泛在连接和高频段将是6G技术演进关键

6G专题研究 电信业务《政策驱动矿山智能化加速发展》2024.06.09 本报告导读： 泛在连接与高频段驱动6G演进加速，新一轮通信基础设施建设将集中催化运营商与关键设备耗材龙头的成长机遇。 投资要点： 6G典型场景与能力指标已基本成型。在5GeMBB、uRLLC、mMTC三大场景基础上，6G将能力拓展为沉浸式通信、极高可靠低时延、超大规模连接，以及通信+AI、通感一体化、泛在连接三大新维度。ITU已在2023年完成《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标》建议书，明确了2024–2027年聚焦技术要求与评估标准、2029年前后落地正式标准的路线，为产业链研发与资本开支规划提供了高度可预期的节奏线索。 卫星互联网是6G实现泛在连接的关键抓手。未来移动通信系统将从业务、体制、频谱、系统等多层面推进卫星通信与地面通信一体化，构建空天地一体化网络，实现三维全球无缝覆盖；非地面网络（NTN）自R16纳入3GPP体系。卫星互联网通过大规模通信卫星组网向陆海空天终端提供宽带接入服务，其优势在于单位面积覆盖成本低，适合基站建设不足的海洋、沙漠和偏远地区。经过初代星座探索后，中美头部星座正加速切换至具备星间链路的“星上组网”模式，以降低对地面信关站的依赖、这为具备基站与卫星载荷设计能力的通信设备厂商打开了新一轮增长空间。 高频段将驱动射频前端与封装材料体系的全面升级。2G到6G频谱演进呈现出“更高频率、更大带宽、更低时延、更小覆盖半径、更高感知精度”的方向，5G已引入24–100GHz毫米波，6G则将进一步使用7–20GHz中高频段作为主覆盖层，并在100–300GHz亚太赫兹频段提供Tbps级速率与0.1ms级时延。高频带来的路径损耗和雨衰等问题显著收紧链路预算，使得天线增益、PA/LNA性能和基板损耗成为系统设计核心约束；100–350GHz区间随频率升高通信距离明显缩短，仅在特定“窗区”可实现数公里级传输，需要更高指向性与更高集成度的天线阵列支持。在器件与封装层面，太赫兹频段将推动封装内天线（AiP）取代传统PCB外挂天线，并根据频率与功率需求在CMOS、SiGe、GaN、InP等材料体系间进行分工，构成6G射频前端和新型封装材料的长期增量赛道。风险提示：1）6G标准落地进展不及预期；2）商业模式、需求与投 资回报存在不确定性；3）地缘政治风险。 目录 1.6G场景和需求已明确，标准有望在2029年落地..................................31.1.从4G到6G是从连接到赋能的跨越................................................31.2.ITU已明确标准制定时间表.............................................................31.3.6G典型场景和技术需求明确，研究已经进入标准化前期.................51.3.1.6G典型场景将在5G基础上拓展..............................................51.3.2.技术需求：增强5G能力，提出6项新能力...............................61.3.3.应用：6G在升级5G功能基础上，增加了多种新应用...............72.6G成大国博弈的关键技术，中国已处于领先地位................................92.1.国内政策频出，专利数量已居全球前列...........................................92.2.美欧日韩等政府聚焦于捍卫地缘科技主权.....................................102.2.1.欧盟：绝对主权导向与多边合作框架......................................102.2.2.美国：AI原生驱动与通过技术优势抢占市场...........................112.2.3.日本&韩国：国家预算集中扶持，并聚焦于率先商业化...........123.“泛在连接”和“高频段”是6G两大特征................................................143.1.泛在连接：天地一体化的大带宽通信网络是题中应有之义.............143.2.高频段：覆盖范围和传输速率需要平衡，太赫兹或将应用.............144.卫星通信落地是泛在连接的前提.........................................................165.高频段带来的通信设备技术迭代.........................................................185.1.天线：尺寸倒逼下，封装内天线将成为6G时代标配.....................185.2.半导体材料：InP将是太赫兹领域的主流.......................................205.3.PA：成本和性能取舍将影响半导体材料选择.................................205.4.无源器件：对通信范围和效率均有明显影响..................................215.5.封装组件：对通信范围和效率均有明显影响..................................215.6.封装基板：将从PCB升级到陶瓷等..............................................226.投资建议............................................................................................237.风险提示............................................................................................247.1.6G标准落地进展不及预期............................................................247.2.商业模式、需求与投资回报存在不确定性.....................................247.3.地缘政治风险...............................................................................24 1.6G场景和需求已明确，标准有望在2029年落地 1.1.从4G到6G是从连接到赋能的跨越 6G（6 Generation），即第六代移动通信技术，是继5G之后的新一代全球移动通信标准。它并非5G技术的简单升级，而是旨在深度融合物理世界、生物世界与数字世界的大幅跃迁，其多数性能指标预计相比5G将提升10到100倍。作为支撑2030年及未来社会运行的核心智能信息平台，6G将从根本上重塑信息交互的方式。 移动通信技术遵循十年一代的演进规律，每一代的诞生都是为了解决上一代遗留的痛点并开辟新的应用场景。 4G网络（LTE）通过引入OFDM（正交频分复用）和MIMO（多入多出）技术，将网络带宽提升至100Mbps量级。4G直接催生了以视频流、社交媒体、移动支付为代表的移动互联网经济。4G的核心价值在于解决了“人与信息”的高速连接问题，其商业模式是清晰的流量变现。 5G（NR）在设计之初便确立了eMBB（增强型移动宽带）、mMTC（海量机器类通信）、URLLC（超可靠低时延通信）三大场景。5G试图将连接对象从“人”扩展到“物”，并首次尝试进入工业生产控制环节。虽然5G基站建设规模巨大，但在垂直行业的渗透遭遇了与国情匹配、需求不明确、资源碎片化等挑战。5G-A的提出正是为了修补这些短板，提升上行能力和确定性体验，为6G做技术铺垫。 6G是智能化社会的神经系统。6G将在5G基础上扩展出“通信与感知融合”、“通信与人工智能融合”、“泛在连接”三大新场景。 1.2.ITU已明确标准制定时间表 ITU已经明确6G标准制定的时间表，正式标准有望最快在2029年实现落地。6G（IMT-2030框架）代表着下一代无线连接技术，它有望带来全新的创新应用场景和前所未有的功能。IMT-2030预计将支持沉浸式体验、增强普适覆盖和新的应用。与IMT-2020相比，IMT-2030旨在支持更广泛和全新的应用场景，同时提供更强大的新功能。从2024年到2027年，“IMT-2030框架”的下一阶段实施将重点定义IMT-2030潜在无线接口技术(RIT)的相关要求和评估标准。 资料来源：ITU-R 卫星通信作为重要一环，ITU制定了相应的卫星通信时间表。5G的地面技术方案和卫星技术方案都统一到3GPP的技术体系内，标志着天地一体化的技术体系正式建立，产业化进程开始。2025年5ITU无线电通信局卫星研究组会议通过了《5G卫星无线电接口技术详细规范》，确认3GPP的NTN技术作为5G卫星唯一的技术方案。此外会议还初步确定了6G卫星的时间表，与6G地面系统的时间表大体一致。从现有的文件来看，6G将是一个天地一体化的系统。 资料来源：ITU-R 全球通信标准的统一是实现产业链规模效应、降低边际研发成本的先决条件。当前第三代合作伙伴计划（3GPP）正在主导6G的全球标准化制定工作，其既定的路线图与里程碑节点为产业各方的研发节奏、资本开支规划以及技术冻结提供了最权威的锚点。根据3GPP的最新规划，从5G-Advanced向6G的过渡被精确划分为数个关键的版本（Release）阶段，每一个阶段都承载着特定的技术验证与商业化使命。 在6G先导阶段，Release 18至Release 20被定义为5G-Advanced的核心发展期。Release 18于2024年确立，首次在无线空口引入了人工智能与机器学习（AI/ML）的初步应用，并对多输入多输出（MIMO）技术及网络节能机制进行了扩展。其后的Release 19将进一步深化AI/ML的集成，并引 入通感一体化（ISAC）的研究项目、环境物联网（Ambient IoT）以及增强型非地面网络（NTN），为天地一体化通信奠定基础。作为5G-A的最终版本，Release 20计划于2027年完成，该版本将全面吸纳通感一体化的成熟标准、AI内生空口元素以及对亚太赫兹（Sub-THz）频段的系统性研究成果。 Release 21是6G的首个规范版本。这是3GPP官方认定的首个6G正式标准规范版本，3GPP在2025年中期启动为期21个月的6G技术路线分析与预研项目，随后在2026年6月前正式敲定Release 21的工作计划及时间表。Release 21的初始规范有望于2028年底至2029年初完成冻结，届时3GPP将向ITU正式提交6G自我评估报告，从而为2030年首批6G商业系统的准时面世提供法理与技术规范。 1.3.6G典型场景和技术需求明确，研究已经进入标准化前期 ITU已经提出6G目标与趋势，典型场景和能力指标已经明确，6G发展方向已明确。ITU-R在2023年6月完成了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》，规定了6G的典型场景和技术需求，也就明确了6G的发展方向。 1.3.1.6G典型场景将在5G基础上拓展6G将5G三大典型场景（eMBB/增强移动宽带，uRLLC/超可靠低时延通信， mMTC/海量机器类通信）的基础上进一步增强和拓展为六大场景，包括三类：1）性能沉浸化，包括沉浸式通信、超大规模连接、极高可靠低时延；2）要