6G丨研究报告
对电磁波系统的应用和能力提升,是移动通信技术升级迭代的核心
通信的本质是信息传播,所以传递手段与介质就是其核心需要思考和精研的标的物。电磁波作为一种自然资源被应用于通信领域,和它具备的两个特点密切相关:第一,电磁波是一种能量,所以是能量就存在产生和吸纳的哲学可能,这与信息的发送与接收,具备天生的匹配性;第二,以现在人类物理学的认知,光速是宇宙中最快的速度,而电磁波在真空中的传播速度就是光速,这一点能够最大限度的满足信息传输对速度的要求。
每一代移动通信技术之所以能够实现更快的速度,更低的时延和更稳定的传输,都是通过技术的演变和架构的调整,提高了可用频段的带宽和已有频段的传输效率。因此移动通信技术升级迭代的核心,是对电磁波系统应用的能力提升。
被量化的香农公式
提升带宽,提高带宽使用率和提升信噪比就是关键技术
香浓公式是信息在被高斯白噪声干扰的信道中,计算最大信息传送速率的公式。其中:B代表带宽(频谱利用率也是提升B的一种体现);S/N代表信噪比。
通过这一个公式的物理含义可以知道,信息传输速度与带宽和信噪比之间的数学关系。因此,移动通信技术每一次的升级,都是通过不同的技术手段,提升可用带宽,提高已有带宽的使用率以及提升信噪比,进而达到高速率、低时延和更稳定的传输,这三个功能指标上的飞跃。
5G是2C与2B服务的分界线
视频传输是人类已知信息传输的阶段性高点,未来产业带动靠企业服务
“文字——图像——视频”这三类信息传播方式的递进,是在社会范围内根深蒂固的升级序列。所以视频所承载的信息丰富程度,在用户认知中是最高的,更加丰富的虚拟现实和元宇宙技术尚未成熟,且饱受市场争议。并不能有效带动移动通信技术在用户心中的感知。因此当4G通信满足了视频传输后,5G等未来通信技术的商业目标,就不得不考虑2B服务。进而衍生出5G最大的应用标的,行业专网业务的诞生。
5G专网的困境
采集类与交互类专网发展相对较好,控制类专网尚需市场培育
在企业服务领域,5G专网是在工业互联网大潮中,信息交互技术的重要组成部分。大量企业在这一领域布局取得了一定的成绩,但依然面临比较严重的问题。总结原因,基本是所有企业服务领域最核心的两个问题:第一,对客户所在行业的理解深度;第二,代运营。
6G在技术上的希望
技术上补足5G时代企业服务的短板,并具备颠覆世界的潜力
从性能指标上,6G设计目标几乎全方面跃升。客观来看,工业场景对可靠性的要求在6G技术99.99999%的保障下基本可以满足,若不是对“1”执念,在技术上已经不存在门槛了。未来重点还是在业务推进和市场教育领域的苦功夫。除此之外,6G移动性、陆海空天全域覆盖和一些创新型的硬件如果大范围应用,则会对现有的城市生态产生颠覆性的效果。
6G的市场预期表现
连接数远超人口,个人与企业智能设备全接入,流量井喷
按照6G技术推进组的测算,到2040年,也就是6G技术商业应用10年后,终端连接数将达到恐怖的1216亿台。目前地球总人口80亿,这表明,按照移动通信技术,奇数代际完成技术突破,偶数代际金融实质应用的特性,6G延续了5G服务企业和工业的市场目标。而在流量层面也呈现出井喷的态势,月均流量达到58550亿GB,也就是说单设备每月消耗流量仅50G。即便个人用户端有了全元宇宙环境,虚拟现实环境等跨代应用,具备消耗如此大流量的基础,这个数据量也意味着个人用户终端的巨变,甚至具备一定的工业属性。因此从现在情况看,5G时代服务企业的趋势在6G时代可以得到大幅度加强。
6G产业链图谱
基于运营商的庞大上下游
6G产业链演进
下游应用想象空间大,供应商整体推进向前一体化战略
从5G产业发展的经验上看,5G基础设施建设完成后间接经济产出是直接经济产出的1.5倍以上,并且想象空间和自由度远比直接经济产出要好。因此处于产业链上游的重话语权企业,在统一的向产业链下游整合推进。
5G专网的红利
5G专网将在6G时代升级为6G专网,且增速稳定
全球5G时代服务企业的专网业务一直保持高速增长,丝毫未受疫情影响,并且未来也将继续保持接近40%左右的增长速度。从5G应用覆盖的行业占比上来看,工业互联网也是占比最高的一个板块。截至2022年底,全球部署5G专网的国家与地区达到72个,其中德国比较超前,也是最早发放专网频谱的国家,一共发了257张5G专网频谱证。从全球来看,制造业、矿业、电力等板块,是5G专网发力的主要领域。
5G专网的部署模式
不同的部署方式,体现出5G专网面临的性价比压力
整体来看,5G专网按照其设备和构架与公网共享的比重,呈现出构建成本成反比的趋势。它体现的是通信技术应该是作为国家基础设施的定位出现,还是作为企业自身固定资产的定位出现的问题。5G作为新的技术突破,并且是举全国之力才在世界范围内争得一席之地的现状下,它的成本必然很高,加之5G专网本身尚处市场培养期,所以性价比的问题是未来移动通信代际切换过程中亟待解决的问题。目前对5G专网性价比最大的质疑原自技术指标和实际应用上的感受,这些问题都会在6G时代得到提升和改善。
专网服务的路径
在熟练掌握技术的基础上,跨领域理解行业,并提供持续运营的服务
总结:能力满足,实践不足
6G满足了所有专网需求的硬指标,但行业的渗透需要在后5G时代补足
中国虽然是5G技术的主导国,但是5G技术的行业应用却走得比较缓慢。这本身与国内企业自身特性有很大关系,对新技术,尤其数字技术的接受程度普遍不高。不过从目前各类机构对6G技术应用的预期来看,很多5G专网的应用场景都已被覆盖。可以想见在未来7年的业务推动和市场培育方面,会有天量资源向这些领域倾斜。因此,无论是技术本身还是B端用户的认知,都会得到很大改观。也基于同样的原因,未来7年内,对于5G专网在表中领域的深入试点将更加广泛的出现。
6G新技术的发展理念
信息层面的普惠、技术能耗的绿色、虚拟与现实的融合
和互联网运营的理念不同,移动通信作为基础设施,其解决现实问题的逻辑并不是在服务领域强升级,而是真正的从技术创新的视角出发,进行设备能力和创新装备层面的本质提升。所以在科学哲学体系层面,技术和装备的提升,就需要上升到发展理念层面进行梳理。从当前有关世界可持续发展的宏伟主题来看,移动通信技术的发展理念有以下三个方面:
6G时代的新特点
新技术能力几乎颠覆现有的城市面貌
6G在前述技术发展理念的促进下,对原有的5G技术进行了能力上的延申和功能上的拓展。在移动性、链接范围和智能化程度等多个方面做出卓越的突破。这种突破将会对现有城市面貌产生颠覆性的效果。对普通用户来说会有两个最明显的变化:
6G前沿技术
传统技术范围内的全方位升级,精度的提升带来革命性的进展
意识识别辅助
总结:潜力巨大,需要协同
6G技术对用户日常生活有巨大提升,但涉及范围太广需要其他行业协同
6G移动通信的指标与5G相比产生了质变,如果能够如期实现,那么将会把很多文艺作品中的想象幻化为现实。原则上对于未来技术确实要锚定未来的生活状态进行研发,但也给技术带来了一些负面影响。当4G技术满足了视频传输、甚至现场直播后,个人富媒体诉求基本得到满足,所以5G进入到艰难的企业服务拓展过程中。移动通信技术的发展会自然遇到领域内的研发瓶颈,从6G技术中“非正交”的应用,就能感受到技术发展在试图用牺牲精度的方式换取空间。
因此,在6G技术的构建过程中,免不了涉猎其他领域的融合,最典型的是卫星和人工智能领域,比如空间定位、卫星通信,还有人人工智能在各个领域的应用。所以如果2030年6G按时商用,它所畅想的很多场景本身成熟与否,就决定了它是否能够最大化的发挥能力并获得商业上的成功。
趋势一:7年内企业服务试点将增多
企业服务是6G的发力点,在落地前将进行国家层面超饱和的试点建设
5G是个人与企业服务的分界线,企业服务的推广、运营和商业要素都与个人服务有诸多不同。整体上看,移动通信在商业推广上已经进入技术与服务双线承压的阶段。需要大量的周边企业协同推进试点工作。从目前运营商体系公布的数据来看,仅2023年,全国就将建设3000多张虚拟专网,突破100个企业服务解决方案,建立3-5个区域示范标杆。通过这种做法,大小企业在“控制层”稳定性方面的顾虑,为未来6G企业服务铺路。
在试点建设的过程中,通信之外的信息技术也将在本轮试点潮中被促进,如果这种超饱和服务状态能将中国企业主对待技术解决方案的态度,从被动接受扭转为主动索取,那么6G技术的商业拓展会顺利很多。
趋势二:通信成为国家战略级任务
5G时代的优势在6G领域将被弱化,全球已进入高度竞争模式
电磁波的频率是客观存在的自然资源,是超越国家主权的物理存在,因此在全球范围内,国家之间随意使用会造成一系列的混乱。因此目前,移动通信技术的标准确认在国际上有专属的协会和机构确认。3GPP成立于1998年12月,是移动通信产业的标准化机构,其成立最初的目的是实现由2G网络到3G网络的平滑过渡,保证未来技术的后向兼容性,支持轻松建网及系统间的漫游和兼容性。而随着其组织的发展,移动通信技术标准都需要通过3GPP内所有成员的确认,再由国际电联(ITU)确认,实现全球各个国家的有序落地应用。
5G时代3GPP中国成员贡献度最大,但是6G领域融合了卫星通信等涉及频率、轨到和更多不可再生资源及技术专利的领域,这些方面面临挑战的时间非常紧迫。并且目前在6G领域,美日等国家已经形成了联盟,在各个方面都已经进入国家甚至联盟的高度竞争模式。
趋势三:运营商在未来话语权提升
数据的资源和财富属性越来越大,在社会运行过程中的重要性无可替代
从数字中国的建设和未来科技发展趋势上看,数据的价值有超过一般等价物的趋势。这就导致数据在流通过程中的秩序、归属和权责,成为新时代的议题。从6G未来月均接近6万亿GB的数据流量来看,通信运营商在这一领域将发挥不可替代的作用。并且以运营商为核心,将带动产业链上及产业链外多板块协同发展,形成“硬软科”三线并立共同进步的局面。
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