中国信通院--6G总体愿景与潜在关键技术-白皮书_32页_3mb

6G总体愿景与潜在关键技术白皮书总结

核心内容

6G是下一代移动通信技术，旨在实现从“人与人”、“人与物”到“人机物智能互联”的跃迁，推动社会向智能化、绿色化、服务均衡化发展。6G将构建一个支持万物智联、数字孪生、沉浸式交互、多维感知、智慧交互、全域覆盖等能力的新型网络，成为支撑智慧生产与生活的重要基础设施。

主要观点

1. 智能化社会需求：6G将实现人机物智慧互联，通过多维感知、通信与计算的深度融合，支持更加智能、高效、可信的网络服务。
2. 技术融合与创新：6G将与人工智能、大数据、区块链、数字孪生等技术深度融合，实现通信、感知、计算和控制的协同。
3. 全域覆盖能力：6G将实现空天地一体化的全球无缝覆盖，包括地面、空中、海上、无人区等场景，满足各类终端的通信与连接需求。
4. 绿色可持续发展：6G将推动节能减排，提升网络能效，满足全球碳中和目标。
5. 极端事件应对：6G将支持实时感知与智能协同，提高对极端天气、疫情等突发事件的应对能力。

关键信息

一、6G总体愿景

• 实现人机物智慧互联，打造泛在精细、实时可信、有机整合的数字世界。
• 支持沉浸式交互场景，包括精确的空间互动、感官互联、智慧交互等。
• 实现通信感知一体化，构建数字孪生体系，提升对物理世界的数字化映射与管理能力。
• 提供全域覆盖，实现全球无盲区的宽带移动通信服务，包括地面、空中、海面、空间等。

二、6G发展的宏观驱动力

1. 社会结构变革

   • 数字技术将提升普惠包容性，应对收入结构失衡问题。
   • 全球中产阶级增长将推动高品质智慧服务普及。
   • 人口老龄化将促进智能化生产和服务，6G将支持无人化、智能化应用。

2. 经济高质量发展

   • 6G将推动生产方式向智能化、高精度、高可靠方向发展。
   • 降低信息沟通成本，助力全球化分工与服务贸易发展。

3. 环境可持续发展

   • 降低碳排放，实现绿色通信。
   • 支持高耗能行业数字化转型，如电力、建筑、工业等。
   • 提升环境实时感知能力，应对极端天气和突发疫情等事件。

三、6G潜在应用场景

1. 沉浸式云XR

   • 云化XR技术将降低终端计算负荷，实现全面沉浸式体验。
   • 需要超低时延（<10ms）和超高带宽（>10Gbps）。

2. 全息通信

   • 实现三维动态交互，提升用户体验。
   • 对网络提出高吞吐量（Tbps）和高可靠性要求。

3. 感官互联

   • 支持多维感官信息传输，如触觉、嗅觉、味觉等。
   • 需要高精度定位、低时延、高吞吐量等能力。

4. 智慧交互

   • 实现情感交互和脑机交互，支持智能体与人类的深度互动。
   • 需要时延<1ms，用户体验速率>10Gbps，可靠性>99.99999%。

5. 通信感知

   • 通信系统将具备感知能力，实现环境检测、定位、成像等。
   • 需要毫米波、太赫兹、可见光等高频率段的高效利用。

6. 普惠智能

   • 6G将实现万亿级智能终端互联，推动智能体协作与学习。
   • AI将赋能网络运维、智能工厂、无人机集群等场景。

7. 数字孪生

   • 实现物理世界与数字世界的映射与交互。
   • 需要高吞吐量、低时延、高精度定位与感知能力。

8. 全域覆盖

   • 实现空天地海一体化覆盖，满足偏远地区、远洋、空中等场景的通信需求。
   • 支持高精度定位、广域物联网接入、应急通信等服务。

四、6G潜在关键技术

1. 内生智能的新型网络

   • AI技术将内生于网络架构，提升网络自主运行与优化能力。
   • 包括新型空口、新型网络架构等。

2. 增强型无线空口技术

   • 极化码、LDPC码等提升传输效率。
   • 新波形技术（如FTN、SEFFM、OVXDM）满足复杂场景需求。
   • 多址接入技术（如非正交多址接入）提升接入能力。

3. 超大规模MIMO技术

   • 提升频谱效率、定位精度与通信距离。
   • 面临成本、信道建模、信号处理等挑战。

4. 带内全双工技术

   • 实现同时发射与接收信号，提升频谱效率。
   • 自干扰抑制是关键技术难点。

5. 新物理维度无线传输技术

   • 包括智能超表面（RIS）、轨道角动量（OAM）、智能全息无线电（IHR）等。
   • 实现更高分辨率、更高效传输与更智能感知。

6. 太赫兹与可见光通信技术

   • 太赫兹通信满足大容量、高速率需求，但需解决器件与传输问题。
   • 可见光通信适用于室内及特殊场景，但面临高带宽与上行链路挑战。

7. 通信感知一体化

   • 实现通信与感知功能融合，提升网络效率与服务质量。
   • 需要信号波形设计、算法处理、安全机制等协同。

8. 分布式自治网络架构

   • 实现网络的灵活组网、动态资源分配与智能运维。
   • 涉及多域协同、多模信任架构等。

9. 确定性网络

   • 满足工业、车联网等对时延、丢包率等有严格要求的场景。
   • 需要资源分配、服务保护、QoS度量等系统性优化。

10. 算力感知网络

    • 实现算力资源的统一建模与按需调度。
    • 通过端边云协同提升网络智能化与高效性。

11. 星地一体融合组网

    • 融合地面、卫星、无人机等网络，实现全域覆盖。
    • 需要解决多层网络协同、组网协议、移动性管理等问题。

12. 支持多模信任的网络内生安全

    • 适应6G多技术融合带来的安全挑战。
    • 实现集中式、分布式、第三方信任模式的共存与协同。

五、对6G发展的几点思考

1. 5G成功商用奠定基础

   • 5G已实现与垂直行业的深度融合，将为6G发展提供经验和支撑。
   • 6G将在2030年实现商用，3GPP预计在2025年后启动标准制定。

2. 智能化成为重要特征

   • 6G将推动网络向智慧化、自主化发展。
   • AI将从辅助运维扩展到网络性能优化、模式分析、架构创新等领域。

3. 高效利用全频段资源

   • 6G将向毫米波、太赫兹、可见光等高频段扩展。
   • 6GHz以下频段将通过重耕、聚合等方式提升使用效率。

4. 卫星等非地面设施助力全域覆盖

   • 卫星、无人机等将作为地面网络的补充，实现全球无缝覆盖。
   • 需要解决非地面网络与地面网络的协同与互操作问题。

关键技术挑战与趋势

• 技术挑战：包括AI赋能空口设计、信号处理复杂度、多模信任安全架构、高频段通信瓶颈、星地一体化组网、网络能耗与成本控制等。
• 发展趋势：网络智能化、通信感知一体化、频谱资源高效利用、全域覆盖、多技术融合、安全内生化等。

总结

6G是面向未来社会的通信技术，其愿景是实现人机物智慧互联、虚实融合、全域覆盖和数字孪生。其发展将受到社会结构、经济需求和环境可持续性等多重因素驱动。6G将融合人工智能、大数据、区块链等技术，实现通信、感知、计算与控制的深度协同。关键技术包括内生智能网络、超大规模MIMO、全双工、太赫兹与可见光通信、通信感知一体化、分布式自治网络、确定性网络、算力感知网络、星地一体组网和内生安全架构。这些技术将共同支撑6G实现从万物互联到万物智联的跨越，推动全球迈向更加智能、高效、绿色的未来通信时代。