| 1.2 移动通信系统的发展历程 |

通信需求与技术发展，是一个相互促进的过程。先进技术提供了便利，使人与人之间的联系更为紧密，同时催生了更高层次的需求；更高的需求反过来推动了技术的进一步发展。从移动通信传递的信息内容来看，从最初的语音、文字，到高质量音频、图像、邮件等中等数据量业务，再到视频和丰富多彩的互联网业务，以及用户可以随时随地产生大量信息的社交网络等新型媒体，对移动通信数据量的要求在以“指数速度”提高。

与服务需求相对应，移动通信技术的发展，也经历了几个主要的阶段，一般习惯于用“代”进行区分，基本延续了十年一代的发展规律。移动通信系统的发展历程如图1-1所示。

图1-1 移动通信系统的发展历程

迄今出现的移动通信系统主要有第一代（1G）移动通信系统、第二代（2G）移动通信系统、第三代（3G）移动通信系统、第四代（4G）移动通信系统以及第五代（5G）移动通信系统。从通信的内容和形式的变化来看，移动通信系统的发展又可以划分为4个阶段：沟通泛在、信息泛在、感知泛在和智慧泛在。1G主要实现了从无到有的沟通泛在，也就是可以在移动中进行语音的通信；2G解决的是语音通信的质量和普遍性问题，使得移动通信在全球大规模应用，同时也开启了短信这种非实时沟通模式；3G进一步提升了通信的容量，同时促进了宽带通信的萌芽，特别是在3G的后期，随着智能手机的出现，高速移动数据通信成为迫切的需求；4G解决了高速移动数据通信的问题，在通信的质量、容量和效率上取得了巨大的进步，同时在后期也触发了物联网的应用需求，带来了信息消费的空前繁荣；5G将移动通信的范畴进行了前所未有的拓展，希望实现万物互联，涵盖了增强型移动宽带（enhanced Mobile Broadband，eMBB）、超可靠低时延通信（ultra-Reliability and ultra Low-Latency Communication，uRLLC）和大规模机器型通信（massive Machine Type Communication，mMTC）等典型应用场景，努力将人类的感知能力延伸到万事万物，实现万物互联。

随着5G的发展，5G必将加速与云计算、大数据、人工智能（AI）、边缘计算的结合，实现网络的定制化、能力的开放化、数据的价值化和服务的智能化，带来信息泛在和感知泛在，加速整个社会走向数字化。

6G的目标则是进一步推动整个社会的数字化，全面走向数字孪生，通过无处不在的智能，全面赋能整个社会的智能化，极大提升整个社会运行和治理的效率，提升人们的生活、工作和生产的效率和质量，从而实现人类对自我的解放。为此，6G网络需要具备按需服务、至简、柔性、智慧内生、安全内生和数字孪生的特征。

1.2.1 语音通信的时代

最早的语音通信出现在第二次世界大战的军事通信中，但由于成本高昂、体积庞大，并没有应用于民用领域。1976年，美国摩托罗拉公司的工程师马丁·库珀首先制造出第一个移动电话。同年，世界无线电通信大会批准了800/900MHz频段用于移动电话的频率分配方案。在此之后一直到20世纪80年代中期，许多国家都开始建设基于频分多址（Frequency Division Multiple Access，FDMA）技术和模拟调制技术的第一代移动通信系统。

1978年年底，美国贝尔试验室研制成功了全球第一个移动蜂窝电话系统——先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone System，AMPS）。5年后，这套系统在芝加哥正式投入商用并迅速在全美推广，获得了巨大成功。

同一时期，欧洲各国也不甘示弱，纷纷建立起自己的第一代移动通信系统。瑞典等北欧四国在1980年研制成功了NMT-450移动通信网并投入使用；联邦德国在1984年完成C网络（C-Netz）；英国则于1985年开发出频段在900MHz的完全访问通信系统（Total Access Communications System，TACS）。

在各种1G系统中，美国发明的AMPS制式的移动通信系统在全球的应用最为广泛，它曾经在超过72个国家和地区运营，直到1997年还在一些地方使用。同时，也有近30个国家采用英国TACS制式的1G系统。这两种移动通信系统是世界上最具影响力的1G系统。

中国的第一代模拟移动通信系统于1987年11月18日在广东第六届中华人民共和国全国运动会（全运会）上开通并正式商用，采用的是英国TACS制式。从中国电信1987年11月开始运营模拟移动电话业务到2001年12月底中国移动关闭模拟移动通信网，1G系统在中国的应用长达14年，用户数最多时曾达到了660万。如今，1G时代那像砖头一样的手持终端——大哥大，已经成为了很多人的回忆。

由于采用的是模拟技术，1G系统的容量十分有限。此外，干扰严重，安全性也存在较大的问题。1G系统的“先天不足”，使得它无法真正大规模普及和应用，价格更是非常高，成为当时奢侈品和财富的一种象征。与此同时，不同国家的“各自为政”也使得1G的技术标准各不相同，即只有“国家标准”，没有“国际标准”，国际漫游成为一个突出的问题。这些缺点都随着2G移动通信系统的到来得到了很大的改善。

1982年，欧洲成立了“移动专家组”（Groupe Spécial Mobile，GSM，法语），负责起草和制定移动通信标准。1989年，欧洲电信标准组织（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）正式接手了2G标准的制定工作。1990年，第一版GSM标准制定完成并正式发布。1992年1月，芬兰运营商Oy Radiolinja Ab公司第一个将GSM系统正式投入商用，这标志着GSM系统开始正式向广大公众开放。后来，欧洲各国为了便于在全球推广这一技术标准，将GSM赋予了新的含义，即“全球移动通信系统”（Global System for Mobile communications，GSM）。

2G发展初期，移动通信系统旨在满足更多用户的纯语音通话需求，设计者着重考虑的是如何扩大系统所能容纳的用户总量。随着技术的不断发展以及GSM系统的逐步成熟，同时也为了满足人们对手机上网等数据业务的需求，GSM系统在后期引入了通用分组无线服务（General Packet Radio Service，GPRS）技术和GSM增强数据速率演进（Enhanced Data rate for GSM Evolution，EDGE）技术，使用部分语音信道提供低速数据服务。

在欧洲商用GSM系统几年之后，美国通信工业协会（Telecommunications Industry Association，TIA）也正式推出了其第二代移动通信系统——窄带码分多址接入（Narrowband-Code Division Multiple Access，N-CDMA）系统，其中第一个广泛商用的标准为IS-95-A。中国香港于1995年正式开通了第一个商用CDMA网络，此后美国、韩国也相继开通了CDMA商用网络。

除了GSM和CDMA（IS-95），日本的PDC（Personal Digital Cellular）、PHS（Personal Handy-phone System）和美国的D-AMPS（Digital-AMPS IS-54/IS-136）等系统也属于2G移动通信系统。

截止到2010年9月，全球51亿移动通信用户中，有40亿是GSM用户，占总数的78%[1]。GSM成为全球最成功的2G移动通信系统，第一次实现了“全球通”的梦想。

GSM系统的技术在不断演进，如倍增语音容量的自适应单时隙多用户语音业务（Voice services over Adaptive Multi-user channels on One Slot，VAMOS）、提供更高数据速率的EGPRS以及先进接收机等技术，使GSM这棵“老树”不断绽放出新的花朵，但是由于3G发展速度的不断加快，这些新的技术并没有在GSM网络中实现商业化应用。

1.2.2 移动数据的萌芽

3G移动通信系统的概念最早于1985年由国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）提出，是首个以“全球标准”为目标的移动通信系统。在1992年的世界无线电通信大会（World Radiocommunication Conference，WRC）上，为3G分配了2GHz附近约230MHz的频带。考虑到该系统的工作频段在2 000MHz，最高业务速率为2Mbit/s，而且将在2000年左右商用，于是ITU在1996年将其正式命名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）。特别值得注意的是，在3G时代，中国提出了自己的标准TD-SCDMA（Time DivisionSynchronous Code Division Multiple Access），并推动其成为了ITU认定的3G国际标准之一。

3G系统最初的目标是在静止环境、中低速移动环境、高速移动环境分别支持2Mbit/s、384kbit/s、144kbit/s的数据传输。其设计目标是提供比2G更大的系统容量、更优良的通信质量，并使系统能提供更丰富多彩的业务。

3G真正投入商业运营是在21世纪初。2001年，日本运营商NTT DoCoMo率先向用户提供3G业务。2002年，日本运营商KDDI、韩国运营商SKT和KTH也开始了3G网络的运营。和记电讯“3”公司则在2003年开通了第一个欧洲的3G网络，同年Verizon也在美国开通了3G服务。2003—2004年欧洲运营商Vodafone（沃达丰）、Orange（法国电信）等相继在英国、法国、德国、意大利等主要国家开通了3G服务。

3G系统的三大主流标准分别是WCDMA（即宽带CDMA）、cdma2000和TD-SCDMA（时分双工同步CDMA）。这3种标准的基础技术参数比较见表1-1。

表1-1 3G的3种标准的基础技术参数比较

2 Third Generation Partnership Project 2，开发cdma1x、cdma2000及后续演进的标准化组织

从表1-1中可以看出，WCDMA（FDD）和cdma2000属于频分双工（Frequency Division Duplex，FDD）方式，而WCDMA（TDD）和TD-SCDMA属于时分双工（Time Division Duplex，TDD）方式。FDD是上下行独享相应的带宽，上下行之间需要频率间隔以避免干扰；TDD是上下行使用同一频谱，上下行之间需要时间间隔以避免干扰。

从1G到3G，演进的过程可以由图1-2简略地描述。

3G初期的商用并不成功，其语音业务的质量甚至不如2G，经过大量的技术优化与完善之后才逐步为用户所接受。随着手机操作系统与手机技术的发展，触屏式智能手机的出现加速了高速移动上网需求的发展，3GPP/3GPP2针对高速数据应用进行了一系列的增强，分别推出了高速下行/上行分组接入 HSDPA/HSUPA（High Speed Downlink/Uplink Packet Access）及其演进HSPA+，以及cdma2000 EV-DO等技术标准，大大增强了3G系统提供数据的能力，拉开了移动互联网高速发展的大幕。

图1-2 从1G到3G的系统演进[1]

1.2.3 4G改变生活[2]

随着移动通信在宽带化、高速率等方面的逐步演进，其与互联网之间呈现出相辅相成的发展趋势。特别是智能手机的出现和普及，加速了移动互联网业务与应用的普及与发展，移动互联网已毋庸置疑地成为最具市场潜力的发展领域。随着智能手机的快速普及以及互联网应用的不断革新，3G网络的能力已经不能满足业务发展的需求，面向移动互联网业务应用的新一代移动通信系统（4G）呼之欲出，但4G的出现和发展相当具有戏剧性。

在3G发展的初期，3G网络并没有给运营商和用户带来其所期待的能力和业务质量，特别是在初期，3G语音的质量远远达不到2G的水平，运营商对3G的发展产生了动摇。直到后期，运营商应用了基于分组交换的数据业务解决方案（HSPA或者EV-DO），带来数据业务的快速发展和增长，才给运营商带来了新的希望。但由于全球大多数运营商为获得3G的频率而向管制机构支付了巨额的频率许可费用，再加上3G网络建设的巨额成本，全球主要运营商并没有积极性去研究和部署更新一代的移动通信技术，特别是在3GPP HSPA的研究和制定中，更是否定了相对于CDMA来说革命性的OFDM技术。

2004年下半年，随着移动互联网的发展前景逐渐明朗，以Intel为首的IEEE Wi-Fi阵营面向移动互联网应用推出了竞争性新技术——全球微波互联接入（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX），并在全球的新兴运营商中得到普遍支持和快速应用，这给3GPP自身的技术发展和传统蜂窝移动通信运营商的市场发展带来了严峻的挑战。

所以，全球蜂窝移动通信运营商和设备商不得不开始就3G之后的全新技术演进展开讨论，以应对WiMAX带来的威胁。2004年11月，3GPP在加拿大举办研讨会，讨论下一代移动通信技术的发展。中国移动、NTT DoCoMo、AT&T、Vodafone、T-Mobile和Orange等主要运营商和各主要设备商在内的参会各方畅所欲言、各抒己见，提出了对下一代移动通信系统的看法和建议，达成了“3GPP需要马上开始进行下一代演进技术的研究与标准化、以保证未来竞争力”的共识。此处的下一代移动通信系统被暂定名为“长期演进”（Long Term Evolution，LTE）。

为此，3GPP首先定义了LTE需要满足的各种条件和指标需求，主要有以下几个方面[1]。

• 较之3G系统，LTE极大提高系统的带宽和峰值速率——最高支持20MHz带宽，上行峰值速率达到50Mbit/s，下行峰值速率达到100Mbit/s。

• 有效提高频谱的利用效率：单位带宽吞吐量达到3GPP Release 6版本HSPA的2～4倍，同时保证小区边缘数据速率，降低每比特数据的成本，改善用户实际体验。

• 支持TDD和FDD两种双工方式，并尽可能保持这两种双工方式的技术一致性，避免市场分化。

• 支持从1.4MHz到20MHz的系统带宽，以支持运营商的各种频谱部署场景，包括对GSM/CDMA等窄带系统占用频谱的再利用。

• 支持从静止到高速移动的全部陆地应用场景：终端移动速度在0～15km/h时，系统的性能保持最优；当移动速度在15～120km/h时，系统性能不能有明显下降；当终端以350km/h速度移动时，连接不能中断。

• 取消电路交换（Circuit Switch，CS）业务，对包交换业务提供端到端服务质量（Quality of Service，QoS）保障。

• 能够与其他系统进行互操作。LTE系统可以与2G/3G系统进行交互，从而当LTE没有实现完全覆盖时，仍然能够保障用户在使用移动互联网时的业务连续性。

• 通过扁平化的网络架构，极大地降低无线接入网络的时延。无线网空载时的单向传输IP空包所需时间不能超过5ms，相对3G的百毫秒量级时延，是一个巨大的改进，有利于提高交互式在线游戏、高清视频会议等众多实时业务的服务质量。

之后，3GPP经过艰苦的可行性研究和详细的规范制定，最终制定了LTE标准，在2009年发布了Release 8，并在后续的版本中不断完善和发展，先后推出了LTE-Advanced和LTE-Advanced-Pro的演进标准。在3GPP中，无线电接入网技术规范组（Technical Specification Group Radio Access Network，TSG RAN）负责无线电接入网络标准制定，系统架构技术规范组（Technical Specification Group System Architecture，TSG SA）负责整体架构制定，分别对应于无线电接入网层面的演进（即LTE）和系统架构演进（即SAE），在后来的标准化过程中改称为“演进的分组核心网/系统（Evolved Packet Core/System，EPC/EPS）”。

相对于过去几代系统，LTE是真正面向数据业务的全新一代移动通信系统，完全基于分组交换，采用了更大的带宽（单载波最大20MHz）、全新的多址和复用技术（下行采用正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Orthogonal Frequency Division Multiple Access，OFDM/OFDMA），上行采用单载波频分多址（Single Carrier-Frequency Division Multiple Access，SC-FDMA））以及MIMO技术，将系统的传输效率进行了大幅的提升。同时LTE还对其多个TDD制式进行了融合，仅保留了一个TDD制式（TD-LTE），使得标准归于统一。同时，在全球主流运营商和设备商的共同努力下，全球运营商联盟NGMN将WiMAX排除在了其4G候选技术之外，再加上以美国的Verizon和中国电信为代表的3GPP2运营商纷纷宣布放弃cdma2000的后续演进技术UMB，使得LTE成为移动通信行业的事实唯一4G标准，全球移动通信行业第一次实现了标准的统一，如图1-3所示。

图1-3 4G全球标准的统一[1]

2010年，瑞典的运营商率先开始了4G的商用部署，由此拉开了LTE商用的序幕。迄今为止，全球共部署LTE基站超过672万个，仅中国移动就部署4G基站270万个，中国联通和中国电信部署规模总数和中国移动相当，所以中国的4G发展给全球的4G发展提供了很好的参考和强劲动力。在整个4G的发展中，可以看到，TDD的发展异军突起。由于TDD在大带宽频率、灵活的时隙配比、智能天线技术等方面的天然优势，TDD非常适合于移动互联网业务的非对称数据流量，所以在全球TD-LTE发展联盟（Global TD-LTE Initiative，GTI）的推动下，TD-LTE在全球有超过228个网络。

2013年以来，中国4G网络一直保持蓬勃发展，云计算、大数据等技术日趋成熟，夯实了移动互联网发展的云、管、端三大基础，助力移动互联网释放活力，开启了移动互联网新时代。目前，移动互联网应用非常丰富，涵盖了社交、支付、出行、直播等方方面面，不论是无形的数字虚拟商品，还是有形的实体商品及服务，都可以通过移动互联网的方式随时随地获取，极大地方便了人们的生活，也深刻地改变了人们的生活方式，具体有以下体现。

一是信息、商品、服务等通过移动互联网的应用和智能硬件的普及实现了数字化和在线化，使人们可以随时随地地自由连接、获取，给生活带来了极大便利。

二是人们可以依靠网络自由连接形成社群，口碑传播影响力大增，加之特有的低搜寻和转移成本，使得人们可以低成本地重新选择产品，带来移动互联网“以用户为中心”的特征，消费者的权益得到极大扩张。

三是移动互联网及智能硬件作为新型生产工具极大地延伸了人的能力。比如现在如火如荼的共享经济，使得人们可以根据需求使用，根据使用付费，变所有权为使用权，极大地降低了生活成本和创新成本。

四是移动互联网带来个体意识的觉醒，人们利用网络平台，可以快速找到认可某种独特价值的共同体，使得该项价值被放大。比如近些年非常火爆的直播应用、网红经济、知识分享应用等。

在4G发展的后期，智能手机和移动互联网业务的发展也带动了整个社会的信息化和数字化，物联网的应用开始快速增长，于是3GPP基于LTE推出了面向低功耗、大连接、低成本、广覆盖应用场景的增强型机器型通信（enhanced Machine Type Communication，eMTC）和窄带物联网（Narrow Band-Internet of Things，NB-IoT）标准，希望帮助运营商开拓基于授权频谱的物联网市场。随着eMTC和NB-IoT芯片的不断成熟，以及eMTC和NB-IoT网络覆盖的不断扩展和改善，物联网的应用正在快速增长，共享单车、市政路灯、烟感、智能抄表等应用快速普及。但由于物联网应用市场的碎片化和差异化，目前的eMTC和NB-IoT解决方案并不能完全满足更多应用场景的需求，新连接、新需求的不断涌现推动着移动通信技术演进。

1.2.4 5G改变社会

移动互联网和物联网的进一步发展是5G移动通信系统发展的两大驱动力，为5G提供了广阔的前景。移动互联网颠覆了传统移动通信的业务模式，为用户提供了前所未有的使用体验，深刻影响着人们工作、生活和娱乐的方方面面。面向2020年及以后，移动互联网将推动人类社会信息交互方式的进一步升级，为用户提供增强现实、虚拟现实、三维（3 Dimensions，3D）超高清视频、移动云等更加身临其境的极致业务体验。移动互联网的进一步发展将带来未来移动流量超千倍的增长，推动移动通信技术和产业的新一轮变革。物联网扩展了移动通信的服务范围，从人与人通信延伸到物与物、人与物智能互联，使移动通信技术渗透至更加广阔的行业和领域。面向2020年及以后，移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等将会推动物联网应用爆发式增长，数以千亿计的设备将接入网络，实现真正的“万物互联”，并缔造出规模空前的新兴产业，为移动通信带来无限生机。同时，海量的设备连接和多样化的物联网业务也会给移动通信带来新的技术挑战。

5G作为面向2020年及以后的移动通信系统，将深入社会的各个领域，作为基础设施为未来社会的各个领域提供全方位的服务，如图1-4所示。

图1-4 5G深入移动互联网和物联网的各个领域[2]

5G典型应用场景包括增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低时延通信（uRLLC）和大规模机器型通信（mMTC）3类。为了满足三大应用场景的需求，5G将具备比4G更高的性能，如图1-5所示，包括支持100Mbit/s的用户体验速率（4G的10倍）、每平方千米100万的连接数密度（4G的10倍）、毫秒级的空口时延（4G的1/10）、每平方米10Mbit/s的流量密度、每小时500km以上的移动速度和下行20Gbit/s/上行10Gbit/s的峰值速率、平均频谱效率和5%用户频谱效率达到4G的3倍以上。其中，用户体验速率、连接数密度和时延为5G最基本的3个性能指标。同时，5G相比于4G还将大幅提高网络部署和运营的效率，网络频谱效率显著提高，能效和成本效率提升百倍以上。

图1-5 5G与4G关键性能指标比较[2]

表1-2简单对比了ITU 5G性能需求指标与3GPP TR38.913研究报告中定义的5G性能需求指标。

表1-2 ITU和3GPP定义的5G关键性能需求指标比较[2]

（续表）

注：① 考虑终端处于“节能态”时，终端发送低频率小包（20byte）时的传输时延。

② 终端电池寿命指的是电量5W·h的电池，在小区覆盖边缘（对应于164dB的最大路径传播损耗），支持每天发送200byte的上行数据，并接收20byte的下行数据的移动通信业务时的最长工作时间。

由于ITU所定义的5G性能指标是5G系统的唯一验收标准，因此3GPP所研究的5G系统将同时满足ITU和3GPP TR38.913研究报告中所定义的5G性能指标要求。而在包括控制面时延和用户面时延在内的一些关键性能指标上，3GPP所研究的5G系统将远远优于ITU对5G系统的最低要求。

考虑到全球不同区域的市场发展策略需求，3GPP对5G的定义更为宽泛，包含了5G演进型空口和5G新空口（New Radio，NR）以及下一代核心网（Next Generation Core Network，NGC）[3]。

5G演进型空口是指通过4G网络的持续演进和增强，满足部分场景下的5G技术需求，无论是增强型机器型通信（eMTC）、窄带物联网（NB-IoT），还是LTE-Advanced-Pro等，都属于5G演进型空口的范畴，它们可以满足mMTC等场景下的最小需求；而5G NR是指不用考虑与4G的后向兼容，全新设计5G系统并满足所有3种典型场景下的全部5G技术需求。

3GPP RAN确定了整个5G各研究项目的规划[4]，如图1-6所示。

图1-6 3GPP的5G标准规划

3GPP RAN在2015年12月启动5G需求与应用场景的研究，并在2016年6月完成；3GPP RAN各工作组从2016年3月启动5G NR的技术可行性研究，并在2017年6月完成；2017年6月启动5G的WI，在2018年6月完成Release 15的标准化；2018年6月启动Release 16的工作，并在2019年年底完成。2019年年底，由于全球新冠疫情暴发，3GPP相关工作不得不采用线上的方式开展，影响了标准推进的节奏，最终在延期一个季度的情况下，2020年6月，3GPP正式冻结Release 16的标准。最终Release 15和Release 16共同构成了3GPP提交给ITU的完整5G标准。同时，3GPP也正式启动了Release17技术标准的研究工作，规划了Release17的主要技术特征和计划时间表，继续对现有版本的标准进行增强和演进。

2020年7月9日，国际电信联盟（ITU）无线通信部门（ITU-R）国际移动通信工作组（WP 5D）第35次会议成功闭幕，会议确定3GPP系标准成为被ITU认可的5G标准。本次会议是IMT-2020（即5G）技术评估进程的关键会议，各主管部门和产业界代表，对包括3GPP 5G标准在内的7项候选技术标准进行了深入研究和分析，最终形成结论：3GPP系的5G标准成为被ITU认可的IMT-2020国际移动通信系统标准。ITU-R WP 5D于2020年11月的36bis次会议上完成程序性工作，即编制IMT-2020标准建议书，并递交至同月举行的第5研究组的全会上正式通过和发布。

5G利用一系列关键技术，如更宽的带宽、大规模天线、Polar码和LDPC码等，实现了对高速率、低时延、高可靠性、海量连接等技术需求的满足。5G的发展将满足更为多样化的连接需求，实现更为广泛的人与人、人与物、物与物之间的连接，为工业、农业、交通、教育、医疗服务等垂直行业领域的数字化、智能化创新奠定基础，引领万物互联新时代的到来。随着万物被互联，感知连接、智能将泛在化，一个全新的智能社会将出现在人们面前，整个社会，包括技术、生活、工作、商业、思维都将被颠覆和重构。

为此，韩国、中国、日本、欧盟等电信发达经济体均积极加快5G的部署。2019年4月，韩国正式宣布5G NSA商用，2019年11月，工业和信息化部（以下简称工信部）联合四大运营商，正式宣布5G NSA商用。随后，全球运营商纷纷开展5G的NSA商用部署。2020年6月，中国运营商开始在全国主要的城市开始5G SA的商用部署，全面构建端到端的5G全新能力。迄今为止，全球有381家运营商完成了5G网络的试验测试。2019年，我国已经在超过50个城市建设超过19万个5G基站，2020年年底，我国5G基站的数量累计超过了70万个，5G用户规模超过1.7亿人。全球5G的大规模部署正在加速铺开，必将带来大量全新的个人消费业务和垂直行业应用，带动整个社会的数字化转型，催生新的网络需求和移动通信技术的持续演进。

1.2.5 6G的出现

移动通信产业一直保持着“使用一代、建设一代、研发一代”的发展节奏。随着5G的大规模商用，6G的研究成为行业新的关注点。当前各国或组织已竞相布局，紧锣密鼓地开展相关工作。

（1）欧洲

2018年，芬兰宣布了6Genesis旗舰项目（6G Flagship），该项目为期8年，总投资2.9亿美元，旨在开发一个完整的6G生态系统。研究内容面向2030年的6G愿景、挑战、应用和技术方案，成员来自澳大利亚、中国、欧洲、美国等地的高校、企业和科研机构。2019年3月，在IEEE的发起之下，全球第一届6G无线峰会在芬兰召开，邀请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。基于第一次6G峰会内容，奥卢大学于9月发布全球首份6G白皮书，对6G技术趋势进行了系统性介绍，展现出建设“泛在无线智能”的愿景。第二届6G无线峰会也已于2020年3月17—20日举行。2020年6月，奥卢大学发布了12份白皮书，包括6G驱动力与联合国可持续发展目标、6G业务、面向2030的6G垂直行业验证和试验、6G偏远地区连接、6G网络、6G无线通信网络中的机器学习、6G边缘智能、6G信任安全和隐私的研究挑战、6G宽带连接、面向6G的关键和大规模机器型通信、6G定位和传感以及射频助力6G等内容，该系列白皮书凸显出了6G解决方案需要覆盖多领域、涉及多学科的趋势特征。

2019 年 6 月，英国电信集团（BT）首席网络架构师Neil McRae预计6G将在2025年得到商用，特征包括“5G+卫星网络（通信、遥测、导航）”、以“无线光纤”等技术实现的高性价比的超快宽带、广泛部署于各处的“纳米天线”、可飞行的传感器等。德国科学基金会（DFG）在德国高校成立“THz测量”研究组，研究太赫兹测量方法和通信性能。欧洲科学技术（COST）合作项目在2020—2024年将关注在智能环境中提升用户体验的无缝交互式通信。

2020年，欧盟推出“地平线欧洲计划（2021—2027年）”，开展包括下一代网络在内的六大关键技术研究，并于2020年12月正式启动6G旗舰项目Hexa-X。

（2）美国

2019年3月，在美国总统特朗普发推特表示“我希望5G乃至6G早日在美国落地”后不久，美国联邦通信委员会宣布，决定开放95 000MHz～3THz频段，供6G实验使用。

美国通过赞助高校开展相关研究项目，包括早期的6G技术与芯片的研究。纽约大学无线中心（NYU Wireless）正开展使用太赫兹频率的信道传输速率达100Gbit/s的无线技术研究。美国加州大学的ComSenTer研究中心获得了2 750万美元的赞助，开展“融合太赫兹通信与传感”的研究。加州大学欧文分校纳米通信集成电路实验室研发了一种工作频率在115～135GHz的微型无线芯片，在30cm的距离上能实现36Gbit/s的传输速率。弗吉尼亚理工大学的研究认为，6G将会学习并适应人类用户，智能机时代将走向终结，人们将见证可穿戴设备的通信发展。麻省理工学院计算机科学与AI实验室发布“智能天线墙”RFocus，它使用了3 000多个天线振子，将信号强度提高了近10倍，容量提高2倍。

美国在空天地海一体化通信特别是卫星互联网通信方面的研究遥遥领先。美国太空探索技术公司SpaceX的“星链（Starlink）计划”将发射1.2万颗卫星到地球轨道上，通过这些卫星组成一个环绕地球的信息链。2019年5月，随着“猎鹰9”运载火箭烈焰升腾、拔地而起，60颗卫星被一次发射进太空，这是人类历史上单次卫星升空数量最多的一次，代表着SpaceX雄心勃勃的“星链计划”终于拉开组网序幕。截至2020年2月底，SpaceX已顺利发射近 300 颗“星链”卫星，已成为迄今为止全世界拥有卫星数量最多的商业卫星运营商。该公司在2020年中期开始在美国提供卫星互联网宽带服务。

2020年5月，ATIS发布《提升美国6G领导力》报告，致力于6G标准化和商业化，并于10月宣布成立Next G联盟，目标是建立北美在5G演进和6G发展中的领先地位。

（3）韩国

2019年4月，韩国通信与信息科学研究院举办了6G论坛，正式宣布开始6G研究并组建6G研究小组，任务是定义 6G 及其用例/应用以及开发6G核心技术。韩国在国家层面也相当重视6G发展，韩国总统文在寅在2019年6月的北欧诸国国事访问有一项重要议题就是6G。2019年6月9日，文在寅与芬兰总统Sauli Niinisto（绍利·尼尼斯托）达成协议，韩国将与芬兰合作开发6G技术，有可能从2025年开始正式开展6G的标准化工作。6月12日，韩国顶级国立科研机构ETRI与芬兰奥卢大学签署了一项有关“共同开发6G技术”的合作协议。

2020年1月，韩国公布了6G商用的时间表，宣布将于2028年在全球率先商用 6G，要让韩国成为第一个推出6G商用服务的国家，领先于中国和其他国家。为此，韩国政府和企业将共同投资9 760亿韩元（约8.034亿美元），加快推进6G的研发。韩国 6G 研发项目目前已通过了可行性调研的技术评估。此外，韩国科学与信息通信技术部公布的14个战略课题中把用于6G的100GHz以上超高频段无线器件研发列为“首要”课题。

韩国领先的通信企业已经组建了一批企业6G研究中心。韩国LG在2019年1月份便宣布设立6G实验室。6月份，韩国最大的移动运营商SK宣布与芬兰诺基亚公司和瑞典爱立信公司签署谅解备忘录，将共同提升商用5G网络的性能，并开发与6G相关的技术。三星电子也在2019年设立了6G研究中心，计划与SK电讯合作开发6G核心技术并探索6G商业模式，将把区块链、6G、AI作为未来发力方向。

（4）日本

2019年，日本的NTT DoCoMo公司启动6G技术预研，采用轨道角动量技术，成功实现了11个电波的叠加传输，且使用了300GHz频段实现了太赫兹频段的无线通信。

2020年1月，日本设立官民研究会，制定2030年实现通信速度是5G的10倍以上的“后5G”（6G）技术的综合战略，并计划投入20.3亿美元推动6G技术研究。与此同时，NTT DoCoMo发布日本第一份6G白皮书，对“5G演进”和6G技术前景进行了展望，讨论了未来6G技术的四大发展方向，研究了六大6G无线技术需求用例，并给出了6G技术的七大研究领域。从白皮书看来，NTT DoCoMo认为随着大数据和AI的逐步普及，人们对网络-物理融合的兴趣日益增强。AI在网络空间中复制现实世界并对其进行超出现实世界限制的模拟，可以发现“未来预测”和“新知识”。无线通信起到的作用包括对现实世界图像和传感信息的高容量且低时延传输，以及通过高可靠性和低时延控制信令向现实世界反馈。

此外，NTT集团旗下设备技术实验室的专家发布了一篇文章，介绍了他们刚刚研发成功的面向6G太赫兹无线通信的超高速芯片技术。这款6G超高速芯片在300GHz超高频段进行了无线传输实验，测试过程中获得了100Gbit/s的超高速度，相当于10万兆有线网络。目前存在的主要问题是传输距离极短，距离真正的商用还有相当长的一段距离。NTT 集团于 2019 年 6 月份提出了名为“IOWN”的构想，希望该构想能成为全球标准。同时，NTT还与索尼、英特尔3家公司在 6G 网络研发上合作，将于2030年前后推出这一网络技术。

（5）ITU

2020年2月19—26日在瑞士日内瓦召开的ITU-R WP5D第34次会议上，在中国、韩国、全会主席（AT&T）和副主席（Ericsson）的建议下，ITU启动面向2030年及未来的技术趋势的研究，并计划在2023年的WRC大会前完成。此外，ITU还计划启动“Beyond IMT-2020愿景建议书”（Vision Beyond IMT-2020）的研究，该建议书将包含面向2030年及未来的IMT系统的框架和整体目标，如应用场景、主要系统能力等。后续会基于Vision的研究工作制定6G技术要求（Requirements）和评估方法等。

（6）中国

2019年6月，工信部成立了IMT-2030（6G）研究组，包括需求组、无线组、网络组、频谱组、标准组和国际合作组，正式启动中国6G研究进程。2020年1月，工信部信息通信发展司司长闻库表示，2020年要扎实推进6G前瞻性愿景需求及潜在关键技术预研，形成6G总体发展思路。

2019年4月，中国通信标准化协会（CCSA）无线通信技术工作委员会（TC5）前沿无线技术工作组（WG6）针对《后5G系统愿景与需求研究》立项，中国移动牵头。

2019年9月，中国移动通信研究院召开“畅想未来”6G系列研讨会第一次会议，为业界寻找6G研究方向提供了重要的参考。在2019中国移动全球合作伙伴大会期间，中国移动通信研究院发布了《2030+愿景与需求报告》，这是中国第一份完整的6G报告，提出了“数字孪生、智慧泛在”的社会发展愿景，希望通过6G重塑一个全新的世界。2020年6月，北京邮电大学和中国移动成立6G联合创新中心，双方将面向 6G 通信网络等重点领域进行联合研究与攻关。

2019年11月，科技部会同国家发展和改革委员会、教育部、工信部、中国科学院、自然科学基金委员会在北京组织召开6G技术研发工作启动会，宣布成立中国6G技术研发推进工作组和总体专家组。其中，推进工作组由相关政府部门组成，职责是推动6G技术研发工作实施；总体专家组由来自高校、科研院所和企业的 37位专家组成，主要负责提出6G技术研究布局建议与技术论证，为重大决策提供咨询与建议。目前涉及下一代宽带通信网络的相关技术研究主要包括无线通信物理层基础理论与技术、太赫兹无线通信技术与系统、超大规模天线与射频技术、兼容 C波段的毫米波一体化射频前端系统关键技术、基于第三代化合物半导体的射频前端系统技术等。

据加拿大媒体在2019年8月中旬的报道，华为已经开始在设于加拿大渥太华的研发实验室研发6G技术。华为还表示正在与超过13所大学和研究机构进行6G网络合作研发，该实验室将助力华为引领全球的6G发展。华为提出，6G 将拥有更宽的频谱和更高的速率，应该拓展到海陆空甚至水下空间。在硬件方面，天线将更为重要；在软件方面，人工智能在 6G 通信中将扮演重要角色。

中兴通讯组建了40～50人的团队梳理愿景、需求、重要指标、关键技术4个方面的工作以推进6G，系统研究6G网络架构、新频谱、新空口以及和人工智能、区块链等技术的结合，并在与6G相关的前沿基础材料、器件等领域同样予以关注和布局。

结合各国6G研究的布局来看，6G的发展目标是力争在2030年实现大规模商用。6G的研发将总体分为两个大的阶段。第一阶段（2018—2025年）：愿景与需求的定义、关键技术研究与早期验证；第二阶段（2025—2030年）：标准化与产业化。从目前的研究进展来看，全球6G的研究还处于愿景和需求的定义阶段，国内外的研究机构还在积极布局相关的关键技术，而相关的技术方向还非常分散，处于百家争鸣的阶段。我国6G研发的启动比5G更早，基本和国外保持同步。