來(lái)源:工信頭條 作者:王玉峰 成昊沅 轉自:6G俱樂(lè )部

回顧歷史,移動(dòng)通信技術(shù)在短短40多年時(shí)間里改變了整個(gè)世界,4G及之前的技術(shù)應用主要面向人與人的聯(lián)接,5G之后開(kāi)始逐步從聯(lián)接人過(guò)渡到萬(wàn)物互聯(lián),讓經(jīng)濟社會(huì )自動(dòng)化成為可能。盡管從5G開(kāi)始,移動(dòng)通信已不再僅僅應用于手機,但Generation(“G”)的編號被沿用下來(lái)了,它將海納百川成為“新一代信息基礎設施”,作為數字經(jīng)濟的重要載體,使能并利用人工智能,成為“新基建”的關(guān)鍵內容。
6G關(guān)鍵技術(shù)題
隨著(zhù)5G的大規模商用,全球業(yè)界已經(jīng)開(kāi)始探索下一代移動(dòng)通信技術(shù)(6G)。2022年6月,IMT-2030(6G)推進(jìn)組(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“推進(jìn)組”)正式發(fā)布《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》白皮書(shū)。
為滿(mǎn)足未來(lái)6G更加豐富的業(yè)務(wù)應用,以及極致的性能需求,需要在探索新型網(wǎng)絡(luò )架構的基礎上,在關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域實(shí)現突破。當前,全球業(yè)界對6G關(guān)鍵技術(shù)仍在探索中,提出了一些潛在的關(guān)鍵技術(shù)方向,以及新型網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。

6G的關(guān)鍵技術(shù)具體包括內生智能的新空口和新型網(wǎng)絡(luò )架構,增強型無(wú)線(xiàn)空口技術(shù)、新物理維度無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)、太赫茲與可見(jiàn)光通信技術(shù)、跨域融合關(guān)鍵技術(shù)等新型無(wú)線(xiàn)技術(shù),內生智能的新型網(wǎng)絡(luò )、分布式自治網(wǎng)絡(luò )架構、算力感知網(wǎng)絡(luò )、確定性網(wǎng)絡(luò )、星地一體融合網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)絡(luò )內生安全等新型網(wǎng)絡(luò )技術(shù)??偨Y而言,6G中六大關(guān)鍵技術(shù)包括:原生智能、網(wǎng)絡(luò )感知、極致連接、星地融合、原生可信、碳中和。
典型場(chǎng)景和能力
6G應用場(chǎng)景廣闊,包括3個(gè)5G增強場(chǎng)景和3個(gè)新增場(chǎng)景,相比5G更加深入到行業(yè)應用。
增強移動(dòng)寬帶(eMBB)、海量物聯(lián)網(wǎng)(mMTC)、低時(shí)延高可靠(URLLC)是5G的三大典型場(chǎng)景,6G對其進(jìn)行了增強和擴展,明確了6G的六大主要場(chǎng)景:泛在連接、超大規模連接、超可靠低延遲通信、人工智能與通信的融合、感知與通信的融合、沉浸式通信等。
6G的15個(gè)能力指標包括:覆蓋范圍、感知相關(guān)能力、與人工智能相關(guān)的能力、可持續性、互操作性、定位精度,還包括峰值速率、用戶(hù)體驗速率、頻譜效率、區域流量容量、連接數密度、移動(dòng)性、時(shí)延、可靠性、安全隱私彈性。這些能力指標包括了6個(gè)IMT-2030的新能力和9個(gè)IMT-2030增強的能力。
這些場(chǎng)景和能力將為人類(lèi)帶來(lái)更加豐富、智能和高效的通信體驗,推動(dòng)社會(huì )的進(jìn)步和發(fā)展。
超大規模連接
該場(chǎng)景典型用例包括智慧城市、交通、物流、健康、能源、環(huán)境監測、農業(yè)和許多其他領(lǐng)域的擴展和新應用。這種場(chǎng)景需要支持高連接密度,如海量的物聯(lián)網(wǎng)設備。6G將實(shí)現百億級設備的同時(shí)連接。無(wú)論是智慧城市的各類(lèi)傳感器、智能交通系統,還是工業(yè)自動(dòng)化和智能制造等領(lǐng)域,都能實(shí)現高密度的設備連接和數據交互,構建起龐大而高效的數字生態(tài)系統。
超可靠低時(shí)延通信
該場(chǎng)景典型用例包括工業(yè)環(huán)境中的高性能通信,以實(shí)現完全自動(dòng)化控制和操作,可以實(shí)現的應用包括機器人交互、緊急服務(wù)、遠程醫療,以及電力傳輸和分配監控。此場(chǎng)景需要支持增強的可靠性、低延遲,以及精確定位。
泛在接入
6G將實(shí)現物-機-人-數字空間的全面連接。這一場(chǎng)景旨在增強連接性,以彌合數字?zhù)櫆?,可以通過(guò)與其他系統的互通來(lái)實(shí)現。無(wú)論在城市、農村或是空、天、地、海等各種環(huán)境中,6G網(wǎng)絡(luò )將實(shí)現無(wú)處不在的覆蓋,為用戶(hù)提供高速、穩定的通信服務(wù)。這將推動(dòng)數字經(jīng)濟的發(fā)展,促進(jìn)各行業(yè)的創(chuàng )新與協(xié)作。
感知與通信的融合
通過(guò)提供廣域多維傳感,以及互聯(lián)設備的時(shí)間、空間、網(wǎng)絡(luò )環(huán)境等信息,這一場(chǎng)景有助于需要傳感功能的新應用和服務(wù)。該場(chǎng)景典型用例包括輔助導航、活動(dòng)檢測和運動(dòng)跟蹤、環(huán)境監測,以及為AI、XR和數字孿生應用提供周?chē)h(huán)境的傳感數據/信息。通過(guò)6G的智能感知等功能,為智慧城市、環(huán)境監測等提供高效解決方案。感知與通信的融合將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,實(shí)現更精確、高效的數據采集和傳輸。
沉浸式通信
這一場(chǎng)景典型用例包括沉浸式XR通信、遠程多感官呈現和全息通信。沉浸式通信中,以時(shí)間同步的方式支持視頻、音頻和其他環(huán)境數據的混合流量是其不可或缺的組成部分。而且,提高頻譜效率和一致服務(wù)體驗的能力,以及在各種環(huán)境中利用更高數據速率和增強移動(dòng)性之間的平衡至關(guān)重要。某些沉浸式通信用例可能還需要支持高可靠性和低延遲,以便與真實(shí)和虛擬對象進(jìn)行響應和準確地交互,以及更大的系統容量來(lái)同時(shí)連接眾多設備。
人工智能與通信的融合
這一場(chǎng)景將支持分布式計算和AI驅動(dòng)的應用。它通過(guò)利用數據收集、本地或分布式計算卸載,以及跨智能節點(diǎn)的AI模型分布式訓練和推理,實(shí)現前所未有的專(zhuān)業(yè)用例。該場(chǎng)景典型用例包括輔助自動(dòng)駕駛、醫療輔助應用設備之間的自主協(xié)作、跨設備和網(wǎng)絡(luò )的繁重計算卸載、數字孿生的創(chuàng )建和預測,以及協(xié)作機器人。通過(guò)深度融合人工智能技術(shù),6G通信系統將具備智能感知、智能決策和智能優(yōu)化的能力,為用戶(hù)提供個(gè)性化、智能化的通信服務(wù)。無(wú)論是智能語(yǔ)音助手、智能推薦系統,還是智能物聯(lián)網(wǎng)設備,人工智能的融合將使通信更加智能、高效。
目標與趨勢:數字經(jīng)濟、人工智能和新基建
6G系統將實(shí)現物-機-人-數字空間的全面連接,并將物理世界和虛擬世界相互連接。6G系統有望將感知和人工智能等能力融入網(wǎng)絡(luò )中,成為新型數字基礎設施,為新用戶(hù)提供支持和賦能新應用。預計6G用戶(hù)和應用將呈現九大趨勢,包括泛在智能,泛在計算,沉浸式多媒體和多感官通信,數字孿生和擴展世界,智能工業(yè),數字醫療與健康,泛在連接,感知和通信的融合,以及可持續性。
通過(guò)實(shí)現這些目標和趨勢,未來(lái)的6G系統將為人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)更廣泛的連接、更智能的應用,將成為連接人們與世界的關(guān)鍵基礎設施,助力推動(dòng)社會(huì )的數字化發(fā)展和改善人類(lèi)生活。
數字經(jīng)濟的載體
數字經(jīng)濟是指以信息技術(shù)為基礎的現代經(jīng)濟形態(tài),數字化和網(wǎng)絡(luò )化的形式為經(jīng)濟資源的高效使用和配置提供了支持。數字經(jīng)濟能夠通過(guò)新興技術(shù)和工具實(shí)現效率和效益的提高,并創(chuàng )造出全新的商業(yè)機遇和消費體驗。
而6G將進(jìn)一步推動(dòng)數字經(jīng)濟的發(fā)展。首先,6G將推動(dòng)數字經(jīng)濟的創(chuàng )新和創(chuàng )造力。隨著(zhù)6G的普及,人們可以享受到更快速的下載和上傳速度,這將加速數字內容的傳播和共享。無(wú)論是在電子商務(wù)、云計算、人工智能,還是虛擬現實(shí)等領(lǐng)域,6G都將為創(chuàng )新公司和創(chuàng )業(yè)者提供更好的平臺,促進(jìn)他們的發(fā)展和繁榮。
其次,6G的低延遲特性將推動(dòng)數字經(jīng)濟的實(shí)時(shí)性和互動(dòng)性。在6G的時(shí)代,人們將能夠更快地響應和處理信息,實(shí)現實(shí)時(shí)的交互和溝通。這將為在線(xiàn)教育、遠程醫療、智能交通等領(lǐng)域帶來(lái)巨大的改變。
此外,6G的高帶寬和連接密度將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,進(jìn)一步促進(jìn)數字經(jīng)濟的融合和創(chuàng )新。物聯(lián)網(wǎng)連接了各種設備和傳感器,通過(guò)數據的收集和分析,為企業(yè)和個(gè)人提供了更多的商機和智能化服務(wù)。在6G時(shí)代,物聯(lián)網(wǎng)將更加廣泛應用于智能家居、智能城市、智慧農業(yè)等領(lǐng)域,進(jìn)一步推動(dòng)數字經(jīng)濟的增長(cháng)和創(chuàng )新。
然而,6G在數字經(jīng)濟領(lǐng)域的發(fā)展也面臨一些挑戰。首先是技術(shù)挑戰,6G通信技術(shù)的研發(fā)和部署需要巨大的投資和研究。其次是安全和隱私挑戰,隨著(zhù)數字經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,數據的安全和隱私問(wèn)題變得更加突出,需要制定相應的政策和法規進(jìn)行保護和管理。此外,數字?zhù)櫆虾图夹g(shù)普及也是挑戰之一,需要確保6G技術(shù)的普及性,讓更多的地區和人群能夠享受到數字經(jīng)濟發(fā)展的好處。
總體而言,6G通信技術(shù)將為數字經(jīng)濟的發(fā)展帶來(lái)革命性的改變。通過(guò)提供更快速、更可靠的連接,6G將促進(jìn)數字經(jīng)濟的創(chuàng )新和創(chuàng )造力,推動(dòng)實(shí)時(shí)性和互動(dòng)性的提升,加速物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,進(jìn)一步推動(dòng)數字經(jīng)濟的融合和創(chuàng )新。我們期待著(zhù)6G技術(shù)的到來(lái),為數字經(jīng)濟開(kāi)辟更加廣闊的未來(lái)。
6G與人工智能:利用并使能
AI具有學(xué)習、推理和自主決策的能力。AI應用的本質(zhì)就是通過(guò)不斷增強的算力對大數據中蘊含的價(jià)值進(jìn)行充分挖掘與持續學(xué)習的過(guò)程,
一方面,從6G時(shí)代開(kāi)始,網(wǎng)絡(luò )自學(xué)習、自運行、自維護都將構建在A(yíng)I和機器學(xué)習能力之上。網(wǎng)絡(luò )自身就像一個(gè)“棋圣”,能夠從容應對各種實(shí)時(shí)的變化。6G 將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )從連接的事物革命為“連接的智能”,人工智能/機器學(xué)習將成為未來(lái)無(wú)線(xiàn)通信系統各個(gè)方面的基本組成部分。
AI將通過(guò)與無(wú)線(xiàn)架構、無(wú)線(xiàn)數據、無(wú)線(xiàn)算法和無(wú)線(xiàn)應用結合,構建新型智能網(wǎng)絡(luò )架構體系。AI原生的新型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )架構要充分利用網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間的通信、計算和感知能力,通過(guò)分布式學(xué)習、群智式協(xié)同,以及云邊端一體化算法部署,使得6G網(wǎng)絡(luò )原生支持各類(lèi)人工智能應用,構建新的網(wǎng)絡(luò )生態(tài),并實(shí)現以新型網(wǎng)絡(luò )使用者為中心的業(yè)務(wù)體驗。
利用原生的AI能力,6G可以更好地對無(wú)處不在的具有智慧感知、通信和計算能力的網(wǎng)絡(luò )、基站和終端進(jìn)行統籌管理,利用大規模的智能分布式協(xié)同服務(wù),使網(wǎng)絡(luò )中的通信和算力效用最大化。
AI原生的新空口技術(shù)通過(guò)調用AI算法支持無(wú)線(xiàn)資源的智能調度,實(shí)現實(shí)時(shí)的業(yè)務(wù)需求匹配,將AI需求考慮在接口協(xié)議棧的設計中。AI賦能的新型協(xié)議棧,即深度融合AI、機器學(xué)習技術(shù),突破了現有空口的模塊化設計的框架,實(shí)現無(wú)線(xiàn)環(huán)境、資源,以及業(yè)務(wù)等多維特性的深度挖掘和利用,將會(huì )顯著(zhù)提高6G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的效率、可靠性、實(shí)時(shí)性和安全性。
新型空口技術(shù)可以通過(guò)端到端的學(xué)習來(lái)增強數據平面和控制信令的連通性、效率和可靠性,允許針對特定場(chǎng)景在深度感知和預測的基礎上進(jìn)行定制,且空口技術(shù)的組成模塊可以靈活地進(jìn)行拼接,以滿(mǎn)足各種應用場(chǎng)景的不同要求。借助多智能體等AI方法,可以使通信的參與者之間高效協(xié)同,提高通信傳輸能效。利用數據和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的黑盒建模能力,可以從無(wú)線(xiàn)數據中挖掘并重構未知的物理信道,從而設計最優(yōu)的傳輸方式,提高頻譜利用率。
另一方面,人工智能領(lǐng)域此前專(zhuān)注于通過(guò)調整人工智能模型來(lái)提高人工智能解決方案的結果,而在實(shí)際的工程應用中發(fā)現,AI系統落地效果的好壞只有20%取決于算法,80%取決于數據的質(zhì)量??梢哉f(shuō),數據是AI的“原油”。因此,應該更加關(guān)注數據層面。最近,人工智能的重點(diǎn)已轉移到增強和豐富用于訓練算法的數據上。
而6G像遍布通信網(wǎng)絡(luò )的神經(jīng)系統,形成數字世界的神經(jīng)中樞,提供高效、準確、海量的多維數據的感知,更快速、更可靠、更高效的數據傳輸,作為數字世界的“超級基礎設施”,賦能全社會(huì )數字化轉型,成為人工智能普及和發(fā)展的關(guān)鍵因素——將智能帶給每個(gè)人、每個(gè)家庭、每輛車(chē)、每個(gè)企業(yè)。
新基建的重要內容
新基建與6G的結合將為社會(huì )發(fā)展帶來(lái)巨大的潛力和機遇。新基建是指以信息技術(shù)為基礎,以數字化、智能化為核心,以推動(dòng)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和滿(mǎn)足人民美好生活需要為目標的基礎設施建設。它涵蓋了數字基礎設施、智能交通、數字城市、智慧能源等多個(gè)領(lǐng)域,為經(jīng)濟社會(huì )提供了更高效、更智能的基礎設施支撐。
6G將在新基建中發(fā)揮重要的作用。首先,6G將推動(dòng)新基建的數字化和智能化發(fā)展。通過(guò)6G技術(shù)的應用,新基建項目將實(shí)現更快速、更可靠的數據傳輸和通信,推動(dòng)數字基礎設施的建設和智能交通系統的發(fā)展,提高城市管理和服務(wù)的效率。同時(shí),6G還將為數字城市、智慧能源等領(lǐng)域提供更廣泛的連接和更精確的數據采集能力,加快新基建的進(jìn)程。
其次,6G將為新基建基礎設施提供更高的要求和支持。6G將具備超大規模連接和極高可靠低時(shí)延的特性,能夠支持大規模物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現,使得各種設備和傳感器能夠高效地進(jìn)行數據交換和互聯(lián)。這將為新基建基礎設施提供更智能、更精準的監測和管理能力,實(shí)現對基礎設施運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知和智能調控,提高設施的可靠性和安全性。
最后,6G融合人工智能和感知技術(shù),將為新基建帶來(lái)更廣闊的前景和應用場(chǎng)景。通過(guò)將人工智能算法與6G的通信網(wǎng)絡(luò )結合,可以實(shí)現更智能的數據分析和決策,提高新基建項目的運營(yíng)效率和管理水平。同時(shí),6G的感知技術(shù)將實(shí)現對環(huán)境、交通、能源等要素的高精度感知,為新基建的規劃和設計提供更全面的數據支持,實(shí)現對基礎設施的智能化監控和管理。
6G不僅將滿(mǎn)足人們對更快速、更可靠的通信的需求,還將推動(dòng)各行業(yè)的創(chuàng )新和發(fā)展,助力構建數字化、智能化的社會(huì )。隨著(zhù)數學(xué)、物理、材料和生物等基礎學(xué)科的創(chuàng )新驅動(dòng),我們期待6G將帶來(lái)更多令人驚嘆的技術(shù)突破和應用場(chǎng)景,為人類(lèi)的進(jìn)步和發(fā)展注入新的動(dòng)力。
未來(lái)發(fā)展與挑戰
隨著(zhù)科技的不斷進(jìn)步,6G通信技術(shù)正逐漸成為人們對未來(lái)數字化社會(huì )的期待。然而,6G的發(fā)展道路并不平坦,它面臨著(zhù)一系列挑戰。
首先,技術(shù)挑戰是6G發(fā)展的主要障礙之一。6G通信技術(shù)要求具備更高的傳輸速率、更低的延遲和更大的網(wǎng)絡(luò )容量。為了滿(mǎn)足這些要求,需要開(kāi)發(fā)新的天線(xiàn)、芯片和協(xié)議等關(guān)鍵技術(shù)。此外,為了實(shí)現更高的可靠性和更廣泛的覆蓋范圍,還需要解決信號干擾、波束賦形和多路徑傳播等問(wèn)題。因此,技術(shù)研發(fā)和標準制定是6G發(fā)展的關(guān)鍵,需要全球各方的合作和投入。
其次,頻譜資源也是6G發(fā)展的挑戰之一。隨著(zhù)現有無(wú)線(xiàn)通信系統的快速增長(cháng),頻譜資源變得越來(lái)越緊張。6G的高速率和低延遲要求更大的頻譜帶寬,但現有的頻譜資源無(wú)法滿(mǎn)足需求。因此,需要開(kāi)發(fā)新的頻譜管理策略,包括頻譜共享、頻譜切片和新頻段的利用等,以實(shí)現更高效的頻譜利用和分配。
第三,隱私和安全問(wèn)題是6G發(fā)展過(guò)程中需要解決的重要挑戰。6G的廣泛應用將涉及大量的個(gè)人信息和敏感數據,如何保護用戶(hù)的隱私和數據安全成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí),網(wǎng)絡(luò )安全威脅也將隨著(zhù)6G技術(shù)的發(fā)展而增加。因此,需要建立全面的隱私保護機制和網(wǎng)絡(luò )安全體系,確保6G網(wǎng)絡(luò )的安全可靠性。
此外,6G的普及和推廣也面臨著(zhù)數字?zhù)櫆虾图夹g(shù)普及的挑戰。雖然6G技術(shù)具有巨大的潛力,但是普及程度和應用覆蓋范圍可能會(huì )受到地理、經(jīng)濟和社會(huì )因素的限制。為了確保6G技術(shù)的普及性和普惠性,需要采取措施推動(dòng)技術(shù)普及和數字?zhù)櫆系目s小,包括提供基礎設施建設、降低成本、推動(dòng)政策支持等。
最后,需要注重綠色、低碳可持續發(fā)展。低碳綠色必須成為6G技術(shù)創(chuàng )新考量的要求,需要通過(guò)技術(shù)和非技術(shù)的創(chuàng )新,使6G時(shí)代網(wǎng)絡(luò )實(shí)現“碳達峰”。同時(shí),6G網(wǎng)絡(luò )將助力千行百業(yè)的數智化轉型,助力其他行業(yè)減排,是實(shí)現行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。為此,需要開(kāi)展網(wǎng)絡(luò )架構、空口設計和研發(fā)高效硬件等方面的研究工作,并結合更細粒度的節能技術(shù)來(lái)實(shí)現。
為了應對這些挑戰,全球各方需要加強合作,包括政府、企業(yè)、學(xué)術(shù)界和標準組織等。同時(shí),還需要加大研發(fā)投入,推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的突破和創(chuàng )新。此外,政策和法規的制定也是至關(guān)重要的,以確保6G技術(shù)的可持續發(fā)展和社會(huì )效益的最大化,并推動(dòng)數字化社會(huì )向更加智能、高效和可持續的未來(lái)邁進(jìn)。
聯(lián)系客服