《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(lái)源:5G新知
關(guān)鍵詞: 6G

    移動(dòng)通信以大概十年為周期發(fā)展演進(jìn),每一代移動(dòng)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(shí)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(chǎng)景和能力還沒(méi)有充分展現(xiàn)出來(lái),但學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界普遍預(yù)測(cè),無(wú)論5G發(fā)展是否能達(dá)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(guó)已啟動(dòng)6G基礎(chǔ)研究,如何設(shè)計(jì)6G網(wǎng)絡(luò),以應(yīng)對(duì)十年后的全球挑戰(zhàn),滿足未來(lái)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(wèn)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(duì)十年后的需求和場(chǎng)景進(jìn)行大膽展望和預(yù)測(cè),提出足夠超前的先進(jìn)技術(shù)方案,另一方面要密切關(guān)注“5G+”發(fā)展過(guò)程中遇到的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題以及5G難以克服的內(nèi)生困難,進(jìn)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(shí)性,有利于達(dá)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(dòng)通信技術(shù)都將大幅度提升傳輸速率。5G的三大場(chǎng)景中,增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場(chǎng)景(eMBB)著重提升用戶體驗(yàn)速率,提高人與網(wǎng)絡(luò)的連接能力,而低時(shí)延高可靠場(chǎng)景(uRLLC)、低功耗大連接場(chǎng)景(mMTC)則能夠更好地支持物與網(wǎng)絡(luò)的連接和通信。相對(duì)于5G 10-20 Gbit/s的峰值速率,0.1G-1Gbit/s的用戶體驗(yàn)速率,1ms的空中接口時(shí)延,100萬(wàn)連接/平方公里的連接密度以及米級(jí)定位精度,6G的性能指標(biāo)將實(shí)現(xiàn)十到百倍的提升,預(yù)計(jì)6G的峰值速率可達(dá)1Tbit/s,用戶體驗(yàn)速率可達(dá)1Gbit/s,空中接口時(shí)延將低于1ms,連接密度將達(dá)到1000萬(wàn)連接/平方公里,定位精度可達(dá)厘米級(jí)。與此同時(shí),6G性能指標(biāo)也突破了單純的通信連接的范疇,對(duì)安全、智能、效率等方面提出了更多需求。


  5G在發(fā)展過(guò)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(diǎn)。6G一方面重點(diǎn)解決5G三大業(yè)務(wù)場(chǎng)景并存的實(shí)際問(wèn)題,另一方面提出宏大的“全業(yè)務(wù)場(chǎng)景”,期望滿足用戶個(gè)性化的極致性能需求,實(shí)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(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)、水下通信等新技術(shù),實(shí)現(xiàn)全球立體覆蓋,將空間、陸地以及海洋緊密無(wú)縫地連接起來(lái)。宏觀上,6G網(wǎng)絡(luò)中可用資源不僅包括地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)資源,如基站、無(wú)線路由器等,還將包括衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資源、無(wú)人機(jī)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(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)立體覆蓋。微觀上,6G將進(jìn)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(dòng)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)服務(wù)能力將得到進(jìn)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(jì)算資源、通信資源、存儲(chǔ)資源與控制資源。這五類資源無(wú)處不在,豐富多樣,通過(guò)6G網(wǎng)絡(luò)的智能管控實(shí)現(xiàn)透明、動(dòng)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(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(duì)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(jí)智能……6G業(yè)務(wù)是否會(huì)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(yàn)為目標(biāo),進(jìn)一步拓展與深化在垂直行業(yè)中的應(yīng)用,同時(shí)進(jìn)行新業(yè)務(wù)場(chǎng)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(shì),我們預(yù)判6G將能夠?qū)崿F(xiàn)沉浸式全息通信、虛實(shí)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(huì)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(guò)數(shù)字化世界來(lái)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(shí)的三維世界,以可交互的方式將全息圖像或視頻從一個(gè)或多個(gè)信源傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)信宿,并高保真全息實(shí)時(shí)地顯示出來(lái),讓用戶在任何時(shí)間任何地點(diǎn)都能獲得完全沉浸式的交互體驗(yàn)。上述全息通信和虛實(shí)融合技術(shù)在未來(lái)視頻會(huì)議、在線課堂、遠(yuǎn)程全息手術(shù)等業(yè)務(wù)場(chǎng)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(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)的全感官體驗(yàn),甚至心情、病痛、習(xí)慣、喜好等個(gè)體感受,通過(guò)人、機(jī)、物間多模態(tài)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸與交互,實(shí)現(xiàn)身臨其境的體驗(yàn)。

  新業(yè)務(wù)創(chuàng)新與實(shí)踐依賴于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,同時(shí)也離不開(kāi)諸多新型材料的突破。例如,先進(jìn)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(jī)/無(wú)機(jī)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?cái)U(kuò)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(wú)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(shí)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)景交互,提高控制決策效率,實(shí)時(shí)反饋評(píng)估效果。

  可以說(shuō),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(lái),6G網(wǎng)絡(luò)將融合信息通信、新型材料、生物科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等諸多技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新成果,具備更加強(qiáng)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(shí)驅(qū)動(dòng)的智聯(lián)網(wǎng)

 

  6G時(shí)代,更高級(jí)更復(fù)雜的大數(shù)據(jù)與人工智能應(yīng)用需要先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐,個(gè)性化、定制化理念將持續(xù)深化。行業(yè)用戶和個(gè)人用戶不再滿足于簡(jiǎn)單地使用網(wǎng)絡(luò),而是希望通過(guò)意圖或需求來(lái)設(shè)計(jì)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(gè)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(duì)如此紛繁復(fù)雜的需求,傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)與規(guī)劃必然無(wú)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(yùn)算、問(wèn)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(shì)所趨。從智能水平上來(lái)看,5G主要在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、智能運(yùn)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(shí)驅(qū)動(dòng)的人工智能,更注重智能模型的通用性、復(fù)用性、可擴(kuò)展性、可解釋性,由原始數(shù)據(jù)提煉知識(shí),由模型實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn),并融入人類的領(lǐng)域知識(shí)與記錄,共同驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)智能化進(jìn)程。在6G階段,我們期望將智能全面賦予整個(gè)網(wǎng)絡(luò),將知識(shí)加載到眾多的網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)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(chǎng)景的高度個(gè)性化的智慧服務(wù),這就是知識(shí)驅(qū)動(dòng)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(jìn)是“需求牽引技術(shù),技術(shù)推動(dòng)需求”的螺旋上升過(guò)程,在整個(gè)過(guò)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(gè)根本矛盾,二十余年來(lái),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(guó)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)從無(wú)到有,持續(xù)演進(jìn)。

  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(diǎn)關(guān)注業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)的適配。移動(dòng)智能網(wǎng)是業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的初級(jí)階段。在2G跟隨時(shí)代,我國(guó)在移動(dòng)通信領(lǐng)域首次突破了國(guó)外壟斷,建成了全球規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的移動(dòng)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(lái),業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)逐步實(shí)現(xiàn)全面分層解耦與細(xì)粒度能力的智能開(kāi)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(guò)使用現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)的呼叫接續(xù)能力和號(hào)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(chǎng)景提供了保護(hù)雙方隱私的中間號(hào)(虛擬號(hào)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(guò)開(kāi)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(jìn)行6G網(wǎng)絡(luò)的研究,實(shí)現(xiàn)無(wú)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(dòng),面向未來(lái)各種業(yè)務(wù)場(chǎng)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(guò)程中,希望達(dá)成多個(gè)性能指標(biāo)的全局最優(yōu)化。為滿足多樣化應(yīng)用場(chǎng)景需求,6G業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備智能場(chǎng)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(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)流)的直接相關(guān)性和重要性,對(duì)流進(jìn)行優(yōu)先級(jí)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(duì)不同數(shù)據(jù)流提供不同優(yōu)先級(jí)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(duì)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(lè)類業(yè)務(wù)對(duì)可靠性要求相對(duì)不高,但對(duì)傳輸帶寬和時(shí)延要求更高。

  總體而言,通過(guò)對(duì)場(chǎng)景信息的實(shí)時(shí)感知和智能分析,可以根據(jù)服務(wù)對(duì)象和場(chǎng)景智能選取不同的資源調(diào)配策略進(jìn)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(shí)降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)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(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)。要實(shí)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(duì)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(wèn)題開(kāi)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(gè)世界。5G已來(lái),即將在未來(lái)十年逐步發(fā)揮出其巨大的潛力,而作為下一代移動(dòng)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(qiáng)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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