中國聯(lián)通6G白皮書

1、目錄 HYPERLINK l _bookmark0 移動信息網(wǎng)絡發(fā)展趨勢 1 HYPERLINK l _bookmark1 全球態(tài)勢 1 HYPERLINK l _bookmark2 業(yè)務需求 2 HYPERLINK l _bookmark3 技術驅(qū)動 3 HYPERLINK l _bookmark4 商業(yè)模式 3 HYPERLINK l _bookmark5 6G 業(yè)務發(fā)展趨勢及愿景 6 HYPERLINK l _bookmark6 業(yè)務發(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)絡典型應用場景 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)絡能力指標體系 19 HY

4、PERLINK l _bookmark27 6G 候選技術分析 22 HYPERLINK l _bookmark35 5.2.6. 無線 AI 28 HYPERLINK l _bookmark36 6G 網(wǎng)絡使能技術 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 31 HYPERLINK l _bookmark40 分布式異構(gòu)網(wǎng)絡 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)絡通信有限公司研究院標準（3GPP Rel-16）已于 2020 年 6 月凍結(jié)，該 5G 標準化版本聚焦基礎功能增強、新特性引入、垂直行業(yè)擴展三大方向， 核心是為垂直行業(yè)賦能。當前通信運營商和設備商也在努力推動行業(yè)應用與網(wǎng)絡部署，5G 智能制造、智能礦山、智能醫(yī)療等行業(yè)標桿應用不斷涌現(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 技術發(fā)展，在資金投入和政策方

6、法大力支持 6G 技術研發(fā)，在太赫茲和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術方面遙遙領先。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，美國太空探索技術公司(SpaceX)的“星鏈”(Starlink)衛(wèi)星已達到 1000 多顆，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務的試用速度已突破 160Mbps，超過美國 95%的寬帶連接。歐洲 6G 研究初期以各大學和研究機構(gòu)為主體，積極組織全球各區(qū)域研究機構(gòu)共同參與 6G 技術研究探討。2019 年 3 月，芬蘭奧盧大學 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 相關議題，其中多個議題已發(fā)布相關白皮書； 2020 年 12 月，諾基亞宣布將牽頭開展“Hexa-X”項目，目標是引領下一代無線網(wǎng)絡發(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 技術研發(fā)。日本在太赫茲等各項電子通信材料領域全球領先優(yōu)勢明顯；2020年 12 月，日本內(nèi)務和通信部和日本信息通信研究所（NICT）合作開設“Beyond5G 新經(jīng)營戰(zhàn)略

8、中心”，協(xié)同產(chǎn)、學、官各方力量，致力于知識產(chǎn)權的獲取和標準化工作。韓國以大型企業(yè)為主導開展 6G 研究。2019 年 1 月，LG 與韓國高級科學技術學院 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)絡進行研究；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、網(wǎng)絡特征和目標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)務需求、應用愿景與底層無線技術等方向。此外，高應用潛力和高價值關鍵使能技術的核心專利預先布局，研發(fā)生態(tài)構(gòu)建也是目前 6G 研究的工作重點?？梢灶A見，未來五到十年，6G 技術話語權的競爭勢將激烈。1.2. 業(yè)務需求隨著 5G 網(wǎng)絡建設的逐步加速，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，更優(yōu)質(zhì)的業(yè)務體驗，更多垂直行業(yè)業(yè)務的拓展，都將驅(qū)動移動通信網(wǎng)絡不斷向前發(fā)展。從 2C 角度來看，未來業(yè)務需要對消費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)務全面落地；更具情境感知的體驗增強，視覺、溫

10、度、氣溫及動作感知融入到日常應用，使用戶得到無感知的安全保障；數(shù)字貨幣、家庭機器人等社會演進帶來的業(yè)務升級等等。從 2B 角度來看，5G 設計的三大場景已經(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)絡特性。但伴隨著垂直行業(yè)不斷數(shù)字化升級，新型業(yè)務場景將持續(xù)涌現(xiàn)，如倉儲物流的大規(guī)模機器人、無人機的使用，工業(yè)界數(shù)字孿生、全息圖、確定性控制等極致網(wǎng)絡連接需求，都將會給現(xiàn)有網(wǎng)絡技術帶來挑戰(zhàn)。因此，行業(yè)應用及業(yè)務需求將推動移動通信網(wǎng)絡持續(xù)向下一代演進，使得網(wǎng)絡性能者互相促進相輔相成，不斷推動移動通信網(wǎng)絡向前演進。從網(wǎng)絡側(cè)角度看，IT 與 CT 技術不斷融合，促使服務化、云原生、AI 等創(chuàng)新技術應

11、用于移動網(wǎng)絡。同時，隨著區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新型技術的出現(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。計算領域多芯粒技術，高速互聯(lián)技術等大大促進計算能力的提升，使得移動網(wǎng)處理更大計算量更復雜的業(yè)務成為可能。此外，其它網(wǎng)絡技術體系比如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、確定性網(wǎng)絡、衛(wèi)星網(wǎng)絡的普及和技術突破，也將帶給移動網(wǎng)不斷融合演進的動力。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，將地面無線移動通信擴展至空天地一體化融合網(wǎng)絡通信技術，實現(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，可以大幅提升通信系統(tǒng)傳輸容量和網(wǎng)絡頻譜效率的軌道角動量技術等，都

12、是下一代空口技術的高潛力使能技術。從終端側(cè)角度看，新型材料、天線、傳感器及電池制造技術不斷成熟，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，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備成為可能。結(jié)合全息成像類技術和終端屏顯技術的革新，推動新型全息類、沉浸式 XR 類移動業(yè)務、人體域感知通信應用成為可能，推動移動業(yè)務及移動網(wǎng)絡的不斷向前演進。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)絡是基礎連接服務模式，2G 網(wǎng)絡僅支持語音與短信服務，運營商通過為消費者提供語音、短信連接服務獲得收益，話務量、短信量是收費標準。3G、4G 時代主要是流量價值經(jīng)營模

13、式：3G 網(wǎng)絡初步提供數(shù)據(jù)通信功能，4G 網(wǎng)絡帶寬的進一步提升使得數(shù)據(jù)進一步替代語音成為業(yè)務主流，并催生移動端視頻業(yè)務興起，“流量+視頻”價值雙絞，運營商、OTT、消費者三者逐步融合，多邊合作初現(xiàn)端倪，流量經(jīng)營成為發(fā)展關鍵，語音、短信、流量三者并存，在按量收費的同時，“內(nèi)容流量付費”也成為重要選項。5G 網(wǎng)絡極大拓展了應用場景逐步擴張，服務對象涵蓋人與物，網(wǎng)絡成為打通人際交互、人機交互、機器互聯(lián)的強大媒介，商業(yè)模式逐步分化為 2C 與 2 B兩種。5G 時代 2C 模式特點依舊，除傳統(tǒng)付費模式外，帶寬/上網(wǎng)速率正在被通信運營商納入收費量綱內(nèi)；2B 模式的服務對象主要是物/機器，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)絡質(zhì)量要求更高，5G 網(wǎng)絡擁有的切片、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)絡即服務）模式逐步正在成為通信運營商面向 2B 市場的主要服務模式。此外，由于行業(yè)用戶需求的多樣化、個性化，運營商正在逐步構(gòu)建包含云商、設備商、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)絡能力。整體來看，移動通信網(wǎng)絡從 2G 到 3G 打破了傳統(tǒng)單一語音的服務模式，從 3G 到 4G 數(shù)據(jù)代替語音成為業(yè)務主流，從 4G 到 5G 則將服務從人拓展至千行百業(yè)，使移動通信網(wǎng)絡躍遷成為生產(chǎn)利器。目前 6G 技術尚未成熟，對于未來商業(yè)模式的展望探討有

15、助于促使未來網(wǎng)絡潛能的充分發(fā)掘。展望下一代網(wǎng)絡通信，空天地海全維度自然空間融合網(wǎng)絡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知，也將徹底改變我們的經(jīng)濟和社會生活，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)絡布局，實現(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。其次是

16、基于服務的商業(yè)模式。物之間、萬物與人類之間，皆可通過 6G 網(wǎng)絡發(fā)揮作用；另一方面，6G 網(wǎng)絡性能的極致拓張將持續(xù)催生應用走深、拓廣，新形態(tài)的應用如全域應急、全息通信將涉及多地域、多網(wǎng)絡、多服務，單一網(wǎng)絡將僅能作為其中某一個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，網(wǎng)絡側(cè)企業(yè)需要全力合作方能滿足新應用的所有需求，網(wǎng)絡需要有自由組合搭配的能力，各方需要適應“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)絡的網(wǎng)絡集成業(yè)務可能會成為重要的新型商業(yè)形態(tài)。2. 6G 業(yè)務發(fā)展趨勢及愿景2.1. 業(yè)務發(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，進而推動人類社會從“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。為了應對未來個人用戶對 6G 網(wǎng)絡的服務需求，6G 時代的移動通信網(wǎng)絡需要變得更智能、彈性和安全。網(wǎng)絡需要具備自主學習能力，可以根據(jù)用戶實際的情境感知信息、業(yè)務體驗和個性化需求，進行智能化決策和自適應組網(wǎng)。6G 網(wǎng)絡從感知資源層，到功能控制層，再到服務應用層將存在無處不在的分布式計算和智能內(nèi)生能力。利用人工智能技術的強大算力和創(chuàng)新模型架構(gòu)，具備以人類需求為中心、結(jié)合多元知識進行類腦智能訓練與推理的能力。從現(xiàn)階段語音識別、圖像識別和機器

18、翻譯等初級智能應用，向全自動駕駛、無人快遞、精準醫(yī)療和自動欺詐檢測等人類社會所需要的高級智能應用演進。隨著技術不斷進步，6G 時代網(wǎng)絡有望支持除聽覺、視覺外的觸覺、味覺、嗅覺甚至是情感、意念的感知能力，人與機器可能實現(xiàn)深度連接，向個人用戶提供前所未有的服務和應用。6G 時代的網(wǎng)絡面向萬智互聯(lián)，將形成具備一定自我意識的智能移動網(wǎng)絡，與人類生活深度融合，共同演進，進入全新階段。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 將是實現(xiàn)這一藍圖的關鍵推動因素。6G 網(wǎng)絡將量龐大的新應用。在人工智能理論、新興材料和集成天線相關技術的驅(qū)動

19、下，6G 的長期演進將產(chǎn)生新突破，甚至構(gòu)建新世界。工業(yè)增強現(xiàn)實的能力，通過全息和數(shù)字孿生等技術形成真實物理世界與數(shù)字虛擬世界的同步交互。整體來看，6G 網(wǎng)絡將極大地改變和促進行業(yè)的技術革新和發(fā)展，進而對人類生產(chǎn)方式產(chǎn)生重要影響。6G 聯(lián)通新世界6G 網(wǎng)絡關注的目標將不再僅僅是數(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)絡空間不斷延伸，使網(wǎng)絡不斷向更智能、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設施。同時，隨著人工智能理論和技術不斷創(chuàng)新變革，其將會與通信網(wǎng)絡相互協(xié)作賦能，共同進化，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)絡連接變得更加相關和更有價值。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)、災害防治以及其他相關應用。6G 網(wǎng)絡典型應用場景感知互聯(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，但追求更接近真實的虛擬世界體驗是人們一直追求的目標。未來 6G 時代的感知互聯(lián)網(wǎng)有望實現(xiàn)味覺、嗅覺、觸覺等更豐富的人類生理感知體驗，甚至有望實現(xiàn)人類情感情

21、緒和意念有關的交互感知。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，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用機遇。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程實時傳遞，內(nèi)容和數(shù)據(jù)將通過 6G 網(wǎng)絡傳輸。感知互聯(lián)網(wǎng)最重要的應用之一是醫(yī)學，通過遠程控制機器人，醫(yī)生能接收到觸覺反饋，有助于進行更精確的工作，例如允許外科醫(yī)生感覺到遠程操作的手術刀施加的壓力，或者使骨科醫(yī)生能夠操縱關節(jié)以幫助患者從受傷中恢復。嗅覺、味覺感知能力未來也會有眾多有趣的潛在網(wǎng)絡應用，例如食品行業(yè)，遠程學習解決方案以及可以通過氣味增強用戶體驗的數(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域，隨著車聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展和服務水平的提升，將催生大量新的產(chǎn)品和業(yè)務。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 滿足智能交通類應用的要求。未來的車聯(lián)網(wǎng)技術將搭載先進的車載傳感器和芯片，融合 6G 通信技術，具備復雜環(huán)境感知、智能化決策與自動化控制功能。車聯(lián)網(wǎng) 技術的應用可以有效降低目前全球交通和物流網(wǎng)絡造成的傷亡率，目標愿景是實 現(xiàn)交通零傷亡、零擁堵，達到安全、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)型的重要基礎設施，是強國建設的關鍵支撐和核心主線，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?，F(xiàn)階段， 5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的融合催生了多種新型應用場景及業(yè)務，包括工業(yè)視覺、全連接工廠、AGV 智慧物流、AR/VR 遠程維護等，加速了工業(yè)數(shù)字化發(fā)展進程。但由于工業(yè)場景的特殊性，其網(wǎng)絡需求較高，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，移動通信系統(tǒng)演進的網(wǎng)絡能力需要全面支撐工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務。隨著 6G 網(wǎng)絡對確定性能力的提升，未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景將支持精細化的遠程自動控制，不同廠房之間可利用無線網(wǎng)絡進行機床等設備的高可靠、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的發(fā)展，網(wǎng)絡帶寬等能

24、力的提升，將在工業(yè)設計、仿真、實驗驗證中發(fā)揮更大的作用。工業(yè)機器人則是另一重要應用，通過精準的環(huán)境感知，定位、實時的控制及畫面?zhèn)鬏?，多類機器人協(xié)作完成重物搬運、倉儲物流及產(chǎn)線固定操作。此外，數(shù)字孿生技術將匯集工廠傳感器、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，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，實現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的全面創(chuàng)新。2.2.4. 空天智聯(lián)網(wǎng)6G 網(wǎng)絡將能夠?qū)崿F(xiàn)跨越大空間尺度的低時延業(yè)務。對于 2B 業(yè)務，企業(yè)可以有效地管理海外業(yè)務，對全球業(yè)務實現(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，無論位于海洋、飛機上或在地面任意地方，用戶都可以實現(xiàn)接入網(wǎng)絡，隨心所欲進行通信。讓企業(yè)和公眾體驗到優(yōu)質(zhì)的泛在網(wǎng)絡服務，促進社會消費、商業(yè)和娛樂等行業(yè)的全面數(shù)字化升級。6G 網(wǎng)絡將提供無差別的服務，對于偏遠地區(qū)可以實現(xiàn)低成本的廣覆蓋業(yè)務，促進生產(chǎn)、生活與社會的數(shù)字化進程，改善城鄉(xiāng)教育、醫(yī)療等公共服務資源的不平衡現(xiàn)象，促進社會資源的共享與協(xié)作。6G 網(wǎng)絡可以提供自然環(huán)境和城市環(huán)境的數(shù)字化管理，實現(xiàn)極端氣候、災難和社會事件的預警，為災難防范預留時間；災后提供機動快速的通信恢復和救災逃生方案制定，為搶險救災工作和人民群眾的生命財產(chǎn)安全提供通信和計算基礎保障。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化，在 5G 階段 AR/VR 作為媒介更多的是應用于娛樂休閑，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鍵技術，在“后疫情”時代勢必將深入到教育、醫(yī)學、工業(yè)、商業(yè)等國民生活的方方面面。6G 時代下，全息應用正朝著成為現(xiàn)實的方向發(fā)展。通過將全息圖疊加視頻和音頻流，實現(xiàn)全息化身的完全沉浸式體驗，要實現(xiàn)這一點，需要跨多個數(shù)據(jù)流進行緊密同步，能以交互方式將多個源發(fā)送到一個或多個目標節(jié)點，因此我們可以預測完全沉浸式

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)，并具備更多增強功能。6G 愿景圖 2.1 “6G DNA”示意圖垂直三層：從網(wǎng)絡連接的空間維度看，未來 6G 網(wǎng)絡會是地面通信、空基通信和天基通信三層網(wǎng)絡的全維度自然空間融合，提供全域泛在連接服務的網(wǎng)絡。左右三域：從具體功能的角度來看，未來 6G 網(wǎng)絡架構(gòu)應該包含感知資源域，功能控制域和服務應用域等具體功能域。綜合考慮業(yè)務發(fā)展趨勢，現(xiàn)階段聯(lián)通對于未來 6G 愿景的初步設想，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)絡資源狀態(tài)的感知。面向差異化應用環(huán)境復雜狀態(tài)信息的泛在感知、融合和重塑，可以向網(wǎng)絡提供感知信息資源，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化彈性架構(gòu)，具備業(yè)務識別和精細化控制的能力。從業(yè)務情景出發(fā)，該域?qū)W(wǎng)絡架構(gòu)進行有效重塑，對網(wǎng)絡資源和安全資源服務進行智能化編排，優(yōu)化資源分配并控制不同的參數(shù)，實現(xiàn)架構(gòu)的可彈性擴展。通過解耦物理網(wǎng)絡設備間、安全資源與網(wǎng)絡架構(gòu)間的關聯(lián)，為業(yè)務服務控制和安全監(jiān)控提供諸多靈活性，從而促進資源效率、能源效率和運維效率的提升。服務應用

29、域是指承載在 6G 網(wǎng)絡上的各類服務和應用的能力域，6G 網(wǎng)絡的新特性和新能力進一步拓寬服務和應用的能力范圍，服務和應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)務連續(xù)性等。業(yè)務應用與 AI深度融合，向多類型用戶提供按需隨愿的彈性服務。內(nèi)生兩鏈：結(jié)合用戶和業(yè)務對網(wǎng)絡的能力需求，以及網(wǎng)絡運維對網(wǎng)絡的能力需求來看，智能原生和安全可信將成為未來 6G 網(wǎng)絡的核心基因鏈，傳遞和表達 6G 網(wǎng)絡的進化特征。智能原生將成為 6G 的核心基因，實現(xiàn) AI 與 6G 網(wǎng)絡全融合。網(wǎng)元融合 AI，升級為具備多維實時感知能力的智能網(wǎng)元；網(wǎng)絡與 AI 融合，提升網(wǎng)絡分析和決策能力，實現(xiàn)“自動駕駛網(wǎng)

30、絡“；服務與 AI 融合，理解業(yè)務屬性并提供差異化服務，構(gòu)建起從無序到可預測、可管理的服務保障能力。6G 網(wǎng)絡整體演進為擁有自學習、自適應、自生成、自恢復、自伸縮能力的內(nèi)生智能網(wǎng)絡。安全可信將安全設計融入到網(wǎng)絡設計和構(gòu)建過程中。在 6G 網(wǎng)元構(gòu)建、網(wǎng)絡架構(gòu)設計以及應用服務研發(fā)伊始，便全方位多角度融入動態(tài)、主動的安全防護能力和可記錄、可追溯的可信免疫能力設計，將以對抗攻擊為目的的安全防護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應用域安全。3. 6G 網(wǎng)絡特征3.1. 全域融合6G 將實現(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，實現(xiàn)全空間域網(wǎng)絡融合、全頻域資源融合和物理-虛擬世界融合。在宏觀域，6G 網(wǎng)絡將突破地形地表的限制，擴展到太空、空中、陸地等自然空間，消除地面偏遠地區(qū)與發(fā)達地區(qū)的數(shù)字鴻溝，促進數(shù)字化社會經(jīng)濟的和諧發(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)務體驗。在微觀域，6G 網(wǎng)絡將突破微觀、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、化學反應等微觀空間。極致連接提

32、供連接以實現(xiàn)信息交互是通信網(wǎng)絡最重要的作用，而“無線”連接是移動通信網(wǎng)絡的重要特征。對于 6G 網(wǎng)絡，在繼承傳統(tǒng)移動通信網(wǎng)絡“無線”連接特征的基礎上，進一步提供極致連接能力將成為 6G 網(wǎng)絡的典型特征之一。極致連接能力主要體現(xiàn)為 6G 網(wǎng)絡的小區(qū)容量、用戶速率、業(yè)務時延以及接入用戶數(shù)量等網(wǎng)絡核心性能指標的大幅提升，其中：在速率與容量方面，6G 網(wǎng)絡支持高頻通信，更高系統(tǒng)帶寬可以使 6G 網(wǎng)絡的小區(qū)容量、用戶速率等相比 5G 網(wǎng)絡提升數(shù)十甚至上百倍；在業(yè)務時延與可靠性方面，6G 網(wǎng)絡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)務時延可以降低到百微秒級以下，并同時保障業(yè)務可靠性獲得進

33、一步提升；在接入用戶數(shù)方面，6G 網(wǎng)絡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，支持接入用戶密度提升百倍。3.3. 彈性開放2G/3G/4G 主要服務于個人用戶，網(wǎng)絡設計的差異化較小，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。6G 作為未來的網(wǎng)絡將重點放在保證業(yè)務的情境、情感體驗上。情境化業(yè)務融入了更多的人類情感意識，增加了業(yè)務的動態(tài)性和不確定性，因此 6G 需要提供極致的彈性服務來支持業(yè)務感知能力、情感識別跟蹤與預測能力。6G 網(wǎng)絡需具備快速的匹配需求并進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)務的處

34、理流程中，能實現(xiàn)全域全場景管控。未來 6G 網(wǎng)絡設計需要充分考慮網(wǎng)絡的彈性與開放性，利用通用平臺及微服務等技術特性，滿足業(yè)務快速部署、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設施的能力開放，也是基礎服務的能力開放，既包括接入功能、核心功能、應用功能的能力開放，也包括底層的資源例如算力的開放，以及上層服務例如數(shù)據(jù)，智能化功能的開放。未來 6G 網(wǎng)絡將從支持大帶寬、多連接和超可靠的 5G 網(wǎng)絡進一步向超上行、低時延、和融合感知的方向持續(xù)演進，以增強覆蓋、提升容量、提高效能、降低時延為目標，推進數(shù)字化變革，打造云化、虛擬化、智能化、開放化的“四化”網(wǎng)絡，構(gòu)建面向未來的新體系和新服務。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)絡通信系統(tǒng)的智能化將體現(xiàn)在 6G 網(wǎng)絡系統(tǒng)本身，通過與 AI 技術的多層級深度融合，實現(xiàn)在沒有人工干預的情況下進行網(wǎng)絡自治、自調(diào)節(jié)以及自演進。同時，6G 網(wǎng)絡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)絡架構(gòu)全面融入 AI 技術，打破了傳統(tǒng)的以網(wǎng)絡為中心進行服務的架構(gòu)，轉(zhuǎn)換為以服務為中心的架構(gòu)，能夠根據(jù)服務需求和網(wǎng)絡環(huán)境自發(fā)地演進，從而適應未來更為復雜多變的應用場景，實現(xiàn)“網(wǎng)隨業(yè)變”。AI 以不同的方式融合進 6G 網(wǎng)絡系統(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)絡的云、管、

36、端引入分布式 AI，使得網(wǎng)絡能夠自運營、自優(yōu)化，成為全自動駕駛網(wǎng)絡；在無線設備物理層中用 AI 模型替換傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型，將數(shù)據(jù)處理模塊由相互獨立的設計結(jié)構(gòu)向聯(lián)合設計結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，提高網(wǎng)絡可靠性；在每個空口協(xié)議棧加入 AI 功能，增強協(xié)議的靈活性。數(shù)字孿生6G 網(wǎng)絡提供了萬智互聯(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前的側(cè)重收集與還原現(xiàn)實世界，進化到未來的側(cè)重操控現(xiàn)實世界。5G 網(wǎng)絡結(jié)合高速發(fā)展的傳感技術，使得人類能夠更精細化的了解世界，為數(shù)字孿生世界打通了現(xiàn)實至虛擬的感知通道。而 6G 網(wǎng)絡將結(jié)合后續(xù)的機器人和自動化技術，利用網(wǎng)絡所提供的可靠通道，對世界進行更精準的改造，進一

37、步為數(shù)字孿生世界打通虛擬至現(xiàn)實的操控通道。借助未來 6G 網(wǎng)絡的能力增強，數(shù)字城市、孿生工業(yè)、智慧醫(yī)療等眾多領域中都會得到大跨步的進步，數(shù)字孿生世界將逐步得以實現(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)絡架構(gòu)的設計理念之一。6G 網(wǎng)絡的“綠色”設計理念將體現(xiàn)在兩大方面，一是“綠色生態(tài)”，強調(diào)保護自然生態(tài)，增強通信設備與環(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)絡已從多角度實施了節(jié)能減排的策略，例如，實現(xiàn)軟硬件解耦提高硬件使用率、無線設備增加軟件節(jié)能方式、實現(xiàn)基站網(wǎng)絡級節(jié)能等等，6G 網(wǎng)絡將在 5G 已有的節(jié)能減排的方案之上，推動無線設備向通用化、

38、開放化發(fā)展，提高無線設備使用率，同時硬件設備采用更先進的低能耗材料，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)絡以共建共享的方式進行建設，6G 網(wǎng)絡的過去業(yè)務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)和機器學習等。未來伴隨著業(yè)務場景的拓展，以及新型業(yè)務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)絡等深度學習方法的視頻感知、車聯(lián)網(wǎng)雷達點云，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化學習類。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，包括算力硬件、分布式計算層、抽象及通用原語層，設

39、計全新的網(wǎng)絡標準接口，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)絡及傳輸協(xié)議，實現(xiàn)算力的協(xié)同與流動，實現(xiàn)全網(wǎng)的算力泛在，為各類業(yè)務以及高度智能化系統(tǒng)提供所需基礎設施。安全可信6G 網(wǎng)絡的安全可信包括安全和可信兩個方面，并且在 5G 網(wǎng)絡外掛式網(wǎng)絡安全模式的基礎上更加強調(diào)安全可信的內(nèi)生。網(wǎng)絡安全方面，6G 網(wǎng)絡需要以對抗網(wǎng)絡攻擊殺傷鏈為目標，將外掛式的安全防護轉(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)絡連接、操作系統(tǒng)乃至應用軟件的縱深全域安全防護體系，使網(wǎng)絡攻擊“進不來、改不了、出不去、逃不掉”。網(wǎng)絡可信方面，6G 網(wǎng)絡需要建立從底層數(shù)據(jù)到終端軟硬件、網(wǎng)絡傳輸和網(wǎng)

40、絡邊界的域內(nèi)可信和域間信任鏈傳遞機制，實現(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)絡的可信體系，即網(wǎng)絡可信。圖 3.1 網(wǎng)絡安全與網(wǎng)絡可信4. 6G 網(wǎng)絡能力指標體系在移動通信網(wǎng)絡的代際更替過程中，以上一代網(wǎng)絡的性能指標為基礎，通過重構(gòu)或優(yōu)化網(wǎng)絡架構(gòu)、協(xié)議方案，可以取得網(wǎng)絡性能指標的不斷提升；同時依據(jù)潛在的業(yè)務發(fā)展需求，內(nèi)生性引入新興的技術方案，可以有效增加網(wǎng)絡指標體系的衡量維度。未來 6G 時代的通信業(yè)務應用，例如全息通信，增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實等，對數(shù)據(jù)速率、時延和連接數(shù)等網(wǎng)絡 KPI 的需求與 5G 相比可能呈現(xiàn)數(shù)量級增長。對于 5G 網(wǎng)絡的延續(xù)性能力指標，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)絡需要結(jié)合新愿景和新需求進行全面增強。下面是 5G 增強類指標在 6G 網(wǎng)絡的預期和能力需求討論：速率指標：典型速率衡量指標包括小區(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，6G 網(wǎng)絡支持毫米波、太赫茲頻段通信，速率指標可以提升到 5G 網(wǎng)絡數(shù)十倍以上；頻譜效率指標：典型衡量指標包括小區(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 6G 網(wǎng)絡的頻譜效率指標需要有進一步提升；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)絡支持的流量密度能力需要提升到 5G 網(wǎng)絡的數(shù)十上百倍；連接密度：6G 網(wǎng)絡支持陸地、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)絡的連接密度相比 5G 網(wǎng)絡實現(xiàn)進一步提升；時延與可靠性：6G 網(wǎng)絡需要支持更精細粒度的空口調(diào)度時間間隔，6G網(wǎng)絡硬件需要進一步提升處理能力，在 5G 網(wǎng)絡基礎上，保障相同業(yè)務可靠性的情況下，6G 網(wǎng)絡的空口時延需要進一步降低，單次業(yè)務包傳輸?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)絡需要支持高鐵、飛機等交通工具運行狀態(tài)下的用戶連接，支持用戶移動速度需要達到 1000 km/h 以上；系統(tǒng)最大帶寬：6G 網(wǎng)絡支

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)帶寬需要達到 1 GHz 以上；系統(tǒng)能效：6G 網(wǎng)絡能效需要支持有負載場景下的高效的數(shù)據(jù)傳輸，支持無負載場景下的低能耗運行，因此，相比 5G 網(wǎng)絡，在支持系統(tǒng)休眠的基礎上，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)絡的系統(tǒng)能效的重要指標之一。除了傳統(tǒng)通信類指標增強外，6G 網(wǎng)絡還將演進和衍生出更多衡量維度，既包括比較具體的維度，比如感知技術融合后衍生除的定位精度、感知靈敏度等指標等，也包括抽象能力的指標維度，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)絡將在系統(tǒng)架構(gòu)設計和

44、協(xié)議棧設計階段就考慮 AI 相關需求并對其做標準化和固化，使 6G 網(wǎng)絡可以內(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習、自適應、自生成、自恢復、自伸縮等功能特性外，還需要支持對各項智能內(nèi)生能力進行量化對比，否則在進行相關技術標準化和協(xié)議設計時，將無法定量化對比某些局技術是“強”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)絡需要包含網(wǎng)絡態(tài)勢感知的多維度性能統(tǒng)計，以及對網(wǎng)絡風險進行分析評估的系列指標包，使網(wǎng)絡可以具量化地感知網(wǎng)絡態(tài)勢和評估網(wǎng)絡風險，及時更新安全防護策略。其次，安全信任的使能需要對用戶和業(yè)務的安全需求進行具體等級劃分，并映射至具體量化維度和指標，

45、便于網(wǎng)絡可以根據(jù)不同實現(xiàn)安全可信服務的按需定制、動態(tài)部署、自適應響應，保證安全運維的自動化、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)務類型、QoS 分類、計算并發(fā)度要求、通信類型、網(wǎng)絡延遲和調(diào)度效率等維度入手開展相關的詳細評估和深入研究。圖 4.1 6G 系統(tǒng)典型業(yè)務、指標體系和使能技術需要指出的是，上述指標分析是基于業(yè)務需求提出的未來 6G 網(wǎng)絡能力指標體系的理想預期，基于該預期業(yè)界將討論和考慮使能上述需求的關鍵技術，最終網(wǎng)絡能力指標體系的成型也會反過來受限于相關使能技術的突破和發(fā)展。最終 6 G 網(wǎng)絡新演進的具體量化指標有較大

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)絡指標體系除了獨立提出之外，在下一代無線網(wǎng)絡中還可能以組合/指標包的形式存在，用以適用多樣化用戶和業(yè)務應用需求。進而從定性和定量的需求角度選擇使能技術。我們當前處于 6G 網(wǎng)絡發(fā)展研究的初期，對于 6G 業(yè)務需求，網(wǎng)絡架構(gòu)探討剛剛開始進行，距離初步達成一致還需要一段時間的討論。對于 6G 使能技術還處于開放式的探討中。這種探討更多的是從獨立的技術本身的可行性角度出發(fā)，尚未考慮技術之間的影響和系統(tǒng)性的關聯(lián)分析?？梢灶A見到從當前時間節(jié)點到 6G 網(wǎng)絡技術完成標準化這個時間段，會進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分為無線和網(wǎng)絡兩個維度，但是下一代通信系統(tǒng)的技術維度將存在兩個趨勢，一是無線和網(wǎng)絡技術維度的模糊化，二是其他非通信的維度進入通信，如智慧、信任等維度。這需要我們以更開放的態(tài)度考慮 6G 使能技術的發(fā)展。目前業(yè)界有較多的潛在 6G 候選使能技術，從在本章中，我們對于一些高潛力的 6G 技術方向進行了初步探討，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)服務化架構(gòu)方向、新多址技術方向、智能和可信方向、數(shù)字孿生方向等。6G 無線使能技術高頻通信現(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，受到學術界的熱烈關注，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都是目前極具潛力的 6G 關鍵候選頻譜技術。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、安全等應用特點，未來有望應用于無線回傳/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、飛艇等天基平臺和空基平臺實現(xiàn)空天地海多維度一體化通信，與微納技術結(jié)合應用于從宏觀到微觀的多尺度通信。高頻通信技術目前需要研究和發(fā)展推進的工作方向主要包括：（1）太赫茲 關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 化等；（2）多種 6G 通信應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，未來高頻通信空口技術的架構(gòu)設計應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 用場景。其中高頻通信關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 信技術未來應用落地具有至關重要的決定性影響，也是目前高頻通信亟待突破的 最關鍵技術發(fā)展方向。智能超表面智能超表面技術是一種基于超材料發(fā)展起來新技術，也可以看做是超材料在移動通信領域的跨學科應用。智能超表面在超材料的基礎上增加控制電路，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，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可以實現(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、中繼等設備預計相對較低，可緩解網(wǎng)絡建設部署成本攀升；智能超表面技術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)射機或中繼設備中的功率放大器、增強有用信號、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現(xiàn)全雙工模式的傳輸。軌道角動量多址技術根據(jù)經(jīng)典電動力學理論，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度，兩者之間是相互獨立的。圖 5.3 OAM 模態(tài)示意圖OAM 復用技術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用前景。空天地一體化空天地一體化技術將實現(xiàn)地面通信、空基通信和天基通信三層網(wǎng)絡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)絡是典型的異構(gòu)網(wǎng)絡，是以地面網(wǎng)絡為依托、以天基網(wǎng)絡和空基網(wǎng)絡為拓展的立體分層、融合協(xié)作的網(wǎng)絡，各星座衛(wèi)星（包括高、中、低軌）、

54、高空網(wǎng)絡（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)絡提供偏遠地區(qū)、海洋、空域等立體覆蓋能力，協(xié)助地面網(wǎng)絡實現(xiàn)全域泛在覆蓋。深度融合的空天地一體化網(wǎng)絡可以充分利用衛(wèi)星、HAPS/HIBS 和地面 6G 網(wǎng)絡各自的特點與優(yōu)勢，實現(xiàn)用戶的極簡極智泛在接入和全域時敏服務?；诜盏臒o線網(wǎng)絡圖 5.5 基于服務的無線網(wǎng)絡示意圖SBA 服務化網(wǎng)絡實現(xiàn)了 5G 網(wǎng)絡功能模塊化、無狀態(tài)設計和 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)務的快速交付，但是 5G無線的技術架構(gòu)底層虛擬化程度不高，無法支持極低

55、時延的部署，業(yè)務融合程度較低，這些都約束了無線提供情境化業(yè)務的能力。所以接入網(wǎng)的服務化將是未來比較有應用價值的技術之一。這主要是因為下一代無線網(wǎng)絡需要賦能各行各業(yè)，對網(wǎng)絡的靈活性提出了很高的要求，同時下一代無線網(wǎng)絡對信任，智能，通感及編排的內(nèi)生設計要求，均要求接入網(wǎng)需要從煙囪式的協(xié)議棧架構(gòu)轉(zhuǎn)為基于服務的架構(gòu)。具體來說，6G 基于服務的無線網(wǎng)絡融入 AI、感知通信一體化，接入網(wǎng)相比這種方式可使得網(wǎng)絡性能最大化，網(wǎng)絡配置具有高的成本效率。無線 AI6G 是萬智互聯(lián)的時代，應用場景更為復雜，終端對網(wǎng)絡性能的要求也更高。雖然高頻段和多天線等新技術提升了網(wǎng)絡性能，但是網(wǎng)絡復雜度也因此進一步提升，加大了網(wǎng)

56、絡優(yōu)化難度。AI 技術依托于大數(shù)據(jù)技術和機器學習算法，能夠有效解決無線網(wǎng)絡中場景復雜多變的問題。雖然 5G 網(wǎng)絡已經(jīng)采用了一些外掛 AI的方式進行網(wǎng)絡優(yōu)化，但是這種外掛 AI 的方式應用效果有限，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 AI 將以多層級內(nèi)生、分布式協(xié)作、以服務為驅(qū)動的方式融合到無線技術中，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡自治、自調(diào)節(jié)以及自演進，以適應未來更為復雜多變的應用場景，實現(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 應用前景顯著，不僅能提高網(wǎng)絡性能，應對愈來愈復雜的場景需求，為各類業(yè)務提供定制化網(wǎng)絡質(zhì)

57、量體驗，還是實現(xiàn) 6G 網(wǎng)絡自治、自演進的關鍵技術。但是，無線 AI 技術應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)一標準；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，以突破技術難點，在 6G 系統(tǒng)中得以充分應用。6G 網(wǎng)絡使能技術數(shù)字孿生圖 5.7 數(shù)字孿生網(wǎng)絡示意圖6G 時代，數(shù)字孿生技術將被廣泛的應用于網(wǎng)絡之中，利用不斷進步的感知+建模技術，構(gòu)建真實物理網(wǎng)絡的虛擬數(shù)字孿生體，提供現(xiàn)實世界查詢+虛擬世界預估+現(xiàn)實與虛擬交互三大方面的能力。網(wǎng)絡數(shù)字孿生的實現(xiàn)，需要通過感知、建模、數(shù)據(jù)處理和管控等多種技術的強大的

58、現(xiàn)實還原能力，提供更全面的網(wǎng)絡狀態(tài)、更精準的問題定位；靈活的仿真模擬能力，依靠準確、虛擬、高效的機制建模，提供更便捷的策略模擬、更安全的方案預評估、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）是一種集鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、點對點傳輸、分布式存儲、共識機制、加密算法等多種技術為一體的技術體系。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，使用密碼學保證傳輸和訪問安全，實現(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)絡信任的新型計算范式和協(xié)作模式。區(qū)塊鏈憑借其獨

59、有的信任建立機制，正在改變諸多行業(yè)的應用場景和運行規(guī)則，是未來支撐 6G 網(wǎng)絡信任體系的關鍵。圖 5.8 基于區(qū)塊鏈的信任互聯(lián)網(wǎng)絡示意圖隨著移動互聯(lián)業(yè)務對大帶寬、廣覆蓋需求的進一步提高，向高頻頻段和天地一體立體化組網(wǎng)架構(gòu)等領域發(fā)展已經(jīng)成為未來 6G 移動通信網(wǎng)絡演進的必然趨勢。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)絡規(guī)模化部署要還需要跨越三個階段：一是在電信基礎設施網(wǎng)絡上實現(xiàn)電信領域區(qū)塊鏈網(wǎng)絡規(guī)?；渴穑纬蓞^(qū)塊鏈網(wǎng)絡規(guī)?；渴鸬脑缙陔r形；二是通過跨鏈技術實現(xiàn)電信網(wǎng)絡規(guī)劃化區(qū)塊鏈網(wǎng)絡和垂直行業(yè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡之間的跨鏈互通，形成服務社會的全行業(yè)區(qū)塊鏈底層基礎設施；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)絡與鏈下網(wǎng)絡，乃至與物理世界進行映射，最終實現(xiàn)泛在網(wǎng)絡信任。確定性網(wǎng)絡確定性機制最早提出是在 IEEE 組織，主要用于解決固定網(wǎng)絡中時延及帶寬的不確定性，形成了 TSN 技術體系。由于其局限在二層以太網(wǎng)，后又發(fā)展了 Det Net、DIP 技術體系，但研究仍然集中在固定網(wǎng)絡。移動網(wǎng)絡由于其天然空口的不確定性，以及端到端范圍較廣，實現(xiàn)確定性存在較大的難度。伴隨著移動網(wǎng)絡與各行業(yè)業(yè)務的深度結(jié)合，包括工業(yè)閉環(huán)控制、數(shù)字孿生、遠程醫(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)務新趨勢，移動網(wǎng)絡也應該由傳