2023年6G通感算一体化系统架构与关键技术白皮书

中国联合网络通信有限公司研究院下一代互联网宽带业务应用国家工程研究中心 2023年08月 前言 本白皮书基于中国联通对于通信感知计算一体化系统架构和关键技术的深入研究，从运营商开展网络建设和应用部署的角度出发，介绍了通信感知计算一体化的应用场景、分析了未来一体化系统设计面临的挑战，提出了通感算一体化网络架构设计方案，并详细阐述了网络架构、无线空口、多模态协同感知、算力供给、系统安全、业务编排和网络调度以及服务性能指标等关键技术。 6G通信感知计算一体化尚处于研究阶段，需要持续研究，逐渐形成业界共识。 本白皮书的版权归中国联通所有，未经授权，任何单位或个人不得复制或拷贝本白皮书之部分或全部内容。 联合编写单位及编写组成员：（排序不分先后） 总策划：李红五、马红兵、唐雄燕、王明会、范斌、王波 编委会：王友祥，裴郁杉，黄蓉，梁辉，李瑞华，常瀚文，庞博，范琨，李乐，程奥林，刘珊，黄倩，李先达，陈杲，吴越，周伟，陈瑶华，刘欢欢 目录 1.6G通感算一体化应用场景................................................................1 1.1.通信服务.............................................................................................................21.2.感知服务.............................................................................................................31.3.计算服务.............................................................................................................41.4.通信感知计算一体化服务.................................................................................5 2.6G通感算一体化服务面临的挑战....................................................7 2.1.频谱挑战.............................................................................................................72.2.能效挑战.............................................................................................................82.3.系统挑战.............................................................................................................82.4.安全挑战.............................................................................................................92.5.性能评估...........................................................................................................11 3.6G通感算一体化网络架构..............................................................12 3.1.资源层...............................................................................................................12 3.2.1.控制面功能................................................................................................14 3.4.服务层.........................................................................................18 4.6G通感算一体化系统关键技术......................................................19 4.1.无线空口关键技术...........................................................................................204.1.1.通感算一体化信号波形设计....................................................................204.1.2.通感算一体化多天线技术........................................................................224.2.网络化协同感知技术.......................................................................................244.2.1.多点组网协同感知技术............................................................................244.2.2.多模态协同感知技术................................................................................264.2.3.低功耗通信感知技术................................................................................274.3.计算服务关键技术...........................................................................................294.3.1.计算资源状态感知....................................................................................294.3.2.计算任务协同调度....................................................................................304.4.融合服务编排...................................................................................................314.5.网络协同调度...................................................................................................324.6.安全关键技术...................................................................................................354.6.1.6G区块链技术..........................................................................................354.6.2.隐私保护技术............................................................................................364.7.网络与服务性能指标体系...............................................................................375.总结与展望.......................................................................................39 附件1：不同阶段可实现的感知指标................................................45 1.6G通感算一体化应用场景 根据ITU-R“IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书”[1]，未来6G将包含沉浸式通信、超大规模连接、极高可靠低时延、通信与智能融合、感知与通信融合、泛在连接等六大典型应用场景。通过与其他技术的结合，如先进计算、人工智能、大数据、区块链等，6G将实现网络性能和服务能力跃升，全面引领经济社会数字化智能化绿色化转型[2]。 6G典型应用场景将在5G三大场景基础上进行增强和扩展，提供新的服务能力和应用价值。一方面，6G将在5G三大通信使用场景基础上不断扩展，以可持续发展的方式拓展移动通信能力边界；另一方面，6G也将扩展到通信使用场景之外，引入人工智能、感知、计算等服务场景。未来，6G能够实现人、机、物的泛在智能连接、物理世界和虚拟世界的融合交互，成为承载新用户、赋能新应用的新型数字信息基础设施。 面向2030年及未来，人类将进入智能化时代，数字化、智能化和绿色化将是社会发展的趋势。从移动互联，到万物互联，再到万物智联，未来全新的场景及应用需求将极大拓展移动通信网络服务的能力边界，6G将有效服务智能化生产与生活，通过人机物智能互联、协同共生，带来数字经济与实体经济的全面融合，推动社会普惠智能、绿色健康可持续发展，满足经济社会高质量发展需求。 1.1.通信服务 通信服务是移动通信网络的基础业务。6G网络作为5G网络的继承者，在网络能力上将会大幅度提高，可以实现更高的传输速率、更低的传输时延、更大的用户接入能力、更好的频率效率，还将具备智慧内生、多维感知、安全内生等能力，将超越5G现有的个性化通信服务，满足未来人们对通信服务的所有需求。6G网络的服务区域也将会从地面扩展至空天地海，实现立体的无缝连接覆盖，随时随地满足安全可靠的“人、机、物”无限连接需求。同时，6G将持续拓展移动通信能力边界，全面引领经济社会数字化、智能化和绿色化转型，最终实现“万物智联、数字孪生”的美好愿景[3]。 在性能指标方面，ITU-R“IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书”定义了15个能力指标，与5G相比，IMT-2030能力指标分为两类，即针对IMT-2020增强的功能和支持IMT-2030扩展使用场景的新功能，每种功能在不同的使用场景中可能具有不同的相关性和适用性。其中，针对IMT-2020增强的功能包括峰值速率、用户体验速率、频谱效率、区域流量密度、连接数密度、移动性、时延、可靠性、安全隐私韧性性能9个指标，支持IMT-2030扩展使用场景的新功能包括覆盖、感知相关指标、AI相关指标、可持续性性能指标、互操作、定位6个指标。 1