论6G新一代移动通信技术

6G 通信技术的演进与未来展望

摘要

6G 作为新一代移动通信技术，旨在突破 5G 的性能瓶颈，构建通感智算一体化的智能网络。本文系统梳理了 6G 的技术架构、应用场景及全球研发进展，分析其面临的挑战与解决方案，并结合中国在 6G 领域的技术突破与标准化进程，探讨 6G 对未来社会的深远影响。研究表明，6G 将通过太赫兹通信、智能超表面、内生智能等核心技术，推动通信网络向泛在化、智能化、绿色化方向发展，为全球数字经济注入新动能。

关键词

6G；太赫兹通信；内生智能；空天地一体化；标准化

一、引言

随着 5G 技术的广泛应用，全球通信产业正加速向 6G 演进。6G 不仅是对 5G 性能的提升，更是通信、感知、计算、人工智能（AI）等技术的深度融合，目标是构建一个覆盖空天地海、支持万物智联的智能网络。国际电信联盟（ITU）预测，6G 将在 2030 年前后商用，其峰值速率可达 1Tbps，时延低于 0.1ms，定位精度达到厘米级。这一技术突破将为自动驾驶、工业互联网、全息通信等新兴场景提供关键支撑，成为数字经济发展的核心基础设施。

二、6G 核心技术突破

2.1 太赫兹通信与通感一体化

太赫兹频段（0.1-10THz）因其超大带宽和高方向性，被视为 6G 实现 Tbps 级通信的关键技术。华为研发的太赫兹通感一体化原型机已实现 240Gbps 的超高速传输，并通过虚拟孔径 MIMO 技术实现毫米级分辨率感知成像。该技术可穿透遮挡物，在非可视场景下实现高精度成像，适用于工业检测、医疗诊断等领域。此外，太赫兹通信与感知的融合将推动 “通信即感知” 的全新范式，例如华为提出的 ISAC-THz 平台，通过电磁波特性重构物理世界，为智慧城市、气候监测等提供支撑。

2.2 智能超表面（RIS）与网络优化

智能超表面通过可编程电磁特性动态调控无线信号传播，显著提升通信效率。华中师范大学王骥课题组在智能全向表面通信领域取得突破，提出基于凸优化和深度学习的解决方案，改善了无线携能通信系统的能量效率和通信速率。韩国 LG U + 联合浦项科技大学验证的 RIS 技术，可消除 6G 高频段信号阴影区域，通过调整建筑物外墙或窗户的反射特性增强信号覆盖。这种技术无需额外电源，有望替代传统中继器，降低网络部署成本。

2.3 内生智能与语义通信

6G 将 AI 深度融入通信系统，实现 “内生智能”。北京邮电大学张平院士团队研发的语义通信系统，通过提取语义信息而非原始数据，突破香农极限，在 4G 链路上实现 6G 级传输能力，容量、覆盖和效率提升 10 倍。该技术可减少对先进制程的依赖，降低功耗，为机器通信提供高效路径。此外，6G 网络将支持智能体自主协作，通过 “先算后通” 模式优化资源分配，例如在自动驾驶场景中实现毫秒级实时决策。

2.4 空天地一体化网络

6G 通过整合卫星、无人机和地面网络，构建全域覆盖的通信体系。南开大学祝宁华院士团队研发的光子毫米波雷达，基于薄膜铌酸锂平台实现厘米级探测精度，支持 L4 级自动驾驶和低空飞行器识别。紫金山实验室在云南部署的 “一塔一城” 低空通信系统，通过单基站实现超远距离覆盖，破解了复杂地形的信号难题。这种网络架构不仅扩展了通信覆盖范围，还为应急救援、航空航天等场景提供了可靠支撑。

三、应用场景与产业变革

3.1 智能交通与工业互联网

6G 的低时延和高精度感知能力将推动自动驾驶进入 L4 + 阶段。南开大学的光子雷达可实时追踪目标运动状态，误差低于 0.1m/s，为智能汽车提供 “超级视觉”。在工业领域，6G 支持设备间的精准协同，例如在精密电子制造中，传感器与控制系统通过 6G 网络实现微秒级交互，提升生产效率和产品质量。此外，6G 与数字孪生的结合将优化工业流程，实现远程运维和预测性维护。

3.2 医疗健康与智慧生活

太赫兹通信的非电离特性使其在医疗领域具有独特优势。光明网报道，太赫兹技术可检测皮肤癌、乳腺癌等疾病，通过光谱分析实现无创诊断。6G 网络还将支持全息远程手术，医生可通过高精度触觉反馈和实时影像传输，为远程患者提供精准治疗。在智能家居中，6G 的高连接密度和低功耗特性将实现设备间的无缝协作，例如通过语义通信实现 “意图驱动” 的智能交互。

3.3 低空经济与空间通信

6G 为空天通信和低空经济提供了技术基础。日本东京科学研究所开发的 38.4Gbps 卫星通信芯片，可支持低轨卫星的超高速数据传输，推动天地一体化网络建设。在低空场景中，紫金山实验室的无蜂窝通信技术已实现无人机跨区域稳定飞行，支撑物流配送、森林防火等应用。此外，6G 与量子通信的结合将提升空间通信的安全性，为深空探测和卫星互联网提供保障。

四、挑战与解决方案

4.1 频谱资源与技术瓶颈

6G 需在高频段（如太赫兹）和低频段（如 Sub-THz）协同分配频谱资源。中国提出 “高中低频段协同” 策略，低频段保障广域覆盖，中频段支持大容量传输，高频段探索技术突破。针对太赫兹器件成本高、大气衰减显著的问题，华为等企业通过材料创新和模块化设计降低成本，并利用波束赋形技术提升传输效率。

4.2 标准化与国际合作

全球 6G 标准化进程已启动，3GPP 计划 2025 年 6 月启动技术标准研究，2029 年完成首个版本规范。中国积极参与国际标准制定，紫金山实验室提交的 6G 普适信道模型已获国际认可。然而，国际形势的变化给标准统一带来挑战，各国需加强协作，避免技术碎片化。例如，欧盟的 6G-EWOC 项目通过光无线通信和 AI 技术，推动汽车与基础设施的智能互联，为跨区域标准协同提供了范例。

4.3 安全与隐私保护

6G 的泛在连接和智能融合增加了网络攻击风险。基于 LLM 的自进化安全框架通过动态多智能体机制分析威胁数据，并利用联邦学习、差分隐私等技术保护用户隐私。例如，区块链与联邦学习的结合可抵御投毒攻击，确保模型训练的可信度。此外，语义通信通过共享知识库加密和对抗性训练，提升了数据传输的安全性。

4.4 绿色节能与可持续发展

6G 的高能耗问题需通过技术创新解决。华为的太赫兹原型机采用低比特量化和超宽带技术，降低了基带处理功耗。紫金山实验室的无蜂窝网络通过分布式基站架构，减少了基站数量和能耗。此外，6G 网络可通过 AI 优化资源调度，实现动态休眠和能效均衡，推动通信产业向低碳化发展。

五、中国的贡献与未来展望

中国在 6G 研发中处于领先地位，华为、中兴的 6G 专利申请量全球前二。紫金山实验室构建的全球首个 6G 通智感融合外场试验网，验证了语义通信在实际场景中的可行性。政府层面，中国将 6G 纳入 “十四五” 规划，设立专项基金支持核心技术攻关，并推动 6G 与人工智能、量子科技等未来产业融合。

未来，6G 将通过 “内生智能” 和 “通感一体化” 重构通信范式，成为物理世界与数字世界交互的 “神经网络”。然而，技术商业化仍需突破器件成本、频谱协调等瓶颈。全球产业界需以开放合作替代零和博弈，通过标准统一和产业链协同，共同推动 6G 技术落地。中国应继续发挥科研和产业优势，在太赫兹通信、语义网络等领域形成技术壁垒，为全球 6G 发展贡献中国方案。

参考文献

[1] 王骥，李易轩，谢文武。智能全向表面通信研究进展 [J]. 华中师范大学学报 (自然科学版), 2024, 58 (5): 8234-8245.

[2] 张平. 6G 将开启 “内生智能” 新纪元 [J]. 环球网，2025 (6): 1-5.

[3] 华为. 6G 太赫兹通信感知一体化技术白皮书 [R]. 2025.

[4] 光明网。太赫兹波：开启人类新 “视” 界 [EB/OL]. (2024-01-26)[2025-07-08].

[5] 黄宇红. 6G 应用场景与技术挑战 [J]. 红星新闻，2025 (3): 1-4.

[6] 南开大学。集成薄膜铌酸锂光子毫米波雷达突破 [EB/OL]. (2025-02-07)[2025-07-08].

[7] 全球 6G 技术与产业生态大会官网. 6G 标准化大幕开启 [EB/OL]. (2025-04-22)[2025-07-08].

[8] 数字中国建设峰会. 6G 蓄势待发 [EB/OL]. (2025-04-03)[2025-07-08].

[9] 网易手机网。南京吹响 6G 号角 [EB/OL]. (2025-04-03)[2025-07-08].

[10] 华为. ITU-R WP5D 完成 IMT-2030 框架建议书 [R]. 2023.

[11] 通信世界. 6G 标准国际认识趋同 [J]. 2025 (1): 1-3.

[12] CSDN 博客。基于 LLM 的 6G 空天地一体化网络自进化安全框架 [EB/OL]. (2025-05-11)[2025-07-08].

[13] 环球网. 6G 将催生大量新业态 [J]. 2025 (4): 1-3.

[14] 邮电设计技术。日本东京科学研究所研发 6G 卫星通信芯片 [J]. 2025 (6): 1-2.

[15] CSDN 博客。日本实测 6G 发现重大缺陷 [EB/OL]. (2025-06-06)[2025-07-08].

[16] 搜狐网. 6G 内生智能无线大模型的安全挑战 [J]. 2025 (3): 1-4.

[17] 搜狐网. 6G 时代的伦理与能效挑战 [J]. 2025 (3): 1-3.

[18] 中国网。在南京感受 6G [J]. 2025 (4): 1-4.

[19] 邮电设计技术。韩国电子通信研究所开发 6G 核心技术 [J]. 2024 (12): 1-2.

[20] 邮电设计技术。韩国 LG U + 验证 6G RIS 技术 [J]. 2024 (11): 1-2.

[21] 欧盟 6G-EWOC 项目官网。光增强 6G 通信系统研发 [EB/OL]. (2024-03-01)[2025-07-08].

[22] 抖音百科. 6G 技术发展历程 [EB/OL]. [2025-07-08].

结论

6G 作为通信技术的下一个里程碑，将重塑全球数字经济格局。其核心技术突破和应用创新不仅推动通信网络向更高性能、更低功耗、更广覆盖演进，还将催生智能交通、工业互联网、全息医疗等新兴产业。尽管面临频谱资源、标准化、安全等挑战，但全球合作与技术创新将加速 6G 商用进程。中国凭借在太赫兹通信、内生智能等领域的领先优势，有望在 6G 时代发挥重要引领作用，推动人类社会向智能化、泛在化方向迈进。