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全球6G通信四大關鍵技術專利佈局

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科技產業資訊室 (iKnow) - May 發表於 2021年4月28日

圖、全球6G通信四大關鍵技術專利佈局
 
中國國家知識產權局知識產權發展研究中心,於2021年4月25日發布了《6G通信技術專利發展狀況報告》。對6G通信的總體專利分析,從太赫茲、空天海地一體化、確定性網絡和基於AI的空口等四大關鍵技術專利,進行解讀。
 
6G通信概況
 
根據行動通信發展,大約每十年進行新一代行動通信系統迭代演進,並且以“商用一代、規劃一代”的發展原則,目前全球已進入6G研發階段,爭搶佔6G戰略性制高點。
  • 芬蘭諾基亞公司率先發布了全球首份6G白皮書《面向6G泛在無線智能的驅動與主要研究挑戰》,對於6G願景和技術應用進行了系統性展望。
  • 美國從2018年開始6G研究,前期研究包括對6G晶片的研究,並率先在太空及海下一體化通信,特別是衛星網路聯網通信研究。
  • 韓國將6G超高頻段無線感測器研發列為首要課題。
  • 日本則在6G關鍵性的太赫茲技術方面已經具有一定優勢。
  • 中國已經全面啟動6G研發,科技部於2019年11月啟動了由37家產學研機構參與的6G技術研發IMT-2030推進組,並參與通信相關標準組織ITU和3GPP對於6G相關標準的制訂及計劃時間表。
6G通信技術專利總體狀況
 
從全球和中國兩個層面對6G通信技術領域的專利總體狀況,進行分析並發現:
 
(一)6G通信技術領域全球專利申請量超過3.8萬項,其中,中國貢獻率超過三成。
 
統計近二十年全球6G通信技術領域專利申請總量為3.8萬餘項,特別在2011年之後,6G通信技術相關專利年申請量大幅增加。其中,中國專利申請佔比35%(1.3萬餘項)位居全球首位,尤其從2009年之後,專利申請量開始迅速增加,明顯超過美國、歐洲、日本和韓國等國家和地區。而美國、歐洲、日本的專利申請保持平穩。

圖、全球6G通信關鍵技術各國家專利申請
 
(二)全球6G通信技術創新國外企業走在前列,中國以高校和科研機構作為6G創新的主要力量。
 
全球專利申請量排名前十位的申請人來看,日本、美國和韓國均有3家,依次是日本NEC公司、韓國大宇通信公司、日本三菱電子公司、韓國電信研究院、韓國三星電子、美國修斯網絡系統公司、日本NTT公司、美國高通公司和美國衛訊公司,中國電子科技大學位列全球專利申請第八位。從中國專利申請來看,中國高校和科研機構佔據6G通信技術專利申請的前十位,高校和科研機構引領6G通信技術的基礎研發,是6G通信技術創新的主要力量。

 
  全球專利數 中國專利數 中國佔比
全球6G通信技術總體 3.8萬 1.3萬 35%
太赫茲技術 7737 3118 40%
衛星通信技術 25509 7908 31%
確定性網絡技術 1034 232 23%
基於AI的空口技術 566 425 75%

6G通信關鍵技術專利發展狀況
 
針對太赫茲技術、空天海一體化技術、確定性網絡技術、基於AI的空口技術等6G通信的四大關鍵技術專利進行了分析。
 
(一)太赫茲技術 (THz)
 
涉及太赫茲技術的全球專利申請總量為7737項,總體呈現增長趨勢。來自中國的太赫茲技術專利申請最多(3118項,約合3634件),佔全球專利申請總量的40%,美國以1585項位居第二。中國專利申請中以國內申請為主體,申請量為3088件,佔比近85%,遠超國外來華申請量(546件)。全球排名前十位的申請人中,中國申請人佔據6家,均為高校和科研機構,其中電子科技大學和中國計量大學位列前兩位。
 
(二)空天海地一體化技術
 
6G通信的重要發展方向,是建構地面通信網絡、衛星通信網絡及深海遠洋網絡融合的實現空天海地一體化的全球連接。其中,衛星通信技術領域的全球專利申請總量為25509項,來自中國的專利申請量最多,達到9159件,佔比31%。但是全球前十位申請人中僅有1家中國企業,美日韓三國企業類型的申請人位列前茅,其中日本NEC公司、韓國大宇通信公司、日本三菱電子公司排名前三。同樣,在衛星通信技術領域,中國專利申請超過86%的為國內申請,主要來自北京、廣東和江蘇等省市。
 
(三)確定性網絡技術
 
高可靠、低時延的確定性網絡技術將在6G時代成熟並廣泛應用。確定性網絡領域全球專利申請總量為1034項,美國在確定性網絡技術方面優勢明顯,專利申請量最多(573項),佔全球專利申請總量的55%。而中國的確定性網絡技術專利申請僅為232項(約合387件),佔全球專利申請總量的23%。全球專利申請人中,企業申請人佔據主導地位,美國的思科和通用電氣位居前列。確定性網絡技術的發展重點包括時間敏感型網絡技術(TSN)和大規模確定性網絡架構技術(DIP)。在時間敏感性網絡技術方面,專利申請人排名前三位是美國思科公司、德國西門子公司和美國英特爾公司。在大規模確定性網絡架構技術方面,美國思科公司、美國通用電氣公司、諾基亞、愛立信等公司申請量排名前列。
 
[註解]
何為「確定性網絡」? 簡單來說,就是主要針對工業、能源、車聯網等對網絡低時延、可靠性和穩定性要求極高的垂直行業,按照業務級別構建的一個有差異化服務的確定性網絡,這與C端用戶使用的網絡環境有一定差異。至於,如何甄別「確定性」?依照華為說法:「具備20ms確定性時延且抖動不高於600us,這樣不早不遲的確定性指標能力,就稱這種網絡服務能力具備確定性網絡。」

 
(四)基於AI的空口技術
 
在通信物理層通過無線傳輸與AI深度學習相結合是6G的未來趨勢。當前全球專利申請總量為566項,來自中國的專利申請最多,佔比達到75%,並且近五年來中國專利申請量持續保持增長,年申請量一直保持在全球第一。中國申請人仍以高校和科研院所為主,其中,東南大學、中國電子科技大學、南京郵電大學排列前三位。
 
基於未來6G網絡的空口技術與AI的結合發展,實現在所有層上對參數的進行快速且細粒度的優化,在自適應波形、編解碼以及多址技術等AI的使用上中國相關機構也已展開研究並進行了專利佈局。(1850字;圖1)
 

參考資料:
《6G通信技術專利發展狀況報告》詳細解讀:一文知曉全球6G發展現狀。新浪科技,2021/4/26。
 
 
參考資料:
1. 各國搶進6G可能增加6G碎片化風險
2. 美國與日本共同承諾於6G投資45億美元,正牽動市場布局
3. 南韓全力投入6G開發 目標2028年正式商業營運
4. 各國政府積極布局下世代6G卡位戰
5. 6G帶來創新革命,但也隱藏許多危機與挑戰
6. 5G仍不夠力,期待AI成為6G發展之主力

 
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