张同须：6G不再遥远

6G不再遥远 ——愿景、技术和标准化 张同须 中国移动研究院 6G典型业务 6G新业务催生全新用例 典型业务 沉浸式云XR 机器控制类 业务用例（UseCases） 智慧城市 智慧家庭 智赋工业 智赋农业 超能交通 精准医疗 普智教育 智慧能源 5G升级优化业务6G颠覆性业务 2 6G典型场景 6G业务用例多种多样，不同的业务用例对6G网络性能指标的需求侧重不同，催生6G典型场景 3 6G频段特性 6G网络发展需综合考虑新业务需求、技术及产业成熟度、部署成本及商用节奏，分场景、分步骤地有效使用候选授权频段，同时兼顾考虑利用非授权频段。 可见光 X射线 毫米波太赫兹 10GHz以下 10710810910101011101210131014101510161017101810191020 •450MHz~6GHz •低频谱资源的持续开发和高效利用仍然至关重要，特别是在提供无缝的网络覆盖方面优势明显 Sub-6GHz频段 频点（Hz） •5925-7125MHz •覆盖性能、覆盖深度、建网速度和成本优于毫米波 •频段使用情况复杂（在轨卫星使用），短期内释放全部1.2GHz带宽难度大 •行业专网和WiFi6产业争夺的焦点，竞争形势严峻 6GHz频段 •24GHz到52GHz •26GHz、39GHz的毫米波频段也已经分配给5G使用 •毫米波可提供连续大带宽，在6G中可发挥重要的作用 毫米波 •0.1~10THz（波长为30～3000μm）的电磁波，有约10THz候选频谱 •波长短，天线阵子尺寸小，发送功率低，适合与超大规模天线结合使用，形成宽度更窄，方向性更好的太赫兹波束，有效抑制干扰，提高覆盖距离 太赫兹 •430~790THz（波长为380～750nm）的电磁波， •利用其低功耗、低成本、易部署等特点，与照明功能结合，采用超密集部署实现更广泛的覆盖 4 可见光 6G关键性能指标 5G关键指标 峰值速率 Tbps级 10-100Gbps 6G关键指标 用户体验速率 6G DL:100Mbps UL:50Mbps 频谱效率 较5G提升2-3倍 流量密度 0.1-10Gbps/m2 DL:20Gbps UL:10Gbps 10Mbps/m2 99.999% 5G 500km/h 网络能效 较5G提升10-100倍 移动性 可靠性 >99.99999% 1/m2 连接数密度 10-100/m2 室外：10m室内：3m 6G新指标 控制面<10ms 用户面<4ms/0.5ms 控制面时延 <1ms 用户面时延 <0.1ms >1000km/h 超高定位精度（室外亚米级，室内厘米级）、超低时延抖动、AI能力、感知、计算能力 立体覆盖、安全等级等 *目前针对每个KPI取的“最值”，后续会针对提炼的6G业务用例，分别给出雷达图，体现出5 不同典型应用场景对6GKPI的侧重不同。5 性能指标与使能技术 峰值速率 用户体验速率 智能超表面 控制面时延 用户面时延 6超大规模天线 可靠性 G 网络能效 连接数密度 流量密度 移动性 关键性能指标 系统频谱效率 AI 无蜂窝小区 空潜 口通在 新型多址 信空 感口 新型调制编码 知关 新波形 体 空一键 天化技 地术 一 太赫兹通信 体化 定位精度 无线光通信 6 6G未来标准化 世界各个国家提出了差异化的6G发展路径，能否形成全球统一的6G标准仍然存在不确定性； 中国移动积极开展6G研究，5G演进阶段布局潜在技术，以2030年具备商用能力为目标把握6G标准化节奏 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 5G-Advanced2025年底左右启动6GSI6G 3GPP R18 R19 R206G研究 6G标准制定 中国移动3GPP牵头标准项目数、文稿数稳居全球运营商第一阵营 牵头R18项目数全球第一部分6G技术在5G-A开始早期布局 各个国家都在加速研发6G，提出了不同的技术路径和商用节奏中国：以2030年商用为目标把握6G研发与标准化节奏 252421 15 5 -5 1313 9 876 通信感知一体化智能超表面 空口物理层AI空天地一体化...... 韩国：2021年提出，2028年实现6G商用的激进目标 日本：2030年商用，2020年提出6G市场份额30%，标准专利10% 欧盟：2021年启动6GHexa-X项目，积极研究6G，但运营商较保守美国：成立NextG联盟，排除中国大陆公司，力争抢占6G主导权 7 应对6G标准化风险 •我国在国际标准的制定中话语权不断增强，但中美的潜在脱钩可能导致标准分裂 -美国拆除华为基站、中兴芯片禁运等系列事件 -美国公司前期曾被禁止与中国公司进行交流 -中国代表前期曾被拒绝参加在美国的活动 -美国依托WiFi和卫星，构建新的标准体系 美国会怎么做？•目前，美国已成立NextG联盟，可能有以下意图： •主导3GPP：联盟成员抱团输出甚至主导3GPP、ITU等组织 •主导IEEE：标准/产业分裂，如WiMAX •自成体系：彻底排除中国，如V5G 技术兼容并蓄 国际交流合作 项目开放合作 加强与欧盟和日韩在6G领域的项目合作， 积极吸纳外国企业加入中国的研发体系 维护并加大已有国际组织的合作，推进各国6G研究组织的开放与合作，鼓励企业和高校等的民间国际合作 在自身加强理论突破、关键技术攻关同时，也要关注国际研究方向，吸纳和融合国际 先进技术，你中有我，我中有你 8 新空口的内涵 6G新空口的含义 新空口的体现方式 支持6G候选技术，满足6G需求指标 无法后向兼容5G终端的空口，5G终端无法基于新空口接入小区/载波 新的初始/基本接入流程与接入信道，如新的同步信号、广播信道、随机接入信道等 新的基本调制、编码、波形、多址 新的基本帧结构与物理层参数 6G新空口的驱动力 现有频段： 新需求：新空口有望满足频谱效率、连接数、时延、可靠性、定位等多性能指标的组合要求 新网络结构：新空口有望支持柔性、至简的网络架构与协议栈的变化 新能力：新空口可能更有效的支持AI、感知等新能力的引入 新频段：太赫兹、可见光等新频段需要新的波形、空口参数，在新频段上很可能需要新空口 9 频段融合组网 低、中、高多频段根据业务场景和需求灵活部署，实现各频段动态互补；低、中频段提供基础覆盖，毫米波、太赫兹、可见光等高频段按需开启，以满足场景化的业务需求及用户按需接入的一致性体验需求 多维度、多频段融合组网场景部署 6G频谱部署策略 综合考虑产业成熟度等各方面原因，6G首发试验频段建议瞄准6GHz+低频段，控制和数据传输分离 •低频段（或考虑结合6GHz）提供全域信令接入链路覆盖，解决移动性问题 •6GHz500MHz+连续带宽提供高速率大容量传输 6G全域组网需采用多频段融合组网，低频段/6GHz +高频段按需开启 •低中高多频段融合组网，毫米波、太赫兹、可见光 等高频段按需开启，做点状或片状部署 10 可见光通信 面向移动通信场景，通过无线光融合组网实现超高流量密度 频谱丰富：400THz 部署简单：低成本、超密集 绿色节能：低功耗、高能效 电磁免疫：无电磁干扰 优势 挑战 现有器件带宽低 易受阻挡 传播损耗大 上行难应用 11 智能超表面 从适应到改变无线传输环境，RIS改变传输范式，实现网络覆盖和容量增强 技术原理与路线 通过调控超表面单元上的材料结构特性，综合形成具有方向性的波束，实现对信道环境的改变 普通墙面 超材料结构 1无源静态反射面2半静态可控反射面 3动态智能反射面 漫反射波束 赋形 反射面波束固定不变 快速部署，弱覆盖场景扩展网络覆盖和补盲 反射面波束半静态变化 扩展波束覆盖范围、提升小区 容量和速率 反射面波束实时动态变化 动态跟踪用户、匹配信道环境，电磁波智能调控 不同尺寸单元 PIN管 单点性能提升网络性能提升 技术效果 多场景系统级仿真 率先完成智能反射面外场技术试验 多场景仿真与测试验证性能增益 •室外场景，小区边缘覆盖平均提升3~4dB，边缘用户吞吐量提升约10倍以上； •室外覆盖室内场景，室内覆盖提升约10dB 12 海量叠加传输 牵头成立IMT-2030多址接入技术任务组，打造“需求-理论-技术-仿真-样机-标准化”研究闭环 系统设计与验证 多址接入 理论研究 发端/收端基带 方案设计 仿真和硬件 验证平台 标准化与 产业推动 应用场景与性能指标需求 非协作多用户容量界 多点多用户容量界 多用户编码 压缩感知相关理论 与多天线结合的理论性能 发端基带处理，如信道编码/调制/扩频/交织 信道估计、激活检测等 解调、译码等 算法复杂度分析 链路级仿真验证 系统级仿真验证 单用户硬件系统验证 多用户硬件系统验证 标准化技术方案研究 实验验证与外场测试 与多技术的融合 全场景数据特征智能挖掘和高效感知 AI内生接入网架构与协议设计 大规模用户协同接入和智能化自主干扰协调 科学问题3：如何针对无线空口资源的弹性快速适配提高信息利用和策略学习效率？ 科学问题2：如何发挥泛在AI内生能力以提高复杂网络下的大规模无线接入效能并实现自主干扰协调？ 科学问题1：如何突破传统空口传输性能极限，通过智能挖掘网络数据特征达到极致空口性能？ 三个科学问题 六个关键技术 宽领域复杂环境的传输波形适配和全链路编译码 数据与模型驱动的大容量高能效大规模天线技术 低开销轻量化高学习效率的可解释空口AI算法 AI空口 AI空口的三个科学问题和六项关键技术： AI驱动的6G无线智能空口 语义通信 跳出经典香农信息论单纯追求“0-1”比特传输可靠性的理论框架，寻求语义信息的准确性，从表形 到达意，构建无线通信新范式 关键问题与挑战 语义信息的度量、提取与表征 基于语义信息的联合编译码设计 海量语义知识库的构建 语义信道容量，以及语义评价指标体系研究 语义信息提取 语义编码 信道编码 无线信道 信道译码 语义译码 语义信息恢复 发端本地语义知识库 云端共享知识库 收端本地语义知识库 15 6G网络逻辑架构 提出三体（网络本体、管理编排体、数字孪生体）、四层（资源与算力层、路由与控制层、服务化功能层、使能层）、五面（控制面、用户面、数据面、智能面、安全面）的6G总体架构 开放使能层 （算力服务，连接服务，功能服务，数据服务，AI服务，安全服务） 控制面 服务化功能层 用户面数据面 ③ 智能面 ① 安全面 路由与连接层 ② （组网连接，信令路由，全服务化调用，无状态传输，确定性转发，网络状态感知，安全连接，无线QoS连接，至简协议） 管理 编 排体 数字孪生体 资源与算力层 （频谱、存储、算力、网络等资源） ② ①体是架构的空间视图，新定义了两个实体，拓展了全新空间 数字孪生体 管理编排体 ②层是架构的分层视图，对功能进行了分层，强化了对算力和路由的管理，体现了跨域拉通 路由与连接层 资源与算力层 ③面是架构的功能视图，在经典的控制面和用户面基础上，增加了三个面，强化了功能类别 数据面 智能面 安全面 网络本体 16 分布式自治网络架构 基于分布式、自治、自包含的设计理念，提出6G分布式自治网络架构（DistributedAutonomousNetwork，DAN） 分布式网络自治单元自包含 DAN核心特征 •流量带来基站规模倍增 •超低时延推动超边缘化 •数据本地化 •网络能力的灵活部署 •动态连接、即插即用 •分布式部署的复杂性 •适配多样化场景 •灵活部署、本地闭环 地下接入 分布式 卫星接入 支持分布式节点部署 分布式节点 集中式节点… 分布式节点 网络自治 网络自组织、自管理、自优化 分布式节点 分布式节点 陆地接入 不同能力等级的微型网络 计算单元路由器 海上接入 17 单元自包含 具备完整的功能、