创新，探讨实现6G愿景需要应对的理论和实践挑战。2019年5月20日-24日，IEEE2019年国际通信会议（ICC2019）召开，大会主题为“EnpoweringIntelligentCommu