2023年6G无线系统设计原则和典型特征白皮书-IMT-2030_6G_推进组_48页_32mb

6G无线系统设计原则和典型特征总结

核心内容

本白皮书系统分析了6G无线系统的设计原则和典型特征，旨在指导6G无线系统的研发和部署。文档围绕可持续发展需求、新业务需求、新频谱需求、新技术对无线系统的要求等关键维度展开，强调6G系统在通信连接、计算、感知、传能、智能、安全、网络架构和协议设计等方面的全面演进。

主要观点

1. 6G无线系统需求分析

• 可持续发展需求：6G将推动经济、社会和环境的可持续发展，支持数字孪生、沉浸式交互、智能工业、数字健康等新业务。
• 新业务需求：包括超级无线宽带、超大规模连接、机器可靠通信、普惠智能服务和通信感知融合五大典型场景。
• 新频谱需求：6G将利用中低频段（如6GHz）、毫米波、太赫兹及可见光等频谱资源，实现更广的带宽和更高的传输速率。
• 新技术对无线系统的要求：
  • 无线原生智能：AI与网络深度融合，实现AI4Net、Net4AI、AIaaS等智能功能。
  • 通信感知融合：提升感知能力，实现“网络即传感器”。
  • 通信计算融合：实现通算一体化，支持分布式计算和本地化服务。
  • 超维度天线：提升频谱效率和覆盖能力。
  • 新型调制编码多址：支持非正交多址技术，提升网络灵活性。
  • 超高频通信：利用太赫兹和无线光通信实现超高速率。
  • 通信传能融合：提升能量效率，实现无线信号的双向传输和能量采集。
  • 星地融合通信：整合地面与非地面网络，实现全域覆盖和无缝连接。

2. 6G无线系统视图和特征

• 部署场景：包括空天地海一体化、多域融合、灵活组网、跨域协同等。
• 系统功能特征：涵盖灵活频谱、原生智能、通感融合、通算融合、信道主动管理等。
• 系统架构特征：包括灵活组网、至简协议、弹性可定制、能力开放、网络孪生自治等。
• 实现和运行特征：包括内生节能、内生可信、数字孪生网络等。
• 端到端设计：涵盖通信连接、数智算跨域、安全可信跨域等方面。

关键信息

6G设计原则

• 按需适配原则：支持灵活的系统参数、网元功能和组网形式，实现多样业务的定制化服务，提升系统敏捷性。
• 智慧原生原则：将人工智能作为网络本体功能，实现网络智能化和自动化运维。
• 融合一体化原则：实现通信、感知、计算、传能等能力的融合，提升系统整体效能。
• 数据原生原则：将数据作为核心要素，实现数据全生命周期管理，提升数据治理能力。
• 绿色低碳原则：在系统设计中融入节能减排理念，实现绿色网络的自优化和自组织。
• 内生可信原则：构建安全可信的网络体系，支持数据隐私保护、安全策略管理、智能防御机制等。
• 联合优化原则：通过跨域协同和联合优化，提升网络资源利用率和业务服务质量。

6G典型特征

• 灵活频谱：支持多层频段框架，实现动态频谱分配和高效利用。
• 原生智能：网络架构内生支持AI训练、推理和验证，提升网络智能化水平。
• 通感融合：实现通信与感知的深度融合，支持多维感知和智能决策。
• 通算融合：支持通信与计算的一体化，实现分布式算力调度和本地化服务。
• 信道主动管理：通过感知和AI技术实现波束管理、信道状态获取与反馈优化。
• 至简协议：减少协议冗余，实现灵活的业务支持和高效的信令交互。
• 弹性可定制：支持网络功能和资源的按需配置，实现灵活组网和个性化服务。
• 能力开放：网络向应用层开放计算、存储、AI等能力，支持跨域协同和业务创新。
• 网络孪生自治：实现数字孪生网络，支持智能规划、运维优化和自动迭代。
• 内生节能：通过智能调度和资源管理，实现绿色网络和低能耗设计。
• 内生可信：构建安全可信的网络架构，实现用户隐私保护和网络弹性。

未来展望与启示

• 6G将实现万物智联和数字孪生的愿景，成为新型数字基础设施。
• 跨域协同是6G设计的重要方向，包括网络功能、AI模型和安全策略的协同。
• 用户为中心的设计理念将贯穿6G系统，实现个性化服务和智能化管理。
• 数据原生和智慧原生将成为6G系统的核心特征，支持更复杂的业务和更高效的网络运行。
• 系统成本控制和商业模式创新是6G部署的重要考量，支持可持续发展和生态构建。

贡献单位

本白皮书由IMT-2030（6G）推进组组织编写，涵盖中国在6G领域的技术研究和标准制定成果。