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2典型业务业务用例（Use Cases）6G颠覆性业务5G升级优化业务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6G新业务催生全新用例沉浸式云XR机器控制类 6G典型场景36G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 6G频段特性46G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。6GHz频段毫米波可见光太赫兹Sub-6GHz频段•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WiFi 6产业争夺的焦点，竞争形势严峻•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•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•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•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10GHz以下10710810910101011101210131014101510161017101810191020太赫兹X射线频点（Hz）可见光毫米波 6G关键性能指标556G关键指标5G关键指标* 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，体现出不同典型应用场景对6G KPI的侧重不同。频谱效率较5G提升2-3倍移动性>1000km/h连接数密度10-100/m2可靠性>99.99999%流量密度0.1-10Gbps/m2控制面时延<1ms用户面时延<0.1ms峰值速率Tbps级用户体验速率10-100Gbps网络能效较5G提升10-100倍6G新指标超高定位精度（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DL: 20GbpsUL:10Gbps控制面<10ms用户面<4ms/0.5ms500km/h室外：10m室内：3m1/m299.999%10Mbps/m2DL: 100MbpsUL:50Mbps5G6G 性能指标与使能技术6峰值速率用户面时延无蜂窝小区控制面时延智能超表面6G关键性能指标用户体验速率可靠性连接数密度流量密度移动性系统频谱效率定位精度网络能效新型多址超大规模天线新波形新型调制编码无线光通信太赫兹通信空天地一体化AI空口潜在空口关键技术通信感知一体化 6G未来标准化73GPP5G-AdvancedR18R20 6G研究6G标准制定202220232024202520262027202820292030牵头R18项目数全球第一R196G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部分6G技术在5G-A开始早期布局通信感知一体化智能超表面空口物理层AI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%中国：以2030年商用为目标把握6G研发与标准化节奏欧盟：2021年启动6G Hexa-X项目，积极研究6G，但运营商较保守美国：成立Next G联盟，排除中国大陆公司，力争抢占6G主导权空天地一体化......242113139876-5515252025年底左右启动6G SI 应对6G标准化风险8•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•自成体系：彻底排除中国，如V5G•主导IEEE：标准/产业分裂，如WiMAX•主导3GPP：联盟成员抱团输出甚至主导3GPP、ITU等组织美国会怎么做？•目前，美国已成立Next G联盟，可能有以下意图：项目开放合作技术兼容并蓄国际交流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 6G新空口的含义96G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新空口的体现方式⚫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新空口的内涵⚫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 频段融合组网10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➢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，做点状或片状部署多维度、多频段融合组网场景部署6G频谱部署策略 可见光通信11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：400 THz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现有器件带宽低易受阻挡传播损耗大上行难应用优势挑战 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技术效果1无源静态反射面2半静态可控反射面反射面波束半静态变化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扩展波束覆盖范围、提升小区容量和速率3动态智能反射面反射面波束实时动态变化动态跟踪用户、匹配信道环境，电磁波智能调控普通墙面漫反射PIN管不同尺寸单元超材料结构波束赋形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单点性能提升网络性能提升•室外场景，小区边缘覆盖平均提升3~4 dB，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10 dB多场景仿真与测试验证性能增益率先完成智能反射面外场技术试验12多场景系统级仿真 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✓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与产业推动✓标准化技术方案研究✓实验验证与外场测试✓与多技术的融合系统设计与验证应用场景与性能指标需求 AI空口AI空口的三个科学问题和六项关键技术：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？AI 驱动的6G 无线智能空口AI内生接入网架构与协议设计全场景数据特征智能挖掘和高效感知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大规模用户协同接入和智能化自主干扰协调科学问题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？低开销轻量化高学习效率的可解释空口AI算法三个科学问题六个关键技术 15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提取语义编码信道编码信道译码语义译码语义信息恢复发端本地语义知识库收端本地语义知识库云端共享知识库无线信道基于语义信息的联合编译码设计语义信息的度量、提取与表征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 6G网络逻辑架构16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➢安全面资源与算力层（频谱、存储、算力、网络等资源）路由与连接层（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）服务化功能层开放使能层（算力服务，连接服务，功能服务，数据服务，AI服务，安全服务）管理编排体控制面用户面数据面智能面安全面数字孪生体网络本体①②②③ 分布式自治网络架构17•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DAN核心特征基于分布式、自治、自包含的设计理念，提出6G分布式自治网络架构（Distributed Autonomous Network，DAN）分布式网络自治单元自包含•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、本地闭环分布式网络自治单元自包含DAN核心设计支持分布式节点部署网络自组织、自管理、自优化具备完整的功能、资源、连接能力陆地接入地下接入海上接入卫星接入...不同能力等级的微型网络计算单元路由器集中式节点分布式节点分布式节点分布式节点分布式节点 服务化RAN18◼通过服务化接口进一步缩短消息传输时延；◼网络能力按需引入，降低新功能引入难度；◼为感知、计算、AI等新型服务提供基础框架；服务化RAN 控制面服务化RAN 用户面◼助力跨层优化，促进信息交互；◼网络能力按需扩缩，节省网络功耗；◼数据处理并行化，提高数据处理效率；打通端到端服务化（服务化RAN+服务化CN+服务化UE），实现软件快速迭代、全网一体化管理，助力开放生态；突破传统分层协议设计理念，实现功能服务灵活组合传统OSI分层模型服务化架构下按需调用 面向6G研究和标准化的建议1.梳理6G业务需求，导出系统关键性能指标2.不断进行技术筛选，聚焦有望在6G实现的重点方向3.坚持6G国际化路线，保证6G技术从5G-A到6G的平滑过渡19 携手共谋6G发展协力共创卓越未来