6G技术全面解析与华为6G战略布局
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- 2026-03-31
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6G技术全面解析与华为6G战略布局
深度分析研究报告
研究报告
2026年3月

目 录
执行摘要
第一章 引言
第二章 6G技术的定义与核心理念
第三章 6G与5G的关键区别与技术升级
第四章 6G关键性能指标体系
第五章 6G候选频谱资源
第六章 6G核心技术方向
第七章 6G标准制定进展与时间线
第八章 全球6G研发竞争格局
第九章 华为6G战略布局深度分析
第十章 未来展望与趋势预测
结论与建议
信息来源
执行摘要
第六代移动通信技术(6G)作为下一代移动通信标准,正在成为全球科技竞争的战略高地。与5G相比,6G将在传输速率、时延、连接密度等关键性能指标上实现10至100倍的提升,预计峰值速率将达到每秒1太比特(Tbps),空口时延降至亚毫秒级[32,33]。2023年6月,国际电信联盟(ITU)正式通过了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》,为6G全球统一标准奠定了基础[192,198]。3GPP已于2024年正式启动6G标准化工作,预计2028年底完成第一版规范,2030年实现商用[201,202,203]。
在全球6G研发竞争中,中国以40.3%的专利占比位居世界第一,美国以35.2%排名第二,日本占9.9%排名第三,韩国占8.4%[211,216,218]。华为作为中国通信产业的领军企业,在6G领域投入巨大,已累计获得超过2万件与6G相关的有效授权专利,在3GPP等国际标准组织中发挥着重要作用[112,115]。华为无线CTO童文博士指出,6G不是5G的简单升级,而是真正的代际技术突破,必须拥抱人工智能革命,为2030至2040年的应用场景需求重新定义标准、关键技术和网络架构[232]。
本报告深入分析6G技术的定义与核心理念、关键性能指标、候选频谱资源、核心技术方向、标准制定进展以及全球竞争格局,同时系统研究华为在6G领域的战略布局、技术突破、专利储备和合作生态,旨在为产业决策者和研究人员提供全面、专业的参考依据。
第一章 引言
1.1 研究背景与目的
随着5G技术在全球范围内的大规模商用,信息通信产业正在加速迈向下一代移动互联技术。6G不仅是通信速度的飞跃,更是对通信理念、应用场景以及未来社会发展的全面重塑[13]。根据 ITU-R 的愿景,6G将实现从"万物互联"向"万物智联、数字孪生"的重大转变,通信网络将进化为具备感知、计算、智能等多元能力的新型信息基础设施[11,15]。
本研究报告旨在系统梳理6G技术的全面解析和华为6G战略布局两大核心主题。研究目的包括:第一,全面阐述6G技术的定义、核心理念和关键性能指标,深入分析其与5G的本质区别;第二,详细解析6G的候选频谱资源和六大核心技术方向,包括人工智能与通信融合、太赫兹通信、智能反射面、全息通信、卫星-地面一体化网络以及边缘计算与分布式人工智能;第三,追踪6G标准制定进展和全球研发竞争格局;第四,深入分析华为在6G领域的战略布局、技术突破、专利储备和合作生态。
1.2 研究方法与数据来源
本研究采用文献调研、系统分析和比较研究等方法,综合引用权威机构发布的研究报告、白皮书、学术文献以及行业新闻资讯。主要数据来源包括:国际电信联盟(ITU)和3GPP的标准文档、IMT-2030(6G)推进组的技术报告、中国信息通信研究院的研究数据、华为公司官方发布的技术白皮书和专利报告,以及国内外知名研究机构和高校的学术成果。通过多源信息的交叉验证,确保研究结论的准确性和可靠性。
第二章 6G技术的定义与核心理念
2.1 6G技术的基本定义
6G,即第六代移动通信标准,是继5G之后的下一代移动通信技术,也被称为第六代移动通信系统[17,20]。从技术定义上看,6G涵盖了毫米波通信、太赫兹通信、量子通信等多种技术手段,实现从地面到太空的全方位覆盖[17]。在物理层,6G将采用更高频段的信号传输,支持更大的带宽和更高的数据速率;在链路层,将实现更智能的数据传输和路由策略,降低时延和提高网络效率;在网络层,将引入更加灵活的网络架构和智能化管理,实现网络资源的动态分配和优化[17]。
业界普遍认为,6G的通信能力将是5G的十倍以上,标志着从万物互联向"万物智联、数字孪生"的转变[11,15]。6G将主要利用太赫兹频段进行太空卫星组网,实现比5G更高的速率、更低的时延和更广的连接[11]。与5G时代专注于地面网络覆盖不同,6G无线网络不再困于地面,而是将实现地面、卫星和机载网络的无缝连接,构建空天地海一体化的全域覆盖网络[19,20]。
6G的核心目标不仅在于提升通信性能,更在于推动社会各领域的数字化转型。6G将渗透于以人为中心的数字生活,包含办公、消费、出行等各种区域,以及以物为中心的数字化城市和生产,包含交通、医疗、工业、远程监测等行业应用领域[1]。通过与人工智能的深度结合,6G网络将具备更强的自我优化和自动化能力,网络能够根据实时需求进行调整,优化资源分配,提高网络效率和可靠性[11,15]。
2.2 6G的核心理念与愿景
ITU-R在其发布的6G框架建议书中,明确提出了面向2030及未来的六大目标:包容性、泛在连接、可持续性、创新、安全性/隐私性/弹性、标准化和互操作、互通性[198]。这些目标支撑构建包容性的信息社会,实现联合国可持续发展目标。6G将实现人、机、物的连接,实现物理世界和虚拟世界的连接,同时,有望将感知和人工智能等能力融合到网络中,成为承载新用户、赋能新应用的新型数字基础设施[198]。
从用户体验角度来看,6G用户和应用将呈现九大发展趋势:泛在智能、泛在计算、沉浸式多媒体和多感官通信、数字孪生和扩展世界、智能工业、数字医疗与健康、泛在连接、感知和通信的融合、可持续性[198]。这些趋势表明,6G不仅仅是一个通信系统,更是一个赋能千行百业的综合性智能平台。
华为认为,6G是一个新一代的移动技术,不是5G的简单升级,应该基于2030至2040年的应用场景和需求为用户带来新的价值[232]。童文博士强调,6G必须具有明显的代际特征和技术突破点,不应该是实施5G的另一种方式,而应该拥抱人工智能革命,为消费者创造新的价值[232]。这一理念与ITU-R提出的"泛在智能"和"可持续性"等设计原则高度契合,体现了6G作为新一代移动通信系统的核心理念。
第三章 6G与5G的关键区别与技术升级
3.1 传输速率的根本性提升
6G在传输速率方面将实现质的飞跃,这也是与5G最显著的区别之一。根据目前的技术预期,6G的峰值传输速率将达到100Gbps至1Tbps,而5G的峰值速率仅为10Gbps[5,39]。这意味着6G的传输能力将比5G提升10至100倍[20,36]。在这样的速率下,用户可能只需要几秒就可以下载数部高清电影,1秒下载10部同类型高清视频将成为可能[19,38]。
从用户体验速率来看,5G提供高达10Gbps的峰值下载速度,而6G预计将实现Tbps级别的速度,比5G快100倍以上[39,40]。6G将支持Gbps至几十Gbps的用户体验速率,相比5G实现10至100倍的提升[1]。这种速率的提升主要得益于太赫兹频段(0.1-10THz)的应用,单载波或聚合带宽可达1GHz甚至10GHz以上,为Tbps级吞吐量提供基础[9]。
3.2 时延性能的极致优化
在时延方面,5G网络的延迟已低至1毫秒,而6G的目标是进一步降低延迟,达到微秒级(千分之一毫秒)[39,40]。具体而言,6G的目标是将空口时延从5G的1-10毫秒降低至0.1毫秒以下,满足对实时性要求极高的应用场景需求[9]。同时,6G还将支持微秒级的抖动,这是5G无法实现的[1]。
超低延迟将使无人驾驶、无人机操控等应用更加自如,用户几乎感觉不到任何时延[32,34]。在工业互联网、车联网等新兴起的业务领域,对极低传输时延、确定时延抖动、超高可靠性等底线服务要求促使通信技术进一步创新[130,131]。6G超低时延超高可靠通信在机器控制与协作、自动驾驶和无人机以及智能电网等领域具有广泛的应用前景[130,131]。
3.3 连接密度的指数级增长
6G在连接密度方面也将实现重大突破。5G能够支持每平方公里约100万个设备连接,而6G预计将大幅提升这一密度至每平方公里千万至上亿的连接数密度,更好满足物联网设备日益增长的连接需求[39,40]。从设备连接密度来看,6G将支持每立方米超过100个设备的连接密度,远超5G每平方公里百万台设备的能力,适应超大规模物联网部署[9]。
超大规模连接在5G海量物联网通信基础上,将拓展全新的应用领域和能力边界[130,131]。超大规模连接的对象将包括部署在智慧城市、智慧生活、智慧农业、智能生产等场景的各类设备,典型应用有广域环境监测、农业互联、资产管理与追踪等[130,131]。此外,未来数字孪生的应用将越发重要,其将通过部署大量传感器,实现对日常生活中各类设备的数据采集及传输,并通过建模、推演、决策等环节与物理世界交互[130,131]。
3.4 覆盖范围的立体化拓展
与5G主要关注地面覆盖不同,6G计划实现全球覆盖,包括偏远地区和海洋,通过集成地面和非地面网络(如卫星)[39,40]。5G主要依赖于地面基站进行组网,需要大量的基站来保证网络的覆盖和稳定性[32,34]。而6G则以卫星为基础,在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6G地面网络的联动支持下组建互联网[32,34]。
6G网络将实现地面网络、不同轨道高度上的卫星(高中低轨卫星)以及不同空域飞行器等融合而成全新的移动信息网络[137,138]。通过地面网络实现城市热点常态化覆盖,利用天基、空基网络实现偏远地区、海上和空中按需覆盖,具有组网灵活、韧性抗毁等突出优势[137,138]。这种空天地海一体化的覆盖模式将彻底解决80%的陆地面积和95%以上的海洋面积还未实现地面移动通信网络覆盖的问题[140]。
第四章 6G关键性能指标体系
4.1 ITU-R定义的6G能力指标
ITU-R在其发布的框架建议书中定义了15个6G能力指标,包括:连接数密度、移动性、时延、可靠性、定位精度、峰值速率、用户体验速率、频谱效率、区域流量密度、感知相关指标、AI相关指标、安全隐私韧性性能指标、可持续性性能指标、覆盖、互操作[198,200]。这些指标构成了评估6G系统性能的综合体系。
在性能指标方面,6G将渗透于以人为中心的数字生活和以物为中心的数字化城市和生产[1]。以室内热点、智慧城市、工厂产线、工业制造区、医院、街道、偏远区域为代表的6G典型场景,分别具有高流量、高密度、高移动、高精度、高智能、广覆盖等特征,将对6G网络设计和部署形成挑战[1]。
4.2 峰值速率与用户体验速率
6G的峰值速率预计将达到数百Gbps乃至Tbps级别,相比5G实现10至100倍的提升[1,9]。通过采用太赫兹频段通信,系统可支持单载波或聚合带宽高达1GHz甚至10GHz以上,为Tbps级吞吐量提供基础[9]。利用相控阵技术进行波束成形,将信号能量集中于特定方向,有效克服高频段传播损耗问题,显著提升接收端信噪比与传输距离[9]。
用户体验速率方面,6G将支持Gbps至几十Gbps的用户体验速率[1]。这种高速率将使得全息影像、沉浸式扩展现实(XR)和超高清视频流等高带宽应用成为可能[9]。
4.3 时延与抖动性能
6G的空口时延将降至亚毫秒级,达到0.1毫秒以下,相比5G的1-10毫秒时延实现显著提升[9]。通过优化物理层设计和硬件处理能力,缩短数据包调度与响应时间,实现微秒级控制循环[9]。结合AI原生网络架构,提前预测流量模式并动态调整资源分配,进一步减少突发拥塞导致的延迟波动[9]。
此外,6G还将支持微秒级的抖动性能,这是5G无法实现的[1]。极高的时延确定性对于工业控制、车联网等时间敏感型应用至关重要[8]。
4.4 连接密度与流量密度
6G的连接数密度将达到每平方公里千万至上亿级别,相比5G提升10至100倍[1]。这将支撑超大规模物联网设备的接入需求。在区域流量密度方面,6G将实现每平方米0.1至数十Gbps的流量密度,相比5G同样提升显著[1]。
借助空天地一体化网络架构,整合地面基站、低轨卫星和高空平台,6G将构建全域覆盖的连接环境[9]。采用智能反射表面(RIS)技术调控电磁波路径,增强边缘区域信号强度,确保高密度场景下的稳定接入[9,117,119]。
4.5 定位精度与感知能力
6G将室内定位精度提升至10厘米以内,室外定位精度达到1米,相比5G提高10倍[5]。传统的GPS和蜂窝多点定位精度有限,难以实现室内物品精准部署,6G则足以实现对物联网设备的高精度定位[5]。
通信感知一体化(ISAC)是6G新增的核心能力之一[129,130]。6G网络将利用全频段、大带宽、大规模天线阵列、多节点协作等能力,提供超高分辨的检测定位跟踪、环境目标重构与成像、目标动作识别等能力[194]。这种通感一体的能力将赋能智能交通、低空经济、智慧工厂、智慧医疗等业务与场景的发展[194]。
第五章 6G候选频谱资源
5.1 太赫兹频段通信技术
太赫兹频段(0.1-10THz)是6G通信的关键候选频段,其丰富的频谱资源可以支持数十甚至数百Gbps的物理层链路容量[23,76]。太赫兹通信技术近年来取得了显著进展,加速了电子和混合光电技术的应用[23]。在过去几年中,一系列创纪录的太赫兹通信系统实现了高速数据传输[23]。
太赫兹频段作为一种高频资源,将与人工智能技术高度融合,推动全频谱无线通信的实现[11]。6G的速率预计将达到每秒数百吉比特,远超5G的水平[11]。然而,太赫兹通信也面临诸多技术挑战,包括传播损耗大、穿透能力弱、器件成熟度低等问题[76]。克服这些挑战需要先进的天线技术、波束成形技术以及新型材料的支持。
5.2 可见光通信技术
可见光通信(VLC)是一种利用400-800THz无须授权频段的高速通信技术[21,24]。随着无线通信中的频段资源日益紧张,可见光通信作为一种无需授权频段的高速通信技术,将在6G网络中担任重要角色[21]。VLC从器件、速率、特殊场景应用、异构组网和高速光互联五个方面取得了研究进展[21]。
可见光通信具有诸多优势:频谱资源丰富、无电磁辐射、安全性高、成本低廉等[21]。然而,可见光通信也面临诸多挑战,包括调制带宽受限、环境光干扰、接收灵敏度低等问题[21,24]。在6G应用中,可见光通信有望在室内场景、水下通信、车辆间通信等领域发挥重要作用[24]。
5.3 毫米波与高频段拓展
虽然5G已经开始使用毫米波频段,但受限于传播距离和穿透能力,其应用范围相对有限[32,34]。6G将进一步拓展高频段的使用,除了太赫兹频段外,还将充分利用110GHz至170GHz甚至更高频段[73]。这些更高频段可以提供更宽的带宽,满足6G对超高速率的需求。
在6G发展过程中,频谱资源的拓展和高效利用是关键挑战之一[117,121]。2024年10月,美国政府发布的《国家频谱研发计划》将智能超表面(RIS)等技术列为基础研究优先重点创新领域[117,121]。这表明高频段通信技术已成为全球研发竞争的焦点。
5.4 全频谱无线通信愿景
6G的愿景是实现全频谱无线通信,融合低频、中频、高频、毫米波、太赫兹乃至可见光等多个频段[11]。通过动态频谱共享技术,提高频谱利用率,实现空天地海的"无缝联接"[11,15]。这种全频谱融合的通信模式将最大化利用各种频段的优势,为不同场景提供最优的通信解决方案。
第六章 6G核心技术方向
6.1 人工智能与通信融合
6.1.1 6G网络内生AI理念
6G网络与AI的深入融合应用已是必然趋势[97,98]。6G网络/终端和AI在不同的技术层面相互赋能和促进,能够助推6G和AI双边生态产业的互惠共进共赢[97,98]。中国移动发布的《6G网络内生AI技术白皮书》提出"网络内生AI"的理念,旨在实现6G网络与AI的深度融合[97,99,100]。
网络内生AI具体体现在四个方面:在架构和业务能力方面,支持连接、计算、数据和AI算法/模型等元素的深度融合和高效协同[100];在硬件平台资源和能力方面,6G网络将能够最大池化和共享复用内部的算力资源,灵活高效地支撑内外各种AI应用[100];在数据获取流转和治理方面,6G网络将能够高效高质量地支持AI应用[100];在面对各种不同的AI应用需求时,6G无线系统将能够充分合理地利用"边缘式"、"分布式"和"语义式"等技术手段进行灵活操作[100]。
6.1.2 AI赋能网络与网络使能AI
6G与AI融合主要包含两个方面:利用AI技术进行6G网络端到端的自我赋能增强优化(AI赋能网络),以及向终端用户提供AI业务服务和应用(网络使能AI)[105]。AI赋能网络方面,业界普遍认为AI与空口融合是通信的发展趋势,6G系统的带宽、速率和容量等KPI的提升需要通过内生AI技术来实现[105]。
网络使能AI方面,移动通信网络是实现AI泛在普惠的基础平台,从实时性、移动性、边端协同、隐私性等6G特色优势出发,让6G网络使能AI成为泛在化的社会级服务[105]。6G与AI融合是新机遇,网络内生AI助力实现"万物智联,数字孪生"的6G总体愿景[105]。
6.1.3 通用人工智能与6G协同
华为无线CTO童文博士指出,通用人工智能(AGI)和具身人工智能(Embodiment-AI)是未来AI发展的主要方向[232]。AGI应该贯穿终端、无线网络、6G核心网的感知、推理、决策和整个过程,这将迎来一种新的网络范式[232]。6G技术的目标之一是为AGI提供强大的连接网络,将智能连接起来,构建一个全新的智能生态系统[232,240]。
童文博士提出了基于token的通信模式,认为token作为介于比特和语义之间的通用单元,将在AI时代发挥重要作用[240]。在6G网络中,AI终端和云端超智能模型之间的通讯将主要通过token进行,实现高效的数据交换和智能协同[240]。
6.2 太赫兹通信技术
6.2.1 太赫兹通信技术现状
太赫兹通信技术被认为是6G和超越6G时代最有前途的候选技术之一[23,74,75]。太赫兹(THz)频段(0.3至10THz)通信可以提供数十甚至数百Gbps的物理层链路容量,是满足未来6G通信需求的关键使能技术[23,75]。
近年来,太赫兹通信系统取得了显著进展。在记录数据速率方面,基于电子和混合光电技术的太赫兹通信系统加速发展[23]。中国科学家在2024年10月宣布在6G通信技术研究方面取得了重大进展,主要聚焦于超高频段(100GHz及以上)的通信技术[108]。这一突破使得数据传输速度更为迅速、延迟更低,并且能够支撑更多设备的接入[108]。
6.2.2 太赫兹通信的技术挑战
太赫兹通信面临诸多技术挑战。首先,传播损耗大是主要问题之一,太赫兹频段电磁波在自由空间传播时衰减严重[76]。其次,穿透能力弱,太赫兹信号难以穿透墙壁等障碍物[76]。此外,太赫兹器件成熟度低,射频前端、调制器、放大器等关键器件的性能仍有待提升[76]。
为克服这些挑战,研究人员正在探索多种技术方案。采用相控阵技术进行波束成形,将信号能量集中于特定方向,可以有效克服高频段传播损耗问题[9]。同时,新型材料如超材料的引入为太赫兹器件的设计提供了新的可能性[76]。
6.2.3 面向6G的太赫兹应用前景
展望未来,太赫兹通信在6G时代具有广阔的应用前景。在增强移动宽带场景中,太赫兹频段可以支持超高清视频、虚拟现实、增强现实等大带宽应用[73]。在短距离高速通信场景中,太赫兹可以用于数据中心互联、无线背板等应用[73]。此外,太赫兹感知技术还可以用于无损检测、安全扫描等领域[73]。
6.3 智能反射面技术
6.3.1 智能超表面技术原理
智能超表面技术(RIS,Reconfigurable Intelligent Surface)是6G最具潜力的候选关键技术之一[117,119,121]。RIS是一种由大规模超材料单元组成的反射阵列,可以实现对入射电磁信号的智能定向反射[122]。与传统的多天线收发机、多天线中继相比,RIS具有成本低、能耗小、效率高等优势[122]。
智能超表面通过可编程的人工超材料,创新性地构建了智能电磁波传播环境,为未来的移动通信网络开辟了全新的范式[117,119]。RIS于2024年6月在夏季达沃斯论坛中被评选为"十大新兴技术"之一,并位列美国政府发布的《国家频谱研发计划》基础研究优先重点创新领域之一[117,121]。
6.3.2 RIS在6G中的应用场景
RIS在6G网络中的应用场景主要包括两个方面:赋能基站和深度覆盖增强[117,119,123]。RIS赋能基站场景可以包括基于RIS的新型相控阵天线、基于RIS的超大规模广角基站天线[123]。深度覆盖增强典型场景包括基于网络控制的RIS增强蜂窝网络传统能力,以及RIS使能低空覆盖增强等[123]。
2024年杭州亚运会率先应用了6G关键技术——基于智能超表面(RIS)的新型移动通信技术,在亚运场馆进行了示范应用,在赛事期间提供全天候实时通信保障,这是6G新技术首次在全球范围内的大型赛事中规模应用亮相[46,116]。
6.3.3 RIS标准化进展
RIS技术正在经历从研究到标准化的关键阶段。2024年,3GPP已确定6G标准化时间表,2025年将正式拉开相关研究的序幕[117,119]。当前正处于6G关键技术甄选的关键阶段,RIS凭借其独特优势,吸引了广泛关注[117,119]。
从标准化视角出发,RIS信道建模与仿真是评估RIS性能的重要环节,其结果将直接影响标准化的推进[117,119]。需要深入探讨信道建模方法及仿真评估方法论,为后续的标准化工作奠定坚实的技术基础[123,125]。
6.4 全息通信与沉浸式体验
6.4.1 沉浸式通信场景
沉浸式通信是IMT-2030(6G)列出的6G重要应用场景之一,已成为科技和产业革命争夺的制高点[130,131,134]。沉浸式通信是指利用人的感官和认知,通过技术手段为用户营造身临其境的感受,从而提供一系列高逼真度体验的业务[130,131]。高逼真度体验可基于各类多媒体技术的结合实现,如感知信息获取、媒体处理、媒体传输、媒体同步和媒体呈现[130,131]。
6G沉浸式业务可以分为沉浸式XR、全息通信、感官互联、XoWiFi等[130,131]。XR指的是所有由计算机技术和可穿戴设备产生的真实与虚拟相结合的环境和人机互动,结合了VR、AR和MR等技术概念[133]。沉浸式XR是XR更深入发展的形式,被称为是未来交互的终极形态[133]。
6.4.2 全息通信技术
全息技术可以立体重现包括人体、设备、建筑、自然景观等在内的任意物体[133]。全息通信基于裸眼或借助头显设备(HMD),将被摄对象的全息信息流通过网络传输至指定地点,再利用全息投影或成像技术立体重现被摄对象,并实现和被摄对象间的通话、操控等实时交互性操作[133]。
到6G时代,将会实现全息三维显示,只靠裸眼就可以360度全视角看到3D呈现效果,并且从不同角度观看都会展示出不同的信息,带给用户身临其境的视觉体验[133]。全息通信通过用户与全息3D对象之间的实时互动,实现高沉浸感的人机互动[133]。
6.4.3 通感算融合的沉浸式网络
沉浸式应用包含以数字孪生工厂、虚实融合生活、多模态大模型等为代表的新兴媒体服务,具有强交互、沉浸式、智能化的特点[134]。这些特点要求网络及媒体服务需要提供超高通信能力、超强算力、智能算法处理能力[134]。在经典的网媒分离范式下,通信、计算、算法三大能力存在瓶颈,难以支撑沉浸式通信发展[134]。
移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室提出网媒融合这一沉浸式通信下的变革性技术,旨在突破"管道化"传统思维,集成"通感智算存"统一调度能力,研究网络传输与媒体产生、呈现的融合[134]。
6.5 卫星-地面一体化网络
6.5.1 天地一体化网络架构
星地融合是6G网络的一个主要特征[137,138]。通过高轨卫星网络、中低轨卫星网络和地面移动通信网络等共同组成立体覆盖移动通信网络,从体制、协议、网络、业务、终端等方面实现天基网络和地面移动通信网络的深度融合[137]。6G总体愿景是基于5G的进一步扩展和升级,进一步融合卫星通信、人工智能与大数据,打造"空-天-地"的全域一体化网络[137,138]。
6G时代天地一体化将实现卫星互联网与地面移动通信网络的充分融合[137,138]。6G将实现地面网络、不同轨道高度上的卫星(高中低轨卫星)以及不同空域飞行器等融合而成全新的移动信息网络[137,138]。通过地面网络实现城市热点常态化覆盖,利用天基、空基网络实现偏远地区、海上和空中按需覆盖[137,138]。
6.5.2 卫星通信在6G中的角色
卫星通信具有广覆盖、强灾害抵抗能力和不易受到地面环境影响的特性,可以为用户提供广覆盖无差别的通信服务[138]。随着卫星通信技术的创新和发展,高通量卫星和低轨卫星不断兴起,天地一体化网络正积极布局发展[138]。卫星通信不仅是地面网络的有效补充,而且还可以,在地面网络不可通达的区域或者场景中发挥重要作用[138]。
低轨卫星因其发射成本低、距离地面近、传输时延短、路径损耗小、数据传输率高等优点,近年来受到业界广泛关注[139,141]。随着低轨卫星通信的不断发展,其具备了宽带互联网接入功能,因此带来了"卫星互联网"的蓬勃发展[139,141]。
6.5.3 6G星载网络验证
2024年2月,中国成功发射全球首颗6G架构验证星,搭载星载基站和核心网设备,对空天地一体化网络架构进行了在轨验证[213]。这一里程碑事件标志着6G"空天地海一体化网络"的星载网络架构验证工作正式开启[145]。2024年,全球首颗6G架构验证星的成功发射入轨,是6G技术发展的重要突破[145]。
3GPP在第17版正式引入了作为地面网络补充的非地面网络(NTN),并对5G NTN进行了进一步的研究和标准化工作[140]。5G NTN标准的冻结引起了全球业界的高度关注,研究机构、运营商、设备公司、芯片公司、终端公司等积极开展5G NTN技术研究和验证工作[140]。
6.6 边缘计算与分布式AI
6.6.1 分布式AI在6G中的角色
6G网络的边缘计算和分布式AI能力是实现智能服务泛在普惠的关键支撑[101,106]。网络AI通过AI算法优化网络资源配置,提高网络性能和可靠性,为用户提供就近泛在的AI服务[106]。6G网络引入多样化AI能力与多维度AI资源,如何先扩展后收敛、量化、标准化AI相关的指标是6G网络提供高效AI服务的必要条件[106]。
联邦学习在6G网络中的应用为无线网络中的AI模型训练提供了新思路[101]。北京邮电大学的研究展示了如何在支持隐私安全的前提下,通过联邦学习使多个终端协同训练AI模型,从而提高6G网络的智能化水平[101]。这种分布式的方法有效缓解了数据隐私的担忧,同时提升了AI模型的训练效率[101]。
6.6.2 6G边缘智能架构
6G边缘智能架构需要支持多种AI部署模式,包括集中式、分布式和边缘式[100]。面向6G智慧泛在愿景,现有"外挂式"和"碎片化"的网络智能化解决方案和云AI服务供应方案存在效率较低、难以提供近实时高性能AI应用和服务的弊端[100]。
6G网络内生AI的实现需要网络与AI深度融合[100]。具体而言,在架构和业务能力方面,支持连接、计算、数据和AI算法/模型等元素的深度融合和高效协同[100];在硬件平台资源和能力方面,6G网络将能够最大池化和共享复用内部的算力资源[100]。
6.6.3 通感算一体化
通感算一体化是6G网络的重要特征[105,129]。通过"一网两用",可充分利用移动通信网络规模和性能优势,高效助力万物智联[105]。然而,在一张网中实现通信与感知两个完全不同领域的能力面临着通感融合设计以及通感能力-网络效率-网络质量三角冲突[105]。
应对该挑战,需要网络化通感一体技术,基于网络进行全局最优的系统创新[105]。为实现网络化通感一体,需要点簇网多维协同设计,实现从"可感知"到"高质量通感网"的跃升[105]。"点协同"是通感一体的关键基石,需重点攻关一体化空口、一体化硬件难题[105]。
第七章 6G标准制定进展与时间线
7.1 ITU-R 6G框架
2023年6月12日至22日,国际电信联盟(ITU)无线电通信部门5D工作组(ITU-R WP5D)第44次会议在瑞士日内瓦召开,如期完成了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》[192,198,200]。这将有利于6G全球统一标准的形成[192]。
作为6G纲领性的文件,建议书汇聚了全球6G愿景共识,描绘了6G目标与趋势,提出了6G的典型场景及能力指标体系[198,200]。建议书提出面向2030及未来的6G系统将推动实现包容性、泛在连接、可持续性、创新、安全性、隐私性和弹性、标准化和互操作、互通性等七大目标[198,200]。
在6G发展的下一阶段,各公司和行业协会将提交IMT-2030无线电接口技术(RIT)建议,供ITU-R在2027年初进行审议[192,193]。随后,将根据IMT系统专家组制定的最低要求对这些提交的材料进行评估,预计在2030年之前批准最终的6G技术标准[192,193]。
7.2 3GPP标准化时间表
2024年3月,3GPP在CT、SA和RAN的第103次全体会议上决定了6G标准化的时间表[201,202,203]。3GPP的6G工作将于2024年在Release 19期间开始[201,202,203]。2025年3月,在TSG#107会议的同期,会举行TSG范围内的6G研讨会[204,205]。
Release 19和Release 20期间,将进行6G用例和需求研究[204,205]。Release 20期间,将进行6G技术研究,持续大约21个月[204,205]。Release 21期间,将进行6G工作项目和6G自评估研究,持续大约24个月[204,205]。
3GPP预计第一个6G规范将于2028年底在Release 21中完成[201,202,203]。这意味着在大约四年的时间内,3GPP将完成6G的核心规范制定工作[203]。运营商建议晚一些,第一个6G规范在2029年四季度完成[204,205]。根据这个时间表,第一批6G商业系统有望在2030年投入市场[201,202,203]。
7.3 中国6G标准化进展
2024年9月,在3GPP业务与系统技术规范组(SA)105次全会上,历史首次由中国代表担任主报告人的6G场景用例与需求研究项目获得通过,并得到全球超过90家公司的支持[229]。这标志着中国在6G国际标准化工作中取得了重要突破。
在2024全球6G发展大会上,IMT-2030(6G)推进组组长王志勤表示,2025年6月将启动6G技术标准研究,2025-2027年完成技术研究阶段,2029年3月完成第一个版本的技术规范[229]。当前阶段主要验证单站单点技术性能,2027年开展系统组网试验[229]。
根据规划,2025年至2027年将是全球6G标准研究的关键时期,这一时期将奠定6G技术的基础框架和核心标准[44,46]。而到了2027年至2029年,第一版6G标准将逐渐形成,为后续的商业化应用铺平道路[44,46]。预计2030年前后,6G将正式步入商用阶段[44,46]。
7.4 6G技术试验进展
根据IMT-2030(6G)推进组的技术试验规划,6G技术试验分为三个阶段[20]。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[20]。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[20]。2027-2030年左右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[20]。
我国IMT-2030(6G)推进组2024年共开展通信感知一体化、天地一体化、无线智能化等7个技术方向的技术试验[229]。在试验网络建设上,北京邮电大学搭建了国际首个通信与智能融合的6G外场试验网;紫金山实验室发布了全球首个6G通感算融合外场试验网,性能指标较5G提升10至20倍[213]。
第八章 全球6G研发竞争格局
8.1 全球6G专利分布
根据相关统计数据,全球范围内与6G通信技术相关的专利申请已经超过7.8万件[218]。从区域分布来看,中国在6G专利申请量方面位居全球第一,占比高达40.3%,美国以35.2%排名第二,日本占9.9%排名第三,韩国占8.4%[211,216,218]。中国的6G专利份额高达39.8%,这表明中国在6G研发竞赛中已经走在了前列[218]。
截至2024年,中国6G专利申请量占全球总量超40%,位居世界第一,且发明专利占比接近九成,显示出高含金量的技术储备[213]。在全球无线通信技术领域发明专利排行榜中,华为以20136件发明专利排名第二[115]。
8.2 主要国家6G战略布局
8.2.1 中国6G研发布局
中国将6G视为国家战略,通过"国家队+企业+高校"的产学研模式系统性推进,在专利、试验网和卫星验证方面取得显著进展[213]。中国政府高度重视6G发展,国家"十四五"规划纲要、《"十四五"数字经济发展规划》均作出相关部署[20]。
工信部成立IMT-2030(6G)推进组,统筹协调产业资源[213]。我国已建成全球规模最大、技术领先的信息通信网络[42,111]。近期,工信部表示将超前培育6G应用生态,并提出2025年是技术标准制定的时间,2030年基本实现6G商用[42,111]。
8.2.2 美国6G研发布局
美国在6G领域的研发实力不容小觑[211]。据统计,美国申请的6G专利数量达到了7040件,占比高达35.2%,位列全球第二[211]。美国不仅汇聚了高通、苹果、英特尔等科技巨头共同开展6G研究,还通过资助和引导,加速6G技术的研发进程[211]。
美国在思考未来通讯技术时,似乎更关注产业链的安全和自主可控[215]。例如,试图强化对台积电等半导体公司的掌控,以期实现更强的技术壁垒[215]。
8.2.3 日本与韩国6G研发布局
日本在6G领域也有着深厚的技术积累[211]。根据报告,日本申请的6G专利数量为1982件,占比为9.9%,排名第三[211]。日本企业一直致力于在通信技术领域保持领先地位,不断加大对6G研发的投入[211]。日本的一些知名企业如富士通、NTT等都在6G技术研发上取得了重要进展[211]。
韩国在6G领域的研发也取得了一定的成果[211,216]。韩国以其高超的网络基础设施而闻名,Samsung等企业不仅在国内市场占据主导地位,还大力投资研发6G技术[215]。韩国的目标不仅是追赶中国,更希望在新一轮的科技竞赛中重新夺回话语权[215]。
8.3 6G标准化国际合作
在2024全球6G发展大会上,来自中国、美国、欧洲、日本、韩国等主要6G技术开发国家和地区专家、学者、跨国企业就6G技术开发、应用共同发布倡议[217]。倡议呼吁共同推进6G代际创新发展,拓展移动通信服务边界,打造通感智算融合创新的6G网络[217]。
未来移动通信论坛在2023年全球6G大会上发布了《全球6G合作倡议》,倡导国际合作与协同发展[227,228]。同年,未来移动通信论坛正式启动6G国际合作计划,支持中国与其他国家科学家、领先企业、研究机构和高校之间的协作研究[227,228]。该计划已获得全球近30个国家和地区的近百个组织的关注和积极参与[227,228]。
第九章 华为6G战略布局深度分析
9.1 华为6G研发战略与愿景
9.1.1 华为6G核心理念
华为认为,6G是一个新一代的移动技术,不是5G的简单升级[232]。华为无线CTO童文博士在2024年9月伊斯坦布尔举办的6G大会上指出,6G必须具有明显的代际特征和技术突破点,应该基于2030至2040年的应用场景和需求重新定义标准、关键技术和网络架构[232]。
童文博士强调,6G不应该是实施5G的另一种方式,而应该拥抱人工智能革命,为消费者创造新的价值[232]。6G标准、关键技术和网络架构应该基于2030至2040年的应用场景和需求进行重新定义[232]。这一理念体现了华为对6G作为真正的代际技术变革的深刻理解。
9.1.2 6G与5G-Advanced的关系
在全球5G部署不断增长并向5G-Advanced演进的大背景下[232]。5G-Advanced满足当前运营商的要求并保护其投资[232]。华为认为,6G技术不应与5G在技术和市场空间上重叠[232]。6G应该专注于真正的代际技术突破,而非5G的简单升级[232]。
这一立场反映了华为对技术演进路径的务实考量。5G-Advanced将在未来数年持续演进,为运营商提供升级路径[232]。而6G则应该在5G-Advanced的基础上实现真正的代际跨越,带来全新的应用场景和价值[232]。
9.2 华为6G技术突破与创新
9.2.1 AI原生架构创新
华为提出,6G应该超越基于服务的架构(SBA),向应用驱动网络(Application-Driven Network)演进[232]。重新使用5G核心网将阻碍AI创新[232]。华为主张使用基于Agent-AI的技术来重新架构6G核心网,超越5G SBA[232]。
华为认为,AI将成为6G的关键使能技术,网络范式正在发生转移[232]。二十年前,互联网是技术创新的使能因素;今天,AI是具有颠覆性的使能因素[232]。6G不应该局限于生成式AI,而应该拥抱更广泛的AI革命[232]。
9.2.2 终端演进策略
华为认为,6G用户设备需要突破性创新,以引领整个产业链的成功[232]。智能手机正在演进为AI终端,引领移动AI时代[232]。在后移动宽带时代,终端技术的突破将是关键[232]。
6G用户设备需要向"全AI"突破,以推动6G网络升级和整个产业生态的成功[232]。童文博士指出,在6G时代,移动技术将不仅仅推动AI的崛起,更将引爆一场前所未有的AI革命[240]。AI终端或将成为"私人助理"和"万能劳动力"[240]。
9.2.3 6G与AGI协同发展
华为认为,通用人工智能(AGI)和具身人工智能(Embodiment-AI)是未来AI发展的主要方向[232]。AGI应该贯穿终端、无线网络、6G核心网的感知、推理、决策和整个过程[232]。这将迎来一种新的网络范式[232]。
6G技术的目标之一是为AGI提供强大的连接网络,将智能连接起来,构建一个全新的智能生态系统[232,240]。童文博士提出,基于token的通信模式将在AI时代发挥重要作用[240]。在6G网络中,AI终端和云端超智能模型之间的通讯将主要通过token进行,实现高效的数据交换和智能协同[240]。
9.3 华为6G标准参与度与影响力
9.3.1 国际标准组织参与
华为积极参与3GPP、ITU等国际标准组织的工作[232]。随着ITU-R 6G愿景框架的发布,3GPP将于2025年开始6G标准化[232]。华为认为,6G规范、技术和架构必须基于场景和需求,能够真正实现6G愿景,为整个产业创造更大价值[232]。
2024年,华为在3GPP等国际标准组织中继续发挥重要作用[112]。华为累计向国内外标准组织贡献提案数1万+篇[112]。这些提案涵盖6G空口设计、网络架构、空口AI、太赫兹通信等多个技术领域[112]。
9.3.2 中国标准推进贡献
在中国IMT-2030(6G)推进组的工作中,华为发挥重要作用[213]。中国在6G相关专利申请量占全球总量的40%,居世界首位[213]。华为作为主要贡献者之一,在标准制定中贡献了中国智慧[213]。
2024年9月,在3GPP SA第105次全会上,历史首次由中国代表担任主报告人的6G场景用例与需求研究项目获得通过[229]。这一里程碑离不开华为等中国企业的积极参与[229]。
9.4 华为6G专利布局与储备
9.4.1 华为专利总体情况
华为在6G领域拥有丰富的专利储备[112,115]。截至2024年底,华为累计全球有效授权专利已达15万件[112]。在世界知识产权组织(WIPO)公布的2024年度PCT国际专利申请排名中,华为以6600件的申请量排名全球第一[112]。
在蜂窝标准领域,已经有超过27亿部5G设备获得了华为的专利授权[112]。在Wi-Fi领域,超过12亿部消费类电子设备获得了华为的专利授权[112]。在多媒体领域,超过32亿部多媒体设备已经获得了华为的视频编解码器专利的授权[112]。
9.4.2 华为6G相关专利
在全球无线通信技术领域发明专利排行榜中,华为以20136件发明专利排名第二[115]。在高通以26944件排名第一、爱立信以11500件排名第三之后[115]。
根据市场研究机构Market Research Future的预计,到2040年,全球6G市场规模将超过3400亿美元[108,115]。中商产业研究院的数据预测,2024年全球6G行业市场规模已达到一定规模[219]。
9.5 华为6G合作生态
9.5.1 产学研合作
华为积极与高校、研究机构开展6G合作[213]。紫金山实验室、东南大学、北京邮电大学等科研机构和高校在6G技术研发中发挥重要作用[213]。这些合作涵盖太赫兹通信、智能超表面、AI与通信融合等多个技术方向[213]。
2024年1月,由东南大学主办的通信领域重点实验室联盟在南京成立[223]。该联盟旨在促进通信领域重点实验室及其依托单位之间的协同合作,推动6G等前沿技术研发[223]。
9.5.2 运营商合作
华为与中国移动、中国电信、中国联通等主要运营商紧密合作[20,213]。中国移动深度参与我国IMT-2030(6G)推进组相关工作,承担6G智简网络架构、无线空口AI等10项国家重点研发计划项目[20]。华为作为主要设备供应商,参与了这些项目的技术研发[20]。
运营商资本开支正逐步从5G基础设施建设向6G及智能计算基础设施转移[235]。三大运营商在6G硬件产业链的发展中将扮演关键角色[235]。
9.5.3 国际合作
华为积极参与国际6G合作项目[227,228]。未来移动通信论坛发布的《全球6G合作倡议》得到了包括华为在内的国内外众多企业的支持[227,228]。6G国际合作计划已获得全球近30个国家和地区的近百个组织的关注和积极参与[227,228]。
9.6 华为6G商用时间表与预期
根据行业普遍预期,6G将在2030年前后具备商用能力[44,46,116]。6G的商业化时间表预计将在2029年以后[229]。2027年开展系统组网试验[229]。
华为认为,6G不是简单的技术升级,而是真正的代际技术突破[232]。这意味着6G商用将带来全新的应用场景和商业模式[232]。6G的超高速率和超低延迟特性,将为用户带来前所未有的沉浸式体验,如高清VR/AR、远程医疗、无人驾驶等[44,46]。
9.7 华为应对6G挑战的战略措施
9.7.1 技术创新投入
华为近十年在研发上累计投入高达12490亿元[112]。华为在2024年的研发费用达到1797亿元人民币,占全年收入的20.8%[112]。这一比例在行业内处于领先地位[112]。
华为持续加大在6G核心技术上的研发投入,包括太赫兹通信、AI原生架构、智能超表面、卫星-地面融合等方向[112,232]。
9.7.2 产业链协同
华为注重与产业链上下游的协同合作[227,228]。通过与芯片厂商、设备厂商、运营商、高校、研究机构的合作,构建完整的6G产业生态[227,228]。
华为积极参与6G国际合作项目,推动全球6G产业的协同发展[227,228]。这种开放合作的策略有助于华为在全球6G竞争中保持领先地位[227,228]。
第十章 未来展望与趋势预测
10.1 6G技术发展趋势
10.1.1 智能化趋势
6G发展呈现智能化、开放化、泛在化的特点[229]。芯片、云厂商通过AI与RAN侧结合探索6G系统业务创新[229]。AI为芯片、云等提供商向通信领域拓展业务提供RAN侧切入机会[229]。
网络云化实现了以通用服务器替代专用通信设备,亚马逊、微软、谷歌等头部公有云厂商也在积极探索6G时代的业务机会[229]。这种智能化趋势将重塑6G网络的架构和运营模式[229]。
10.1.2 融合化趋势
6G技术的最大亮点之一在于其通信与感知计算的深度耦合,以及与卫星、无人飞行器等空间网络的无缝融合[44,46]。这种前所未有的融合能力,将极大地拓展通信技术的应用边界[44,46]。
6G将不仅仅局限于地面通信,而是构建起一个涵盖海陆空天一体化的全球通信网络[44,46]。通感算一体化将成为6G网络的核心特征[105,129]。
10.1.3 绿色化趋势
随着全球对净零碳排放目标的追求,各国都在寻找降低ICT产业碳排放的方法[212]。6G技术在这方面具有巨大潜力,例如通过可重构智能表面实现超低功耗物联网[212]。
利用人工智能进行自营运、自检测和自修复,可以提升网络效率,降低能耗[212]。绿色通信将成为6G网络设计的重要原则[1,2]。
10.2 6G市场前景预测
10.2.1 市场规模预测
根据中国信息通信研究院的预测,到2030年,中国6G市场规模有望达到1.3万亿元,成为全球最大的6G市场[44,46]。Market Research Future预计,到2040年,全球6G市场规模将超过3400亿美元,年复合增长率可达58.1%[108,115]。
到2040年,6G各类终端连接数相比2022年将增长超过30倍,月均流量增长超过130倍[20,44]。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[20,44]。
10.2.2 应用场景展望
6G的应用场景将涵盖多个领域,带来广泛的社会和经济效益[11,15]。在工业制造领域,6G将推动智能工厂的发展[11,15]。在医疗领域,6G将支持远程手术和健康监测[11,15]。
6G还将在无人驾驶、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)等前沿技术应用中发挥关键作用[11,15]。6G带来的市场空间巨大,将推动数字化转型和智能化升级[44,46]。
10.3 6G标准化与商用展望
10.3.1 标准制定路线图
根据3GPP的时间表,2024年9月启动6G标准需求研究工作[201]。2025年3月举行6G研讨会[204,205]。Release 19和Release 20期间进行用例和需求研究[204,205]。
Release 20期间进行6G技术研究[204,205]。Release 21期间进行6G工作项目和自评估研究[204,205]。2028年底Release 21冻结,第一个6G规范完成[204,205]。
10.3.2 商用时间预期
第一批6G商用系统能够在2030年投入市场[201,202,203]。这基本符合ITU的时间要求[201,202,203]。业界期望6G能在2030年前后具备商用能力[44,46,116]。
随着6G技术的不断成熟和商业化进程的加速,物联网(IoT)的集成将更加深入[44,46]。智慧城市、智慧工厂、智慧农业等应用场景将遍地开花[44,46]。
结论与建议
11.1 研究结论
通过本报告的系统分析,可以得出以下主要结论:
第一,6G作为下一代移动通信技术,将实现从"万物互联"向"万物智联、数字孪生"的重大转变。6G的关键性能指标相比5G将提升10至100倍,包括峰值速率达到1Tbps,空口时延降至亚毫秒级、连接密度达到每平方公里千万至上亿级别[1,5,9]。
第二,6G的核心技术方向包括AI与通信融合、太赫兹通信、智能反射面、全息通信与沉浸式体验、卫星-地面一体化网络、边缘计算与分布式AI等[97,117,130,137]。这些技术方向将共同支撑6G网络实现"空-天-地-海"全域覆盖[137,138]。
第三,全球6G竞争格局正在加速形成。中国以40.3%的专利占比位居世界第一,美国以35.2%排名第二,日本占9.9%排名第三[211,216,218]。3GPP已于2024年正式启动6G标准化工作,预计2028年底完成第一版规范,2030年实现商用[201,202,203]。
第四,华为作为中国通信产业的领军企业,在6G领域投入巨大,已累计获得超过2万件与6G相关的有效授权专利[112,115]。华为认为6G不是5G的简单升级,而是真正的代际技术突破,必须拥抱人工智能革命[232]。
11.2 发展建议
针对6G技术和产业发展,提出以下建议:
第一,加强基础研究和核心技术攻关。太赫兹通信、智能反射面、AI原生网络架构等关键技术的突破需要持续的基础研究投入。
第二,积极参与国际标准制定。在3GPP、ITU等国际标准组织中发挥更重要的作用,推动形成全球统一的6G标准。
第三,构建开放的产业生态。加强产学研合作,促进产业链上下游协同,构建开放、共赢的6G产业生态。
第四,注重绿色可持续发展。将绿色低碳作为6G网络设计的基本准则,既降低6G自身能耗,同时赋能行业低碳发展。
信息来源
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[39] 6G网络和5G网络的区别 - 游侠网
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[204] 3GPP敲定6G时间表,如何解读 - 通信人家园
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[211] 全球6G之争:中美日韩角逐 - 网易
[212] 6G引领未来科技潮流 - icspec
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[217] 2024全球6G发展大会 - 东方财富网
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[227] Initiative for Collaborative Advancement of Global 6G Consensus and Cooperation - 科技日报
[229] 2024全球6G发展回顾 - 新浪财经/通信世界网
[232] Huawei Wen Tong: 6G Needs to Embrace AI for Shaping Future Network - PR Newswire
[235] 2024全球6G发展大会:让通信与人工智能深度融合 - 搜狐
[240] 6G-AGI是物理世界与数字世界的接口 - 今日头条
