以用户为中心的6G网络

以用US户ER为-CE中NTR心IC6的GNE6TWGOR网K络 全域覆盖·场景智联 中信科移动通信技术股份有限公司无线移动通信全国重点实验室(中国信科)中关村泛联移动通信技术创新应用研究院 摘要ABSTRACT 6G将带来更高速率和更低时延的通信体验，提供更广覆盖和更大容量，同时也将与感知、计算、数据和人工智能技术深度融合，构建一个全新的数字世界。6G网络更加注重用户的需求和体验，以用户为中心进行网络设计，能根据终端的能力和所处环境、业务需求等因素，调整网络服务策略，保障用户体验的一致性，为用户提供定制化的连接、感知、计算、数据和智能服务。本白皮书从驱动力分析入手，提出以用户为中心网络的四个特征：架构灵活自治、服务按需定制、资源高效复用、能效全域协同。围绕这四个特征，提出集中式与分布式相结合的以用户为中心网络架构，以及对应的关键支撑技术。以用户为中心网络架构融合通、感、智、算、数等多维能力，具有网络弹性可重构、功能灵活可扩展、服务高效可拓展的特点。以用户为中心网络关键技术包括分布式自治网络技术、用户一致性体验增强技术、高效资源管理技术和智能绿色节能技术四大类，全面涵盖组网模式、核心网和接入网等多个领域。白皮书力图从关键技术研究、标准化及产业推动的角度，对以用户为中心网络在6G系统中的发展和技术演进进行展望。中信科移动和中关村泛联院期望偕同产业界和学术界以此为契机，着眼于更为广阔的未来，通过政产学研用的深入合作，共同推进6G以用户为中心网络的进一步发展。 以用户为中心的6G网络 本白皮书版权专属中信科移动通信技术股份有限公司（以下简称“中信科移动”）所有，并受法律保护。如需基于非商业目的引用、转载、传播或以其他方式合理使用本白皮书的全部或部分内容，应完整注明来源。违反前述声明者，中信科移动将追究其法律和商业道德之责任。 目录CONTENTS 引言01 1/驱动力03 2/以用户为中心网络架构06 2.1端到端总体架构07 2.2无线接入网架构09 3/以用户为中心网络关键技术11 3.1分布式自治网络技术12 3.2用户一致性体验增强技术16 3.3高效资源管理技术21 3.4智能绿色节能技术25 总结与展望29 缩略语31 参考文献33 引言INTRODUCTION 以用户为中心的6G网络 6G技术是通信领域的一次革命性跃迁，它不仅支持前所未有的网络容量和连接密度，提供亚毫秒级的端到端延迟和高达Tbps的数据传输速率，还将融合感知、智能、计算等能力，开启全新的信息时代。为实现这一愿景，6G技术将从应用需求、频谱利用、绿色环保和社会经济等多个维度进行全面革新，由此带来更为多样化和个性化的用户需求。 如何满足不同用户的差异化服务质量需求，为 用户提供个性化和定制化的一致性服务，是无线通信网络要解决的核心问题。为此，ITU的6G框架和总体目标报告[1]中提出，以用户为中心是提供弹性和动态服务质量（QualityofService，QoS）参数，满足6G多样化QoS需求的必要手段；并且，以用户为中心网络架构是无线接入网（RadioAccessNetwork，RAN）架构增强的重要方向，以实现更高能力、至简和即插即用的6G系统。 对以用户为中心网络，学术界和产业界的研 究由来已久。在学术界，具有代表性的是以用户为中心的超密集网络（User-centricUltra-denseNet-work，UUDN）。UUDN[2]提出从网络控制用户到网络服务用户，从而实现网随人动的思想，并进 一步提出了控制面和用户面解耦、控制和传输解耦、本地服务和网络服务解耦共三类解耦，为后续以用户为中心网络研究奠定了基础。虽然5G标准化过程中体现了一些以用户为中心的思想，如控制面与用户面分离、基础设施部分虚拟化和网络功能服务化、跨小区多输入多输出（Multiple-InputMulti-ple-Output，MIMO）增强和双连接等，但5G网络架构仍然是以基站侧小区为中心的蜂窝网架构，终端和蜂窝网小区具有强绑定关系。这样的网络架构特点，导致每引入一个和小区解耦的新特性，都会带来很大的复杂度，使得最终的可用场景和设备能力受限，新特性落地困难，不能针对不同用户、不同业务达到用户级满足。因此，在下一代移动通信研究中，需要从一开始就奠定以用户为中心网络架构，构造至简、普惠的以用户为中心网络。在产业界，以用户为中心网络最直接的驱动是分布式大规模MIMO的发展和应用。分布式大规模MIMO是近年来无线通信网络研究的热点[3]，是实现6G系统容量和频谱效率指标的重要技术手段。依托以用户为中心网络架构，分布式大规模MIMO系统可以获得最优性能，从而在实际布网和产业化进程中，最大化 01 全域覆盖·场景智联 分布式大规模MIMO技术的性能优势，实现单用户性能最优化和网络性能最优化的双赢。 当前，6G已经进入标准化全面启动阶段。经过前期国内外公司和组织的积极探讨，已经形成一些有代表性的技术研究进展。例如，国内IMT-2030 （6G）推进组发布的《6G无线系统设计原则和典型特征白皮书》[4]，对6G无线系统需求、无线系统视图和特征、无线系统设计原则做了整体梳理；欧盟CENTRIC项目发布的白皮书[5]，对6G基于人工智能（ArtificialIntelligence，AI）的以用户为中心空口技术做了探讨。各标准化组织基于前期研究，正在开展标准化布局。例如，ITU提出6G的6大典型场景和15个能力指标[1]；3GPPSA1开启6G用例和业务需求研究，制定了第一版6G需求报告框架[6]；3GPPRAN的6G相关立项也被纳入时间表。因此，有必要对6G无线网络架构及其关键技术进行梳理和全面探讨，作为6G无线网络的基础，支持后续标准化和产业化工作。以用户为中心作为在[4][5]中都有提及的系统架构特征，将贯穿在6G无线网络设计中。以用户为中心网络突破中心化的限制，构建端到端的、网络与空口一体化设计的网络 架构，实现6G网络深度定制、弹性重构和灵活扩展，赋能网络内生多要素服务，满足用户个性化网络需求。在6G标准化之初将以用户为中心网络纳入标准体系，开展系统设计，推动无线通信网络从以网络为中心到以用户为中心的演进，可以充分发挥以用户为中心的理念和优势，避免后续版本出现在僵化架构基础上进行复杂优化的局面，不仅有利于标准化进展，也有利于6G产业体系的有效布局。 本白皮书首先对以用户为中心网络的驱动力做了整体探讨，然后对以用户为中心的网络架构从端到端架构和接入网架构两个方面进行设计，继而从分布式自治网络、用户一致性体验增强、高效资源管理和智能绿色节能四个方面探讨以用户为中心网 络关键技术，并在最后进行总结与展望。通过本白 皮书，可以指导6G以用户为中心无线网络研究，为6G标准化提供系统设计思路和关键技术方向；为6G产业化提供至简、灵活的设备开发思路和应用部署。 02 以用户为中心的6G网络 1 驱MO动TI力VATION 伴随着6G时代的到来，新业务和新需求不断涌现，全息通信、感官互联、智能交互、通信感知、智慧内生、数字孪生、全域覆盖等场景需求将会逐渐普及。 03 连接 感知 智能 以用户为中心 数据 算力 6G提需炼求 图1-6G网络需求提炼 ITU在6G愿景中不仅明确了对未来网络极致空口性能和全新服务能力的需求，更注重引入通感、AI等新技术后，网络对沉浸式、超高可靠低时延、超大规模连接等多样化场景的个性化服务供给能力[1]。在沉浸式通信场景中，6G网络不仅是数据传输管道，更是提供沉浸式体验的平台。用户需要获得低时延的数据服务和计算服务，就要求网络支持低时延、高带宽、高可靠的多模态数据传输，从而提供个性化的沉浸式体验。在超高可靠低时延场景中，要求网络具备极高的可靠性和稳定性，能够确保数据传输的准确性和及时性。在超大规模通信场景中，网络需要具备足够的灵活性和可扩展性，以适应不同 全域覆盖·场景智联 设备和应用的需求，并支持用户数量的快速增长和设备之间相互协作。 资 服 可见，6G网络更加注重用户的需求和体验，能根据终端的能力和所处环境、业务需求等因素，调整网络服务策略，智能优化网络资源调配。因此，为了以简单高效的方式满足这些纷繁复杂的需求，以用户为中心的统一设计成为6G网络的首要特性。如图1所示，基于6G各类应用场景，可以从架构、服务、资源和节能四个维度，提炼6G网络需求，从而构建原生支持连接、感知、智能、算力、数据一体化的以用户为中心网络，保障不同环境下用户体验的一致性。 在组网架构层面，传统的集中式组网模式存在响应速度慢和灵活性不足等问题，基于切片的业务映射和编排管理也不够灵活，难以同时保障不同的专网业务和运营需求。此外，网络功能的下沉尚不 充分，缺少内嵌的人工智能，进一步制约了网络的智能化和自适应性发展。6G网络应具备更高的灵活性 和可扩展性，通过以用户为中心的分布式组网、智能内生、网络功能下沉和协同设计，从根本上提升网络的智能化水平和编排管理能力，从而更好地适应用户所处环境的复杂性和多变性，按需提供定制化的网络能力，实现对用户需求和通算智数等多维资源的精细化管理。 碳 低 色 用 绿 复 同 态 协 动 域 全 合 融 能 频 多 节 源 务 按 架 需 构 定 分 制 布 一 式 致 性 灵 体 活 验 扩 展 04 以用户为中心的6G网络 在应用服务方面，以基站侧小区为中心设计的尽力而为的“固定供给”模式，难以满足未来多元化、个性化的用户需求。同时，受限于边缘效应， 用户在网络接入点之间移动时，业务体验会受到传输中断和性能下降的影响。虽然5G网络已经引入了一些移动性增强技术，但是受限于以网络为中心的蜂窝网基础架构，并没有达到预期的效果。基于以用户为中心网络，提供不受网络节点部署和传输性能限制的深度定制化服务，实现不同场景下、不 同类型终端用户的按需满足和一致性业务体验，是 6G的基本需求。 在资源利用方面，传统基于蜂窝小区的频谱资源复用方式，在提升传输性能上的局限性日益凸显。为了满足新业务场景对极致空口性能的需求，6G网络需要最大化地利用日益紧张的频谱资源，实现高效的资源管理。一方面，需要通过基于用户的定制化资源分配和管理，实现以用户为中心的动态频率 复用，提升频谱效率。另一方面，还需要在利用新频段的同时，充分复用现有可用频段资源，实现以 用户为中心的多频段融合网络。 在绿色节能方面，6G网络在引入更高频段、更大带宽和更多服务后，对节能减排、可持续发展方面的挑战更为严峻。因此，6G网络需要更高效的绿色节能技术，以用户为中心优化网络和终端能效，在提升网络性能的同时，保障生态环境和经济社会的可持续发展。 综上所述，以用户为中心的6G网络应具备以下四个特征：架构灵活协同，支持以用户为中心的端到端分布式自治网络，可基于用户需求灵活扩展；服务按需定制，支持用户一致性业务体验，实现用户服务按需满足；资源高效复用，支持多频段融合和动态频率复用；能效全域协同，支持网络和终端全域协同能效管理，打造绿色低碳网络，保障移动通信产业和社会生态的可持续发展。 05 全域覆盖·场景智联 2 UARSCERH-ICTECTURIRCENETWORK 以用户为中心网络架构 6G时代，“用户”的内涵更加全面，包括普通消费者、垂直行业用户、运营商和设备商合作客户等网络服务对象。网络从提供尽力而为的通信“连接”，转变为按需提供适配环境、更加精细、包含多要素的“连接+”的信息服务，实现传统移动通信网络向新型移动信息网络的加速转型。为此，本白皮书提出端到端以用户为中心网络，采用集中式与分布式相结合的方式，通过各类网络功能的定制化服务和部署，构建灵活至简的网络。无线接入网架构是端到端总体架构中提供空口服务的部分，以用户为中心无线接入网以灵活小区为基本单位，使用户始终处于灵活小区覆盖下的最佳服务状态，实现极致的空口性能。 06 以用户为中心的6G网络 2.1端到端总体架构 端到端以用户为中心网络是一个提供定制化、动