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随着5G标准化工作趋于稳定和5G系统的大规模商用，全世界各主要国家和地区逐渐将目光投向下一代移动通信系统的研究探索。从2018年起，中国、美国、欧盟国家、日本、韩国等开始了6G相关的科研计划，从未来的应用场景、社会影响、潜在的使能技术、频段分配等方面开展相应的工作。
中国于2019年在工业和信息化部的领导下成立了IMT-2030（6G）研究组，后来更名为“推进组”，旨在汇聚学术界、产业界等的专业人员，对下一代移动通信的需求愿景、频谱、网络架构、无线技术等进行研究，参与的单位不局限于中国的高校、企业和科研单位，还有不少国外企业和科研单位。在无线技术方面，目前已先后成立了12个技术任务组，分为5大类，如图1-1所示。第一大类是空口演进类，包括新型编码调制、新型多址接入、超大规模天线和新型双工4个任务组；第二大类是具有颠覆性的新型技术类，包括全息无线电、轨道角动量（Orbital Angular Momentum，OAM）和智能超表面（Recon figurable Intelligent Surface,RIS）3个任务组；第三大类是融合技术类，包括无线AI和感知通信一体化2个任务组；第四大类是新频谱下的技术类，包括太赫兹通信和可见光通信2个任务组；第五大类是通用基础类，目前只有无线信道建模1个任务组。
图1-1 中国IMT-2030（6G）各无线任务组及类型
在中国，除了比较官方的IMT-2030推进组，许多学术界和产业界的论坛、联盟和标准组织也开展了6G方面的研讨，如未来移动通信论坛（Future Forum）、智能超表面技术联盟（RIS Tech Alliance，RISTA）、太赫兹产业联盟、中国通信标准化协会（CCSA）等。
2020年10月，美国电信行业解决方案联盟（ATIS）成立了Next G Alliance，旨在未来十年内提升北美在移动通信领域的领导地位。该联盟聚焦于研发、标准化和商用化的整个生命周期，创始成员为来自美国和日本的主流运营商及全球各地知名的科技和电信企业。Next G Alliance有3种成员类型，包括“正式创始成员”、“贡献成员”和“战略成员”，不论是不是ATIS成员，原则上除在美国商务部“实体清单”上的公司没有资格外，其他公司只要满足条件均可申请加入。联盟计划通过ITU、3GPP来进行标准化，已经与欧洲、日本和韩国6G行业组织签署了MOU（谅解备忘录）；并先后发布关于6G路线图、可持续发展、6G应用及案例的白皮书，Next G Alliance的6G—研究工作已经在快速推进。2022年7月，Next G Alliance发布技术工作组白皮书 6G Technologies ，预测了推进6G未来所需的技术及需要对北美6G优先事项进行进一步研究的领域，概述了涵盖以下领域的47个关键6G候选技术：组件技术；无线电技术；系统和网络架构；网络运营、管理和维护（OA&M）及服务支持；可信度—安全性、可靠性、隐私和弹性。
美国联邦电信管理委员会（FCC）于2019年推出了Spectrum Horizons Experimental许可证，针对95 GHz ～ 3 THz频率的特殊授权类别。AT&T、三星、Keysight Tech公司已获得FCC授权的许可证，AT&T计划通过实验获得关于如何优化下一代云原生架构和技术，以及使用Multi-Gbps吞吐量开发新用例的见解，三星公司计划测试一个6G无线通信系统原型。2022年1月，FCC重组了其技术咨询委员会（TAC），新的TAC将领导美国科研机构对6G、人工智能、高级频谱共享技术和新兴无线技术等的研究。FCC还发布首张频谱实验牌照，用于95 GHz～3 THz太赫兹频段6G实验。
美国国家科学基金会（NSF）旗下的RINGS（Resilient and Intelligent Next-Generation System）计划专注于加速提高美国在Next G网络和计算技术方面的竞争力，开发智能、弹性和可靠的Next G网络，并确保Next G技术和基础设施的安全性和弹性。RINGS是NSF迄今为止最大的一项计划，旨在让政府和企业合作伙伴共同支持一项研究计划。NSF于2022年4月宣布选择37项提案进行资助，最终总资金预算为4350万美元，每个项目在3年内获得约100万美元。企业合作伙伴包括各大信息技术公司，项目提案负责方是各大高等院校。
美国国防部于2022年2月宣布了一项新技术愿景，把下一代（6G）无线技术指定为美国国防部的14个关键技术领域之一，包括太赫兹通信和传感技术融合等。此外美国国防部宣布成立一个5G和Future G跨职能团队，以通过加速采用变革性的5G和下一代无线网络技术确保其部队能够在世界任何地方有效运作。
芬兰在2018年率先启动6G旗舰项目推进6G研究和国际合作，之后启动RF SAMPO项目。（由Nokia领导，Oulu大学协调，并有产业和学术界主要利益相关者组成联盟，旨在加快射频和天线技术开发，并加速从5G向6G过渡），从而增强芬兰在无线电技术方面的竞争力。
2021年欧盟6G伙伴合作项目启动，包括地平线（Horizon 2020）项目中的REINDEER和6G旗舰研究项目Hexa-X。2021年，德国启动首个6G研究项目。另外，欧洲电信标准化协会（ETSI）于2021年9月成立智能超表面（RIS）工业标准组（ISG）。2022年5月，欧洲的6G-IA与日本B5PC签署MOU，6月与中国IMT-2030（6G）推进组签署MOU。
2022年5月，芬兰政府成立新的国家联盟—6G Finland，将所有相关利益攸关方聚集在一起，共同开展6G RDI工作。芬兰政府已经将建设国家6G测试网络作为其快速恢复基金（RRF）计划的优先领域之一。创始成员是芬兰目前从事6G研发的几家研究机构和公司。联盟旨在提高芬兰在6G领域的竞争力，建立新的国际伙伴关系，加强6G合作，提升其在6G领域的全球影响力。联盟成员将开始针对重要的共同优先事项制定6G研发路线图。6G Finland还将作为芬兰6G专业知识的国家联络点，积极参与国内和国际的6G讨论。芬兰和日本代表团在东京大学讨论了两国在信息通信技术领域的近期合作方向。
2022年7月，Nokia宣布将领导德国国家资助的6G灯塔项目6G-ANNA，与6G-ANNA的29个合作伙伴合作（来自德国工业界、初创公司、研究机构和大学），旨在推动6G研究和标准化。6G-ANNA的资金来自德国联邦教育和研究部，目标在于加强德国和欧洲的6G议程，并从德国和欧洲的角度推动全球预标准化活动。6G-ANNA是更大的“6G平台德国”国家计划的一部分，总交易额为3840万欧元，为期3年。
日本政府发布了6G路线图，目标到2025年完成6G基础技术，到2030年实现商用，并争取将6G基础设施的全球市场份额提升到约30%。6G相关的研究目前散落在一些高校和公司当中，例如，日本广岛大学、日本早稻田大学和日本电气公司（NEC）开展太赫兹CMOS低成本器件工艺的研究和实验验证；日本电信运营商NTT计划建设一张6G试验网络，为2025年大阪世界博览会场馆提供服务。NTT还进行了多次智能超表面（RIS）的实验验证。
日本Beyond 5G推进联盟（B5PC）与欧洲6G智能网络和服务行业协会（6G-IA）在2022年5月签署了一份谅解备忘录（MOU），促进在下一代网络方面开展合作。该MOU是日本与欧洲Beyond 5G/6G相关组织首次签署的MOU。同时，日本与欧盟达成协议，同意面向6G移动通信系统的实用化，实施联合研究。2022年6月，DoCoMo、NTT、富士通和Nokia宣布开始合作进行联合6G技术试验，进行室内试验，2023年3月进行室外试验。DoCoMo和NTT的这些试验将验证DoCoMo和NTT迄今为止提出的概念，并将在与6G相关的全球研究小组、国际会议和标准化活动中进行报告。日本于2022年6月第一个向国际电信联盟提交6G国际标准提案，旨在掌握主动权，取得早期优势。
韩国政府启动MSIT项目，确保移动通信领域领先地位，计划2028年在全球第一个实现6G商用，争取实现全球第一6G核心标准专利，全球第一智能手机市场份额，全球第二设备市场份额。韩国政府在2022年3月宣布投资2513亿韩元，以制定包括6G、自动驾驶汽车和可再生能源在内的数字化转型和“碳中和”国家标准，加快确保人工智能和6G等数字创新。此外，MSIT运营6G战略委员会，从2021年开始连续5年开发价值2200亿韩元的核心技术。2022年5月，韩国6G战略委员会与日本B5PC召开会议讨论建立合作关系。韩国提议建立互动渠道（举办研讨会和实施联合研发项目等），处理双方B5G5/6G战略问题。三星公司设立“三星网络革新中心（SNIC）”，SNIC负责5G和6G等新一代移动通信基础技术的研究。三星公司与美国加州大学合作开发6G太赫兹原型系统。LG公司和韩国科学技术院（KAIST）共同设立了6G研究中心，致力于执行多样的产学科制。韩国电子通信研究院（ETRI）与芬兰奥卢大学签署了一份谅解备忘录，以开发第六代（6G）网络技术。
从行业角度，IEEE有多个针对未来技术方向的工作组，如人工智能、机器学习、中高频段的毫米波通信、卫星通信等。2020年7月，IEEE通信协会（ComSoc）发出研究智能超表面（RIS）的新兴技术倡议（ETI）。2022年7月，O-RAN联盟宣布成立下一代研究小组（nGRG），旨在开展有关O-RAN和未来6G网络的研究。nGRG将专注于研究6G和未来网络标准中的开放和智能RAN原则。
ITU作为联合国旗下的通信标准官方组织，给出了IMT-2030（6G）的时间表，如图1-2所示。需求愿景方面的工作计划在2023年6月完成，其中的未来技术趋势研究于2021年2月启动，历经数十轮修改，2022年6月完成撰写工作 [6] ，之后一直到2026年进行性能指标和评估方法的制定，2027年至2030年是技术标准的提请和评估期，最终批准全球的6G标准。
图1-2 国际电联（ITU）的IMT-2030（6G）时间表
6G发展的宏观驱动力大致包含4个方面。第一个是经济可持续发展驱动力，体现在人民高品质生活需求、产业数字化转型需求、国际协作全球化需求；第二个是社会可持续发展驱动力，包括社会治理能力现代化需求和公共服务保障均等化需求；第三个是环境可持续发展驱动力，即绿色可持续发展需求和重大突发事件高效应对需求；第四个是技术创新发展驱动力，包括新型无线技术和网络技术、ICDT融合技术（无线和网络），以及新材料（纳米材料、信息功能材料等）。
根据国际电信联盟的预测 [7] ，2030年移动数据流量将是2020年的100倍左右。物联网发展前景更是广阔，2030年物联网终端规模将达到千亿级，如图1-3所示。据埃森哲预计，产业物联网到2030年有望为全球贡献14.2万亿美元的产值。数字化社会转型带来通信感知业务发展机遇，无人机探测、智慧交通等场景需求强烈，市场空间广阔，感知设备数将迎来爆发性增长。随着6G感知能力的不断提高，各类应用数量及规模也将不断扩大。在未来，越来越多的个人和家用设备、各种城市传感器、无人驾驶车辆、智能机器人等都将成为新型智能体设备。
网络运营的发展需求体现在以下7个方面：①能力极致融合，提供通信、计算、感知等融合的能力体系，满足6G需求；②智慧内生泛在，提供无处不在的算力、算法、模型与数据，支撑无处不在的AI应用；③网络分布至简，提供即插即用、按需部署的网络功能与服务；④运营孪生自治，实现网络规划／建设／维护／优化的高水平自治，降低网络运营成本；⑤安全内生可信，提供主动免疫、弹性自治、虚实共生、安全泛在的服务能力；⑥全域立体覆盖，空天地海融合覆盖，保证业务无缝体验；⑦生态绿色低碳，实现从网络建设到运行维护等多个环节的节能减排，助力可持续发展。
图1-3 未来移动数据流量与终端规模预测 [7]
未来6G网络空口技术呈现以下四大发展趋势。
许多未知或者以前不大容易控制的信道环境及通信过程将会变得更加可控，而且是更加灵活、有效的控制。设计者和运营者通过智能控制，能够更好地驾驭无线信道环境，为多种多样的业务提供良好服务。智能超表面是其中一个例子，借助信息材料的发展，对超表面单元天线进行可控的调幅调相，“主动”地改善电磁波传播环境，而不是被动地顺应。另一个例子是海量终端的随机接入，这个过程本身带有很强的随机性，尽管随机性可以通过基于资源动态调度的正交多址方式彻底消除，但信令开销巨大，有效性差。采用新颖的设计，可以允许随机性带来的一定程度的碰撞，但可保证各个链路的性能，以达到对一个随机过程的有效控制。
未来网络的需求种类繁多、场景丰富，系统设计应该具有足够的灵活性，参数应该具有更多的可选性。这个趋势在5G就开始了。例如，对于OFDM的子载波间隔，5G NR针对不同的系统带宽、部署频段，以及业务类型，定义了不同的参数；对于一个无线帧，定义了上百种的下行和上行的时隙配比和组合。这为厂商或系统运营商提供了充分多样的参数选择和广阔的调整范围，以优化系统容量或降低传输时延。
人工智能／机器学习（AI/ML）从某种意义上是一种高级的统计学，适合解决难以精准测量、建模和分析的问题。移动通信系统的高层协议的很多过程涉及复杂的网络行为，较难通过解析的方法找到明显的规律，因此AI/ML可以发挥较大的作用，在实际中已有试点部署。进一步把AI/ML应用到无线物理层是目前学术界和产业界的研究热点，这本身非常具有挑战性，因为传统通信系统有完备的数学物理理论体系和精确的建模，即使是随机性很强的移动通信系统，也有很成熟有效的分析工具（如随机过程、概率论、信息论等）来指导方案的设计。无线物理层的AI/ML化会涉及，甚至有可能动摇“移动通信”这个学科的基础，从而导致学科的重塑。AI/ML在空口中的潜在应用有很多种，相对容易的、对空口协议和硬件实现影响较小的是反馈信令设计、信道估计等。3GPP Rel-18已经开始对AI/ML空口进行研究，主要聚焦于信道状态信息（Channel State Information，CSI）反馈的增强、信道估计用的参考信号的增强等。
3GPP作为全球最重要和最主流的移动通信标准制定组织，成员包括了世界范围内众多的公司、企业、科研机构、高校等，在4G和5G时代制定了种类繁多的功能，3Gpp标准无疑对全球移动通信产业的发展发挥了十分积极的作用。同时也应看到，正是由于产业链中各类企业的参与和相互之间知识产权利益的竞争，3GPP在很多情况下为了平衡利益，不得不融合各家的技术方案，标准化不少虽然有用，但在性价比方面并不明显具有优势的非必要附加功能；有时对于同一个应用场景，定义多种功能，每一个功能所涉及的技术方案又很不相同。这样的结果容易造成技术的简单堆砌，增加了协议的复杂度，提高了研发和实现的成本，而对系统性能的提升又不明显，“事倍功半”，也很让运营商感到困惑：到底哪些功能是系统必须具备的？哪些是锦上添花的？回头来看5G NR协议，对系统容量提升最起作用的是大规模天线（Massive MIMO）技术，对降低用户面传输时延最有直接作用的是帧结构的设计和HARQ时序，对降低控制面传输时延的最有效方式是两步随机接入过程（Two-Step RACH），而对大带宽高速率传输的信道译码最有帮助的是引入LDPC码。这些无疑是地面移动通信网络，尤其是eMBB和URLLC场景最为必要的功能／技术。
6G空口的研究和标准化将会更加着眼于典型应用场景，所聚焦的技术更为先进、具有较好的通用性，并且兼顾实际系统中实现的难度和复杂性。尽量少定义一些系统必备的基本功能，能够较为广泛地应用和部署，形成市场的规模效应。而不少针对特定场景的进一步优化，则留给厂家的具体实现，协议对此不做过分定义，做到标准的“轻装前进”。
空口技术离不开各种信号或者信息比特处理，从移动通信系统的第一代起，空口物理层技术始终保持高速的发展，以支持更大的带宽、实现更短的传输延时和更海量的用户等。空口的处理能力，尤其是基带的处理速度，增长趋势不逊于、甚至超越半导体行业的摩尔定律。过去的移动通信系统的大量计算资源集中在核心网，相比之下，基站侧的运算能力有限，在整个网络的计算能力中只占很小的一部分。而随着基带处理能力突飞猛进的发展，使得现在一个基站的计算能力，如果仅从比特处理的速度来看，已经接近或者超过一台中型计算机。而在很多时候，基站的通信负载远未到满荷，如果剩余的计算资源能够被邻区满负荷基站或者网络高层（包括核心网）所利用，将可以很大程度地提高网络／基站算力。这点与边缘计算类似，即把原来在核心网／应用层的计算／处理拿到基站端处理。因此，空口技术的第三大发展趋势是算力的充分利用。
充分利用算力的一个重要前提是算法实现的通用化和虚拟化。通信协议的高层与计算机网络密切相关，大部分处理本身就是在通用的计算处理器上实现的，算力的打通是比较自然和容易的。但在通信协议的底层，如物理层，许多运算处理是各有其自身特点的，例如，有些硬件结构适用于处理快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT），而另一些结构适用于高并行的二元域LDPC的译码算法，等等。原则上，各种物理层算法都可以通过对通用处理器的灵活软件编程来实现，类似于软件仿真虚拟，但计算效率往往不如专用处理器。5G时代，一些设备商在基带处理器的选择上，例如是采用可编程处理器（FPGA）还是专用芯片（ASIC），曾有着深刻的经验教训。随着技术的发展，专用计算的通用化和虚拟化是存在可能的。以AI/ML为例，其基本模型的种类并不多，算法具有一定的通用性，也有比较成熟的硬件处理器，如GPU。因此，如果在未来通信中，传统意义的基带算法可以被AI/ML代替，那么基带单元的算力与高层节点算力之间的打通也就水到渠成了。
未来移动通信的发展在很大程度上将取决于相关学科领域的突破。材料器件方面，信息超材料技术本身属于材料领域，以前主要用于军事上的电磁隐身。这几年在超表面材料上的突破极大地促进了基于智能超表面的无线通信研究，材料科学与通信学科的结合为多天线技术带来了范式上的变革；另外一个例子是高频段的通信技术，如太赫兹通信和无线光通信，对材料器件的要求比中低频段要严苟许多，一些关键的通信性能指标直接受限于器件的最大发射功率、能够调制的最大带宽、信号质量、器件噪声等。成本也是一个重要因素，需要器件领域与通信学科一起攻关。
即使都在信息领域，也存在二级学科直接层面的交叉，如通信与感知，在无线领域，传统意义的感知主要是雷达探测。基于特制的收发天线和特殊的波形调制，根据物体反射的回波，采用特殊的信号处理算法，以感知目标物体的方位、距离、速度、形状、材料特性等。这些与传统通信是很不一样的。把通信与感知结合，近两年成为业界的研究热点，尤其是在高频段，感知精度相比低频段有大大提升，也增强了交叉的动力。