中国电信6G愿景与技术白皮书

中国电信 CHINATELECOM 6G愿景与技术 白皮书 中国电信研究院 2022年12月 中国电信 CHINATELECOM +++ + 内容提要 +++ ++ 愿景通过对历代移动通信系统演通的总结，以及根据用户和业界对6G 的期持待，本白皮书将6G的愿景概括为：“虚实通感，全域智联”。具体包括以 准。其标准的制定应该延续5G的低频(FR1，6GH2以下)、中频(FR2，毫 下十个特证：全域泛在、瞬时极速、节能高效、虚实李生、流漫全息、通感多 米波，并扩展到更高频段。多频系统的标准化和部署，应成为6G的一 性、智能普惠、安全可信、确定可需和柔性开放。 个标志性的特征之一； 6G驱动力1与5G相似，6G的主要特点之一极有可能是显续通过技术手股，将性能改善10倍以上，以大细降低每比特的传验或本，从而触发竞争 动，推进新设备的大规模部署，围此，在竞争、技术、高业、社会和环境五个驱 动力中，竞争与接术是主费的驱动力。由于性能的量著改善，用户月平均活 量也将从4G时代的十几G,5G时代的儿几百G到6G时代的近TB,月流量的持 增长也持进一步催化数字经济的快速增长。虽然目前移动通信系统的演进节责是每10年更新一代。但其商业更动实际上相对乏力。造或在历史上，高 数代1G，3G，5G的发展，远不如偶数代的2G和4G，商业需求的周期很可能 更接近20年一代的速度。基于以上双案及目的的发展趋势，本白皮书预测 移动通信奇数代不如凭数代的现象极有可能会在6G持续。 应用场景及关键能力指标根据对业界的调研，本白皮节认为，5G 的三大场景极有可能会被扩展到7个场景。从5G的部害经检来看，在给出的 网络需求，提出了具体的创断建议。在核心网层面，提出了向确定性网络， 门高婚的利用量6G的发展趋势之一。由于高频的物理特性，高频置盖成 为6G的痛点之一。本自皮书提出的P-RAN分布式网络架构，主要解决 要方向之一。6G从微波，毫米波到太林鼓的讨论车水马变，异常热烈基于 已知的高频领信号衰减特性，以及超密集组网的实践在4G和5G时代的失宠。 业界部分专家提出，蜂窝技术的大规模覆盖部署，也许在5G时代已经基本 众多6G系统性能指标KPI中，基站功率效率的提升也显得至关重要。目前流行的节能KP由于没考虑量盖面积，使得基站超小，性能指标就越好，完全不符合UDN已证实在商业模式上行不通的现实，因此，本白皮书建议基站节错 说从目前移动通信关键技术的发展趋势来看，6G系统的性能改善空间，可减主要会集中在超大规模天线、先进的双工技术、曾能反射技术和 人工智能等方面。空口传统的波形设计领域，包括信道确码、多址、调制 和子情设计等方面的发展，基本上进入了瓶额期。基于以上观累，本白皮书建议，在与5G带宽相间的案件下，6G的空口波形设计不妨与56的设计后向兼容，在5G要定义的更大带宽上，支持6G空口波形的更灵活 的设计。对于运营商来说。这个建议至少有两大商业优点。第一，该建议在不影响6G性改善的条件下，更有效地保护运营高在5G要善上 的大量和快速的授资，第二，6G系统在一定带宽内对5G的后向兼客有 利于解决6G卫量发射周期与6G国际标准进展相互制的的予盾。使得在 2030年前发射的卫星系统，能在适合卫星的速率和带宽的条件下，完 全符合和支持6G室口国际标准。 网络架构本自皮书根据移动通信的发展趋势及用户对6G的需求，提出 了三层（云网资源层、网络功能层和应用使能层）和四面(控制面、用户面、数 据面、智能离）的整体6G网络框案，并根据在终端基站，或核心网等层阅的 高频和室内置盖难题，并使得运营商能掌撑“在场用户的入口（类比 容款、百度是网页的入口,脸书、微信是社交的入口)，P-RAN的挑战和 接近顶点。6G应该是一个通过高频的热点覆盖来优化现行4G和5G厘盖的演进。根据对目前移动通信发展超势的研究及运营商对用户需求的理解， 设为6G性能测试必选指标 分布式网络，智能协同框架发展的建议。在运营方面，提出了向可编程，通算 的KPI，从目前的比持/焦耳改或更实用的比持面积/需耳，并且持适能效拍标 体，智慧随愿网络迈进的建议。在终端层面，提出了分布式的P-RAN架构。 空口标准从目前6G科研方向来看，"高频几乎成为6G在空口演进的主 在接入层面，讨论了低勃卫量系统等非地面连接方式： 本白皮书提出了以下两个观点和建议： 创新至少包括六方面：在架构上是蜂离的扩展、在部署上是分布式的 ++ + 中国电信 CHINATELECOM ++ 户参与并拥有网络的一部分)、在资源上是空闲算力的利用、在实能 最后全球6G研究投入速步加强，但离技术标准化还有一段距高，具体应 用场景需求，网络架构和关键技术还需要逐步深入研究。本白皮书是基于现阶段对G愿景及需求的展望而引出的对6G网络技术的初步研判，未来随着 探索、在运营上是轻资产的尝试、在高业模式上是Web3,0的创新(用 上是货真价实的软件定义网络的实现，通过增加P-RAN这个新的部署工具希望6G的高频覆盖可以由多天续、智能反射面和分布式P-RAN 技术的发展以及研究的推进，将视需求适时更新造代和发布。—6G如何 改变世界，让我们拭目以特。 技术为基础，辅以小基站、直放站、室内分布等其地方法来得以解决； 全域覆盖是移动通信用户多年的期待，但由于或本原因，至今还未大 规模实现。6G有可能将卫量或其它空天传输能力做进智能手机(而不是目前Spe邓的卫星钢的方式)以达到全域量盖通过建议6G的空 口波形设计与5G的设计后向兼客，卫量的开发和发射可以有独立的时间表，不用等到2030年后发射。这持极大地促进我国的空天通信在6G的谨勃发展。 目录 内容提要 目录 1.6G顺景 1.1全域泛在 1.2明时极速 1.3节能高效 1.4虚实李生 1.5沉漫全息 1.6通感多维 1.7智能管惠 1.8安全可信 1.9确定可靠 1.10柔性开放 2.6G驱动力 2.1竞争驱动 2.2技术驱动 2.3商业驱动 2.4社会驱动 2.5环境驱动 3.面向终端用户的6G创新应用 3.1虚实相生 3.2多维感知 3.3空天地海 3.4身临其境 3.5全息通信 3.6机器智能 4.6G对垂直行业的影 4.1智慧城市 4.2智慧制造 4.3智慧医疗 4.4智慧能源 4.5智慧金融 4.6智慧交通 4,7智慧教育 4.8智慧农业 +++ 09 目录 5.6G典型应用场景与关键能力指标 5.16G典型虚用场景 5.2超高速宽带 5.3高移动性宽带 5.4超低时延高可靠 5.5灵活通感 5.6低速率巨连接 5.7高速率大连接 5.8稀确广域通信 5.96G关键能力指标展量 6.6G网结架构展望及潜在技术 6.16G网络总体框架 6.2无线接入网 6.3核心网 6.4承载及运营网络 7.6G无线空口潜在技术 7.1全频谱股合 7.2空域使能技术 7.3无线空口智能化 7.4通感—体化 7.5语义通信空口技术 8.6G泛终端技术持点展及关键技术 8.1无线通信 8.2传感定位 8.3人工智能 8.4爆边云协同 8.5D2D直通 8.6操作系统 8.7无线挑能 9.6G安全架构展望与潜在关键技术 9.1移动通信及6G安全发展 9.26G安全架构模型 9.36G安全关健技术 附录1:维略语附录2:参考文献 +++ 18 4 18 22 39 ++ 中国电信 CHINATELECOM ++ + 1.2瞬时极速 基于人们对未来生活的美好愿景、社会发展需求的进一步提升以及通信 对于6G愿景瞬时极速”，“瞬时意味著极低的时延，“极速”意味著极高的 网络将支持更高业务速率、更高可需性、更高移动性等多种特殊需求情况 下的泛在接入，实现用户无继连续体验。 6G愿景 01 致据速率，以期为6G提供多元化的业务类型，满定用户更加多样化的场量 务能力。一方面，6G持具备更高的速率、更低的时延、更高的可掌性、更广 需求。 安全可信、确定可尊、柔性开放(如图1所示)。 从速率维度来看，未来6G的速率需求将远远大于5G，包括峰值速、用户 体验速率等。依托于丰富的6G频谱资源和无线空口技术的革新，6G速率有 望达到十倍基至千倍于5G系统的速率，以变持超大容量、超大带宽、超高 速率，从而大大提升网络性影，带来极致的用户体验， 从时延维度来看，未来6G基于网结架构和无线关键技术的进一步增强，将 支持更低的端到时延，通盖空口时延、网络时延、处理时延等，可变持全 息通信、VR/AR游戏、高清赛况转据等场景，为用产带来极致的况漫式体验 技术的不断进步，作为魅5G之后的全新一代移动遇信系统，未来6G网络相 的覆盖、更为密集的连接和流量密度；另一方面，6G除了提供传统的通信 能力之外，还将具备感知、计算和智能等能力。未来，6G持或为连接物理世 界和数字世界的重要通道及基器设第。为了实现上述目标，本白皮书认为， 未来6G网络的核心是“量实通感，全域智联”并提出了十大6G题景，包括； 全城泛在、瞬时极速、节能高效、虚实李生、沉漫全息、通感多维、智能普惠 6G愿景 李实通感全域智联 明时极速 1.3节能高效 考虑5G在快速发展的同时，自身能耗问题也成为发展版颈受到众多关注， 对于*节能高效的网络患景持高希望于6G实现。而且未来6G网络的速率 带宽需求远运大于5G网络缩，很可能采用更高频率，能耗相对5G而言必然会 增加，如果不突破能效问题，持阻碍其商用发展。因此，节能高效将成为未 图1-6G愿景 来6G等移动通信设施存在的基本要求。未米6G需要有明确的低础减排目 标，以绿色节能为基本则，提升系统的量效率，实施生态运营，做到典 1.1全域泛在 正的内生节能，内生智能和内生安全。 未米对于"全域泛在"的6G网络愿景，在5G网络基础上将进一步拓展空间 一方面，6G节能高效的实现将加速推动各大产业节能和绿色化改造，为了 维度的网络覆盖，为用户提供无续连续接入服务。 满足6G缘色通信要求，业界已开始重点关注多接入融合、泛终端的低能耗 传感设备、暂能使能的无线空口等关键技术。 从空问覆盖维度，未来6G将基于统一的网络层技术，实现卫量、地面网络 另一方面，智能高效的网络架构以及基础没能将助力6G网络达到节能高 数字鸿沟，支持空天地海的全球泛在广域接入，尤其是海洋、荒漠、太空等 模的网络，需要多方参与，在一定程度上网络共享，从而提高网络整体效 空、天、地、海的一体化网络，打破全球通信网络互联互通量垒，消除地域间 效目标。共享能够在提供一致用户体验的同时提高网络效能，未来6G大规 人连罕至地区的全域无缝覆盖。 率。6G网终将需要在绿色、可持续的基器上实现无线资源、基础没施、网络 功能、能力平台等的多方共享。 从用户体验维度，未来6G将提供即播即用的标准接口，为物理世界全要票 之间的交互提供即时连接服务。未来人体和环境周图都将遮布多样化的 终端形态，6G将提供无所不在的连接体验，构建一个万物智联的世界。6G 在现碑事务上花费的时间，或者帮助用户高效地完成自己的工作，甚至能 够让用产在自已不措长的领或表现出色，真正实现所想即所得。 能以及对感言信息、用户行为习惯、环境信息丰富的采集功能和感通互联 持性，为沉漫全息技术提供了实时交互的途径和丰富的数据源，将满定用 + 1.4虚实李生从用户体验上案评，消漫全惠体独是一种高沉漫式、高自然度交互的业务形态，极大满足人类对于人与人、人与物、人与环境之间的沟通需求。沉湿 们不受时间、空间的限制，享受到身临其境般的极致沉漫感体验。 1.6通感多维 6G时代，人们面对的不仅仅是一个简单的万将互联现实社会，而是一