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從研究到商業(yè)應用基本上都需要十年左右的時間。2019年是5G商用元年,,當前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,,但學術界和產業(yè)界普遍預測,無論5G發(fā)展是否能達到預期,,到2030年,,6G都將在全球范圍內投入應用。
當前,,我國已啟動6G基礎研究,,如何設計6G網絡,以應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,,是我們當下在6G研究中需要思考的問題。我們認為,,6G的研究應遵循“遠近結合”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測,提出足夠超前的先進技術方案,,另一方面要密切關注“5G+”發(fā)展過程中遇到的現(xiàn)實問題以及5G難以克服的內生困難,,進行有的放矢的理論研究和技術攻關。我們認為這種遠近結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。
網絡性能指標將大幅提升
每一代新的移動通信技術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,,提高人與網絡的連接能力,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絡的連接和通信,。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的性能指標將實現(xiàn)十到百倍的提升,,預計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,、人工智能等技術,,與垂直行業(yè)深度融合,以解決行業(yè)用戶基礎連接需求中的痛點,。6G一方面重點解決5G三大業(yè)務場景并存的實際問題,,另一方面提出宏大的“全業(yè)務場景”,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,。
網絡可用資源將豐富多樣
6G將融合衛(wèi)星網絡、無人機網絡,、水下通信等新技術,,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網絡中可用資源不僅包括地面移動通信網絡資源,,如基站,、無線路由器等,,還將包括衛(wèi)星網絡資源、無人機網絡資源,,以及水面及水下網絡資源,。各網絡協(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絡。6G網絡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、設備和設備間的短距離通信,,以及物理空間與虛擬空間的通信服務,。
隨著多技術的融合,6G移動通信系統(tǒng)的基礎服務能力將得到進一步拓展,。6G可用于業(yè)務的資源,,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網絡的智能管控實現(xiàn)透明、動態(tài),、優(yōu)化的調度,,支撐下一代人工智能、數(shù)字孿生,、虛擬現(xiàn)實,、增強現(xiàn)實等技術和應用。
新業(yè)務愿景將以人為本
當今,,全球范圍內對6G新業(yè)務的暢想不斷涌現(xiàn),,虛擬世界、隔空穿越,、觸手可及,、超級智能……6G業(yè)務是否會像科幻電影里描繪的那般神奇魔幻?我們認為,,總體而言,,6G業(yè)務將以全面提升用戶體驗為目標,進一步拓展與深化在垂直行業(yè)中的應用,,同時進行新業(yè)務場景與新商業(yè)模式的探索與創(chuàng)新,?;诋斍凹夹g發(fā)展趨勢,我們預判6G將能夠實現(xiàn)沉浸式全息通信,、虛實融合,、基于數(shù)字孿生的人、網,、城市等業(yè)務愿景,構建與人類社會和物理世界緊密連接的網絡空間,。
6G網絡將成為虛擬世界與物理世界之間的橋梁,。基于物理世界可生成數(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)務將遠程重構與再現(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在未來視頻會議,、在線課堂,、遠程全息手術等業(yè)務場景中將有巨大的應用前景。此外,,全感官類業(yè)務也是重要的6G業(yè)務愿景,,該業(yè)務將支持視覺、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)的精準傳輸與交互,,實現(xiàn)身臨其境的體驗。
新業(yè)務創(chuàng)新與實踐依賴于通信網絡技術的發(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)精準地反映至數(shù)字世界,,基于數(shù)字孿生技術構建全景式虛擬環(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將為數(shù)字,、物理和生物世界的融合奠定材料技術基礎。
展望未來,,6G網絡將融合信息通信,、新型材料、生物科學,、社會科學等諸多技術領域的創(chuàng)新成果,,具備更加強大的綜合能力,從而更加深刻地改變人類的生產和生活方式,。
將形成知識驅動的智聯(lián)網
6G時代,,更高級更復雜的大數(shù)據(jù)與人工智能應用需要先進的網絡技術支撐,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絡,而是希望通過意圖或需求來設計和配置網絡,。例如,,6G將具備全面智能化的網絡配置與管理能力,使網絡不再是專業(yè)人員的專屬領地,。用戶將可以像使用個人電腦一樣使用6G網絡,,擁有專屬主題的配置,,定制化地使用多種資源。面對如此紛繁復雜的需求,,傳統(tǒng)的人工設計與規(guī)劃必然無能為力,,必須采用智能化的方法。
網絡智能化一直是網絡控制與管理追求的目標,。網絡飛速發(fā)展,,單純的數(shù)據(jù)運算、問題求解和功能搜索等已經很難適應網絡管控的需求,,人工智能與網絡技術融合是大勢所趨,。從智能水平上來看,5G主要在網絡優(yōu)化,、智能運維、數(shù)據(jù)分析等局部領域使用了人工智能,。6G網絡將全面采用知識驅動的人工智能,,更注重智能模型的通用性、復用性,、可擴展性,、可解釋性,由原始數(shù)據(jù)提煉知識,,由模型實踐積累經驗,,并融入人類的領域知識與記錄,共同驅動網絡智能化進程,。在6G階段,,我們期望將智能全面賦予整個網絡,將知識加載到眾多的網元節(jié)點上,,使其像人類一樣具備自主學習,、自主感知、自主決策的能力,,從而使6G網絡能夠提供面向場景的高度個性化的智慧服務,,這就是知識驅動的智聯(lián)網。
業(yè)務網絡將提供按需服務
電信網絡的發(fā)展演進是“需求牽引技術,,技術推動需求”的螺旋上升過程,,在整個過程中“網絡資源”與“業(yè)務需求”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)務網絡的核心思想和理論,使我國業(yè)務網絡從無到有,,持續(xù)演進,。
業(yè)務網絡是業(yè)務導向型邏輯網絡,,重點關注業(yè)務與網絡的適配。移動智能網是業(yè)務網絡的初級階段,。在2G跟隨時代,,我國在移動通信領域首次突破了國外壟斷,建成了全球規(guī)模最大,、技術最先進的移動智能網,,并在后續(xù)3G、4G,、5G上業(yè)務網絡的各階段持續(xù)保持全球領先,。近年來,業(yè)務網絡逐步實現(xiàn)全面分層解耦與細粒度能力的智能開放,,讓傳統(tǒng)封閉的電信網絡向行業(yè)用戶賦能,。例如通過使用現(xiàn)有電信網絡的呼叫接續(xù)能力和號碼翻譯能力,為網約車,、外賣快遞,、網絡招聘等應用場景提供了保護雙方隱私的中間號(虛擬號碼)業(yè)務。
6G的業(yè)務網絡將是網絡之上的網絡,,從電信業(yè)務網絡發(fā)展為跨越各種網絡的通用業(yè)務網絡,,通過開放、共享,、融合,,將多維度多領域各類網絡映射為統(tǒng)一的邏輯網絡。當前,,我們正在基于業(yè)務網絡的思想進行6G網絡的研究,,實現(xiàn)無線網絡、廣域網絡,、衛(wèi)星網絡等多種疊加覆蓋網絡的協(xié)作與聯(lián)動,,面向未來各種業(yè)務場景中的功能和性能需求,支持應用的靈活性和多樣性,,提供按需服務,,在此過程中,希望達成多個性能指標的全局最優(yōu)化,。為滿足多樣化應用場景需求,,6G業(yè)務網絡應具備智能場景感知和自主策略生成能力。例如,,網絡應能夠根據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)流(比如沉浸式多媒體業(yè)務中視覺,、觸覺、味覺、嗅覺,、聽覺對應的數(shù)據(jù)流)的直接相關性和重要性,,對流進行優(yōu)先級排序或其他相關處理。
6G業(yè)務網絡可以智能感知用戶需求,,并根據(jù)業(yè)務屬性對不同數(shù)據(jù)流提供不同優(yōu)先級的傳輸服務,。例如,涉及人類生命生活健康的感知業(yè)務對可靠性的要求非常嚴格,,數(shù)據(jù)丟失應盡可能?。欢⒔换サ膴蕵奉悩I(yè)務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)服務對象和場景智能選取不同的資源調配策略進行6G業(yè)務網絡的資源配置,,從而提供差異化網絡服務,同時降低網絡運營和管控成本,。6G業(yè)務網絡支持立體覆蓋,、網絡孿生、內生智能以及內生安全,,這使其連接極為復雜,結構非常龐大,,因此可以認為6G業(yè)務網絡是一個復雜巨系統(tǒng),。要實現(xiàn)“以人為本、按需服務”這一6G業(yè)務網絡的目標,,必須對多目標最優(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,從而更加深刻地改變世界,。