全球 6G 技巧大会 ： 2024 年 ICDT 融合的 6G 网络 4.0 白皮书 （ 英 ）

执行摘要 信息技术的发展伴随着新技术的不断涌现和融合。随着信息通信技术（ICT）向6G发展，它进一步与大数据和人工智能技术融合，呈现出ICDT（信息，通信，大数据技术）融合的特点。ICDT集成6G系统将成为端到端的信息处理和服务系统，代表了将通信网络，传感网络和计算网络相结合的移动信息网络。新技术和功能已成为6G设计的候选解决方案，并在理论，仿真和原型阶段等各个层面进行了验证。 本白皮书从ICDT集成的新趋势、ICDT集成中的无线空中接口技术和ICDT集成的网络方面三个方面对潜在的6G技术和解决方案进行了分类和分析。提出了相应的技术体系建议。ICDT集成的新趋势包括通信和计算技术，语义通信技术和AI大模型技术。通信与计算集成技术以通信与计算资源共存、功能集成、服务集成等核心技术能力为基础，实现无线接入网计算的演进和通用智能服务的升级。语义通信技术着眼于传输信息的含义和意义，旨在克服香农理论对通信系统的局限性。AI大模型作为最突出的科学方向之一，不断增强通信网络的智能自主能力。 ICDT集成无线空中接口技术包括传感和通信集成，空中接口AI，多址方法，编码和调制，大规模MIMO和近场技术。新型空中接口技术对于构建具有强大连接性，计算能力，智能性和安全性的6G网络至关重要。目前，这些技术已经完成了技术和原型解决方案的设计，正在进行测试。在ICDT集成的网络架构方面，面向服务的网络、原生AI、数字孪生网络、多维网络、以用户为中心的网络是重点研究方向 。新的网络架构有助于推动ICDT集成6G网络向具有传感、计算和智能的新一代移动信息网络发展，提供跨越空中、陆地和空间的全面覆盖。 ICDT集成6G技术研究正逐步从孤立的技术研究向系统化建设和业界共识过渡。本文主张在需求驱动下，加强信息通信技术领域的跨学科研究与协作，加快基础理论和瓶颈技术问题的联合攻关，促进协同创新。同时，应强调跨学科创新向应用和服务的转变，在应用层培育工业生态系统，孵化新业务和应用。最后，应进一步努力加强国际合作。 各国共同努力，巩固6G的基础，促进其全球发展。 Contents 执行摘要1 1.Introduction4 2.ICDT集成的新趋势6 2.1集成通信和计算6 2.2语义通信15 2.2.1Overview15 2.2.2关键技术16 2.2.3应用和挑战19 2.3大型模型和无线通信21 2.3.1国内外大型模型研究现状22 2.3.2用大型AI模型赋能通信行业23 2.3.3智能内生通信网络26 参考文献27 3.ICDT集成无线空中接口29 3.1集成传感和通信29 3.1.1典型应用场景29 3.1.2关键技术和挑战31 3.2AI原生空中接口33 3.2.1典型应用场景33 3.2.2关键技术和挑战35 3.3多路访问37 3.3.1典型应用场景37 3.3.2关键技术和挑战39 3.4代码调制44 3.4.1典型应用场景44 3.4.2关键技术和挑战45 3.5超大规模MIMO49 3.5.1典型应用场景49 3.5.2关键技术和挑战50 3.6近场技术61 3.6.1典型应用场景61 3.6.2关键技术和挑战65 参考文献69 4.ICDT集成网络73 4.1ICDT集成网络体系结构73 4.1.16G网络架构概述73 4.1.23实体，4层和5平面体系结构74 4.2网络即服务(NaaS)75 4.2.1技术概念75 4.2.2典型应用场景和潜在优势75 4.2.3关键问题和挑战77 4.3原生AI78 4.3.1技术概念78 4.3.2典型应用场景和潜在优势78 4.3.3关键问题和挑战80 4.4数字孪生网络82 4.4.1技术概念82 4.4.2典型应用场景和潜在优势83 4.4.3关键问题和挑战85 4.5多维网络86 4.5.1技术概念86 4.5.2典型应用场景和潜在优势87 4.5.3关键问题和挑战91 4.6UCAN92 4.6.1技术概念92 4.6.2典型应用场景和潜在优势93 4.6.3关键问题和挑战94 参考文献94 5.摘要和展望95 Acknowledgement97 1.Introduction 信息技术的飞速发展一直是社会进步的动力。近年来，信息、通信、AI、大数据、系统控制、传感等技术的无缝融合，开启了6G技术的新纪元。在2020年11月的全球6G大会上，ICDT集成6G网络1.0白皮书正式发布，将6G作为端到端的信息处理和服务体系。其核心功能从简单的信息传输拓展到信息采集、信息计算、信息应用,在通信、计算、感知、智能、安全等多个维度为用户提供更强大的内生能力。随着时间的推移，6G技术不断发展。ICDT集成6G网络2.0白皮书在2022年3月举行的全球6G会议上发布。该版本专注于集成传感，通信和计算的网络能力，架构，空中接口，终端和行业，同时提出了新的6G解决方案。此外，2023年3月，ICDT集成6G网络3.0白皮书发布，主要重点介绍了ICDT集成6G技术系统，ICDT集成无线通信和网络以及ICDT集成架构和功能。 过去一年，全球6G技术突飞猛进， 扩展其范围和定位，以反映融合大数据，AI，传感，信息和通信技术的新趋势。集成传感和通信、集成通信和计算、AI辅助通信和语义通信等新兴技术引起了人们的极大兴趣。学术界和工业界正在理论研究，原型实验和标准化计划中共同推进这些技术。2023年6月，国际电信联盟（ITU）发布了关于国际移动通信框架和总体目标的提案。 2030年及以后的电信技术，旨在阐述6G的发展目标、趋势、典型应用场景和技术能力。该提案的发布标志着未来通信技术的全球共识和指导原则的明确建立。2023年9月，下一代移动网络（NGMN）联盟也发布了一份声明，概述了其对6G的立场，强调了该技术的定位，创新，服务，运营，原则和频谱考虑。该声明的发布强调了全球对6G技术的共识，并为推动其创新和发展提供了行业层面的指导。2023年10月，IMT-2030（6G）促进工作组成立了语义通信工作组，旨在推进6G中语义通信技术的研究和标准化。总体而言，这些国际组织和工作组采取的举措为6G技术的标准化、推动其研发和促进全球合作奠定了坚实的基础。全球6G发展正呈现出跨界融合、多层次突破的特点。 基于6G技术的最新进展，6G工作组 FUTURE论坛领导了ICDT集成6G网络4.0白皮书的开发。该版本从三个维度全面概述了ICDT集成6G技术的现状和未来前景：ICDT集成的新趋势，ICDT集成的无线空中接口技术和ICDT集成的网络架构。它还简要概述了各种新的ICDT集成技术的技术概念，应用场景，关键问题和挑战，并深入研究了其发展趋势。本白皮书旨在为推进6G技术研究提供见解和建议，支持其持续发展。 2.ICDT集成的新趋势 ICDT集成正在经历重大转变，具有三个主要趋势：通信和计算的集成，语义通信以及AI大型模型集成到通信系统中。在传统通信系统不断改进的同时，这种与传感、大数据和人工智能的融合将从根本上重塑网络能力和架构，为未来智能、高效和可靠的通信铺平道路。 图2-1ICDT集成趋势 2.1集成通信和计算 无线通信和计算的融合和共存形成了一个新的技术领域，由于数字经济向“计算能力时代”的过渡而出现。“这种转型是由各种因素推动的，包括技术演进需求，业务发展需求以及网络基础设施的转型升级。依托通信与计算资源的集成与共存、功能集成与共存、业务集成与共存等核心技术能力,实现无线接入网(RAN)向计算能力的演进,实现通信、计算 、智能业务的集成升级。这促进了有效的聚合、流动和共享。 资源和要素，为数字经济增长提供坚实支撑。 随着以无处不在的传感、连接和智能为特征的数字时代的迅速到来，社会对计算资源的需求日益增长。因此，计算网络的建设已成为一项重要的国家战略举措。作为国家重要的信息基础设施，RAN拥有大量的基站。对其空闲计算能力的探索和利用具有重要的经济价值，并且是实现全网络计算升级的最终环节。RAN中的通信和计算能力的集成和进步已经成为促进信息和通信基础设施的效率和服务增强的显著增长趋势。 从技术角度来看，近年来，通信、云计算、人工智能和数字孪生等技术的融合已经成为下一代网络演进的必然趋势。对AI内生性和集成传感与通信等关键技术的研究已经开始6G，对RAN的计算能力提出了新的要求。未来的网络设计必须从整体上解决通信和计算的综合需求，以促进技术的集成发展并最大化其优势。 从业务扩展的角度来看，云游戏、XR和车联网(IoV)等新兴服务整合了对深度边缘计算、本地数据卸载和确定性移动连接保证的需求。同时，在通用平台上运行的基于云的基站有助于满足各种行业数字化需求，例如工业质量检查和远程控制。通过利用固有的计算能力并将其与智能能力集成，可以实现通信和计算能力的深度集成。这不仅可以最大程度地提高系统效率和性能，还可以满足行业对具有成本效益，敏捷部署和量身定制解决方案的需求，从而为该国的战略愿景做出贡献。 赋予6G的未来。 从网络基础设施效率升级的需求来看，截至2023年底，中国5G基站总数已达到 337.7万个，占5G网络的投资最重，占比最大。由于其独特的潮汐效应，RAN具有丰富的动态剩余计算能力，形成了具有计算价值的蓝海。与可再生能源类似，它代表了一种具有巨大潜在经济价值的新型经济资源，但需要创新技术才能有效利用。同样，即将到来的6G网络将构成一个巨大的计算能力资源池，从而贡献大量的计算能力。 目前，集成通信和计算场景主要针对典型的6G用例，如网络智能、边缘计算/AI和传感网络。网络智能在无线通信和计算的融合和共存中起着至关重要的作用。通过巩固基站的计算能力，实现AI驱动的网络运行和优化，有效支持重荷小区性能提升、故障和隐患智能检测等特定需求。此外，利用智能技术以及基站的本地业务识别可确保关键业务体验的保证，例如医院环境中的支付应用程序，并确保医院拥有的移动应用程序的无缝用户体验。此外，基站AI优化和AI驱动的基站/网络协调等应用是无线通信和计算集成和共存的关键场景。 基于基站的计算、网络和服务的集成 容量扩展是无线通信和计算的集成和共存的关键方面。一个方面以2C服务为目标，通过共享基站计算能力来满足超低延迟和高带宽应用的本地计算需求，例如XR本地服务渲染和metaverse。第二方面侧重于2B，在本地化设置中提供集成的通信和计算服务，以实现灵活和敏捷的服务。 部署的同时有效降低行业应用的整体成本，典型场景包括工业视觉AI检测、（车联网 ）智能碰撞预测、（无人机）入侵检测等。 国内外企业以及电信运营商和行业组织都在进行无线通信和计算技术集成的研究。像华为和中兴这样的国内公司首先通过分析顶级业务运营和场景来抽象各种任务/应用需求。然后，他们将这些需求分解为网络和计算功能，优先考虑计算和网络编排、AI/传感/计算KPI定义和能力开放性等领域的研究。他们的主要重点是为中国的CCSA和IMT2030（国内推广小组）提供技术解决方案，积极开展技术验证，并推广企业开发的智能，计算和平台产品和解决方案。爱立信，诺基亚和英特尔等外国公司主要专注于集成通信和计算的发展。他们强调将包括AI和边缘计算在内的成熟场景集成到这项技术中。这些公司正在积极研究NG联盟和Hexa-X等行业组织内部的集成通信和计算。 2023年，中国移动提出了网络架构和技术体系 无线通信和计算在工业中的融合和共存。中国移动认为，无线通信与计算融合共存的网络架构设计，必须从功能独立、资源隔离过渡到通信与计算融合共存。这涉及从孤立设计转向网络平台化，并从单一功能转向多样化服务。这些变化对于满足6G-AI集成开发，集成传感和通信以及多元素集成的需求是必要的。 图2-2无线融合共存的参考网络体系结构 通信与计算 如图2-2所示的参考网络架构包括三个主要层：基础设施、网络功能以及管理和编 排。 1)基础设施层依赖于大规模分布的基站和终端设备来提供包括连接、计算、数据和 模型的虚拟资源。 2)网络功