《電子技術(shù)應(yīng)用》
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6G:立體泛在 智聯(lián)天下

2021-06-03
來源:5G新知
關(guān)鍵詞: 6G

    移動通信以大概十年為周期發(fā)展演進,,每一代移動通信技術(shù)從研究到商業(yè)應(yīng)用基本上都需要十年左右的時間。2019年是5G商用元年,,當(dāng)前5G發(fā)展方興未艾,,一些重要的場景和能力還沒有充分展現(xiàn)出來,但學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍預(yù)測,,無論5G發(fā)展是否能達到預(yù)期,,到2030年,6G都將在全球范圍內(nèi)投入應(yīng)用,。

  當(dāng)前,,我國已啟動6G基礎(chǔ)研究,如何設(shè)計6G網(wǎng)絡(luò),,以應(yīng)對十年后的全球挑戰(zhàn),,滿足未來世界中不斷變化的通信需求,是我們當(dāng)下在6G研究中需要思考的問題,。我們認(rèn)為,,6G的研究應(yīng)遵循“遠(yuǎn)近結(jié)合”的總體思路,即一方面要對十年后的需求和場景進行大膽展望和預(yù)測,,提出足夠超前的先進技術(shù)方案,,另一方面要密切關(guān)注“5G+”發(fā)展過程中遇到的現(xiàn)實問題以及5G難以克服的內(nèi)生困難,進行有的放矢的理論研究和技術(shù)攻關(guān),。我們認(rèn)為這種遠(yuǎn)近結(jié)合的思路可以兼顧超前性和現(xiàn)實性,,有利于達成6G研究與落地的目標(biāo)。

  網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)將大幅提升

 

  每一代新的移動通信技術(shù)都將大幅度提升傳輸速率,。5G的三大場景中,,增強移動寬帶場景(eMBB)著重提升用戶體驗速率,提高人與網(wǎng)絡(luò)的連接能力,,而低時延高可靠場景(uRLLC),、低功耗大連接場景(mMTC)則能夠更好地支持物與網(wǎng)絡(luò)的連接和通信。相對于5G 10-20 Gbit/s的峰值速率,,0.1G-1Gbit/s的用戶體驗速率,,1ms的空中接口時延,100萬連接/平方公里的連接密度以及米級定位精度,,6G的性能指標(biāo)將實現(xiàn)十到百倍的提升,,預(yù)計6G的峰值速率可達1Tbit/s,用戶體驗速率可達1Gbit/s,,空中接口時延將低于1ms,,連接密度將達到1000萬連接/平方公里,定位精度可達厘米級。與此同時,,6G性能指標(biāo)也突破了單純的通信連接的范疇,,對安全、智能,、效率等方面提出了更多需求,。


  5G在發(fā)展過程中將融合大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng),、人工智能等技術(shù),,與垂直行業(yè)深度融合,以解決行業(yè)用戶基礎(chǔ)連接需求中的痛點,。6G一方面重點解決5G三大業(yè)務(wù)場景并存的實際問題,,另一方面提出宏大的“全業(yè)務(wù)場景”,期望滿足用戶個性化的極致性能需求,,實現(xiàn)以人為本的按需服務(wù),。

  網(wǎng)絡(luò)可用資源將豐富多樣


  6G將融合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、無人機網(wǎng)絡(luò),、水下通信等新技術(shù),,實現(xiàn)全球立體覆蓋,將空間,、陸地以及海洋緊密無縫地連接起來,。宏觀上,6G網(wǎng)絡(luò)中可用資源不僅包括地面移動通信網(wǎng)絡(luò)資源,,如基站,、無線路由器等,還將包括衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資源,、無人機網(wǎng)絡(luò)資源,,以及水面及水下網(wǎng)絡(luò)資源。各網(wǎng)絡(luò)協(xié)作進行通信,,實現(xiàn)立體覆蓋,。微觀上,6G將進一步發(fā)展以人為中心的體域網(wǎng)絡(luò),。6G網(wǎng)絡(luò)將形成既有廣度又有深度的多層覆蓋,,提供陸地通信、空間通信,、設(shè)備和設(shè)備間的短距離通信,,以及物理空間與虛擬空間的通信服務(wù),。

  隨著多技術(shù)的融合,,6G移動通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)服務(wù)能力將得到進一步拓展。6G可用于業(yè)務(wù)的資源,按照資源用途可分為感知資源,、計算資源,、通信資源、存儲資源與控制資源,。這五類資源無處不在,,豐富多樣,通過6G網(wǎng)絡(luò)的智能管控實現(xiàn)透明,、動態(tài),、優(yōu)化的調(diào)度,支撐下一代人工智能,、數(shù)字孿生,、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)和應(yīng)用,。

  新業(yè)務(wù)愿景將以人為本


  當(dāng)今,,全球范圍內(nèi)對6G新業(yè)務(wù)的暢想不斷涌現(xiàn),虛擬世界,、隔空穿越,、觸手可及、超級智能……6G業(yè)務(wù)是否會像科幻電影里描繪的那般神奇魔幻,?我們認(rèn)為,,總體而言,6G業(yè)務(wù)將以全面提升用戶體驗為目標(biāo),,進一步拓展與深化在垂直行業(yè)中的應(yīng)用,,同時進行新業(yè)務(wù)場景與新商業(yè)模式的探索與創(chuàng)新?;诋?dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢,,我們預(yù)判6G將能夠?qū)崿F(xiàn)沉浸式全息通信、虛實融合,、基于數(shù)字孿生的人,、網(wǎng)、城市等業(yè)務(wù)愿景,,構(gòu)建與人類社會和物理世界緊密連接的網(wǎng)絡(luò)空間,。


  6G網(wǎng)絡(luò)將成為虛擬世界與物理世界之間的橋梁?;谖锢硎澜缈缮蓴?shù)字化的虛擬世界,,物理世界中的人與人、人與物,、物與物之間可通過數(shù)字化世界來傳遞信息,。例如,全息通信業(yè)務(wù)將遠(yuǎn)程重構(gòu)與再現(xiàn)真實的三維世界,以可交互的方式將全息圖像或視頻從一個或多個信源傳輸?shù)揭粋€或多個信宿,,并高保真全息實時地顯示出來,,讓用戶在任何時間任何地點都能獲得完全沉浸式的交互體驗。上述全息通信和虛實融合技術(shù)在未來視頻會議,、在線課堂,、遠(yuǎn)程全息手術(shù)等業(yè)務(wù)場景中將有巨大的應(yīng)用前景。此外,,全感官類業(yè)務(wù)也是重要的6G業(yè)務(wù)愿景,,該業(yè)務(wù)將支持視覺、聽覺,、嗅覺,、味覺、觸覺的全感官體驗,,甚至心情,、病痛、習(xí)慣,、喜好等個體感受,,通過人、機,、物間多模態(tài)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸與交互,,實現(xiàn)身臨其境的體驗。

  新業(yè)務(wù)創(chuàng)新與實踐依賴于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,,同時也離不開諸多新型材料的突破,。例如,先進的柔性電子材料技術(shù)能夠在柔性塑料或薄金屬基板上制作有機/無機材料的電子器件,,柔軟,、輕薄、透明,、便攜,,可以彎曲、折疊,、扭曲,、壓縮、拉伸,,極大地擴展了電子器件的適用范圍,。柔性電子材料可用于制作眾多輕薄且柔軟的可穿戴傳感器,甚至無線皮膚接口,,其采集的信息可攜帶更多感官感受,,可將人類的真實狀態(tài)精準(zhǔn)地反映至數(shù)字世界,,基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建全景式虛擬環(huán)境,從而實現(xiàn)動態(tài)實景交互,,提高控制決策效率,,實時反饋評估效果,。

  可以說,,新一代的柔性電子材料技術(shù)將為數(shù)字、物理和生物世界的融合奠定材料技術(shù)基礎(chǔ),。

  展望未來,,6G網(wǎng)絡(luò)將融合信息通信、新型材料,、生物科學(xué),、社會科學(xué)等諸多技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果,具備更加強大的綜合能力,,從而更加深刻地改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)和生活方式,。

  將形成知識驅(qū)動的智聯(lián)網(wǎng)

 

  6G時代,更高級更復(fù)雜的大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用需要先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐,,個性化,、定制化理念將持續(xù)深化。行業(yè)用戶和個人用戶不再滿足于簡單地使用網(wǎng)絡(luò),,而是希望通過意圖或需求來設(shè)計和配置網(wǎng)絡(luò),。例如,6G將具備全面智能化的網(wǎng)絡(luò)配置與管理能力,,使網(wǎng)絡(luò)不再是專業(yè)人員的專屬領(lǐng)地,。用戶將可以像使用個人電腦一樣使用6G網(wǎng)絡(luò),擁有專屬主題的配置,,定制化地使用多種資源,。面對如此紛繁復(fù)雜的需求,傳統(tǒng)的人工設(shè)計與規(guī)劃必然無能為力,,必須采用智能化的方法,。

  網(wǎng)絡(luò)智能化一直是網(wǎng)絡(luò)控制與管理追求的目標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展,,單純的數(shù)據(jù)運算,、問題求解和功能搜索等已經(jīng)很難適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)管控的需求,人工智能與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合是大勢所趨,。從智能水平上來看,,5G主要在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、智能運維,、數(shù)據(jù)分析等局部領(lǐng)域使用了人工智能,。6G網(wǎng)絡(luò)將全面采用知識驅(qū)動的人工智能,,更注重智能模型的通用性、復(fù)用性,、可擴展性,、可解釋性,由原始數(shù)據(jù)提煉知識,,由模型實踐積累經(jīng)驗,,并融入人類的領(lǐng)域知識與記錄,共同驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)智能化進程,。在6G階段,,我們期望將智能全面賦予整個網(wǎng)絡(luò),將知識加載到眾多的網(wǎng)元節(jié)點上,,使其像人類一樣具備自主學(xué)習(xí),、自主感知、自主決策的能力,,從而使6G網(wǎng)絡(luò)能夠提供面向場景的高度個性化的智慧服務(wù),,這就是知識驅(qū)動的智聯(lián)網(wǎng)。

  業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)將提供按需服務(wù)

 

  電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演進是“需求牽引技術(shù),,技術(shù)推動需求”的螺旋上升過程,,在整個過程中“網(wǎng)絡(luò)資源”與“業(yè)務(wù)需求”之間始終存在彼此不能適配的根本矛盾。為了解決這個根本矛盾,,二十余年來,,我們提出并深化了業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的核心思想和理論,使我國業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)從無到有,,持續(xù)演進,。

  業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)是業(yè)務(wù)導(dǎo)向型邏輯網(wǎng)絡(luò),重點關(guān)注業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)的適配,。移動智能網(wǎng)是業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的初級階段,。在2G跟隨時代,我國在移動通信領(lǐng)域首次突破了國外壟斷,,建成了全球規(guī)模最大,、技術(shù)最先進的移動智能網(wǎng),并在后續(xù)3G,、4G,、5G上業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的各階段持續(xù)保持全球領(lǐng)先。近年來,,業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)逐步實現(xiàn)全面分層解耦與細(xì)粒度能力的智能開放,,讓傳統(tǒng)封閉的電信網(wǎng)絡(luò)向行業(yè)用戶賦能。例如通過使用現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)的呼叫接續(xù)能力和號碼翻譯能力,,為網(wǎng)約車,、外賣快遞,、網(wǎng)絡(luò)招聘等應(yīng)用場景提供了保護雙方隱私的中間號(虛擬號碼)業(yè)務(wù)。

  6G的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)將是網(wǎng)絡(luò)之上的網(wǎng)絡(luò),,從電信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展為跨越各種網(wǎng)絡(luò)的通用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),,通過開放、共享,、融合,,將多維度多領(lǐng)域各類網(wǎng)絡(luò)映射為統(tǒng)一的邏輯網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前,,我們正在基于業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的思想進行6G網(wǎng)絡(luò)的研究,,實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò),、廣域網(wǎng)絡(luò),、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等多種疊加覆蓋網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作與聯(lián)動,面向未來各種業(yè)務(wù)場景中的功能和性能需求,,支持應(yīng)用的靈活性和多樣性,,提供按需服務(wù),在此過程中,,希望達成多個性能指標(biāo)的全局最優(yōu)化,。為滿足多樣化應(yīng)用場景需求,6G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備智能場景感知和自主策略生成能力,。例如,,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流(比如沉浸式多媒體業(yè)務(wù)中視覺、觸覺,、味覺,、嗅覺、聽覺對應(yīng)的數(shù)據(jù)流)的直接相關(guān)性和重要性,,對流進行優(yōu)先級排序或其他相關(guān)處理,。

  6G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)可以智能感知用戶需求,并根據(jù)業(yè)務(wù)屬性對不同數(shù)據(jù)流提供不同優(yōu)先級的傳輸服務(wù),。例如,,涉及人類生命生活健康的感知業(yè)務(wù)對可靠性的要求非常嚴(yán)格,數(shù)據(jù)丟失應(yīng)盡可能??;而全息交互的娛樂類業(yè)務(wù)對可靠性要求相對不高,但對傳輸帶寬和時延要求更高,。

  總體而言,,通過對場景信息的實時感知和智能分析,可以根據(jù)服務(wù)對象和場景智能選取不同的資源調(diào)配策略進行6G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的資源配置,,從而提供差異化網(wǎng)絡(luò)服務(wù),,同時降低網(wǎng)絡(luò)運營和管控成本,。6G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)支持立體覆蓋、網(wǎng)絡(luò)孿生,、內(nèi)生智能以及內(nèi)生安全,,這使其連接極為復(fù)雜,結(jié)構(gòu)非常龐大,,因此可以認(rèn)為6G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜巨系統(tǒng),。要實現(xiàn)“以人為本、按需服務(wù)”這一6G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo),,必須對多目標(biāo)最優(yōu)化,、智能模型的可解釋性、群體策略的公平性,、控制穩(wěn)定性等理論問題開展深入地探索和研究,。

  信息通信的大潮滾滾向前,正在改變整個世界,。5G已來,,即將在未來十年逐步發(fā)揮出其巨大的潛力,而作為下一代移動通信技術(shù)的6G承載了人們更加美好的愿望,,將具有更加強大的能力,,提供更加豐富多彩的業(yè)務(wù),從而更加深刻地改變世界,。

 


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