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6G总体愿景与潜在关键技术白皮书总结

核心内容

6G作为下一代移动通信技术，将实现从“人与物”连接向“人机物智能互联”的跃迁，构建一个泛在精细、实时可信、有机整合的数字世界，实现“万物智联、数字孪生”的愿景。6G将融合通信、感知、计算、控制等多维能力，提供完全沉浸式交互场景，实现多感官、情感和意识层面的联通交互。

主要观点

• 6G将支持全域覆盖、虚实共生的连接能力，实现空天地一体化的全球无缝覆盖。
• 6G将推动通信与感知、计算、控制的深度融合，成为服务生活、赋能生产、绿色发展的基本要素。
• 6G将支持沉浸式云XR、全息通信、感官互联、智慧交互、通信感知、普惠智能、数字孪生和全域覆盖等应用场景，提升信息通信服务质量。
• 6G将通过内生智能、增强型无线空口、新物理维度无线传输、通信感知一体化、分布式自治网络架构、确定性网络、算力感知网络和星地一体融合组网等关键技术，实现更高性能和更广泛应用。

关键信息

一、6G总体愿景

• 实现人机物智慧互联，打造数字孪生世界。
• 支持沉浸式交互场景，满足多重感官、甚至情感和意识层面的联通交互。
• 提供全域覆盖，实现全球无缝连接。
• 实现智慧内生、多维感知、数字孪生、安全内生等新功能。

二、6G发展的宏观驱动力

（一）社会结构变革驱动力

• 数字技术将提升普惠包容，助力应对收入失衡问题。
• 全球中产阶级规模扩大，推动高品质智慧服务普及。
• 人口老龄化与少子化趋势将推动智能劳动力发展，提升人力资本和配置效率。
• 数字孪生将赋能社会治理，提升决策科学性与精准性。

（二）经济高质量发展驱动力

• 新技术将注入经济新动能，推动产业智能化转型。
• 全球化趋势将促进信息沟通成本的降低，推动国际贸易向服务和虚拟化发展。
• 6G将支持产业全智能化，提高生产创新力和效率。

（三）环境可持续发展驱动力

• 6G将助力降低碳排放，推动绿色发展。
• 支持高耗能行业的数字化管理，提高能效和环保能力。
• 极端天气和疫情等事件将推动更广泛的感知能力和智能协同能力。

三、6G潜在应用场景

• 沉浸式云XR：实现全面沉浸式体验，支持多种交互方式，如语音、手势、头部和眼球交互。
• 全息通信：提供身临其境的极致体验，支持高分辨率、高帧率和高吞吐量的全息显示。
• 感官互联：实现多维感官信息传输，提升用户交互体验。
• 智慧交互：支持情感交互与脑机接口，实现更智能的交互方式。
• 通信感知：实现对目标的检测、定位、识别和成像，提升环境感知能力。
• 普惠智能：支持万亿级智能终端，实现无处不在的智慧服务。
• 数字孪生：实现物理世界的数字镜像，支持模拟、验证、预测和控制。
• 全域覆盖：实现全球无盲区的宽带移动通信服务，支持无人机、飞机、轮船等场景。

四、6G潜在关键技术

（一）内生智能的新型网络

• 6G将实现AI技术的原生化，构建智能网络技术体系。
• 新型空口和网络架构将提升网络的高效性、可靠性、实时性和安全性。

（二）增强型无线空口技术

• 包括极化码、准循环LDPC码、超奈奎斯特采样、高谱效频分复用、重叠X域复用等。
• 多址接入技术将实现低成本、高可靠、低时延的接入需求。

（三）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。
• 这些技术将提升通信性能、支持新型应用场景。

（四）通信感知一体化

• 实现通信与感知功能的融合，提升网络的智能化水平。
• 利用无线信号进行环境感知，支持定位、成像、环境重构等。

（五）分布式自治网络架构

• 支持分布式、去中心化和自治化的网络机制。
• 实现网络资源的动态共享与部署，支持智能连接和多模信任架构。

（六）确定性网络

• 满足时延敏感业务的需求，包括确定的延迟、丢包率和乱序上限。
• 需要系统性优化资源分配、服务保护和QoS度量体系。

（七）算力感知网络

• 实现算力资源的统一建模和按需调度。
• 通过网络化的方式连接云、边、端算力资源，提升网络智能化水平。

（八）星地一体融合组网

• 实现地面、空中、天基、海基等网络节点的融合。
• 支持空天地海一体化覆盖，满足全域连接需求。

（九）支持多模信任的网络内生安全

• 需要支持中心化、第三方背书和去中心化的多种信任模式。
• 提升网络安全边界，构建内生安全架构，保障数据隐私和安全。

五、对6G发展的几点思考

（一）5G商用奠定6G基础

• 5G的成功商用为6G发展提供了技术、应用和产业基础。
• 预计3GPP将在2025年后启动6G国际标准研制，2030年实现商用。

（二）智赋万物、智慧内生

• 6G将实现网络智能化，推动网络进入智赋万物时代。
• 网络将具备自我学习、自我运行和自我维护的能力。

（三）高效利用高中低全频段

• 6G将开发并高效利用毫米波、太赫兹和可见光等高频段资源。
• 6GHz及其以下频段将作为基础资源，提升频谱使用效率。

（四）卫星等助力实现全域覆盖

• 卫星、无人机等非地面设施将作为地面网络的补充，实现全球无缝覆盖。
• 空天地海一体化网络将实现无缝漫游和多样化服务。

缩略语简表

英文缩写	英文全称	中文解释
AI	Artificial Intelligence	人工智能
AR	Augmented Reality	增强现实
DOICT	The Convergence of DT, OT, IT, and CT	数字、运营、信息、通信技术融合
DTN	Digital Twin Network	数字孪生网络
FDD	Frequency Division Duplex	频分双工
FTN	Faster-Than-Nyquist	超奈奎斯特采样
IHR	Intelligent Holographic Radio	智能全息无线电
IoT	Internet of Things	物联网
LDPC	Low Density Parity Check	低密度奇偶校验
MIMO	Multiple-Input Multiple-Output	多输入多输出
MR	Mixed Reality	混合现实
MTP	Motion-To-Photons	头动响应
OAM	Orbital Angular Momentum	轨道角动量
OVXDM	Overlapped X-domain Multiplexing	重叠X域复用
PAPR	Peak to Average Power Ratio	峰均功率比
PPD	Pixels Per Degree	像素每度
QoS	Quality of Service	服务质量
RIS	Reconfigurable Intelligent Surface	可重构智能表面
SEFFM	Spectrally Efficient Frequency Division Multiplexing	高谱效频分复用
TCA	Tight-Coupling Antenna	紧耦合天线阵列
TDD	Time Division Duplex	时分双工
UCA	Uniform Circular Array	均匀圆形天线阵
uHDD	Ultra High Data Density	超高数据密度
UTC-PD	Uni-Traveling-Carrier Photodiode	单行载流子光电探测器
VR	Virtual Reality	虚拟现实
XR	Extended Reality	扩展现实

参考资料

• Kharas, H., Gertz, G. The New Global Middle Class: A Cross-Over from West to East
• United Nation. World Population Prospects 2019: Highlight
• Xuewu Xu, Yuechao Pan, Phyu Mar Yi Lwin, and Xinan Liang, 3D Holographic Display and Its Data Transmission Requirement
• Chen X, Zhou M, Wang R. Evaluating Response Delay of Multimodal Interface in Smart Device
• Mugellini E, Lalanne D, Dumas B, et al. Human Machine Interaction
• 王凌豪，王淼，张亚文，张玉军. 未来网络应用场景与网络能力需求
• GSMA, The State of Mobile Internet Connectivity 2020