6G技術應用愿景與需求報告

6G技術應用愿景與需求報告2030+

前言總體發(fā)展理念2030+愿景與場景3.1愿景：數(shù)字孿生，智能泛在3.2應用場景3.2.1智享生活3.2.2智賦生產(chǎn)3.2.1智享生活3.2.2智賦生產(chǎn)TOC\o"1-5"\h\z3.2.3智煥社會1042030+網(wǎng)絡性能指標需求1452030+網(wǎng)絡特征構想155.1按需服務的網(wǎng)絡165.2至簡網(wǎng)絡175.3柔性網(wǎng)絡185.4智慧內(nèi)生195.5安全內(nèi)生196結束語21參考文獻22參考文獻22#運用信息化手段緊密聯(lián)接城市消費需求與農(nóng)產(chǎn)品供給，可為農(nóng)業(yè)產(chǎn)品流注入極大活力，推進智慧農(nóng)業(yè)生態(tài)圈建設；大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術將支撐更大規(guī)模的無人機、機器人、環(huán)境監(jiān)測傳感器等智能設備，實現(xiàn)人與物、物與物的全聯(lián)接，在種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)等領域大顯身手。智賦工業(yè)對于工業(yè)生產(chǎn)而言，智賦生產(chǎn)意味著工業(yè)化與信息化深度融合。數(shù)字孿生技術與工業(yè)生產(chǎn)結合，不僅起到預測工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展因素的作用，還可以使實驗室中的生產(chǎn)研究借助數(shù)字域進行，進一步提高生產(chǎn)創(chuàng)新力越來越多的智慧工廠將集成人、機、物協(xié)同的智慧制造模式智，慧機器人將代替人類和現(xiàn)有的機器人成為敏捷制造的主力軍，工業(yè)制造更趨于自驅化、智能化。納米技術的發(fā)展將為工業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的監(jiān)測和檢測過程提供全新方式，納米機器人等可以成為產(chǎn)品的一部分，對產(chǎn)品進行全生命周期的監(jiān)控。工業(yè)生產(chǎn)、儲存和銷售方案將得以基于市場數(shù)據(jù)的實時動態(tài)分析，有效保障工業(yè)生產(chǎn)利益最大化。3.2.3智煥社會移動通信網(wǎng)絡是構建智慧社會的重要基礎設施。面向2030+，移動通信網(wǎng)絡是一個融合陸基、空基、天基和?；摹胺涸诟采w”通信網(wǎng)絡，不僅能極大提升網(wǎng)絡性能以支撐基礎設施智能化，更能極大延展公共服務覆蓋面、縮小不同地區(qū)的數(shù)字鴻溝，切實提升社會治理精細化水平，從而為構建智慧泛在的美好社會打下堅實基礎。

“泛在覆蓋”助力基礎設施智能化：超能交通在當前時代，5G賦能交通運輸業(yè)，使交通運輸初步實現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)化，并開始走向智慧化，輔助駕駛、遠程駕駛和自動駕駛將提升交通安全，提高出行效率。在2030+時代，交通運輸將不限于當前交通模態(tài)下的智慧演進，也將描繪出多模態(tài)互聯(lián)交通運輸?shù)拿篮迷妇?。?030+網(wǎng)絡的助力下，無論身處都市、深山亦或高空，人們都將體驗到優(yōu)質網(wǎng)絡性能及其帶來的智慧服務。例如：超能交通將在交通體驗、交通出行、交通環(huán)境等方面大放異彩。全自動無人駕駛將大行其道進一步模糊移動辦公、家庭互聯(lián)、娛樂生活之間的差異，開啟人類的互聯(lián)美好生活。通過有序運作“海-陸-空-太空”多模態(tài)交通工具，人們將真正享受到按需定制的立體交通服務。新型特制基站同時覆蓋各空間維度的用戶、城市上空無人機等，使得無人機路況巡檢、超高精度定位等多維合作護航成為可能，為人類塑造可信安全的交通環(huán)境。移動辦公家庭互聯(lián)娛樂生活即時救險無人況區(qū)環(huán)m推演亦8.移動辦公家庭互聯(lián)娛樂生活即時救險無人況區(qū)環(huán)m推演亦8.“泛在覆蓋”促進公共服務普惠化：精準醫(yī)療、普智教育、虛擬暢游基于5G的高速率、大連接、高可靠、低時延等特性，5G網(wǎng)絡開始提供智慧醫(yī)療、遠程教育等一系列公共服務，初步改善了城市與鄉(xiāng)村醫(yī)療資源覆蓋不均衡的現(xiàn)象，促進了優(yōu)質教育資源的共享。然而為，全面實現(xiàn)2030+公共服務的普惠化，達到“解放自我”的終極目標，需要利用“泛在覆蓋”通信網(wǎng)絡補盲和延伸地面網(wǎng)絡特性，滿足偏遠地區(qū)或地理隔離區(qū)域（如海島、民航客機、遠洋船舶）的網(wǎng)絡覆蓋需求，全面推動教育、醫(yī)療、文化旅游等公共服務的發(fā)展。在基于“泛在覆蓋”的6G網(wǎng)絡中，精準醫(yī)療將進一步延伸其應用區(qū)域，幫助更廣域范圍的人們構建起與之相應的個性化“數(shù)字人”，并在人類的重大疾病風險預測、早期篩查、靶向治療等方面發(fā)揮重要作用，實現(xiàn)醫(yī)療健康服務由“以治療為主”向“以預防為主”的轉化。利用全息通信技術與網(wǎng)絡中泛在的AI算力，6G時代的普智教育不僅能夠實現(xiàn)多人遠距離實時交互授課，還可以實現(xiàn)一對一智能化因材施教；數(shù)字孿生技術將實現(xiàn)教育方式的個性化和教育手段的智慧化，它可以結合每個個體的特點和差異，實現(xiàn)教育的定制化?！胺涸诟采w”通信網(wǎng)絡還將結合文化旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)力增效，通過全方位覆蓋的全息信息交互，人們可以隨時隨地共同沉浸到虛擬世界，可入云端觀險峰，可入五洋覽湍流。ft虛監(jiān)暢沿公共服務普惠優(yōu)普智教肓ft虛監(jiān)暢沿公共服務普惠優(yōu)普智教肓圖9.公共服務普惠化“泛在覆蓋”推動社會治理精細化：即時搶險、“無人區(qū)”探測5G與IoT技術的結合，可以支持諸如熱點區(qū)域安全監(jiān)控和智慧城市管理等社會治理服務。到2030+，“泛在覆蓋”將成為網(wǎng)絡的主要形式，完成在深山、深海、沙漠等“無人區(qū)”的網(wǎng)絡部署，實現(xiàn)空天地海全域覆蓋，推動社會治理便捷化、精細化與智能化。依托其覆蓋范圍廣、靈活部署、超低功耗、超高精度和不易受地面災害影響等特點，“泛在覆蓋”通信網(wǎng)絡在即時搶險、“無人區(qū)”探測等社會治理領域應用前景廣闊。例如通過“泛在覆蓋”和“數(shù)字孿生”技術實現(xiàn)“虛擬數(shù)字大樓”的構建，可迅速制定出火災等災害發(fā)生時的最佳救災和人員逃生方案；通過“無人區(qū)”的實時探測，可以實現(xiàn)諸如臺風預警、洪水預警和沙塵暴預警等功能，提前為災害防范預留時間。圖10.社會治理精細化42030+網(wǎng)絡性能指標需求結合上述面向2030+的全新應用場景的預測和相應的業(yè)務模式的分析，可以推演出各個場景下的網(wǎng)絡性能指標需求。例如，全息通信中，一張全息照片大小為7?8GByte,折合56?64Gbit,如果視頻也是同樣清晰度，考慮30幀/秒，折算速率需求為1.68?1.92Tbps達到Tbps量級［2］；5G定義的ITU指標僅支持下行20Gbps，上行10Gbps的峰值速率。超能交通場景下,飛機等承載的終端移動速度將超過1000km/h需滿足超高移速下的超高安全性和超高精度定位需求；5G定義的ITU指標僅支持500km/h的移動速度，對安全和定位精度沒有定義。諸如此類，對于2030+的應用場景帶來的指標需求，僅依靠5G現(xiàn)有的網(wǎng)絡和技術是難以實現(xiàn)的。因此，一方面需要推動5G技術的演進發(fā)展，在現(xiàn)有5G能力指標基礎上，盡可能提升關鍵性能指標需求；另一方面需要未來的6G網(wǎng)絡提供比5G更全面的性能指標，如超低時延抖動、超高安全、立

體覆蓋、超高定位精度等。未來網(wǎng)絡的需求必將帶來新技術的突破，潛在使能技術的研究迫在眉睫，如全頻段接入、新型編碼技術、超大規(guī)模天線、太赫茲和可見光通信、電磁波新維度以及空天地一體化網(wǎng)絡[3-9]等。依賴于上述及其他潛在使能技術，未來的網(wǎng)絡能力將得到極大提升，從而可以為用戶提供更加豐富的業(yè)務和應用。圖11列出了不同應用場景下的網(wǎng)絡性能指標需求和潛在使能技術。潛在使能技術軌道角動審新型編碼調制全頻段通信空天地一^化鬲縫力指標超恵秸度宦位（亞米圾）超/EE時延科動超高安全智事生活智潛在使能技術軌道角動審新型編碼調制全頻段通信空天地一^化鬲縫力指標超恵秸度宦位（亞米圾）超/EE時延科動超高安全智事生活智賦生產(chǎn)智煥社會用戶面時延

近實旺處理AfifiOK可幕性可見光晉斌農(nóng)業(yè)SttUk櫻近有仗傳編可靠性iJKKS度S5G?niO-1000?.

并考慮立體■畫連接散空度

較5G提升10-100能,圖11.2030+網(wǎng)絡性能指標需求及潛在技術52030+網(wǎng)絡特征構想結合未來愿景和技術發(fā)展趨勢，面向2030+的網(wǎng)絡在提升空口能力的基礎上，還將具備如下特征：一是按需服務的網(wǎng)絡，可以使用戶按需獲得網(wǎng)絡服務和極致網(wǎng)絡性能體驗；二是支持即插即用的至簡網(wǎng)絡；三是按需擴展、自治、自演進的柔性網(wǎng)絡；四是智慧內(nèi)生；五是安全內(nèi)生。智慧內(nèi)生保障了網(wǎng)絡的極簡、柔性、感知能力，安全內(nèi)生則讓網(wǎng)絡有更強大的免疫能力?；谶@些特征，6G網(wǎng)絡將能滿足2030+社會發(fā)展的全新需求，并實現(xiàn)“6G創(chuàng)新世界”的宏偉目標。圖12.2030+網(wǎng)絡特征構想5.1按需服務的網(wǎng)絡面向未來2030+的應用，網(wǎng)絡除提供極致的性能體驗之外，還需構建按需服務的網(wǎng)絡。按需服務網(wǎng)絡旨在滿足用戶個性化需求，為用戶提供極致性能服務。隨著新技術的不斷突破與發(fā)展，“數(shù)字孿生”世界將催生更多新業(yè)務、新場景，用戶需求趨于多元化和個性化。在面向2030+的移動通信系統(tǒng)中，按需服務網(wǎng)絡將提供動態(tài)的、極細粒度的服務能力供給，用戶可根據(jù)自身需求獲得相應的服務種類、服務等級以及不同服務的自由組合等。此外，當用戶需求發(fā)生改變時，按需服務網(wǎng)絡可無縫切換服務方式和內(nèi)容，實現(xiàn)網(wǎng)絡服務能力與用戶需求的實時精準匹配，為用戶帶來極致無差異化的性能體驗。圖13.按需服務網(wǎng)絡5.2至簡網(wǎng)絡至簡網(wǎng)絡是未來網(wǎng)絡架構演進的重要方向。隨著網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴展和復雜度的與日俱增，須對蜂窩網(wǎng)絡架構進行革新和極簡易化，實現(xiàn)“能力至強，結構至簡”。自然界中螞蟻窩的體積相對單只螞蟻的比例極大，他們卻能夠在不斷構建擴展蟻窩規(guī)模時保障蟻群的高效分工和蟻窩的連通，由此啟發(fā)我們從仿生學角度去思考未來6G網(wǎng)絡的結構如何設計。移動通信在網(wǎng)絡覆蓋上啟發(fā)自蜂窩，在未來架構演進上或許可以從蟻巢等獲得靈感，進一步實現(xiàn)網(wǎng)絡的四通八達，信息的快速傳遞，還可以按照用戶需要自然生長、自動演進。-EW■-EW■富滋寒由:礙冊也用if用百丘■卵駅：餉貝刪可芥81圖14.至簡網(wǎng)絡5.3柔性網(wǎng)絡柔性網(wǎng)絡將使能網(wǎng)絡按需擴展并實現(xiàn)網(wǎng)絡功能的自我演進，實現(xiàn)“按需伸縮，自主進化”。傳統(tǒng)網(wǎng)絡是按照所支持的最大容量進行設計和規(guī)劃，而用戶需求和網(wǎng)絡負荷則由于用戶移動帶來的潮汐效應而動態(tài)變化。因此，網(wǎng)絡性能無法適應業(yè)務需求和負荷的變化。面向2030的網(wǎng)絡需要考慮幾個設計手段：全軟件定義的端到端網(wǎng)絡、網(wǎng)絡協(xié)議的前向兼容性設計、去小區(qū)的網(wǎng)絡結構，以用戶為中心實現(xiàn)網(wǎng)絡自治與自演進。圖15.柔性網(wǎng)絡5.4智慧內(nèi)生智慧內(nèi)生將實現(xiàn)AI能力的全網(wǎng)滲透，實現(xiàn)“網(wǎng)絡無所不達，算力無處不在，智能無處不及”。通過網(wǎng)絡與計算深度融合形成的基礎設施，為AI提供無處不在的算力，從而實現(xiàn)無所不及的泛在智能0］。基于智慧內(nèi)生的網(wǎng)絡結合網(wǎng)絡自動化、AI及大數(shù)據(jù)能力，實現(xiàn)ZeroTouch運營運維。智慧內(nèi)生網(wǎng)絡還可以通過自聚焦的方式，有效滿足不斷出現(xiàn)的新需求，使能資源管理的智慧決策，降低成本并提高效率實，現(xiàn)數(shù)字轉型［11］。網(wǎng)絡AI中樞a網(wǎng)絡AI中樞a分布式算力及AI分布式算力及AI圖16.智慧內(nèi)生5.5安全內(nèi)生安全內(nèi)生的網(wǎng)絡實時監(jiān)控安全狀態(tài)并預判潛在風險，抵御攻擊與預測危險相結合，從而實現(xiàn)智能化的內(nèi)生安全，即“風險預判，主動免疫”。智能共識，通過聯(lián)網(wǎng)的智能主體間的交互和協(xié)同形成共識并，基于共識來排除干擾，為信息和數(shù)據(jù)提供高安全等級。智能防御，基于AI和大數(shù)據(jù)技術，精準部署安全功能并優(yōu)化安全策略，實現(xiàn)主動的縱深安全防御?？尚旁鰪?，使用可信計算技術，為網(wǎng)絡基礎設施、軟件等提供主動免疫功能，增強基礎平臺的安全水平。泛在協(xié)同，通過端、邊、管、云的泛在協(xié)同，準確感知整個系統(tǒng)安全態(tài)勢、敏捷處置安全風險。網(wǎng)絡將實現(xiàn)由互聯(lián)網(wǎng)安全向網(wǎng)絡空間安全的全面升級。智能共識網(wǎng)絡連接的智能主體協(xié)同共識，保障數(shù)據(jù)與信息安全可信増強使用可信計算技術.智能共識網(wǎng)絡連接的智能主體協(xié)同共識，保障數(shù)據(jù)與信息安全可信増強使用可信計算技術.為基礎設施提供主動免疫智能防御基于人工智能和大數(shù)據(jù)主動縱深防御泛在協(xié)同端、邊、網(wǎng)、云協(xié)同，準確感知安全態(tài)勢,處置安全風險圖17.安全內(nèi)生6結束語信息通信技術的快速發(fā)展加速了整個社會的信息化和數(shù)字化，推動著人類社會走向虛擬與現(xiàn)實相結合的數(shù)字孿生世界?！皠?chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”是整個信息通信行業(yè)發(fā)展的必由之路。面20向30+的社會發(fā)展，新的應用場景將層出不窮，如孿生體域網(wǎng)、超能交通、智能交互、通感互聯(lián)網(wǎng)等，它們對未來移動通信網(wǎng)絡的性能指標提出了更高的要求，包括超高峰值速率、超低時延抖動、三維覆蓋、超精定位等，同時對網(wǎng)絡的服務形式、部署與發(fā)展等都提出更高的要求，按需服務網(wǎng)絡、至簡網(wǎng)絡、柔性網(wǎng)絡、智慧內(nèi)生、安全內(nèi)生等將成為未來網(wǎng)絡的基本特征，通過智享生活、智賦生產(chǎn)和智煥社會，共同實現(xiàn)“數(shù)字孿生”的美好世界。目前，面向2030+的移動通信系統(tǒng)的愿景與發(fā)展需求還處于探索階段，業(yè)界并未得到統(tǒng)一的定義。預計未來幾年，世界各國將在技術路線和發(fā)展愿景上逐漸達成共識。中國移動踐行“創(chuàng)新驅動發(fā)展”的理念，將持續(xù)加大基礎研發(fā)投入，從新材料、新需求、新理論、新技術等維度出發(fā)，構建產(chǎn)、學、研協(xié)同創(chuàng)新平臺，共謀移動通信行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，共同實現(xiàn)“6G創(chuàng)新世界”的偉大夢想！參考文獻李正茂.通信4.0:重新發(fā)明通信網(wǎng)[M].中信出版社：北京，2016:36-48.E.C.Strinatietal.,“6G:TheNextFrontier:FromHolographicMessagingtoArtificialIntelligenceUsingSubterahertzandVisibleLightCommunication,”IEEEVehicularTechnologyMagazine，vol.14，no.3，pp.42-50，Sept.2019.M.Mozaffari，A.T.Z.Kasgari，W.Saad，M.Bennis，andM.Debbah，"Beyond5GWithUAVs:Foundationsofa3DWirelessCellularNetwork，"IEEETransactionsonWirelessCommunications，vol.18，no.1，pp.357-372，Jan.2019.D.Li,“OverlappedMultiplexingPrincipleandanImprovedCapacityonAdditiveWhiteGaussianNoiseChannel,”IEEEAccess,vol.6,pp.6840-6848，2017.E.Bjornson,L.Sanguinetti,H.Wymeersch,J.Hoydis,andT.L.Marzetta,“MassiveMIMOisareality—Whatisnext?Fivepromisingresearchdirectionsforantennaarrays,”DigitalSignalProcessing,vol.94,pp.3-20,Nov.2019.W.Cheng,W.Zhang,H.Jing,S.Gao,andH.Zhang,“OrbitalAngularMomentumforWirelessCommunications,”IEEEWirelessCommunications,vol.26,no.1,pp.100-107,Feb.2019.H.Yao,L.Wang,X.Wang,Z.Lu,andY.Liu,“TheSpace-TerrestrialIntegratedNetwork:AnOverview,”IEEECommunicationsMagazine,vol.56,no.9,pp.178—185,S