劉光毅，王瑩瑩，王愛玲

(中國移動(dòng)通信有限公司研究院，北京 100053)

0 引言

回顧移動(dòng)通信的整個(gè)發(fā)展歷史，“十年一代”的更新節(jié)奏涵蓋了關(guān)鍵技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)應(yīng)用推廣的所有環(huán)節(jié)，每一代移動(dòng)通信技術(shù)都試圖去解決當(dāng)時(shí)行業(yè)發(fā)展和應(yīng)用面臨的問題，把通信技術(shù)的發(fā)展推向新的高度。最初的1G提供了移動(dòng)語音通信的解決方案，但成本高體驗(yàn)差；后面的2G很好地解決了這些問題并實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)語音應(yīng)用的全球普及；3G開始嘗試數(shù)據(jù)通信，雖然不很成功但培育了應(yīng)用生態(tài)，為4G實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速繁榮奠定了很好的基礎(chǔ)；4G開始探索物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，而5G則希望實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)。

隨著5G應(yīng)用的快速滲透、科學(xué)技術(shù)的不斷突破、DICT的深度融合，6G將在5G基礎(chǔ)上全面支持世界的數(shù)字化，即基于物理世界生成一個(gè)數(shù)字化的孿生虛擬世界，物理世界的人和人、人和物、物和物之間將可以通過數(shù)字化世界來傳遞信息與智能[1]。孿生的數(shù)字世界是物理世界的映像，幫助人類更進(jìn)一步地提升生活質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)“6G重塑世界”的美好愿景。

從馬斯洛的需求模型可以看出，隨著人們自身需求的不斷滿足，對通信的需求也在不斷提升，由此推動(dòng)著移動(dòng)通信的螺旋式發(fā)展與提升。4G帶來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的空前繁榮，5G將會(huì)推動(dòng)萬物互聯(lián)，可以把人們的感官外延推廣到新的高度。當(dāng)然，無論是從當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展形態(tài)還是從人自身的心理和生理需求來看，還有很多自身的渴望和需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有得到滿足，比如現(xiàn)今所面臨的交通擁堵、就醫(yī)困難等，還不足以使得人們能夠真正地解放自我，去追求自身價(jià)值的終極實(shí)現(xiàn)。所以，面向未來6G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，我們需要思考待解決問題是什么。結(jié)合馬斯洛的需求模型，可以看出通信的需求提升將經(jīng)歷4個(gè)泛在的階段：溝通的泛在、信息的泛在、感知的泛在以及智慧的泛在。其中，智慧的泛在是希望通過智慧的應(yīng)用幫助人們更好的解放自我，讓人們從日常的繁瑣溝通等事務(wù)中解放出來，有更多的時(shí)間和精力去追求和實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值。如果說5G幫助人們實(shí)現(xiàn)感知的泛在，那6G的目標(biāo)就是如何實(shí)現(xiàn)“智慧泛在”。

1 6G國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

自2019年以來，全球5G發(fā)展迅速，中國5G基站的部署規(guī)模超過全球部署的70%，同時(shí)也是全球率先大規(guī)模部署SA的國家。結(jié)合移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)“用一代、做一代、看一代”的發(fā)展規(guī)律，6G的研究率先在學(xué)術(shù)界展開。全球通信技術(shù)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)，如美國、歐盟、中國、日本和韓國等也都出臺(tái)了相應(yīng)的6G研發(fā)規(guī)劃和舉措，其中影響力較大的是芬蘭的Oulu大學(xué)，受芬蘭政府資助，啟動(dòng)了其6G旗艦項(xiàng)目6Genesis，并在2019年3月率先組織了第一個(gè)全球6G無線峰會(huì)，此后聯(lián)合國際上主要的大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)發(fā)布了面向6G的一系列技術(shù)白皮書，具有較大的影響力。韓國的6G發(fā)展規(guī)劃最為激進(jìn)，提出2028年要在全球率先商用6G，同時(shí)希望韓國能在6G核心標(biāo)準(zhǔn)專利的份額方面成為全球第一、智能手機(jī)市場份額全球第一、通信設(shè)備市場份額全球第二。日本則提出要在2030年實(shí)現(xiàn)6G的商用，希望通過6G構(gòu)建起在集成電路和材料等方面的國際競爭力，實(shí)現(xiàn)6G專利份額達(dá)到10%以上，6G基礎(chǔ)設(shè)施的全球市場份額達(dá)到30%。歐盟延續(xù)了其5G研發(fā)思路，正在逐步出臺(tái)6G研究計(jì)劃和項(xiàng)目的實(shí)施，由諾基亞和愛立信牽頭的6G旗艦項(xiàng)目Hexa-X已在2020年正式啟動(dòng)，并發(fā)布了6G愿景和需求白皮書。由于受5G部署頻率的限制，美國的5G商用進(jìn)展較為緩慢，有政府官員和學(xué)者甚至提出直接跳過5G發(fā)展6G，所以美國FCC 2018年就開放了THz頻率用于6G的研究和試驗(yàn)，美國國防部也資助了通信和感知融合的研究項(xiàng)目；2020年底，美國成立Next G產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，希望重塑美國在移動(dòng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)中的主導(dǎo)地位。

2019年6月，工信部成立了6G推進(jìn)組IMT-2030；2019年11月，科技部聯(lián)合國內(nèi)多個(gè)部門成立了6G技術(shù)研發(fā)推進(jìn)工作組和總體專家組，開始全面布局和推進(jìn)6G的研究工作。此外，國內(nèi)外企業(yè)，如中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、大唐移動(dòng)以及VIVO等也都自2019年以來陸續(xù)發(fā)布了6G白皮書。IMT-2030推進(jìn)組也在2021年6月發(fā)布了第一版6G愿景和需求的白皮書。

借鑒整個(gè)5G的研發(fā)歷程，可以初步研判，整個(gè)6G研發(fā)將大概分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段(2018—2025)，愿景、需求的定義和關(guān)鍵技術(shù)的研究驗(yàn)證、系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)與原型驗(yàn)證；第二個(gè)階段(2026—2030)，3GPP開始相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定，端到端產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，業(yè)務(wù)和應(yīng)用培育以及商用部署。目前全球關(guān)于6G的研究正處于定義愿景需求、尋找關(guān)鍵技術(shù)的階段，正在百花齊放、百家爭鳴。

目前業(yè)界的研究人員對6G的認(rèn)識(shí)還比較片面，不足以形成對6G的全面認(rèn)識(shí)。比如，有的研究者認(rèn)為6G就是THz，因?yàn)?G需要提供Tbit/s的峰值速率，所以需要超大的帶寬，而THz可以提供足夠的帶寬。THz的缺點(diǎn)也同樣突出，由于其頻點(diǎn)高、傳播損耗大，難以提供蜂窩小區(qū)的覆蓋距離；但可以較好地發(fā)揮THz在感知方面的特長，所以其將在感知與通信融合方面發(fā)揮重要作用。也有人認(rèn)為6G就是衛(wèi)星通信，尤其是馬斯克的星鏈計(jì)劃給大家?guī)砹司薮蟮南胂罂臻g；但衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)無法提供有效的室內(nèi)覆蓋，所以無法取代地面移動(dòng)通信系統(tǒng)。不過衛(wèi)星通信系統(tǒng)對于提供低空無人機(jī)、飛行器、飛機(jī)以及海面、高山和沙漠等地面通信系統(tǒng)難以部署場景下的覆蓋具有先天優(yōu)勢，所以衛(wèi)星通信系統(tǒng)也將是6G的重要組成部分。也有研究人員認(rèn)為6G就是AI，但是AI并不能解決6G所面臨的所有問題和挑戰(zhàn)，盡管其在通信系統(tǒng)中必然會(huì)有相當(dāng)大的應(yīng)用前景，但AI僅僅將成為6G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)能力之一，廣泛服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)自身以及外部的客戶。也有人說6G就是語義通信，覺得它可能是一種顛覆式的數(shù)據(jù)傳輸承載方式；盡管通過場景化的、AI驅(qū)動(dòng)的編碼可以提升信源編碼的效率，帶來傳輸效率的大幅提升，但語義通信業(yè)僅能夠助力鏈路傳輸效率的提升，在6G面臨的能耗、成本等挑戰(zhàn)方面還無能為力。

2 行業(yè)組織工作計(jì)劃與標(biāo)準(zhǔn)化展望

隨著6G研究的推進(jìn)，全球主要的移動(dòng)通信行業(yè)組織也紛紛啟動(dòng)6G工作，如圖1所示。國際電聯(lián)ITU-T自2019年就開始了6G相關(guān)議題的研究，如數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)、AI等；ITU-R自2020年開始了6G愿景和技術(shù)趨勢的研究，并討論ITU-R的6G工作時(shí)間表。目前關(guān)于ITU-R最終頒布6G國際標(biāo)準(zhǔn)的確切時(shí)間還存在爭議，有的公司建議加速6G的標(biāo)準(zhǔn)化，在2028年頒布ITU-R認(rèn)定的6G標(biāo)準(zhǔn)，以滿足韓國2028年商用6G的目標(biāo)；而更多的公司則認(rèn)為應(yīng)該給5G的發(fā)展預(yù)留足夠的時(shí)間窗，保持十年一代的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)節(jié)奏，在2030年左右頒布ITU-R認(rèn)定的6G國際標(biāo)準(zhǔn)更合適。當(dāng)然，3GPP會(huì)根據(jù)ITU-R制定的6G時(shí)間表確定其6G標(biāo)準(zhǔn)制定的時(shí)間計(jì)劃，預(yù)計(jì)在2026年前后開始正式的6G可行性研究工作。全球運(yùn)營商聯(lián)盟NGMN曾經(jīng)在全球4G和5G的標(biāo)準(zhǔn)制定和選擇中扮演了重要角色，為全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一生態(tài)的構(gòu)建做出了巨大貢獻(xiàn)。目前NGMN已經(jīng)發(fā)布了6G愿景白皮書，目前研究6G的典型應(yīng)用場景，隨后會(huì)凝練出6G具體的性能需求指標(biāo)并形成白皮書，希望能夠聯(lián)合運(yùn)營商的力量，為6G的發(fā)展制定一個(gè)合理的目標(biāo)，更好地引導(dǎo)全球6G的研究方向，促進(jìn)行業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。

圖1 全球行業(yè)組織6G工作時(shí)間表Fig.1 6G work plan of global industry organization

3 6G愿景與需求

5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)與人工智能等技術(shù)的結(jié)合，必將加速整個(gè)社會(huì)走向數(shù)字化。那么數(shù)字化的下一個(gè)階段是什么？本文認(rèn)為就是數(shù)字孿生。在未來乃至2030年以后，整個(gè)社會(huì)不僅有一個(gè)物理世界，還會(huì)形成一個(gè)數(shù)字化世界。數(shù)字化的世界由物理世界的數(shù)字化鏡像組成，基于數(shù)字世界，可以模擬物理世界的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測物理世界的發(fā)展趨勢等?；谶@些預(yù)測形成一些預(yù)防性措施，提前干預(yù)物理世界的運(yùn)行，由此改變未來。數(shù)字孿生最早用在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)測性維護(hù)上，如果飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行的過程中出故障，產(chǎn)生的結(jié)果將是災(zāi)難性的，乘客和航空公司都難以承受。所以，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造企業(yè)通過數(shù)字孿生技術(shù)來預(yù)測整個(gè)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況、可能發(fā)生的故障，提前進(jìn)行維護(hù)，保證飛機(jī)自由飛翔而不會(huì)出現(xiàn)故障。相信這一理念，將會(huì)逐步滲透到社會(huì)的各行各業(yè)、各個(gè)角落，從而形成一個(gè)數(shù)字孿生的世界。

在數(shù)字孿生世界中，AI技術(shù)的應(yīng)用將非常廣泛。AI可能是迄今為止最熱的一項(xiàng)技術(shù)，希望能夠在2030年以后實(shí)現(xiàn)智慧泛在的發(fā)展愿景，使得AI的應(yīng)用能夠無處不在。

目前“數(shù)字孿生、智慧泛在”[1-3]的社會(huì)發(fā)展愿景基本成為業(yè)界的共識(shí)。在這樣的社會(huì)發(fā)展愿景下，將會(huì)涌現(xiàn)出非常多的全新應(yīng)用場景，比如人的數(shù)字孿生、全息交互、通感互聯(lián)及智能交互等，如圖2所示[3]。

圖2 6G典型應(yīng)用場景Fig.2 Typical usage scenario of 6G

第一個(gè)全新的應(yīng)用場景是人的數(shù)字孿生。通過穿戴或植入傳感器，深入采集人體的各種信息，并基于設(shè)定的模型，構(gòu)造一個(gè)數(shù)字化的人體，稱為數(shù)字人。數(shù)字人可以對人體局部的器官、身體的循環(huán)系統(tǒng)等進(jìn)行模擬和仿真，進(jìn)而可以預(yù)測人體可能發(fā)生的病變，并對干預(yù)的手段進(jìn)行仿真驗(yàn)證，確認(rèn)其能達(dá)到預(yù)期的效果之后，再將該干預(yù)手段施加到物理的身體上，進(jìn)而避免疾病(比如腦梗、心梗等)的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)“治未病”的最高醫(yī)學(xué)境界。通過這種方式，可以極大地提升人類生命的質(zhì)量和生活的質(zhì)量，解決當(dāng)今社會(huì)所面臨的就醫(yī)難問題。當(dāng)然，基于這些身體數(shù)據(jù)還可以做很多事情，比如器官研究、精準(zhǔn)醫(yī)療、病毒培育以及手術(shù)輔助等，它將會(huì)對人類生命質(zhì)量的提升起到非常重要的輔助作用。

第二個(gè)應(yīng)用場景是通感互聯(lián)?，F(xiàn)有的通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)視覺和聽覺的傳遞和交互，而在未來人們希望能夠傳遞更多的感覺，如觸覺、嗅覺、味覺等，甚至人的情感都可以傳遞和交互，實(shí)現(xiàn)通感的互聯(lián)。有了通感互聯(lián)，機(jī)器和機(jī)器之間的協(xié)同、虛擬社交等都不再是一個(gè)夢想，我們可以傳遞擁抱，也可以通過教練和運(yùn)動(dòng)員之間的通感互聯(lián)，提升技能學(xué)習(xí)的效率和效果，甚至帶來革命性的改變。

第三個(gè)應(yīng)用場景是超能交通。未來的交通可以是空天地一體式交通，有會(huì)飛的汽車、無人的送貨機(jī)以及水里的交通工具等，人們可以根據(jù)出行的路徑、交通狀況、目的地等個(gè)性化地定制出行方式，最大化滿足出行的需求。為此，網(wǎng)絡(luò)必須支持更多新能力，包括精準(zhǔn)定位、可靠性和安全性要求很高的連接能力等。

第四個(gè)應(yīng)用場景就是全息交互。全息將會(huì)徹底改變溝通和交互的形式，實(shí)現(xiàn)沉浸式體驗(yàn)的升級(jí)，帶來生活、娛樂和工作方式的革命。也許未來在開會(huì)時(shí)，演講者是全息的投影，聽眾有可能也是一個(gè)個(gè)全息的投影。

第五個(gè)應(yīng)用場景是智能交互。一方面，交互的形式將會(huì)變得智能，特別是人機(jī)的交互，將更加情景化、個(gè)性化，特別是在殘障、智障、病患、小孩以及老人的情感陪護(hù)等方面，帶來更深層次的人文關(guān)懷體驗(yàn)；另一方面，智能作為技藝和經(jīng)驗(yàn)的凝練，可以直接在人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器之間交互，極大地提升學(xué)習(xí)效率和協(xié)同效率。

從剛才提到的場景可以看出，未來的業(yè)務(wù)和應(yīng)用將會(huì)發(fā)生非常大的變化，呈現(xiàn)出許多新特征：第一是需求將會(huì)變得更加多元化和碎片化，對網(wǎng)絡(luò)能力需求的動(dòng)態(tài)范圍會(huì)更大，包括速率、時(shí)延、可靠性等；第二是覆蓋的立體化，不僅只考慮地面的覆蓋，還需要考慮三維的覆蓋，因而需要考慮衛(wèi)星作為補(bǔ)充的覆蓋手段；第三是交互的形式和交互的內(nèi)容將會(huì)更加多樣化，不再是現(xiàn)在的簡單人機(jī)界面或者簡單的溝通內(nèi)容；第四是業(yè)務(wù)的開放化和定制化，追求個(gè)性化將是人類實(shí)現(xiàn)自我解放和自我價(jià)值的一種重要表現(xiàn)形式，個(gè)性化的業(yè)務(wù)定制將會(huì)為行業(yè)帶來更多的商業(yè)模式，開放化的業(yè)務(wù)可使任何人都能成為業(yè)務(wù)的提供者，而不僅是被動(dòng)地接受運(yùn)營商和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商的服務(wù)；第五是通信、感知、計(jì)算、AI和安全等的深度融合，未來通信網(wǎng)絡(luò)提供的將不再只是通信的功能，而是包括計(jì)算能力、AI能力、安全能力和感知能力在內(nèi)的綜合能力體系，由此來拓展整個(gè)6G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用空間。

基于這些應(yīng)用場景的分析，可以推導(dǎo)出其對網(wǎng)絡(luò)能力的需求，由此形成6G網(wǎng)絡(luò)的KPI需求，如圖3所示。怎么滿足這些指標(biāo)，將是未來行業(yè)共同努力的方向，通過從頻譜、無線傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)功能、安全、AI能力以及技術(shù)平臺(tái)等方面的突破，實(shí)現(xiàn)6G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系質(zhì)的飛躍。

圖3 6G場景化的關(guān)鍵性能指標(biāo)Fig.3 Usage scenario oriented KPI of 6G

從圖3可以看出，未來場景化的6G KPI定義將是6G需求指標(biāo)定義的重要形式。當(dāng)然，對每個(gè)6G場景下的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標(biāo)體系的數(shù)值，業(yè)界還沒有達(dá)成共識(shí)，還需要結(jié)合應(yīng)用和技術(shù)的發(fā)展去進(jìn)一步豐富和完善。

面向2030年的“數(shù)字孿生、智慧泛在”發(fā)展愿景，許多全新的應(yīng)用場景都對網(wǎng)絡(luò)的能力提出了更多、更高的要求，如圖3所示，除傳統(tǒng)的通信功能之外，還需要確定性QoS、更精準(zhǔn)的定位、姿態(tài)感知、計(jì)算能力、AI能力、安全能力等。所以未來6G網(wǎng)絡(luò)將不再簡單提供通信連接的能力，還需提供更加綜合的能力體系，以支持更加豐富多彩的應(yīng)用場景。

4 6G頻譜的認(rèn)識(shí)

移動(dòng)通信依賴于電磁波傳播所使用的頻譜。面向2030年，很多新的應(yīng)用場景將會(huì)出現(xiàn)，毫無疑問，它們將導(dǎo)致移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量不斷增長，所以6G需要更多的頻譜；6G需要支持非常高的傳輸速率，如Tbit/s，因此需要更大的連續(xù)帶寬；另一方面，6G也需要無縫覆蓋，需要更多的低端頻譜。那更多的頻譜從哪兒來？連續(xù)大帶寬從哪兒來？這些都是6G研究和標(biāo)準(zhǔn)制定之前亟待回答的問題。

從4G和5G發(fā)展的歷史來看，頻率的規(guī)劃和選擇至關(guān)重要。5G實(shí)現(xiàn)了Sub-6GHz的100 MHz帶寬的載波，毫米波達(dá)到了400 MHz的帶寬，結(jié)合大規(guī)模天線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了1 Gbit/s以上的峰值速率，帶來了用戶體驗(yàn)的升級(jí)；我國選擇的Sub-6GHz優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)策略比較好地兼顧了覆蓋和速率的需求，每個(gè)運(yùn)營商100 MHz的頻率分配使得運(yùn)營商有條件建設(shè)一張全國覆蓋的5G精品網(wǎng)絡(luò)，為我國5G的快速發(fā)展打好了基礎(chǔ)。面向6G，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍然需要兼顧覆蓋、成本和能力提升的需求，所以如果能在6GHz左右，為每個(gè)運(yùn)營商分配500 MHz以上的連續(xù)頻譜，它所帶來的網(wǎng)絡(luò)成本效率和網(wǎng)絡(luò)能力的提升都會(huì)是巨大的，將非常有利于6G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)能力和成本效率的量級(jí)提升。同時(shí)，運(yùn)營商目前所使用的頻譜非常零散和碎片化，這給實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)部署、終端設(shè)計(jì)等都帶來了巨大的挑戰(zhàn)，6G需要解決多頻譜協(xié)同使用的問題。因此6G需要想辦法提升頻譜利用效率，特別是中低頻段的頻譜利用效率；另一方面，6G需要支持全頻段的接入，包括授權(quán)頻譜、非授權(quán)頻譜、Sub-6GHz、太赫茲、可見光、毫米波等，需要充分考慮其特點(diǎn)、應(yīng)用場景，采用高效的頻譜使用方式。此外，考慮到2G、3G、4G、5G、WiFi等，6G網(wǎng)絡(luò)需要支持頻譜的動(dòng)態(tài)管理，把有限的頻譜資源有效利用起來，特別是低頻段，比如5G和6G之間，授權(quán)和非授權(quán)之間等，以便充分利用閑置的資源來滿足用戶的體驗(yàn)。

面向6G，如圖4所示，一方面需要10 GHz以下的連續(xù)大帶寬頻率以保證基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，支持無縫的地面覆蓋網(wǎng)絡(luò)部署，保障基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)能力提升；另一方面，也可以考慮根據(jù)業(yè)務(wù)的需要，按需部署與動(dòng)態(tài)開啟毫米波、THz和可見光等高頻段，滿足超高速率、超大容量的業(yè)務(wù)需求，或者在提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，提供定位等感知能力，進(jìn)一步拓展6G網(wǎng)絡(luò)能夠支持的應(yīng)用場景。表1對比了目前業(yè)界開發(fā)的不同頻段的基站所具備的數(shù)據(jù)傳輸能力，相信隨著技術(shù)和器件的進(jìn)步，這些能力還將繼續(xù)提升，特別是可見光，如果能夠突破器件的帶寬限制，速率將非?？赡芴嵘綌?shù)十Gbit/s。

圖4 6G頻率使用方案Fig.4 Spectrum strategy for 6G network

表1 不同頻段的帶寬和能力對比

5 無線傳輸技術(shù)

無線傳輸技術(shù)決定了無線鏈路傳輸?shù)男屎湍芰Γ?G研究的重點(diǎn)，也是業(yè)界最期待有重大突破的領(lǐng)域。目前，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的無線傳輸技術(shù)主要包括五方面：

① 通過增加天線數(shù)來提升傳輸效率。Massive MIMO[4]已經(jīng)成為了5G的標(biāo)志性技術(shù)，在6G時(shí)代，希望能夠進(jìn)一步拓展Massive MIMO的規(guī)模和應(yīng)用范圍，通過分布式協(xié)同實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的Massive MIMO，進(jìn)一步提升傳輸效率，保證用戶在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中有覆蓋的地方用戶體驗(yàn)比較均勻，更好地解決用戶在離基站近的地方和小區(qū)邊緣體驗(yàn)差距大的難題。從5G的應(yīng)用情況來看，Massive MIMO已經(jīng)支持192天線和64通道，相對于4G的8天線，可以帶來3～5倍頻譜使用效率提升，但也面臨復(fù)雜度高、成本高、功耗大等方面的挑戰(zhàn)。未來在移動(dòng)通信典型環(huán)境下，進(jìn)一步增大天線數(shù)和通道數(shù)規(guī)?？赡軙?huì)是非常大的挑戰(zhàn)。面向6G，Massive MIMO的主要發(fā)展方向在于如何進(jìn)一步提升其對場景的適應(yīng)性、優(yōu)化高移動(dòng)速度場景、降低系統(tǒng)開銷、優(yōu)化計(jì)算復(fù)雜度、提升多用戶配對效率等。同時(shí)，面向室內(nèi)等密集部署的場景，利用多個(gè)天線點(diǎn)協(xié)作構(gòu)成大規(guī)模的天線陣列，實(shí)現(xiàn)分布式Massive MIMO[5]也將是未來6G重點(diǎn)關(guān)注的方向，其主要需要解決的問題有多個(gè)站點(diǎn)之間的射頻通道校準(zhǔn)、多個(gè)天線點(diǎn)之間的同步、高效的協(xié)作簇選擇、低復(fù)雜度的多用戶調(diào)度與賦形。

② 電磁超材料的應(yīng)用。電磁超材料的研究是目前6G研究的一大焦點(diǎn)，通過數(shù)字化和可編程的低成本人工單元陣列設(shè)計(jì)，電磁超材料天線可以實(shí)現(xiàn)天線陣列的方向性接收和發(fā)送，帶來信號(hào)傳輸和覆蓋效率的提升。電磁超材料在天線領(lǐng)域的應(yīng)用主要可分為3類：第一類是提升傳統(tǒng)的無源天線性能，包括提升天線增益、控制波束形狀、降低輻射單元之間的耦合等，目前已在5G中開始應(yīng)用；第二類是可控?zé)o源反射面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)[6-7]，通過預(yù)置控制或者基站輔助的控制，實(shí)現(xiàn)電磁超材料表面的方向性接收和反射，提升覆蓋的效率和用戶速率體驗(yàn)，解決覆蓋空洞的問題；第三類是用信息超表面來取代傳統(tǒng)收發(fā)信機(jī)的波束賦形的天線陣列及其控制單元，甚至信息的調(diào)制。目前，東南大學(xué)及其他院校已在超表面天線提升頻譜效率和覆蓋方面的研究取得較大進(jìn)展，并開始了外場測試。如圖5所示，中國移動(dòng)也在研究信息超表面發(fā)射器，嘗試通過數(shù)字編程的方式，來控制載波的信號(hào)幅度相位等，由此來取代傳統(tǒng)的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)，提升功率效率。電磁超材料的應(yīng)用需要考慮很多實(shí)際限制，陣列單元的可靠性與穩(wěn)定性、帶外輻射的控制、帶內(nèi)的增益平坦度、控制單元的響應(yīng)速度以及控制帶來的成本和開銷等。

圖5 外場測試中無源反射面對接收信號(hào)強(qiáng)度的提升Fig.5 Received signal strength of RIS

目前，電磁超材料在通信中的應(yīng)用也存在較大局限性，和現(xiàn)有模擬波束賦形相似，其對信號(hào)接收和反射的方向性控制是全帶寬的。這會(huì)限制多用戶的空間和頻率選擇性調(diào)度，也容易導(dǎo)致同一頻段內(nèi)的其他運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)干擾放大。目前考慮的解決方案是實(shí)現(xiàn)窄帶的表面單元或者增加濾波器，但這些方式可能帶來成本的大幅增加。

③ 場景化的編碼與多址優(yōu)化。在5G時(shí)代，polar碼和LDPC得到了應(yīng)用。到了6G時(shí)代，由于應(yīng)用場景變得更加復(fù)雜，對網(wǎng)絡(luò)能力、時(shí)延、可靠性等方面提出了新的要求，需要探索編碼、多址和調(diào)制針對不同場景需求的優(yōu)化，尤其需要考慮不同頻段射頻器件對通信鏈路和系統(tǒng)的影響。面向6G，需要對速率、時(shí)延和可靠性聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究統(tǒng)一的多址接入理論框架，以通過統(tǒng)一的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)針對不同場景的不同優(yōu)化接入方式。

④ 感知通信一體化[8-9]。6G網(wǎng)絡(luò)需要具備環(huán)境感知能力，因此在信息傳遞過程中融合信息采集和信息計(jì)算，實(shí)現(xiàn)感知通信一體化是目前很有前景的技術(shù)方向之一。在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，采用感知通信一體化方案，需要強(qiáng)大計(jì)算能力的支持與協(xié)助，感知功能是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境信息的來源，通信功能是網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的基礎(chǔ)，計(jì)算功能是融合和挖掘多智能體共享信息的手段，而三大功能又互有關(guān)聯(lián)、互相補(bǔ)充。實(shí)現(xiàn)三者一體化設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)省頻譜、空間、載荷等資源，也使三者的性能互相增強(qiáng)。未來6G網(wǎng)絡(luò)不僅僅提供通信的功能，手機(jī)或者基站都有可能變成一個(gè)雷達(dá)，實(shí)施對環(huán)境進(jìn)行探測感知，比如說人體的姿態(tài)、手勢、機(jī)器人的位置、車與車的位置等，以此來進(jìn)一步拓展6G的應(yīng)用場景，如無人機(jī)的協(xié)同和管控、機(jī)器人之間的協(xié)作、智能的手勢和肢體交互等，如圖6所示。

圖6 感知通信一體化Fig.6 Integration of sensing and communication

感知通信一體化的研究，需要著重考慮感知和通信是否可以一體化，如頻率、天線和射頻鏈路等是否可以復(fù)用，感知和通信的信號(hào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是否可以折中等。

⑤ AI輔助的空口傳輸[10-12]。隨著集成電路工藝的不斷提升，算力的提升和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用加速了AI的應(yīng)用，AI已經(jīng)成為6G研究的一大熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是從統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性和可靠性的角度出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而AI的應(yīng)用則是希望盡可能利用數(shù)據(jù)的特征，個(gè)性化地優(yōu)化通信過程。目前AI在移動(dòng)通信中的潛在應(yīng)用有很多，包括網(wǎng)管、核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)等領(lǐng)域。從AI應(yīng)用的三要素來看，需要著重解決算法的適應(yīng)性、算力和數(shù)據(jù)的可獲得性。但是對于移動(dòng)通信系統(tǒng)來說，動(dòng)態(tài)的傳播環(huán)境會(huì)帶來無線信號(hào)傳播特性的動(dòng)態(tài)變化，周圍小區(qū)的負(fù)載變化也會(huì)帶來干擾的動(dòng)態(tài)變化，由此大大增加無線傳輸優(yōu)化的復(fù)雜度和難度，也就帶來了AI應(yīng)用的泛化性問題，AI能否真正地為無線傳輸帶來穩(wěn)定的增益和足夠的性價(jià)比是目前研究需要回答的問題。物理層AI研究的熱點(diǎn)包括AI驅(qū)動(dòng)的信道譯碼與解調(diào)優(yōu)化、基于信道預(yù)測的CSI反饋壓縮和波束賦形、Massive MIMO的廣播權(quán)值優(yōu)化、基于內(nèi)容和環(huán)境上下文感知的語義通信等。目前的AI應(yīng)用研究都是場景驅(qū)動(dòng)，結(jié)合特定的應(yīng)用場景，考慮如何解決AI算法、數(shù)據(jù)的采集和傳輸，以及所需算力的實(shí)現(xiàn)，我們把這種實(shí)現(xiàn)方式稱為外掛式或者嫁接式的AI，很難完全實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。所以，內(nèi)生AI成為6G研究的一個(gè)新方向，通過端到端的內(nèi)生AI設(shè)計(jì)，將AI打造成網(wǎng)絡(luò)的基本能力，提供給網(wǎng)絡(luò)自身和外部客戶調(diào)用。中國移動(dòng)和華為發(fā)起成立了開放論壇6G Alliance of Network for AI(6GANA)，聯(lián)合學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同開展相關(guān)的研究，探索網(wǎng)絡(luò)AI的需求場景、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)據(jù)模型管理、理論算法與驗(yàn)證平臺(tái)等，致力于把AI打造成未來6G網(wǎng)絡(luò)的能力和服務(wù)，做到對內(nèi)服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)，對外服務(wù)于第三方客戶。

6 空天地一體化的覆蓋

從圖3可以看出，6G的應(yīng)用場景將會(huì)更加豐富，除提供傳統(tǒng)的地面覆蓋之外，還需要考慮近空以及海面、高山、沙漠等地面基站建設(shè)困難區(qū)域的覆蓋，衛(wèi)星通信將是傳統(tǒng)地面移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要補(bǔ)充。近期，隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，馬斯克的星鏈計(jì)劃再次將衛(wèi)星通信系統(tǒng)推到了風(fēng)口浪尖。2015年1月，馬斯克宣布SpaceX計(jì)劃將約1.2萬顆通信衛(wèi)星發(fā)射到軌道組成星鏈以提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，其中1 584顆將部署在地球上空550 km處的近地軌道，并從2020年開始工作。這一項(xiàng)目被命名為“星鏈(Starlink)”。2020年，Starlink最終計(jì)劃發(fā)射4.2萬顆衛(wèi)星為全球提供更大的衛(wèi)星通信容量。但是，由于衛(wèi)星通信信號(hào)無法直接覆蓋室內(nèi)環(huán)境，且其上行鏈路的功率預(yù)算有限等原因的限制，衛(wèi)星通信系統(tǒng)無法完全取代地面移動(dòng)通信系統(tǒng)，但會(huì)在近空覆蓋、深空通信、海面、高山及沙漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)場景提供有競爭力的服務(wù)，所以空天地一體化覆蓋將是6G的一個(gè)重要特征。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)相對封閉，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分散不統(tǒng)一規(guī)模難以共享，成本高難以大規(guī)模普及。同時(shí)，由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系完全獨(dú)立于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，現(xiàn)有的衛(wèi)星系統(tǒng)和地面蜂窩系統(tǒng)之間僅能實(shí)現(xiàn)簡單的業(yè)務(wù)互通，無法保證業(yè)務(wù)QoS的無縫銜接。5G NTN已經(jīng)開始考慮如何實(shí)現(xiàn)地面和衛(wèi)星技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)融合，以支持用戶業(yè)務(wù)的延續(xù)性。目前，3GPP正在定義衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)的工作模式，通過衛(wèi)星接收終端信號(hào)，將用戶信號(hào)變頻到衛(wèi)星的頻段發(fā)給地面接入網(wǎng)關(guān)，然后接入到核心網(wǎng)，如圖7(a)所示。同時(shí)，3GPP也將研究基站上星的方案，即將5G基站放到衛(wèi)星上，衛(wèi)星解出用戶的數(shù)據(jù)后通過衛(wèi)星的協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通過地面接入網(wǎng)關(guān)接入到核心網(wǎng)，如圖7(b)所示。

(a) 衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā) (b) 衛(wèi)星星上處理圖7 5G非地面網(wǎng)絡(luò)考慮的透明轉(zhuǎn)發(fā)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.7 Transparent forwarding and decoding & forwarding of NTN network

考慮衛(wèi)星鏈路的時(shí)延較大，需要對現(xiàn)有的5G協(xié)議進(jìn)行必要的修改才能適配真實(shí)的部署場景。

面向6G，衛(wèi)星和地面系統(tǒng)的融合需要進(jìn)一步考慮核心網(wǎng)的融合，如圖8所示[12]，衛(wèi)星基站和地面蜂窩基站都可以作為獨(dú)立的一個(gè)頻點(diǎn)和模式接入到統(tǒng)一的核心網(wǎng)中，同時(shí)通過統(tǒng)一的接入?yún)f(xié)議和流程設(shè)計(jì)，保證用戶在不同的接入模式之間無感知的平滑切換，從而確保業(yè)務(wù)體驗(yàn)的一致性。

圖8 6G空天地海一體化的融合接入網(wǎng)絡(luò)Fig.8 Integration of space,sea and terrestrial network

7 新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

從面向垂直行業(yè)的差異化、碎片化業(yè)務(wù)的應(yīng)用拓展來看，6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要有更大的突破才能真正靈活地適應(yīng)未來網(wǎng)絡(luò)能力指標(biāo)范圍更為動(dòng)態(tài)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求。6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)和發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力主要來自三方面：

① 隨著業(yè)務(wù)與應(yīng)用的不斷演進(jìn)與發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)能力總是會(huì)遭遇瓶頸，需要新的能力去滿足新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用的需求。

② 5G網(wǎng)絡(luò)正在面臨的問題和挑戰(zhàn)也需要在新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)中解決。a.現(xiàn)有的分層空口協(xié)議架構(gòu)很難再進(jìn)一步降低空口時(shí)延；b.單一的固化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)成本越來越高；c.5G支持切片后，是否能夠很好地適應(yīng)差異化和碎片化的垂直行業(yè)應(yīng)用需求還有待驗(yàn)證，其端到端的切片編排和自動(dòng)化管理能力還需要進(jìn)一步完善；d.從1G、2G到現(xiàn)在的5G，網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)的自動(dòng)化水平一直沒有太大提升，隨著運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)模的快速增長，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的復(fù)雜度和成本快速增長，成為5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)之一。

③ OICDT的融合發(fā)展趨勢。隨著5G的發(fā)展，IT、CT 、DT以及OT(Operation Technology)正在走向深度融合，5G核心網(wǎng)已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)ICDT的深度融合，通過云化和服務(wù)化，實(shí)現(xiàn)了核心網(wǎng)的敏捷、彈性和按需擴(kuò)容等，定義了端到端的網(wǎng)絡(luò)切片，可以更加靈活地滿足差異化和碎片化的垂直行業(yè)需求。面向6G，如何充分利用OT、IT和DT成熟的技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)更加高效、靈活、成本可控的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，是6G網(wǎng)絡(luò)需要研究的重要方向。

結(jié)合6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力、已有網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)以及對未來技術(shù)發(fā)展趨勢的分析和理解，本文認(rèn)為未來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備6大特征[1]。

① 按需服務(wù)。毫無疑問，6G網(wǎng)絡(luò)需要根據(jù)客戶的需求、上下文環(huán)境及偏好等，動(dòng)態(tài)配置需要的端到端資源、功能、能力和參數(shù)，提供“網(wǎng)隨人動(dòng)”的服務(wù)，保證業(yè)務(wù)需求的按需滿足。

② 至簡?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)太復(fù)雜、太笨重，未來的6G網(wǎng)絡(luò)需要盡可能簡潔，支持即插即用，支持功能、資源、能力的動(dòng)態(tài)開關(guān)，從而節(jié)省功耗和成本。至簡的6G網(wǎng)絡(luò)支持分布式的空天地一體化，通過分布式、統(tǒng)一的核心網(wǎng)，融合統(tǒng)一的接入機(jī)制和協(xié)議流程，終端可以接入不同的制式，包括地面、水下、衛(wèi)星等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶體驗(yàn)的無縫銜接和切換，保證隨時(shí)隨地的6G覆蓋。至簡網(wǎng)絡(luò)也需要協(xié)議盡量簡化，支持?jǐn)?shù)據(jù)和信令鏈路解耦的網(wǎng)絡(luò)部署，比如用低頻段去做信令覆蓋，簡化移動(dòng)性管理、保證用戶的實(shí)時(shí)接入，高頻段按需開啟來支持高速率業(yè)務(wù)的承載；云化的硬件可以在多個(gè)頻段和多個(gè)基站之間共享，或者在通信功能和AI、感知之間的共享等，由此降低網(wǎng)絡(luò)整個(gè)功耗和成本。

③ 柔性。未來的6G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是一個(gè)端到端云化和虛擬化、可軟件定義的網(wǎng)絡(luò)，更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的彈性和敏捷，幫助解決能耗和成本問題。柔性網(wǎng)絡(luò)是端到端軟件可定義網(wǎng)絡(luò)，利用服務(wù)化技術(shù)進(jìn)一步對空口協(xié)議進(jìn)行改造，打破過去傳統(tǒng)協(xié)議分層的概念，實(shí)現(xiàn)功能按需配置和動(dòng)態(tài)編排來適應(yīng)業(yè)務(wù)，更好地滿足個(gè)性化、差異化的行業(yè)需求。

④ 智慧內(nèi)生。智慧內(nèi)生就是讓AI變成網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)生能力，通過網(wǎng)元、終端和平臺(tái)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)對AI用例的支持。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已經(jīng)固化，AI的應(yīng)用只能是場景驅(qū)動(dòng)，通過不斷對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造或者外掛新的功能網(wǎng)元來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的采集要么低效(如基于DPI)，要么只能是盡力而為，同時(shí)頻繁的改造必然會(huì)帶來管理維護(hù)難的問題。未來6G的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)將是AI內(nèi)生的方式，AI就好比是網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)，AI將會(huì)作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)能力服務(wù)網(wǎng)絡(luò)自身的優(yōu)化和管理等，同時(shí)開放給外部客戶去使用；網(wǎng)絡(luò)可以對AI應(yīng)用場景進(jìn)行自動(dòng)的解析，得出所需要的算法、算力和數(shù)據(jù)的需求，并按需編排、調(diào)度和訂閱算法、算力和數(shù)據(jù)，并對AI應(yīng)用的效果進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，并及時(shí)對算法、模型進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)優(yōu)，以保證用例服務(wù)需求的AI QoS的滿足。

⑤ 安全內(nèi)生。內(nèi)生安全不是簡單地把安全作為一個(gè)外部的輔助功能，疊加在網(wǎng)絡(luò)之上。6G網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是把安全設(shè)計(jì)成網(wǎng)絡(luò)的免疫系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)和AI驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整安全的策略、評(píng)估安全的態(tài)勢，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)和被動(dòng)相結(jié)合的安全保障；同時(shí)，安全作為網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)內(nèi)在的能力，既可為網(wǎng)絡(luò)自身提供服務(wù)，也可以開放給第三方。

⑥ 數(shù)字孿生。通過網(wǎng)元的數(shù)字化，基于網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)、網(wǎng)元模型和AI能力，6G可以在物理網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上構(gòu)建起一個(gè)數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)，通過物理網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字網(wǎng)絡(luò)之間的交互實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字孿生，既可以實(shí)時(shí)再現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，也可以預(yù)測網(wǎng)元和未來網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況、可能出現(xiàn)的故障，提前生成一些預(yù)測性的維護(hù)措施或者干預(yù)措施，并在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行仿真驗(yàn)證和調(diào)優(yōu)，可行之后再實(shí)施到物理網(wǎng)絡(luò)中，從而把問題和故障提前解決掉，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)、建、維、優(yōu)的完全自動(dòng)化，運(yùn)營維護(hù)的零人工干預(yù)，極大提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率、極大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本。

基于上述特征分析，提出三層四面的網(wǎng)絡(luò)邏輯框架[13]，如圖9所示。未來的網(wǎng)絡(luò)可以分為三層：第一層是資源層，包括無線、計(jì)算、存儲(chǔ)等物理的資源；第二層是網(wǎng)絡(luò)功能層，基于下層資源形成特定的網(wǎng)絡(luò)功能來支撐上層的服務(wù)；第三層是服務(wù)層，包括各類的應(yīng)用和服務(wù)。除傳統(tǒng)的控制面和用戶面，未來網(wǎng)絡(luò)還需引入新四面，包括數(shù)據(jù)收集面、智能面、共享與協(xié)作面、安全面。為了實(shí)現(xiàn)AI的內(nèi)生，需要數(shù)據(jù)收集面去實(shí)現(xiàn)全域端到端數(shù)據(jù)的采集、清洗、結(jié)構(gòu)化以及存儲(chǔ)等工作來保證數(shù)據(jù)的按需采集和訂閱；需要AI面來為不同應(yīng)用場景的AI應(yīng)用提供數(shù)據(jù)的訓(xùn)練、模型的更新和算法的調(diào)優(yōu)等，保證AI應(yīng)用需求的滿足；同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)安全內(nèi)生需要引入單獨(dú)的安全面，保證安全能夠成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的免疫系統(tǒng)。

圖9 三層四面的6G邏輯網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Fig.9 6G logical network architecture with 3 level and 4 planes

8 總結(jié)與展望

5G已在全球開始大規(guī)模的商業(yè)部署，全球產(chǎn)業(yè)正在圍繞2B和2C開展業(yè)務(wù)和應(yīng)用的孵化和培育。5G的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)都將成為6G研究非常重要的創(chuàng)新源泉，6G必將進(jìn)一步繼承和發(fā)展5G中已經(jīng)驗(yàn)證可行的技術(shù)和理念，比如大規(guī)模天線、polar/LDPC碼、服務(wù)化、云化以及網(wǎng)絡(luò)切片等。另一方面，6G也需要往前看，去尋找新的創(chuàng)新突破、理論突破、產(chǎn)業(yè)突破，比如在物理層技術(shù)已經(jīng)逼近香農(nóng)限的情況下，如何進(jìn)一步提升無線傳輸?shù)男?；在摩爾定律已?jīng)接近極限時(shí)，拿復(fù)雜度換性能的技術(shù)路線是否還可以延續(xù)，6G需要去重新思考新的產(chǎn)業(yè)路徑和布局。此外，在需求方面，6G面臨的應(yīng)用場景會(huì)更加復(fù)雜，需要在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之初考慮到更靈活的適應(yīng)性。因此，我們既要腳踏實(shí)地，也要仰望星空，產(chǎn)、學(xué)、研、用協(xié)同推動(dòng)5G往6G的方向演進(jìn)和發(fā)展。