中国联通6G业务白皮书

中国联通6G业务白皮书 中国联通研究院 2023年6月 版权声明 本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 目录 中国联通6G业务白皮书1 一、引言2 二、6G场景和典型业务4 （一）沉浸式通信4 1.沉浸式扩展现实(XR)5 2.全息通信7 3.远程多感官互联9 4.社交互联网10 5.典型应用与6G能力映射分析12 （二）极高可靠低时延通信14 1.全自动化和工业控制与操作15 2.机器人交互17 3.无人机操作19 4.远程手术22 5.能源传输和分配23 6.典型应用与6G能力映射分析25 （三）超大规模通信26 1.智慧城市27 2.交通运输29 3.农业31 4.智能制造33 5.典型应用与6G能力映射分析35 （四）泛在连接36 1.全域覆盖37 2.物联网39 3.典型应用与6G能力映射分析41 （五）人工智能与通信的融合42 1.网络辅助自动驾驶43 2.医疗设备自主协作45 3.硬件设备计算卸载47 4.数字孪生49 5.面向复杂任务的协作机器人51 6.典型应用与6G能力映射分析53 （六）感知和通信的融合55 1.智能导航57 2.智慧姿势识别59 3.智慧跟踪61 4.XR空间构建63 5.典型应用与6G能力映射分析65 三、结论与展望66 参考文献69 前言 本白皮书重点阐述了6G的六大场景及其典型业务案例，并深入剖析了典型业务的发展历程、应用场景、关键技术等方面的内容，以期更加全面深入地展示6G的应用前景和潜力。通过发布《中国联通6G业务白皮书》提出“3+6+X”6G未来全景视图，其中“3”代表三类需求，“6”代表沉浸式通信、超大规模通信、极高可靠低时延通信、人工智能与通信的融合、感知和通信的融合、泛在连接六大6G场景，“X”代表六大6G场景下多元化的典型业务案例。讨论这些场景是为了更好地理解它们的应用价值、技术挑战和商业机会，为未来在场景中的实践提供指导和支持。 编写组成员（排名不分先后）： 李静、梁婷婷、马青阁、杨艳、李小双、张涛、张忠皓、李福昌、魏进武 -1- 一、引言 从1G发展到5G，每一代移动通信技术的发展都需要平衡向后兼容、创新和实现全新应用的能力之间的关系，当前5G技术的标准化和应用也需要时间来完善和推广，它仍然有很大的提升空间和发展潜力。在5G的基础上，我们应该开始思考和讨论下一代移动通信技术，即6G的业务和发展方向，在讨论6G的业务和技术的过程中，我们可以更深入地了解和分析当前移动通信技术的局限和瓶颈，通过对5G网络的实际应用和发展情况的认识，来推测未来通信技术的发展方向和趋势，并探讨如何实现更高水平的通信技术和更广泛的应用场景，这不仅可以为未来的通信技术发展提供思路和指导，也可以促进移动通信技术的创新和进步。 2021年发布的《中国联通6G白皮书V1.0》中提出了6G联通新生活，6G联通新生产，6G联通新世界三类需求，意在探讨6G时代中通信技术的应用场景和方向。国际电联2023年6月完成的《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》，ITU通过的建议书明确6G的六大场景主要为：沉浸式通信、超大规模通信、极高可靠低时延通信、人工智能与通信的融合、感知和通信的融合、泛在连接，这标志着6G概念的初步确定，6G应用场景基本收敛，包括3个5G增强场景和3个新增场景。基于此，我们将进一步探讨6G未来应用场景，这将是运营商实现需求的具体实践，以期根据人、社会 和产业的需求和技术的发展趋势进一步推进6G的发展和应用。具体来说，本白皮书提出“3+6+X”6G未来业务全景视图，“3”代表三类需求，“6”代表沉浸式通信、超大规模通信、极高可靠低时延通信、人工智能与通信的融合、感知和通信的融合、泛在连接六大6G场景，“X”代表六大6G场景下多元化的典型业务案例。 "3+6+X"体系将2021年发布《中国联通6G白皮书V1.0》以来的研究成果与ITU最新提出的六大场景结合起来，形成了一个全面而综合的视角。这种结合使得我们能够在探索6G时代中通信技术应用场景和方向时，充分考虑人类、社会和产业的需求，并与国际标准和趋势保持一致。 其次，"3+6+X"的设计使得6G的应用场景更加具体和明确。通过将X多元化业务与三类需求、六大场景相匹配，我们能够更准确地识别出在不同领域中6G技术的重点应用。这样的分类和匹配有助于指导运营商和相关行业在推进6G发展和实践时的决策和规划。 最后，"X"代表了典型业务案例，它突出了对未来6G技术进一步推进和发展的预期。"X"的存在使得"3+6+X"具有灵活性和适应性，能够应对不断变化的需求和技术进展。它提供了一个开放的空间，可以容纳新兴的业务和创新的应用，推动6G技术的持续演进和发展。 综上所述，"3+6+X"的重要性和意义在于将不同来源的6G应用场景和需求进行整合和对接，为6G技术的实践和发展提供了一个全 面、准确和灵活的框架。这将有助于推动6G技术的落地和应用，以满足人类社会的多样化需求，并为未来的数字化转型和智能化发展开辟新的可能性。 二、6G场景和典型业务 （一）沉浸式通信 面向2030及未来，社会发展将会逐步进入到数字智能化时代，6G典型的沉浸式通信应用场景将在5GeMBB场景基础上不断的拓展深化。沉浸式通信将通过真实与虚拟三维建模影像相互交融，给人带来不一样的视觉和感官体验。此场景围绕以人为中心的发展理念，高效能的融合通信、感知、计算等能力支持各类的智能化服务，提供以人为中心的更及时、更精确的持续性体验服务[2]。 6G沉浸式通信开始走向体验和场景纵深化演进，深度的沉浸式体验表现在真实场景的体验感、更清晰和流畅内容的显示、多通道交互等方式，沉浸式通信场景具备虚实相应、时空跨越、情景重现、实时传递、多重维度、智能体验、体感交互等特征。在沉浸式场景中人与人的交流将跨越时间和空间，信息以高实时和多维度进行传播，这些6G沉浸式通信应用场景需要超大的带宽、超高的数据速率和超低的时延来保证用户在虚拟现实环境中的交互和沟通。 作为一种新兴的通信方式，沉浸式通信主要体现在沉浸式扩展现 实XR、全息通信、远程多感官互联、远程移动机器人和社交互联网等领域。为此，6G技术将在速率、容量、交互、算力、感知、安全和时延等方面进行全面优化，为沉浸式体验提供更加稳定、低时延、高效的通信环境，从而带来听视觉的逼真性、交互的流畅感和真实感的升级。 本章节针对沉浸式通信场景下四个主要应用方向，探讨典型业务的发展历程、应用场景、关键技术、6G能力映射等方面的内容。 1.沉浸式扩展现实(XR) VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、MR（混合现实）等技术的集合统称为XR。沉浸式扩展现实XR通过数字化手段来增强我们的感官体验和实现人机交互，可通过有限的传感器连接实现从真实世界到完全沉浸式的虚拟世界，利用多种交互技术的集成和融合，为用户提供沉浸式体验和真实感受。总而言之，XR技术是连接元宇宙最好的桥梁，也是实现元宇宙的主要技术之一，我们可以把它理解为是人类进入元宇宙的入口。 目前，沉浸式扩展现实（XR）已被应用到各个垂直应用领域中，业务应用被逐步扩展到智能工厂、智慧城市、医疗健康、数据中心等领域。沉浸式扩展现实（XR）有效的改善了人们沟通、互动和获取信息的方式，使用户能够享受更加身临其境和个性化的用户体验，实现实物远程控制、实时虚拟现实等新应用，改变人们沟通 协作的方式。例如，沉浸式扩展现实（XR）可以实现影视、广播、直播娱乐制作，使虚拟演播和虚拟制作成为行业主流；实现虚拟会议、互动营销、远程协作、虚拟报告会和产品发布会等模式，为用户提供真实的环境和大规模的多人互动与沉浸式感官体验。 图2.1-1XR示意图 沉浸式扩展现实（XR）对于网络带宽、容量、高数据速率、精确定位、算力和感知的空间映射、端到端低延迟和边缘云的处理提出了更高的要求，例如XR远程全息会议与协作，要求体验速率达到Gbps量级；云化XR网络传输时延为10ms以下。当前，5G网络仍是按照传统网络建设，不具备为智能体之间的信息传递和交互，无法为网络环境提供超大容量、超高数据速率、超低时延的数据与反馈信息的可靠传输。6G将提供更快的数据传输速率、更低的延迟和更高的可靠性，为高速的数据传输和实时数据采集提供了更加快速的数据响应和更高质量的虚拟现实体验。6G将通过异构网络融合，宽带实时交互、智能感知等新型通信技术，将不同类型、不同频段、不同覆盖范围的网络资源组合起来，扩大网络覆盖能力，提高系统容量。 未来，沉浸式扩展现实（XR）为了减轻UE视频压缩与解压，与媒体渲染的算力需求，将借助6G高速稳定的承载网络，实现 云，边，端的三方协作，利用算力进行合理的分配，实现云化XR业务的内容上云、渲染上云，实现了用户与环境的多重业务交互，开启云应用、宽管道、智终端的全新模式，将原有的物理硬件迁移至云端/边缘端，实现轻量级客户端转型。随着6G技术的成熟，沉浸式扩展现实（XR）实现轻便化、智能化、低碳化的商业化新模式 [2]。 2.全息通信 随着无线网络通信性能、终端显示设备不断发展，全息通信通过采集来自人、物和环境的数据信息，构建出用户可以通过全息方式，实时深度参与人、物和环境交互的三维空间场景，实现了人与人、人与物、物与物之间的远程交互和沟通，最终让用户获得完全沉浸式的体验，构建出人、物和环境协同发展的新通信方式。全息通信的实现通过全息技术与通信技术的融合，结合多维度信息影像投射技术，呈现出真实影像复现的视觉盛宴。 全息通信作为新兴的通信业务，具有高度的交互性、感知性、安全性和时延性等特点。这种业务的应用前景非常广泛，包括教育、医疗、工业、文化娱乐等各个领域。例如：在文化娱乐方面，可以实现全息影院、全息剧院等场景下的数字全息交互技术，从而给用户带来 极致的沉浸感体验。在医疗、工业、教育等方面，具有快速计算的全息通信服务能力，在远程手术、工业远程管控和远程教学等方面，可以使用全息影像对工作情况进行精确的复制，进而实现远程操纵和精准交互。 图2.1-2全息通信示意图 全息通信的高精度现实还原和实时交互场景，对全息通信的带宽、时延、速率、算力、安全、可靠、定位精度等提出了很高的要求，仅依靠5G现有的网络和技术是难以实现的，现有的5G业务应用层无法精准、实时掌握网络性能，导致业务体验感差，网络无法自适应和数据分析。随着6G技术的发展，全息通信会逐步从概念走向现实。6G将以超高带宽、超高的数据速率、超高频谱效率、超可靠性和超低时延，支持基于传感的物联网应用架构，支持各类终端设备的数据采集和利用，以及多模态转发能力来提升全息通信服务体验。全息通信将通过移动算力网络、云计算、智能感知、超高带宽频谱、优化网络和传输协议等技术支持，在交互、算力、感知、安全和时延等方面进行全面优化，以实现更加真实、生动、自然的远程交互和沟通。未来，随着对6G技术的探索，在太赫兹通信和可见光通信等更高工作 频段，全息通信将实现用户体验速率有望达到100Gbit/s，满足全息通信高沉浸式、高交互性、高还原度和强参与度的特点。 3.远程多感官互联 远程多感官互联通过使用多感官交互技术，包括声音、图像、触觉、味觉、嗅觉等，可以让远程交互更加真实、生动、自然。远程多感官互联的诞生，让数实之间从“连接”升级为双向交互，利用人的多感官即眼、鼻、口、手、脑进行输入，实现交互。在远程多器官互联时，用户可以充分调动视觉、味觉、听觉、触觉等重要的感官信息，实现感觉互通的体验型传输神经网络，从而实现体感信息智能交互。 远程多感官互联主要涉及的领域包括教育、健康医疗、工业制造、文化娱乐等各个领域。无论在哪里，远程多感官互联都可以在休闲娱乐、远程协作、健康医疗、智能驾驶等方面，获得真实环境的沉浸式体验。例如，可以感受到真实、不消耗实物的美食、护肤、旅游、美妆试用体验；可以获得精准操控平