中國聯(lián)通6G白皮書

1、目錄 HYPERLINK l _bookmark0 移動信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢 1 HYPERLINK l _bookmark1 全球態(tài)勢 1 HYPERLINK l _bookmark2 業(yè)務(wù)需求 2 HYPERLINK l _bookmark3 技術(shù)驅(qū)動 3 HYPERLINK l _bookmark4 商業(yè)模式 3 HYPERLINK l _bookmark5 6G 業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢及愿景 6 HYPERLINK l _bookmark6 業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢 6 HYPERLINK l _bookmark7 6G 聯(lián)通新生活 6 HYPERLINK l _bookmark8 6G 聯(lián)通新生產(chǎn) 6 HYP

2、ERLINK l _bookmark9 6G 聯(lián)通新世界 7 HYPERLINK l _bookmark10 6G 網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用場景 8 HYPERLINK l _bookmark11 感知互聯(lián)網(wǎng) 8 HYPERLINK l _bookmark12 智慧車聯(lián)網(wǎng) 8 HYPERLINK l _bookmark13 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng) 9 HYPERLINK l _bookmark14 空天智聯(lián)網(wǎng) 10 HYPERLINK l _bookmark15 全息通信 10 HYPERLINK l _bookmark16 2.3. 6G 愿景 11 HYPERLINK l _bookmark17 6G 網(wǎng)絡(luò)特征

3、14 HYPERLINK l _bookmark18 全域融合 14 HYPERLINK l _bookmark19 極致連接 14 HYPERLINK l _bookmark20 彈性開放 15 HYPERLINK l _bookmark21 智能原生 15 HYPERLINK l _bookmark22 數(shù)字孿生 16 HYPERLINK l _bookmark23 綠色共享 16 HYPERLINK l _bookmark24 算網(wǎng)一體 17 HYPERLINK l _bookmark25 安全可信 17 HYPERLINK l _bookmark26 6G 網(wǎng)絡(luò)能力指標(biāo)體系 19 HY

4、PERLINK l _bookmark27 6G 候選技術(shù)分析 22 HYPERLINK l _bookmark35 5.2.6. 無線 AI 28 HYPERLINK l _bookmark36 6G 網(wǎng)絡(luò)使能技術(shù) 29 HYPERLINK l _bookmark37 數(shù)字孿生 29 HYPERLINK l _bookmark38 區(qū)塊鏈 30 HYPERLINK l _bookmark39 確定性網(wǎng)絡(luò) 31 HYPERLINK l _bookmark40 分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 32 HYPERLINK l _bookmark41 結(jié)束語 34 HYPERLINK l _bookmark42 附錄

5、：縮略語 35 HYPERLINK l _bookmark43 致謝 36作者中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院標(biāo)準(zhǔn)（3GPP Rel-16）已于 2020 年 6 月凍結(jié)，該 5G 標(biāo)準(zhǔn)化版本聚焦基礎(chǔ)功能增強(qiáng)、新特性引入、垂直行業(yè)擴(kuò)展三大方向， 核心是為垂直行業(yè)賦能。當(dāng)前通信運(yùn)營商和設(shè)備商也在努力推動行業(yè)應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)部署，5G 智能制造、智能礦山、智能醫(yī)療等行業(yè)標(biāo)桿應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，推動 5G 賦能千行百業(yè)。從 2019 年到 2020年，隨著全球 5G 商用化進(jìn)程的加快，全球多區(qū)域國家和組織已陸續(xù)啟動 6G 研究計劃，并開始逐步加大投入和支持力度。美國政府高度重視 6G 技術(shù)發(fā)展，在資金投入和政策方

6、法大力支持 6G 技術(shù)研發(fā)，在太赫茲和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面遙遙領(lǐng)先。2019 年 3 月，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）宣布開放用于太赫茲試驗頻譜(95GHz3THz）；2020 年 10 月，美國電信行業(yè)協(xié)會發(fā)起并成立 6G 聯(lián)盟；截止到 2021 年 1 月底，美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)的“星鏈”(Starlink)衛(wèi)星已達(dá)到 1000 多顆，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的試用速度已突破 160Mbps，超過美國 95%的寬帶連接。歐洲 6G 研究初期以各大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)為主體，積極組織全球各區(qū)域研究機(jī)構(gòu)共同參與 6G 技術(shù)研究探討。2019 年 3 月，芬蘭奧盧大學(xué) 6G 旗艦組織邀請 70 位來

7、自各國的通信專家，召開了全球首屆 6G 峰會，共同探討下一代通信技術(shù)驅(qū)動因素、研究挑戰(zhàn)和未來愿景，并發(fā)布了全球首份 6G 白皮書；2020 年 3 月召開第 2 屆 6G 峰會，發(fā)布了 12 個 6G 相關(guān)議題，其中多個議題已發(fā)布相關(guān)白皮書； 2020 年 12 月，諾基亞宣布將牽頭開展“Hexa-X”項目，目標(biāo)是引領(lǐng)下一代無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。日本通過官民合作制定 2030 年“Beyond 5G”綜合戰(zhàn)略，投入千億日元用于 6G 技術(shù)研發(fā)。日本在太赫茲等各項電子通信材料領(lǐng)域全球領(lǐng)先優(yōu)勢明顯；2020年 12 月，日本內(nèi)務(wù)和通信部和日本信息通信研究所（NICT）合作開設(shè)“Beyond5G 新經(jīng)營戰(zhàn)略

8、中心”，協(xié)同產(chǎn)、學(xué)、官各方力量，致力于知識產(chǎn)權(quán)的獲取和標(biāo)準(zhǔn)化工作。韓國以大型企業(yè)為主導(dǎo)開展 6G 研究。2019 年 1 月，LG 與韓國高級科學(xué)技術(shù)學(xué)院 KAIST 合作建立 6G 研究中心；2019 年 6 月，三星成立高級通訊研究中心，開始對 6G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究；2020 年 7 月，三星發(fā)布 6G 愿景白皮書。全球來看，2019 是各國紛紛正式啟動 6G 研究的一年，2020 年是全球紛紛加大政策支持和資金投入力度用以加快推動 6G 研究的一年。6G 研究處于起步階段，整體技術(shù)路目前線尚不明確。目前業(yè)界對于未來 6G 的底層候選技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)特征和目標(biāo)愿景都處于熱烈的自由探討中，未來三年

9、6G 研究的討論也會聚焦在 6G 業(yè)務(wù)需求、應(yīng)用愿景與底層無線技術(shù)等方向。此外，高應(yīng)用潛力和高價值關(guān)鍵使能技術(shù)的核心專利預(yù)先布局，研發(fā)生態(tài)構(gòu)建也是目前 6G 研究的工作重點(diǎn)?？梢灶A(yù)見，未來五到十年，6G 技術(shù)話語權(quán)的競爭勢將激烈。1.2. 業(yè)務(wù)需求隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的逐步加速，其對社會和生產(chǎn)所帶來的改變將逐步明朗。但用戶的需求不斷演進(jìn)，更優(yōu)質(zhì)的業(yè)務(wù)體驗，更多垂直行業(yè)業(yè)務(wù)的拓展，都將驅(qū)動移動通信網(wǎng)絡(luò)不斷向前發(fā)展。從 2C 角度來看，未來業(yè)務(wù)需要對消費(fèi)者的社會活動和生活體驗帶來更深層次的改變，包括無人駕駛、全息、用于健康監(jiān)測的新型穿戴、虛擬互動等新型業(yè)務(wù)全面落地；更具情境感知的體驗增強(qiáng)，視覺、溫

10、度、氣溫及動作感知融入到日常應(yīng)用，使用戶得到無感知的安全保障；數(shù)字貨幣、家庭機(jī)器人等社會演進(jìn)帶來的業(yè)務(wù)升級等等。從 2B 角度來看，5G 設(shè)計的三大場景已經(jīng)開始賦能垂直行業(yè)，帶來低時延、高連接性及大帶寬的網(wǎng)絡(luò)特性。但伴隨著垂直行業(yè)不斷數(shù)字化升級，新型業(yè)務(wù)場景將持續(xù)涌現(xiàn)，如倉儲物流的大規(guī)模機(jī)器人、無人機(jī)的使用，工業(yè)界數(shù)字孿生、全息圖、確定性控制等極致網(wǎng)絡(luò)連接需求，都將會給現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來挑戰(zhàn)。因此，行業(yè)應(yīng)用及業(yè)務(wù)需求將推動移動通信網(wǎng)絡(luò)持續(xù)向下一代演進(jìn)，使得網(wǎng)絡(luò)性能者互相促進(jìn)相輔相成，不斷推動移動通信網(wǎng)絡(luò)向前演進(jìn)。從網(wǎng)絡(luò)側(cè)角度看，IT 與 CT 技術(shù)不斷融合，促使服務(wù)化、云原生、AI 等創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)

11、用于移動網(wǎng)絡(luò)。同時，隨著區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新型技術(shù)的出現(xiàn)與不斷發(fā)展，其優(yōu)勢可以給移動網(wǎng)帶來更多維度的性能提升。計算領(lǐng)域多芯粒技術(shù)，高速互聯(lián)技術(shù)等大大促進(jìn)計算能力的提升，使得移動網(wǎng)處理更大計算量更復(fù)雜的業(yè)務(wù)成為可能。此外，其它網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系比如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、確定性網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的普及和技術(shù)突破，也將帶給移動網(wǎng)不斷融合演進(jìn)的動力。從空口側(cè)角度看，憑借豐富頻率資源可用于提供極致速率連接的高頻通信技術(shù)，將地面無線移動通信擴(kuò)展至空天地一體化融合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對無線傳播信道的主動智能調(diào)控，構(gòu)建 6G 無線環(huán)境智能可編程新范式的智能超表面技術(shù)，可以大幅提升通信系統(tǒng)傳輸容量和網(wǎng)絡(luò)頻譜效率的軌道角動量技術(shù)等，都

12、是下一代空口技術(shù)的高潛力使能技術(shù)。從終端側(cè)角度看，新型材料、天線、傳感器及電池制造技術(shù)不斷成熟，推動終端不斷向微型化、小型化、綠色安全和更大容量方向演進(jìn)，促使移動終端帶來全新能力和形態(tài)，使得新型可穿戴甚至是植入式終端設(shè)備成為可能。結(jié)合全息成像類技術(shù)和終端屏顯技術(shù)的革新，推動新型全息類、沉浸式 XR 類移動業(yè)務(wù)、人體域感知通信應(yīng)用成為可能，推動移動業(yè)務(wù)及移動網(wǎng)絡(luò)的不斷向前演進(jìn)。1.4. 商業(yè)模式從商業(yè)模式角度看，2G 時代移動通信網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)連接服務(wù)模式，2G 網(wǎng)絡(luò)僅支持語音與短信服務(wù)，運(yùn)營商通過為消費(fèi)者提供語音、短信連接服務(wù)獲得收益，話務(wù)量、短信量是收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。3G、4G 時代主要是流量價值經(jīng)營模

13、式：3G 網(wǎng)絡(luò)初步提供數(shù)據(jù)通信功能，4G 網(wǎng)絡(luò)帶寬的進(jìn)一步提升使得數(shù)據(jù)進(jìn)一步替代語音成為業(yè)務(wù)主流，并催生移動端視頻業(yè)務(wù)興起，“流量+視頻”價值雙絞，運(yùn)營商、OTT、消費(fèi)者三者逐步融合，多邊合作初現(xiàn)端倪，流量經(jīng)營成為發(fā)展關(guān)鍵，語音、短信、流量三者并存，在按量收費(fèi)的同時，“內(nèi)容流量付費(fèi)”也成為重要選項。5G 網(wǎng)絡(luò)極大拓展了應(yīng)用場景逐步擴(kuò)張，服務(wù)對象涵蓋人與物，網(wǎng)絡(luò)成為打通人際交互、人機(jī)交互、機(jī)器互聯(lián)的強(qiáng)大媒介，商業(yè)模式逐步分化為 2C 與 2 B兩種。5G 時代 2C 模式特點(diǎn)依舊，除傳統(tǒng)付費(fèi)模式外，帶寬/上網(wǎng)速率正在被通信運(yùn)營商納入收費(fèi)量綱內(nèi)；2B 模式的服務(wù)對象主要是物/機(jī)器，企業(yè)客戶對于帶寬

14、、時延、可靠性、連接量、安全/私密性等網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求更高，5G 網(wǎng)絡(luò)擁有的切片、專網(wǎng)能力成為滿足用戶需求差異化需求的新產(chǎn)品形態(tài)，NaaS（網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)）模式逐步正在成為通信運(yùn)營商面向 2B 市場的主要服務(wù)模式。此外，由于行業(yè)用戶需求的多樣化、個性化，運(yùn)營商正在逐步構(gòu)建包含云商、設(shè)備商、垂直行業(yè)解決方案專家等的多邊合作生態(tài)，最大化釋放 5G 網(wǎng)絡(luò)能力。整體來看，移動通信網(wǎng)絡(luò)從 2G 到 3G 打破了傳統(tǒng)單一語音的服務(wù)模式，從 3G 到 4G 數(shù)據(jù)代替語音成為業(yè)務(wù)主流，從 4G 到 5G 則將服務(wù)從人拓展至千行百業(yè)，使移動通信網(wǎng)絡(luò)躍遷成為生產(chǎn)利器。目前 6G 技術(shù)尚未成熟，對于未來商業(yè)模式的展望探討有

15、助于促使未來網(wǎng)絡(luò)潛能的充分發(fā)掘。展望下一代網(wǎng)絡(luò)通信，空天地海全維度自然空間融合網(wǎng)絡(luò)體系以及海量的感知數(shù)據(jù)不僅將徹底改變?nèi)祟悓κ澜绲恼J(rèn)知，也將徹底改變我們的經(jīng)濟(jì)和社會生活，催生新的商業(yè)模式。首先是基于產(chǎn)品的商業(yè)模式。面向個人和家庭用戶，未來網(wǎng)絡(luò)除提供傳統(tǒng)的流量+體驗+連接+新形態(tài)的產(chǎn)品外，還將增加太比特級（Tbps）峰值速率、吉比特級（Gbps）用戶體驗速率、接近有線傳輸可靠性等元素在內(nèi)的新型產(chǎn)品，滿足用戶對網(wǎng)絡(luò)的多元化和個性化需求；面向行業(yè)用戶，將按需調(diào)整網(wǎng)絡(luò)布局，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品形態(tài)的場景化，結(jié)合高吞吐量、超低時延抖動、超高安全、立體覆蓋、超高定位精度等特性，為用戶提供保障行業(yè)需求的彈性服務(wù)。其次是

16、基于服務(wù)的商業(yè)模式。物之間、萬物與人類之間，皆可通過 6G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用；另一方面，6G 網(wǎng)絡(luò)性能的極致拓張將持續(xù)催生應(yīng)用走深、拓廣，新形態(tài)的應(yīng)用如全域應(yīng)急、全息通信將涉及多地域、多網(wǎng)絡(luò)、多服務(wù)，單一網(wǎng)絡(luò)將僅能作為其中某一個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，網(wǎng)絡(luò)側(cè)企業(yè)需要全力合作方能滿足新應(yīng)用的所有需求，網(wǎng)絡(luò)需要有自由組合搭配的能力，各方需要適應(yīng)“被模塊化”。6G 時代，多方合作、自由組合的商業(yè)生態(tài)將成為主流，專注于協(xié)調(diào)、對接、集成各方網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)集成業(yè)務(wù)可能會成為重要的新型商業(yè)形態(tài)。2. 6G 業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢及愿景2.1. 業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢2.1.1. 6G 聯(lián)通新生活6G 將更加側(cè)重于以人類個性化需求為中心，滿足個人

17、用戶生活、環(huán)境和精神層面等各方面要求。6G 將會向智能移動通信 2.0 階段邁進(jìn)，進(jìn)而推動人類社會從“萬物互聯(lián)”演變?yōu)椤叭f智互聯(lián)”，形成真正意義上的智慧互聯(lián)時代。為了應(yīng)對未來個人用戶對 6G 網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)需求，6G 時代的移動通信網(wǎng)絡(luò)需要變得更智能、彈性和安全。網(wǎng)絡(luò)需要具備自主學(xué)習(xí)能力，可以根據(jù)用戶實(shí)際的情境感知信息、業(yè)務(wù)體驗和個性化需求，進(jìn)行智能化決策和自適應(yīng)組網(wǎng)。6G 網(wǎng)絡(luò)從感知資源層，到功能控制層，再到服務(wù)應(yīng)用層將存在無處不在的分布式計算和智能內(nèi)生能力。利用人工智能技術(shù)的強(qiáng)大算力和創(chuàng)新模型架構(gòu)，具備以人類需求為中心、結(jié)合多元知識進(jìn)行類腦智能訓(xùn)練與推理的能力。從現(xiàn)階段語音識別、圖像識別和機(jī)器

18、翻譯等初級智能應(yīng)用，向全自動駕駛、無人快遞、精準(zhǔn)醫(yī)療和自動欺詐檢測等人類社會所需要的高級智能應(yīng)用演進(jìn)。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，6G 時代網(wǎng)絡(luò)有望支持除聽覺、視覺外的觸覺、味覺、嗅覺甚至是情感、意念的感知能力，人與機(jī)器可能實(shí)現(xiàn)深度連接，向個人用戶提供前所未有的服務(wù)和應(yīng)用。6G 時代的網(wǎng)絡(luò)面向萬智互聯(lián)，將形成具備一定自我意識的智能移動網(wǎng)絡(luò)，與人類生活深度融合，共同演進(jìn)，進(jìn)入全新階段。6G 聯(lián)通新生產(chǎn)2030 智能信息社會將通過近乎即時和無限制的全無線連接實(shí)現(xiàn)高度數(shù)字化，智能化和全球數(shù)據(jù)驅(qū)動，6G 將是實(shí)現(xiàn)這一藍(lán)圖的關(guān)鍵推動因素。6G 網(wǎng)絡(luò)將量龐大的新應(yīng)用。在人工智能理論、新興材料和集成天線相關(guān)技術(shù)的驅(qū)動

19、下，6G 的長期演進(jìn)將產(chǎn)生新突破，甚至構(gòu)建新世界。工業(yè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的能力，通過全息和數(shù)字孿生等技術(shù)形成真實(shí)物理世界與數(shù)字虛擬世界的同步交互。整體來看，6G 網(wǎng)絡(luò)將極大地改變和促進(jìn)行業(yè)的技術(shù)革新和發(fā)展，進(jìn)而對人類生產(chǎn)方式產(chǎn)生重要影響。6G 聯(lián)通新世界6G 網(wǎng)絡(luò)關(guān)注的目標(biāo)將不再僅僅是數(shù)據(jù)傳輸性能，而是不斷向空天地海外太空、全維度感知世界和網(wǎng)絡(luò)空間不斷延伸，使網(wǎng)絡(luò)不斷向更智能、更安全和更靈活使能，為人類提供無處不在、無時不在、無人不在和無事不在的信息基礎(chǔ)設(shè)施。同時，隨著人工智能理論和技術(shù)不斷創(chuàng)新變革，其將會與通信網(wǎng)絡(luò)相互協(xié)作賦能，共同進(jìn)化，成為 6G 移動通信不可分割的一部分。對于 6G 來說，將人、人

20、工智能、流程、數(shù)據(jù)和事物結(jié)合在一起使得網(wǎng)絡(luò)連接變得更加相關(guān)和更有價值。6G 將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實(shí)現(xiàn)人與萬物的智能互聯(lián)。屆時，智慧城市、智慧社會、智能家居等都將得到進(jìn)一步發(fā)展；6G 時代還有望提供基于家庭的 ATM 通信系統(tǒng)、衛(wèi)星到衛(wèi)星直接通信、海上到空間通信，提供家庭自動化、智慧家庭/城市/村落、防衛(wèi)、災(zāi)害防治以及其他相關(guān)應(yīng)用。6G 網(wǎng)絡(luò)典型應(yīng)用場景感知互聯(lián)網(wǎng)目前用戶對互聯(lián)網(wǎng)的使用還停留在文字、語音、視頻的交互階段，但追求更接近真實(shí)的虛擬世界體驗是人們一直追求的目標(biāo)。未來 6G 時代的感知互聯(lián)網(wǎng)有望實(shí)現(xiàn)味覺、嗅覺、觸覺等更豐富的人類生理感知體驗，甚至有望實(shí)現(xiàn)人類情感情

21、緒和意念有關(guān)的交互感知。通過感知互聯(lián)網(wǎng)盡可能多的獲取感官刺激未來將成為普遍的現(xiàn)實(shí)，這些前所未有的交互方式將給用戶提供極豐富極新穎的用戶體驗和新的應(yīng)用機(jī)遇。感知互聯(lián)網(wǎng)所需要的數(shù)據(jù)量極其龐大，同時需要極致的連接延時來保障感知的遠(yuǎn)程實(shí)時傳遞，內(nèi)容和數(shù)據(jù)將通過 6G 網(wǎng)絡(luò)傳輸。感知互聯(lián)網(wǎng)最重要的應(yīng)用之一是醫(yī)學(xué)，通過遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，醫(yī)生能接收到觸覺反饋，有助于進(jìn)行更精確的工作，例如允許外科醫(yī)生感覺到遠(yuǎn)程操作的手術(shù)刀施加的壓力，或者使骨科醫(yī)生能夠操縱關(guān)節(jié)以幫助患者從受傷中恢復(fù)。嗅覺、味覺感知能力未來也會有眾多有趣的潛在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，例如食品行業(yè)，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)解決方案以及可以通過氣味增強(qiáng)用戶體驗的數(shù)字廣告等。智慧車

22、聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)體系中市場需求最明確的領(lǐng)域，隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和服務(wù)水平的提升，將催生大量新的產(chǎn)品和業(yè)務(wù)。隨著人口和全球化的增加，人員和貨智能交通系統(tǒng)。6G 需要支持極低延遲，超可靠連接和最高級別的安全性，才能 滿足智能交通類應(yīng)用的要求。未來的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將搭載先進(jìn)的車載傳感器和芯片，融合 6G 通信技術(shù)，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能化決策與自動化控制功能。車聯(lián)網(wǎng) 技術(shù)的應(yīng)用可以有效降低目前全球交通和物流網(wǎng)絡(luò)造成的傷亡率，目標(biāo)愿景是實(shí) 現(xiàn)交通零傷亡、零擁堵，達(dá)到安全、高效、節(jié)能的發(fā)展要求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為制造業(yè)數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是強(qiáng)國建設(shè)的關(guān)鍵支撐和核心主線，將持續(xù)在科技革命

23、和產(chǎn)業(yè)變革中占據(jù)重要地位。現(xiàn)階段， 5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合催生了多種新型應(yīng)用場景及業(yè)務(wù)，包括工業(yè)視覺、全連接工廠、AGV 智慧物流、AR/VR 遠(yuǎn)程維護(hù)等，加速了工業(yè)數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程。但由于工業(yè)場景的特殊性，其網(wǎng)絡(luò)需求較高，5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合仍然存在局限，且未來工業(yè)場景隨著社會不斷向前推動，將向全面智能化、自動化、安全方向演進(jìn)，移動通信系統(tǒng)演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)能力需要全面支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。隨著 6G 網(wǎng)絡(luò)對確定性能力的提升，未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景將支持精細(xì)化的遠(yuǎn)程自動控制，不同廠房之間可利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行機(jī)床等設(shè)備的高可靠、確定性時延的操作，完成生產(chǎn)工藝。工業(yè)全息圖也將伴隨著全息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬等能

24、力的提升，將在工業(yè)設(shè)計、仿真、實(shí)驗驗證中發(fā)揮更大的作用。工業(yè)機(jī)器人則是另一重要應(yīng)用，通過精準(zhǔn)的環(huán)境感知，定位、實(shí)時的控制及畫面?zhèn)鬏?，多類機(jī)器人協(xié)作完成重物搬運(yùn)、倉儲物流及產(chǎn)線固定操作。此外，數(shù)字孿生技術(shù)將匯集工廠傳感器、生產(chǎn)線、資源管理等系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整的數(shù)字工廠，同時結(jié)合 AI、新型安全技術(shù)，將打造基于數(shù)字孿生的智能工業(yè)平臺，完成數(shù)據(jù)自動傳輸，智能化決策，智能化故障處理等流程，打通異地廠區(qū)的資源，實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的全面創(chuàng)新。2.2.4. 空天智聯(lián)網(wǎng)6G 網(wǎng)絡(luò)將能夠?qū)崿F(xiàn)跨越大空間尺度的低時延業(yè)務(wù)。對于 2B 業(yè)務(wù)，企業(yè)可以有效地管理海外業(yè)務(wù)，對全球業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)電信級專網(wǎng)管理，提升企業(yè)生產(chǎn)

25、資料的安全性；對于 2C 業(yè)務(wù)，無論位于海洋、飛機(jī)上或在地面任意地方，用戶都可以實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)，隨心所欲進(jìn)行通信。讓企業(yè)和公眾體驗到優(yōu)質(zhì)的泛在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，促進(jìn)社會消費(fèi)、商業(yè)和娛樂等行業(yè)的全面數(shù)字化升級。6G 網(wǎng)絡(luò)將提供無差別的服務(wù)，對于偏遠(yuǎn)地區(qū)可以實(shí)現(xiàn)低成本的廣覆蓋業(yè)務(wù)，促進(jìn)生產(chǎn)、生活與社會的數(shù)字化進(jìn)程，改善城鄉(xiāng)教育、醫(yī)療等公共服務(wù)資源的不平衡現(xiàn)象，促進(jìn)社會資源的共享與協(xié)作。6G 網(wǎng)絡(luò)可以提供自然環(huán)境和城市環(huán)境的數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)極端氣候、災(zāi)難和社會事件的預(yù)警，為災(zāi)難防范預(yù)留時間；災(zāi)后提供機(jī)動快速的通信恢復(fù)和救災(zāi)逃生方案制定，為搶險救災(zāi)工作和人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供通信和計算基礎(chǔ)保障。2.2.5.

26、 全息通信媒介對人類社會的影響越來越大，它要隨著不斷變化的人類社會來不斷的進(jìn)化，在 5G 階段 AR/VR 作為媒介更多的是應(yīng)用于娛樂休閑，它帶來的體驗不可替代性較低。但隨著 2020 年新冠疫情施虐，全球局勢瞬息萬變帶來的諸多挑戰(zhàn)激發(fā)了全球新一輪科技和產(chǎn)業(yè)的革命。全息通信作為能打破物理隔離的關(guān)鍵技術(shù)，在“后疫情”時代勢必將深入到教育、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、商業(yè)等國民生活的方方面面。6G 時代下，全息應(yīng)用正朝著成為現(xiàn)實(shí)的方向發(fā)展。通過將全息圖疊加視頻和音頻流，實(shí)現(xiàn)全息化身的完全沉浸式體驗，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要跨多個數(shù)據(jù)流進(jìn)行緊密同步，能以交互方式將多個源發(fā)送到一個或多個目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，因此我們可以預(yù)測完全沉浸式

27、三維成像將給未的互相交流和會議將呈現(xiàn)多種豐富的形態(tài)，并具備更多增強(qiáng)功能。6G 愿景圖 2.1 “6G DNA”示意圖垂直三層：從網(wǎng)絡(luò)連接的空間維度看，未來 6G 網(wǎng)絡(luò)會是地面通信、空基通信和天基通信三層網(wǎng)絡(luò)的全維度自然空間融合，提供全域泛在連接服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。左右三域：從具體功能的角度來看，未來 6G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)該包含感知資源域，功能控制域和服務(wù)應(yīng)用域等具體功能域。綜合考慮業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢，現(xiàn)階段聯(lián)通對于未來 6G 愿景的初步設(shè)想，可以用 “智能、融合、綠色、可信”八個字來概括，愿景涵義可以如用圖 2.1 所示“6G DNA”來進(jìn)行詮釋。感知資源域?qū)⒓染邆鋵ξ锢硎澜绶涸谛畔⒌母兄芰?，例如人類的聽覺、

28、視覺、觸覺甚至是情感意念的感知，溫度、濕度等環(huán)境信息感知等，也包含對網(wǎng)絡(luò)資源狀態(tài)的感知。面向差異化應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜狀態(tài)信息的泛在感知、融合和重塑，可以向網(wǎng)絡(luò)提供感知信息資源，此外感知資源域還包括算力資源、存儲資源等，為網(wǎng)絡(luò)功能提供資源保證。功能控制域提供端到端信息處理能力和服務(wù)化彈性架構(gòu)，具備業(yè)務(wù)識別和精細(xì)化控制的能力。從業(yè)務(wù)情景出發(fā)，該域?qū)W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行有效重塑，對網(wǎng)絡(luò)資源和安全資源服務(wù)進(jìn)行智能化編排，優(yōu)化資源分配并控制不同的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的可彈性擴(kuò)展。通過解耦物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間、安全資源與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)間的關(guān)聯(lián)，為業(yè)務(wù)服務(wù)控制和安全監(jiān)控提供諸多靈活性，從而促進(jìn)資源效率、能源效率和運(yùn)維效率的提升。服務(wù)應(yīng)用

29、域是指承載在 6G 網(wǎng)絡(luò)上的各類服務(wù)和應(yīng)用的能力域，6G 網(wǎng)絡(luò)的新特性和新能力進(jìn)一步拓寬服務(wù)和應(yīng)用的能力范圍，服務(wù)和應(yīng)用的主要屬性將包括但不限于性能、SLA、時間能力、空間能力和業(yè)務(wù)連續(xù)性等。業(yè)務(wù)應(yīng)用與 AI深度融合，向多類型用戶提供按需隨愿的彈性服務(wù)。內(nèi)生兩鏈：結(jié)合用戶和業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的能力需求，以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維對網(wǎng)絡(luò)的能力需求來看，智能原生和安全可信將成為未來 6G 網(wǎng)絡(luò)的核心基因鏈，傳遞和表達(dá) 6G 網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)化特征。智能原生將成為 6G 的核心基因，實(shí)現(xiàn) AI 與 6G 網(wǎng)絡(luò)全融合。網(wǎng)元融合 AI，升級為具備多維實(shí)時感知能力的智能網(wǎng)元；網(wǎng)絡(luò)與 AI 融合，提升網(wǎng)絡(luò)分析和決策能力，實(shí)現(xiàn)“自動駕駛網(wǎng)

30、絡(luò)“；服務(wù)與 AI 融合，理解業(yè)務(wù)屬性并提供差異化服務(wù)，構(gòu)建起從無序到可預(yù)測、可管理的服務(wù)保障能力。6G 網(wǎng)絡(luò)整體演進(jìn)為擁有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自生成、自恢復(fù)、自伸縮能力的內(nèi)生智能網(wǎng)絡(luò)。安全可信將安全設(shè)計融入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和構(gòu)建過程中。在 6G 網(wǎng)元構(gòu)建、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計以及應(yīng)用服務(wù)研發(fā)伊始，便全方位多角度融入動態(tài)、主動的安全防護(hù)能力和可記錄、可追溯的可信免疫能力設(shè)計，將以對抗攻擊為目的的安全防護(hù)提升為能夠自主免疫的安全可信，使能和貫穿感知資源域安全、功能控制域安全和服務(wù)應(yīng)用域安全。3. 6G 網(wǎng)絡(luò)特征3.1. 全域融合6G 將實(shí)現(xiàn)全球全域的低成本無差異的泛在連接，并通過多種接入方式的協(xié)同傳輸、對多個系統(tǒng)

31、資源的統(tǒng)一管理，提高整體資源的利用效率，實(shí)現(xiàn)全空間域網(wǎng)絡(luò)融合、全頻域資源融合和物理-虛擬世界融合。在宏觀域，6G 網(wǎng)絡(luò)將突破地形地表的限制，擴(kuò)展到太空、空中、陸地等自然空間，消除地面偏遠(yuǎn)地區(qū)與發(fā)達(dá)地區(qū)的數(shù)字鴻溝，促進(jìn)數(shù)字化社會經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展；能夠?qū)崿F(xiàn)高低頻、寬窄帶全頻譜資源的靈活配置和動態(tài)調(diào)度，充分融合或協(xié)同其它通信系統(tǒng)，如固網(wǎng)寬帶、WIFI 等，支持多樣終端形態(tài)，為用戶提供更廣泛和靈活的協(xié)同接入能力和無差別的業(yè)務(wù)體驗。在微觀域，6G 網(wǎng)絡(luò)將突破微觀、抽象和生物環(huán)境限制并延伸至所有物理維度，廣泛地支持通信感知融合、虛擬世界和物理世界融合等，深入人類感知、芯片工程、化學(xué)反應(yīng)等微觀空間。極致連接提

32、供連接以實(shí)現(xiàn)信息交互是通信網(wǎng)絡(luò)最重要的作用，而“無線”連接是移動通信網(wǎng)絡(luò)的重要特征。對于 6G 網(wǎng)絡(luò)，在繼承傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡(luò)“無線”連接特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提供極致連接能力將成為 6G 網(wǎng)絡(luò)的典型特征之一。極致連接能力主要體現(xiàn)為 6G 網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)容量、用戶速率、業(yè)務(wù)時延以及接入用戶數(shù)量等網(wǎng)絡(luò)核心性能指標(biāo)的大幅提升，其中：在速率與容量方面，6G 網(wǎng)絡(luò)支持高頻通信，更高系統(tǒng)帶寬可以使 6G 網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)容量、用戶速率等相比 5G 網(wǎng)絡(luò)提升數(shù)十甚至上百倍；在業(yè)務(wù)時延與可靠性方面，6G 網(wǎng)絡(luò)支持更小粒度的空口調(diào)度時間間隔以及高性能的處理硬件，空口業(yè)務(wù)時延可以降低到百微秒級以下，并同時保障業(yè)務(wù)可靠性獲得進(jìn)

33、一步提升；在接入用戶數(shù)方面，6G 網(wǎng)絡(luò)支持將連接用戶由二維平面拓展到三維立體空間，相比 5G 網(wǎng)絡(luò)，支持接入用戶密度提升百倍。3.3. 彈性開放2G/3G/4G 主要服務(wù)于個人用戶，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的差異化較小，其體驗性往往只做到盡力而為，5G 引入切片來提供針對 2B 行業(yè)用戶的差異化、定制化服務(wù)。6G 作為未來的網(wǎng)絡(luò)將重點(diǎn)放在保證業(yè)務(wù)的情境、情感體驗上。情境化業(yè)務(wù)融入了更多的人類情感意識，增加了業(yè)務(wù)的動態(tài)性和不確定性，因此 6G 需要提供極致的彈性服務(wù)來支持業(yè)務(wù)感知能力、情感識別跟蹤與預(yù)測能力。6G 網(wǎng)絡(luò)需具備快速的匹配需求并進(jìn)行定制化與驗證的能力，支持全生命周期的管理，同時需要盡量融合到業(yè)務(wù)的處

34、理流程中，能實(shí)現(xiàn)全域全場景管控。未來 6G 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計需要充分考慮網(wǎng)絡(luò)的彈性與開放性，利用通用平臺及微服務(wù)等技術(shù)特性，滿足業(yè)務(wù)快速部署、功能及時優(yōu)化、能力高效開放等需求。能力開放不僅是基礎(chǔ)設(shè)施的能力開放，也是基礎(chǔ)服務(wù)的能力開放，既包括接入功能、核心功能、應(yīng)用功能的能力開放，也包括底層的資源例如算力的開放，以及上層服務(wù)例如數(shù)據(jù)，智能化功能的開放。未來 6G 網(wǎng)絡(luò)將從支持大帶寬、多連接和超可靠的 5G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步向超上行、低時延、和融合感知的方向持續(xù)演進(jìn)，以增強(qiáng)覆蓋、提升容量、提高效能、降低時延為目標(biāo)，推進(jìn)數(shù)字化變革，打造云化、虛擬化、智能化、開放化的“四化”網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建面向未來的新體系和新服務(wù)。智能

35、原生6G 是萬智互聯(lián)的時代，智能原生將成為 6G 的核心特征。6G 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的智能化將體現(xiàn)在 6G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身，通過與 AI 技術(shù)的多層級深度融合，實(shí)現(xiàn)在沒有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自治、自調(diào)節(jié)以及自演進(jìn)。同時，6G 網(wǎng)絡(luò)的智能原生特性還能降低數(shù)據(jù)收集、傳輸過程造成的時延和信息泄露隱患。6G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)全面融入 AI 技術(shù)，打破了傳統(tǒng)的以網(wǎng)絡(luò)為中心進(jìn)行服務(wù)的架構(gòu)，轉(zhuǎn)換為以服務(wù)為中心的架構(gòu)，能夠根據(jù)服務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境自發(fā)地演進(jìn)，從而適應(yīng)未來更為復(fù)雜多變的應(yīng)用場景，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)隨業(yè)變”。AI 以不同的方式融合進(jìn) 6G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各域中，賦能各域自主控制和自主調(diào)節(jié)的能力。例如，在 6G 網(wǎng)絡(luò)的云、管、

36、端引入分布式 AI，使得網(wǎng)絡(luò)能夠自運(yùn)營、自優(yōu)化，成為全自動駕駛網(wǎng)絡(luò)；在無線設(shè)備物理層中用 AI 模型替換傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型，將數(shù)據(jù)處理模塊由相互獨(dú)立的設(shè)計結(jié)構(gòu)向聯(lián)合設(shè)計結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性；在每個空口協(xié)議棧加入 AI 功能，增強(qiáng)協(xié)議的靈活性。數(shù)字孿生6G 網(wǎng)絡(luò)提供了萬智互聯(lián)能力，并提供了高效、可靠的數(shù)據(jù)通道，使得數(shù)字孿生世界能夠從當(dāng)前的側(cè)重收集與還原現(xiàn)實(shí)世界，進(jìn)化到未來的側(cè)重操控現(xiàn)實(shí)世界。5G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)合高速發(fā)展的傳感技術(shù)，使得人類能夠更精細(xì)化的了解世界，為數(shù)字孿生世界打通了現(xiàn)實(shí)至虛擬的感知通道。而 6G 網(wǎng)絡(luò)將結(jié)合后續(xù)的機(jī)器人和自動化技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)所提供的可靠通道，對世界進(jìn)行更精準(zhǔn)的改造，進(jìn)一

37、步為數(shù)字孿生世界打通虛擬至現(xiàn)實(shí)的操控通道。借助未來 6G 網(wǎng)絡(luò)的能力增強(qiáng)，數(shù)字城市、孿生工業(yè)、智慧醫(yī)療等眾多領(lǐng)域中都會得到大跨步的進(jìn)步，數(shù)字孿生世界將逐步得以實(shí)現(xiàn)。綠色共享堅持綠色發(fā)展才能可持續(xù)發(fā)展，“綠色”勢必會成為 6G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計理念之一。6G 網(wǎng)絡(luò)的“綠色”設(shè)計理念將體現(xiàn)在兩大方面，一是“綠色生態(tài)”，強(qiáng)調(diào)保護(hù)自然生態(tài)，增強(qiáng)通信設(shè)備與環(huán)境融合，同時減少空間、土地資源占用；二是“節(jié)能減排”，5G 網(wǎng)絡(luò)已從多角度實(shí)施了節(jié)能減排的策略，例如，實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦提高硬件使用率、無線設(shè)備增加軟件節(jié)能方式、實(shí)現(xiàn)基站網(wǎng)絡(luò)級節(jié)能等等，6G 網(wǎng)絡(luò)將在 5G 已有的節(jié)能減排的方案之上，推動無線設(shè)備向通用化、

38、開放化發(fā)展，提高無線設(shè)備使用率，同時硬件設(shè)備采用更先進(jìn)的低能耗材料，例如 “金剛石芯片”以及新型晶體管。為了降本增效和綠色發(fā)展，5G 網(wǎng)絡(luò)以共建共享的方式進(jìn)行建設(shè)，6G 網(wǎng)絡(luò)的過去業(yè)務(wù)對計算力的高需求主要體現(xiàn)在各類媒體處理如視頻編解碼、視頻渲染，大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等。未來伴隨著業(yè)務(wù)場景的拓展，以及新型業(yè)務(wù)帶來的新維度的性能要求，對計算力需求拓展到物理層感知、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等深度學(xué)習(xí)方法的視頻感知、車聯(lián)網(wǎng)雷達(dá)點(diǎn)云，太赫茲成像等泛在感知類，以及人與智能體，多智能體間的博弈計算及深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)類。未來 6G 需要充分考慮基于整體的算力架構(gòu)，打造三層算力網(wǎng)絡(luò)，包括算力硬件、分布式計算層、抽象及通用原語層，設(shè)

39、計全新的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)接口，結(jié)合分布式 AI，可編程數(shù)據(jù)面，低延遲 Fabric，新型承載網(wǎng)絡(luò)及傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)算力的協(xié)同與流動，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的算力泛在，為各類業(yè)務(wù)以及高度智能化系統(tǒng)提供所需基礎(chǔ)設(shè)施。安全可信6G 網(wǎng)絡(luò)的安全可信包括安全和可信兩個方面，并且在 5G 網(wǎng)絡(luò)外掛式網(wǎng)絡(luò)安全模式的基礎(chǔ)上更加強(qiáng)調(diào)安全可信的內(nèi)生。網(wǎng)絡(luò)安全方面，6G 網(wǎng)絡(luò)需要以對抗網(wǎng)絡(luò)攻擊殺傷鏈為目標(biāo)，將外掛式的安全防護(hù)轉(zhuǎn)化為內(nèi)生的安全能力，建立面向物理硬件、存儲數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)連接、操作系統(tǒng)乃至應(yīng)用軟件的縱深全域安全防護(hù)體系，使網(wǎng)絡(luò)攻擊“進(jìn)不來、改不了、出不去、逃不掉”。網(wǎng)絡(luò)可信方面，6G 網(wǎng)絡(luò)需要建立從底層數(shù)據(jù)到終端軟硬件、網(wǎng)絡(luò)傳輸和網(wǎng)

40、絡(luò)邊界的域內(nèi)可信和域間信任鏈傳遞機(jī)制，實(shí)現(xiàn)基于“無攻擊邏輯”的自證清白能力，向物理世界提供面向網(wǎng)絡(luò)的可信體系，即網(wǎng)絡(luò)可信。圖 3.1 網(wǎng)絡(luò)安全與網(wǎng)絡(luò)可信4. 6G 網(wǎng)絡(luò)能力指標(biāo)體系在移動通信網(wǎng)絡(luò)的代際更替過程中，以上一代網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)為基礎(chǔ)，通過重構(gòu)或優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、協(xié)議方案，可以取得網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的不斷提升；同時依據(jù)潛在的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，內(nèi)生性引入新興的技術(shù)方案，可以有效增加網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)體系的衡量維度。未來 6G 時代的通信業(yè)務(wù)應(yīng)用，例如全息通信，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)等，對數(shù)據(jù)速率、時延和連接數(shù)等網(wǎng)絡(luò) KPI 的需求與 5G 相比可能呈現(xiàn)數(shù)量級增長。對于 5G 網(wǎng)絡(luò)的延續(xù)性能力指標(biāo)，如速率、頻譜效率、流

41、量密度、連接密度、時延與可靠性、移動性、系統(tǒng)帶寬以及系統(tǒng)能效等，6G 網(wǎng)絡(luò)需要結(jié)合新愿景和新需求進(jìn)行全面增強(qiáng)。下面是 5G 增強(qiáng)類指標(biāo)在 6G 網(wǎng)絡(luò)的預(yù)期和能力需求討論：速率指標(biāo)：典型速率衡量指標(biāo)包括小區(qū)級上行峰值速率、下行峰值速率以及用戶級體驗速率指標(biāo)，6G 網(wǎng)絡(luò)支持毫米波、太赫茲頻段通信，速率指標(biāo)可以提升到 5G 網(wǎng)絡(luò)數(shù)十倍以上；頻譜效率指標(biāo)：典型衡量指標(biāo)包括小區(qū)級上行峰值頻譜效率、下行峰值頻譜效率、平均頻譜效率以及用戶級體驗頻譜效率，單流業(yè)務(wù) 6G 網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率指標(biāo)需要有進(jìn)一步提升；流量密度：通過在更高頻段支持更大的系統(tǒng)帶寬，6G 網(wǎng)絡(luò)容量將急劇提升，而高頻系統(tǒng)覆蓋面積將降低，因此，6

42、G 網(wǎng)絡(luò)支持的流量密度能力需要提升到 5G 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)十上百倍；連接密度：6G 網(wǎng)絡(luò)支持陸地、海洋及天空的全域連接，二維空間到三維空間的連接提升以及連接終端的增長需要 6G 網(wǎng)絡(luò)的連接密度相比 5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升；時延與可靠性：6G 網(wǎng)絡(luò)需要支持更精細(xì)粒度的空口調(diào)度時間間隔，6G網(wǎng)絡(luò)硬件需要進(jìn)一步提升處理能力，在 5G 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，保障相同業(yè)務(wù)可靠性的情況下，6G 網(wǎng)絡(luò)的空口時延需要進(jìn)一步降低，單次業(yè)務(wù)包傳輸?shù)目湛谧畹蜁r延需要降低到百微秒級以下；移動性：6G 網(wǎng)絡(luò)需要支持高鐵、飛機(jī)等交通工具運(yùn)行狀態(tài)下的用戶連接，支持用戶移動速度需要達(dá)到 1000 km/h 以上；系統(tǒng)最大帶寬：6G 網(wǎng)絡(luò)支

43、持毫米波、太赫茲頻段部署，支持單載波或者多載波聚合情況下的系統(tǒng)帶寬需要達(dá)到 1 GHz 以上；系統(tǒng)能效：6G 網(wǎng)絡(luò)能效需要支持有負(fù)載場景下的高效的數(shù)據(jù)傳輸，支持無負(fù)載場景下的低能耗運(yùn)行，因此，相比 5G 網(wǎng)絡(luò)，在支持系統(tǒng)休眠的基礎(chǔ)上，支持更靈活休眠態(tài)與激活態(tài)調(diào)整以及更低的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時延是衡量 6G 網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)能效的重要指標(biāo)之一。除了傳統(tǒng)通信類指標(biāo)增強(qiáng)外，6G 網(wǎng)絡(luò)還將演進(jìn)和衍生出更多衡量維度，既包括比較具體的維度，比如感知技術(shù)融合后衍生除的定位精度、感知靈敏度等指標(biāo)等，也包括抽象能力的指標(biāo)維度，比如智能和安全信任能力的衡量等，算力評估等。從智能原生的能力衡量維度來看。6G 網(wǎng)絡(luò)將在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計和

44、協(xié)議棧設(shè)計階段就考慮 AI 相關(guān)需求并對其做標(biāo)準(zhǔn)化和固化，使 6G 網(wǎng)絡(luò)可以內(nèi)部自取完成全局的智能化。智能內(nèi)生能力的衡量除了自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自生成、自恢復(fù)、自伸縮等功能特性外，還需要支持對各項智能內(nèi)生能力進(jìn)行量化對比，否則在進(jìn)行相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和協(xié)議設(shè)計時，將無法定量化對比某些局技術(shù)是“強(qiáng)”智能還是“弱”智能。從安全信任的能力衡量維度來看。首先，未來 6G 網(wǎng)絡(luò)需要包含網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知的多維度性能統(tǒng)計，以及對網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險進(jìn)行分析評估的系列指標(biāo)包，使網(wǎng)絡(luò)可以具量化地感知網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢和評估網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險，及時更新安全防護(hù)策略。其次，安全信任的使能需要對用戶和業(yè)務(wù)的安全需求進(jìn)行具體等級劃分，并映射至具體量化維度和指標(biāo)，

45、便于網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)不同實(shí)現(xiàn)安全可信服務(wù)的按需定制、動態(tài)部署、自適應(yīng)響應(yīng)，保證安全運(yùn)維的自動化、智能化、可信化。從算力評估的維度來看。算力量化體系部分現(xiàn)階段還比較粗放，有業(yè)界研究者提出大致需要從計算業(yè)務(wù)類型、QoS 分類、計算并發(fā)度要求、通信類型、網(wǎng)絡(luò)延遲和調(diào)度效率等維度入手開展相關(guān)的詳細(xì)評估和深入研究。圖 4.1 6G 系統(tǒng)典型業(yè)務(wù)、指標(biāo)體系和使能技術(shù)需要指出的是，上述指標(biāo)分析是基于業(yè)務(wù)需求提出的未來 6G 網(wǎng)絡(luò)能力指標(biāo)體系的理想預(yù)期，基于該預(yù)期業(yè)界將討論和考慮使能上述需求的關(guān)鍵技術(shù)，最終網(wǎng)絡(luò)能力指標(biāo)體系的成型也會反過來受限于相關(guān)使能技術(shù)的突破和發(fā)展。最終 6 G 網(wǎng)絡(luò)新演進(jìn)的具體量化指標(biāo)有較大

46、概率會反映和融合智能、安全可信和算力等使能特征和衡量維度。此外，6G 豐富的多維度網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)體系除了獨(dú)立提出之外，在下一代無線網(wǎng)絡(luò)中還可能以組合/指標(biāo)包的形式存在，用以適用多樣化用戶和業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。進(jìn)而從定性和定量的需求角度選擇使能技術(shù)。我們當(dāng)前處于 6G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展研究的初期，對于 6G 業(yè)務(wù)需求，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)探討剛剛開始進(jìn)行，距離初步達(dá)成一致還需要一段時間的討論。對于 6G 使能技術(shù)還處于開放式的探討中。這種探討更多的是從獨(dú)立的技術(shù)本身的可行性角度出發(fā)，尚未考慮技術(shù)之間的影響和系統(tǒng)性的關(guān)聯(lián)分析?？梢灶A(yù)見到從當(dāng)前時間節(jié)點(diǎn)到 6G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成標(biāo)準(zhǔn)化這個時間段，會進(jìn)行多次迭代式或者螺旋上升式的分析過程

47、。從傳統(tǒng)的角度可以將通信使能技術(shù)分為無線和網(wǎng)絡(luò)兩個維度，但是下一代通信系統(tǒng)的技術(shù)維度將存在兩個趨勢，一是無線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)維度的模糊化，二是其他非通信的維度進(jìn)入通信，如智慧、信任等維度。這需要我們以更開放的態(tài)度考慮 6G 使能技術(shù)的發(fā)展。目前業(yè)界有較多的潛在 6G 候選使能技術(shù)，從在本章中，我們對于一些高潛力的 6G 技術(shù)方向進(jìn)行了初步探討，包括新頻譜拓展方向、空天地泛在方向、電磁波傳播方向、接入網(wǎng)服務(wù)化架構(gòu)方向、新多址技術(shù)方向、智能和可信方向、數(shù)字孿生方向等。6G 無線使能技術(shù)高頻通信現(xiàn)有微波和毫米波頻段支持的峰值速率極限在 10Gbps 左右，將無法滿足太比特極致連接、全域覆蓋等網(wǎng)絡(luò)能力需求，

48、通信頻段必然向具有超豐富頻率資源的更高毫米波頻段甚至太赫茲頻段延伸。太赫茲（Terahertz，THz）波指位于 0.1THz-10THz 頻率之間頻段的電磁波，如圖 5.1 所示。太赫茲波的波長范圍是 30m-3mm,在整個電磁波譜中位于微波和紅外波頻段之間。相比于 5G 的 sub6G 頻段和毫米波頻段，太赫茲頻段憑借豐富的頻段資源優(yōu)勢，受到學(xué)術(shù)界的熱烈關(guān)注，也受到歐、美、日等國家區(qū)域和組織的高度重視，與更高頻段毫米波通信技術(shù)都是目前極具潛力的 6G 關(guān)鍵候選頻譜技術(shù)。圖 5.1 太赫茲頻譜頻段高頻通信可支持超大帶寬超高速率通信傳輸，但高頻通信頻段的路徑損耗較大，且穿透和繞射能力較差，易被

49、建筑物和物體遮擋。因此高頻通信具有大帶寬、超高速、短距、安全等應(yīng)用特點(diǎn)，未來有望應(yīng)用于無線回傳/光纖替代、無線局域網(wǎng)/個域網(wǎng)、無線數(shù)據(jù)中心和安全接入多種地面超高速通信場景，也可以通過搭載衛(wèi)星、無人機(jī)、飛艇等天基平臺和空基平臺實(shí)現(xiàn)空天地海多維度一體化通信，與微納技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于從宏觀到微觀的多尺度通信。高頻通信技術(shù)目前需要研究和發(fā)展推進(jìn)的工作方向主要包括：（1）太赫茲 關(guān)鍵器件更高功率和效率的突破，從分立元器件研制向低成本小型化集成化的進(jìn) 化等；（2）多種 6G 通信應(yīng)用場景下的高頻電磁波傳播特性和信道建模研究；（3）太赫茲通信空口技術(shù)，未來高頻通信空口技術(shù)的架構(gòu)設(shè)計應(yīng)該具有足夠的靈活性，可以支持

50、頻譜和帶寬資源的動態(tài)配置、波束接入的智能管理，以及高低頻、空天 地多維度、宏觀到微觀多尺度的空口協(xié)同和信息融合，支持覆蓋多種高頻通信應(yīng) 用場景。其中高頻通信關(guān)鍵器件的高性能研發(fā)能力和低成本產(chǎn)業(yè)化能力對高頻通 信技術(shù)未來應(yīng)用落地具有至關(guān)重要的決定性影響，也是目前高頻通信亟待突破的 最關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向。智能超表面智能超表面技術(shù)是一種基于超材料發(fā)展起來新技術(shù)，也可以看做是超材料在移動通信領(lǐng)域的跨學(xué)科應(yīng)用。智能超表面在超材料的基礎(chǔ)上增加控制電路，如圖5.2 所示，一個智能超表面材料由大量智能超表面單元組成，智能超表面單元的幾何結(jié)構(gòu)、尺寸大小和排列方式?jīng)Q定了的基礎(chǔ)電磁特性，通過基于 FPGA 可編程邏輯

51、門等可編程控制電路影響超材料的電磁特性，例如施加在變?nèi)荻O管上的電壓或施加在光敏元件上的光強(qiáng)，可以動態(tài)地控制這些智能超材料單元的電磁性質(zhì)，比如單元的反射系數(shù)和透射系數(shù)，進(jìn)而改變反射信號或透射信號的幅度、相位、頻率甚至極化特性。圖 5.2 智能超表面單元結(jié)構(gòu)示意圖智能超表面技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對無線信號的可編程式無源反射、透射、吸收和散射，搭建物理電磁世界和數(shù)字信息世界之間的映射橋梁，實(shí)現(xiàn)對無線傳播信道的主動智能調(diào)控，突破傳統(tǒng)無線信道不可控的限制，構(gòu)建 6G 無線環(huán)境智能可編程新范式。由于目前智能超表面材料主要以半導(dǎo)體器件、液晶等材料為主，原產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模化量產(chǎn)技術(shù)相對較為成熟，因此智能超表面材料商用成本基

52、站、中繼等設(shè)備預(yù)計相對較低，可緩解網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部署成本攀升；智能超表面技術(shù)的工作模式主要以無源發(fā)射、透射或吸收模式為主，無需傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)或中繼設(shè)備中的功率放大器、增強(qiáng)有用信號、消除非接收方向信號，減小干擾和電磁污染；既可以用于提升多波束賦型能力，提升波束方向性精度和定位精度，也可以用于阻斷由于天線輻射方向性泄露引入旁路竊聽。除此之外，基于智能超表面的無線中繼能夠在不引入自干擾的情況下實(shí)現(xiàn)全雙工模式的傳輸。軌道角動量多址技術(shù)根據(jù)經(jīng)典電動力學(xué)理論，電磁輻射還可以攜帶角動量。角動量分為兩部分，分別是自旋角動量（SAM,spin angular momentum）和描述螺旋相位結(jié)構(gòu)的軌道角動量（OAM,or

53、bital angular momentum）。軌道角動量（OAM）是區(qū)別于電場強(qiáng)度的電磁波固有物理量，OAM 傳感器檢測電磁波軌道角動量，傳統(tǒng)天線檢測電磁波的電場強(qiáng)度，兩者之間是相互獨(dú)立的。圖 5.3 OAM 模態(tài)示意圖OAM 復(fù)用技術(shù)新增了一個多址維度，不同 OAM 模式在空間上相互正交，構(gòu)成線通信中也有著非常好的應(yīng)用前景?？仗斓匾惑w化空天地一體化技術(shù)將實(shí)現(xiàn)地面通信、空基通信和天基通信三層網(wǎng)絡(luò)的全維度自然空間融合。如圖 5.4 所示，面向 6G 的空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)是典型的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，是以地面網(wǎng)絡(luò)為依托、以天基網(wǎng)絡(luò)和空基網(wǎng)絡(luò)為拓展的立體分層、融合協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)，各星座衛(wèi)星（包括高、中、低軌）、

54、高空網(wǎng)絡(luò)（臨近空間平臺和航空互聯(lián)網(wǎng)）、低空智聯(lián)網(wǎng)和地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)共同形成多重覆蓋。圖 5.4 空天地一體化融合組網(wǎng)結(jié)構(gòu)非地面網(wǎng)絡(luò)提供偏遠(yuǎn)地區(qū)、海洋、空域等立體覆蓋能力，協(xié)助地面網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全域泛在覆蓋。深度融合的空天地一體化網(wǎng)絡(luò)可以充分利用衛(wèi)星、HAPS/HIBS 和地面 6G 網(wǎng)絡(luò)各自的特點(diǎn)與優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)用戶的極簡極智泛在接入和全域時敏服務(wù)。基于服務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò)圖 5.5 基于服務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò)示意圖SBA 服務(wù)化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了 5G 網(wǎng)絡(luò)功能模塊化、無狀態(tài)設(shè)計和 C/U 分離的需求，無線也引入 CU/DU 分離的架構(gòu)來支持不同行業(yè)用戶和業(yè)務(wù)的快速交付，但是 5G無線的技術(shù)架構(gòu)底層虛擬化程度不高，無法支持極低

55、時延的部署，業(yè)務(wù)融合程度較低，這些都約束了無線提供情境化業(yè)務(wù)的能力。所以接入網(wǎng)的服務(wù)化將是未來比較有應(yīng)用價值的技術(shù)之一。這主要是因為下一代無線網(wǎng)絡(luò)需要賦能各行各業(yè)，對網(wǎng)絡(luò)的靈活性提出了很高的要求，同時下一代無線網(wǎng)絡(luò)對信任，智能，通感及編排的內(nèi)生設(shè)計要求，均要求接入網(wǎng)需要從煙囪式的協(xié)議棧架構(gòu)轉(zhuǎn)為基于服務(wù)的架構(gòu)。具體來說，6G 基于服務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò)融入 AI、感知通信一體化，接入網(wǎng)相比這種方式可使得網(wǎng)絡(luò)性能最大化，網(wǎng)絡(luò)配置具有高的成本效率。無線 AI6G 是萬智互聯(lián)的時代，應(yīng)用場景更為復(fù)雜，終端對網(wǎng)絡(luò)性能的要求也更高。雖然高頻段和多天線等新技術(shù)提升了網(wǎng)絡(luò)性能，但是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度也因此進(jìn)一步提升，加大了網(wǎng)

56、絡(luò)優(yōu)化難度。AI 技術(shù)依托于大數(shù)據(jù)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，能夠有效解決無線網(wǎng)絡(luò)中場景復(fù)雜多變的問題。雖然 5G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)采用了一些外掛 AI的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，但是這種外掛 AI 的方式應(yīng)用效果有限，且在數(shù)據(jù)收集、傳輸過程會帶來時延以及信息泄露隱患。6G 網(wǎng)絡(luò) AI 將以多層級內(nèi)生、分布式協(xié)作、以服務(wù)為驅(qū)動的方式融合到無線技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)自治、自調(diào)節(jié)以及自演進(jìn)，以適應(yīng)未來更為復(fù)雜多變的應(yīng)用場景，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)隨業(yè)變”。如圖 5.6所示為 6G 無線 AI 示意圖。圖 5.6 6G 無線 AI 示意圖雖然無線 AI 應(yīng)用前景顯著，不僅能提高網(wǎng)絡(luò)性能，應(yīng)對愈來愈復(fù)雜的場景需求，為各類業(yè)務(wù)提供定制化網(wǎng)絡(luò)質(zhì)

57、量體驗，還是實(shí)現(xiàn) 6G 網(wǎng)絡(luò)自治、自演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)。但是，無線 AI 技術(shù)應(yīng)用落地仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，例如數(shù)據(jù)的采集和存儲缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；為了提高用戶隱私安全，用戶數(shù)據(jù)使用規(guī)定越來越高；物理層數(shù)據(jù)分析實(shí)時性要求高等。因此，無線 AI 依然需更深入地研究，以突破技術(shù)難點(diǎn)，在 6G 系統(tǒng)中得以充分應(yīng)用。6G 網(wǎng)絡(luò)使能技術(shù)數(shù)字孿生圖 5.7 數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)示意圖6G 時代，數(shù)字孿生技術(shù)將被廣泛的應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)之中，利用不斷進(jìn)步的感知+建模技術(shù)，構(gòu)建真實(shí)物理網(wǎng)絡(luò)的虛擬數(shù)字孿生體，提供現(xiàn)實(shí)世界查詢+虛擬世界預(yù)估+現(xiàn)實(shí)與虛擬交互三大方面的能力。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生的實(shí)現(xiàn)，需要通過感知、建模、數(shù)據(jù)處理和管控等多種技術(shù)的強(qiáng)大的

58、現(xiàn)實(shí)還原能力，提供更全面的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、更精準(zhǔn)的問題定位；靈活的仿真模擬能力，依靠準(zhǔn)確、虛擬、高效的機(jī)制建模，提供更便捷的策略模擬、更安全的方案預(yù)評估、更直觀的結(jié)果可視化；便捷的管控能力，提供簡潔化、自動化、可視化的操作手段，大幅度降低人工成本。區(qū)塊鏈區(qū)塊鏈（Blockchain）是一種集鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、點(diǎn)對點(diǎn)傳輸、分布式存儲、共識機(jī)制、加密算法等多種技術(shù)為一體的技術(shù)體系。典型的區(qū)塊鏈以塊-鏈結(jié)構(gòu)或有向無環(huán)圖結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，通過多方共同維護(hù)，使用密碼學(xué)保證傳輸和訪問安全，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲、難以篡改、防止抵賴的能力，可以為在不可信的競爭環(huán)境中低成本建立面向網(wǎng)絡(luò)信任的新型計算范式和協(xié)作模式。區(qū)塊鏈憑借其獨(dú)

59、有的信任建立機(jī)制，正在改變諸多行業(yè)的應(yīng)用場景和運(yùn)行規(guī)則，是未來支撐 6G 網(wǎng)絡(luò)信任體系的關(guān)鍵。圖 5.8 基于區(qū)塊鏈的信任互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖隨著移動互聯(lián)業(yè)務(wù)對大帶寬、廣覆蓋需求的進(jìn)一步提高，向高頻頻段和天地一體立體化組網(wǎng)架構(gòu)等領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)成為未來 6G 移動通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的必然趨勢。但是，更高的工作頻段也意味著更大的路徑損耗、更小的覆蓋半徑和更高昂的建網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；渴鹨€需要跨越三個階段：一是在電信基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)電信領(lǐng)域區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；渴?，形成區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；渴鸬脑缙陔r形；二是通過跨鏈技術(shù)實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃化區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)和垂直行業(yè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)之間的跨鏈互通，形成服務(wù)社會的全行業(yè)區(qū)塊鏈底層基礎(chǔ)設(shè)施；三

60、是通過狀態(tài)通道、鏈下計算等方式連接鏈上鏈下，打通區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)與鏈下網(wǎng)絡(luò)，乃至與物理世界進(jìn)行映射，最終實(shí)現(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)信任。確定性網(wǎng)絡(luò)確定性機(jī)制最早提出是在 IEEE 組織，主要用于解決固定網(wǎng)絡(luò)中時延及帶寬的不確定性，形成了 TSN 技術(shù)體系。由于其局限在二層以太網(wǎng)，后又發(fā)展了 Det Net、DIP 技術(shù)體系，但研究仍然集中在固定網(wǎng)絡(luò)。移動網(wǎng)絡(luò)由于其天然空口的不確定性，以及端到端范圍較廣，實(shí)現(xiàn)確定性存在較大的難度。伴隨著移動網(wǎng)絡(luò)與各行業(yè)業(yè)務(wù)的深度結(jié)合，包括工業(yè)閉環(huán)控制、數(shù)字孿生、遠(yuǎn)程醫(yī)療、無人駕駛、 VR 游戲等，需要保障極低的時延，微秒級抖動以及更高的可靠性。面對這種業(yè)務(wù)新趨勢，移動網(wǎng)絡(luò)也應(yīng)該由傳