6G在数字孪生和智能泛在中应用
《6G典型场景和关键能力》白皮书
4面向2030年及未来，人类社会将进入智能化时代，数字世界与物理世界将无缝融合，社会服务均衡化、高端化，社会治理科学化、精准化，社会发展绿色化、节能化将成为未来社会发展趋势。
经济、社会、环境的可持续发展以及技术的创新演进将驱动移动通信技术持续从5G 向6G 迭代升级，推进6G 向泛在互联、普惠智能、多维感知、全域覆盖、绿色低碳、安全可信等方向拓展。
6G 发展驱动力及典型特征01（一）6G 发展驱动力一是经济可持续发展驱动力。
首先，新一轮科技革命和产业变革加速推进，驱使经济社会生产方式、核心要素和产业形态发生深刻变化，数字化发展成为世界经济的重要议题和增长引擎。
产业数字化将推动生产方式向更高质量、更加智能方向转变，需要以6G 移动通信技术为代表的新型数字技术为全球经济发展注入新动能。
其次，随着人民收入和生活水平的提高，全息视频、3D 视频、感官互联等更高品质服务将加速普及，极大地满足人们个性化、高端化的生活需求，这对移动通信技术性能提出了更高要求。
最后，经济全球化已成为经济发展的助推器，全球性的分工协调带来更低的成本和更高的效率。
未来6G 移动通信技术将配合数字孪生、全息感知、沉浸式交互等多类数字技术，进一步降低人与人、人与机、人与物之间的沟通成本，助力国际分工更加协调有效、产业分布更加合理、生产效率进一步提高。
二是社会可持续发展驱动力。
首先，未来社会治理主体将进一步多元化，治理架构和治理过程将更加扁平化，社会管理服务体系也将呈现全要素网格化发展态势，需要6G 技术配合其他数字技术共同作用，对科学精准的决策制定和动态实时的事件响应提供有效支撑。
其次，当前全球正面临人口老龄化、少子化等严峻挑战，新兴经济体在享受人口红利后，逐渐深陷人口数量放缓和经济稳定增长之间的矛盾，世界贫富差距不断拉大，6G 技术将极大提升公共服务的用户体验，增强公共服务能力，成为有效应对收入失衡挑战、助力各群体协同发展、全面提升人类福祉的强大数字工具。
6g的趋势
6g的趋势
6G网络的发展趋势将主要表现在以下几个方面：
1.
更快的速度和更低的延迟：6G网络将进一步提高网络速度和降低延迟，以满足未来大量数据传输和实时交互的需求。
预计6G网络的峰值速度将达到太比特级别，时延体验将达到亚毫秒级别。
2.
更广泛的应用场景：6G网络将进一步拓展应用场景，包括智慧城市、自动驾驶、远程医疗、智能制造等领域。
同时，6G网络还将支持更高级别的物联网应用，如智能家居、智能穿戴设备等。
3.
人工智能和大数据技术的融合：6G网络将与人工智能和大数据技术深度融合，实现更加智能化和自适应的网络服务。
人工智能技术将在网络优化、故障诊断、安全防护等方面发挥重要作用。
4.
全面支持数字化世界：6G网络将全面支持数字化世界，实现全球覆盖和万物互联。
同时，6G网络还将推动虚拟与现实世界的结合，实现“数字孪生，智慧泛在”的美好愿景。
5.
新的网络架构和关键技术：为了满足未来新场景和新业务的更高要求，6G网络将采用新的网络架构和关键技术。
例如，全服务化架构、服务化功能层、集中+分布的组合部署方式等。
6.
总之，6G网络的发展将带来更加广泛、智能、高效的应用场景和服务体验，同时也需要不断探索和研究新的技术和方案，以满足未来数字化世界的挑战。
6G移动网络架构特征
一、引言第五代（5G）移动通信系统由第三代合作伙伴项目（3GPP）定义，可满足2020年以后三种典型应用场景的需求，即增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信和超高可靠低时延通信（URLLC）。
5G将开启万物互联的新时代，成为各行各业创新发展的助推器。
5G网络自2019年开始全球商用。
截至2020年年底，全球已建成129个5G 网络。
早期的5G网络旨在满足eMBB场景需求，如云游戏、高清视频、增强现实和虚拟现实。
随着研究推进，URLLC能力被引入5G系统，这将助力工业互联网和企业应用的发展。
5G的商用将促进人工智能（AI）、云计算、大数据技术的应用。
5G不仅深刻地改变了人们的生活方式，还加速了整个社会的信息化和数字化，推动社会走向“数字孪生和智慧泛在”。
如图1所示，在全新的“数字孪生”世界中，每个物理实体都有一个虚拟映射。
物理世界中人与人、人与物、物与物之间的信息与智能传递，可通过数字世界来实现。
数字世界是对物理实体的模拟和预测，能准确反映和预测物理世界的真实状态。
在数字世界提前干预，可预防物理世界中意外事故和自然灾害的发生。
“数字孪生”世界将有利于进一步解放人类，提高人们的生活水平、生产效率和社会治理水平，实现“数创世界新，智通万物灵”的美好愿景。
图1 数字孪生世界数字孪生世界将催生更多新的移动网络应用场景，如通感互联网、全息交互、数字孪生人、智能交互、智能交通、精准医疗等。
如图2所示，这些场景需要更高的网络能力，如更高的数据速率、更低的延迟、更精确的定位、更确定的服务质量（QoS）等，这将推动5G移动网络向下一代网络演进，即第六代（6G）移动通信系统。
图2 5G关键性能指标（KPI）与6G KPI的对比网络架构是6G移动系统的基石，它为不同使能技术提供基础框架，来支撑目标服务与应用。
文章提出了一种可以应用于6G移动通信系统的逻辑网络架构，并提出6G移动网络六大特征。
在提出网络架构之前，有必要先对网络演进的驱动力进行分析。
面向6G的通信感知一体化架构与关键技术
面向6G的通信感知一体化架构与关键技术摘要：5G实现了通信能力从仅提供简单的语音/短信服务、数据服务到万物互联的质的飞跃。
面向2030+，6G将推动社会走向“数字孪生”和“智慧泛在”，真正实现虚拟世界和物理世界的融合交互。
同时，6G也将建立更加多维的能力体系，除提升传统的通信能力之外，还将提供计算、感知、人工智能和安全等全新能力，以更好地支持未来虚实结合的数字孪生世界所催生的各种全新应用场景需求。
特别是人工智能业务、沉浸式业务和数字孪生业务正广泛渗透到垂直应用领域，对6G网络提出了更高的诉求。
其中，感知能力将会成为未来移动通信网络的重要能力和特性。
未来网络和终端将具备通信和感知能力，不仅催生业务耦合与信息处理等6G基础新理论，构建内生感知新能力，使能基于位置、测距和成像等新业务，同时还将孕育无人驾驶、无人制造等新业态，加速通信技术应用深度的拓展。
本文主要分析面向6G的通信感知一体化架构与关键技术。
关键词：6G；通信感知一体化；独立感知；协同感知引言通信感知一体化旨在通过一体化设计（频谱资源共享、一体化空口、一体化硬件架构等）、多点协作和信息智能交互，实现感知与通信功能的协同，有效提升系统频谱效率和硬件资源利用率，具有巨大的应用价值和实现意义。
早期通信和雷达系统由于业务需求不同，一直被独立研究。
在各类新型应用需求与技术发展的推动下，无线通信频谱向支持更大带宽的毫米波、太赫兹甚至可见光等更高频段演进，两者之间的界限逐渐淡化，更多系统层面的相似性逐渐显现。
在工作频段方面，高频段和大带宽可支持更高分辨率、更高速度下的感知能力，通信和雷达的工作频段均不断扩展，逐渐有所重合，在相同频谱实现通信与感知功能，提升频谱利用率，是技术与产业发展的优选路径。
在系统架构方面，通信和雷达系统在基带信号设计和射频部分具有相似性，有望实现共用基带信号和共用射频的一体化设计。
1、工作模式在实际应用场景中，通信感知一体化技术根据感知主体和被感知目标信息交互方式的不同，可以有两类工作模式。
6G通信技术
6G通信技术的发展是全球瞩目的焦点之一。
6G技术是5G 代际更新的一个新技术，移动通信每十年一代，6G技术的商用时间基本上是在2030年左右，它的标准化制定时间会在2025年。
未来6G要连接的对象不仅仅是人，还有很多的智能体，比如机器人、元宇宙。
关于应用，还有望实现三个新场景：通信和感知的结合；通信和人工智能的结合；还有一种类似于泛在物联，实际上就是现在比较热门的天地融合场景。
对于普通人来说，提到6G，最基本的感觉就是它会比5G 更快，但6G不仅仅是“快”，未来6G服务的对象更多的是社会管理、社会治理层面，更多偏向智能体。
在6G时代，基站将同时支持通信和感知，能够利用无线电波感知周边的环境、物体的形状和运动等，不仅能提升通信的性能，还会催生新业务。
目前业内普遍认为6G通信能力将达到5G的10倍以上，5G向6G的发展是从万物互联向“万物智联，数字孪生”的过程。
6G将推动沉浸感更强的全息视频，实现物理世界、虚拟世界、人的世界三个世界的联动。
6G将成为连接物理世界和数字世界的桥梁，满足从人的连接，到物的连接，再到智能体的随时随地按需接入网络的需求。
因此，未来的6G网络不仅会比5G更快、更可靠，还需要推动移动通信与人工智能、感知、计算等跨领域融合发展。
— 1—。
分析无线通讯技术在数字化中的应用
分析无线通讯技术在数字化中的应用摘要：现代经济和科技的发展之间存在着相辅相成的关系。
一方面经济的快速发展，能够推动我国科技水平的进步和提升；另一方面科技的广泛应用也会助力于现代经济的飞速发展，在这样的环境下，各种先进技术在经济的有力支持下得到了广泛的应用。
现如今无线通信网络在现代化社会中的运用，已经成为促进科学技术实现信息化发展的重要环节，无线通信在和物联网技术的应用和结合过程中受到了高度的重视。
关键词：无线通讯技术;数字化;应用引言伴随着当前科学技术和互联网信息手段的快速发展，通信网络在现代社会当中的作用越来越为重要，尤其是无线网络的出现突破了人们对时空交流方面的限制，极大地提高了人们的生活和工作效率，促使信息更加快速的交流和传递，也由此拉近了人与人之间的关系。
结合如今社会的发展情况，制定正确的通信网络，发展方针和政策紧跟时代发展的趋势，推动无线通信网络，在新时代的改革背景下得到进一步的完善，才能够更好地推动我国真正实现社会主义现代化目标。
1、数字孪生无线网络发展现状数字孪生技术将物理世界的物、人、事及其互动联系在数字世界中建立虚拟映像，是近年来的革命性技术。
在数字域构造一个物理对象或系统的虚拟数字孪生体，可以有效地模拟、优化和预测对应物理实体的行为和性能。
目前数字孪生技术已在多个垂直行业实现落地应用，如自动驾驶、数字城市、数字矿山、数字工厂等。
在电信领域，无线通信网络不仅可以为数字孪生在各个领域的应用提供泛在高速的连接，自身也可以借助数字孪生技术来实现新架构、新流程和新服务。
在传统电信网络中，解决网络“规建维优”问题的思路是使用物理公式对网络环境进行简化，设置约束条件，将问题建模为一个数学优化问题来求解，或者用数值近似方法来逼近最优解。
但随着网络日趋复杂，网络参数数急剧增加，算法因在现网路测评估中的代价高而变得越来越不可行。
当前运营商在网络“规运维优”中面临诸多困难：在外场特别是ToB场景中，环境多变，运维费时费力，故障诊断和分析困难；新技术效果和理论与仿真差距大，难以提前实地验证，落地部署缓慢；同时数据被封闭在不同网元上，形成无数“数据孤岛”，难以汇聚为大数据以发挥其价值。
6G进展与未来展望
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－３１１４．２０２１．０６．００１引用格式：刘光毅，王莹莹，王爱玲．６Ｇ进展与未来展望［Ｊ］．无线电通信技术，２０２１，４７（６）：６６８－６７８．［ＬＩＵＧｕａｎｇｙｉ，ＷＡＮＧＹｉｎｇｙｉｎｇ，ＷＡＮＧＡｉｌｉｎｇ．６ＧｌａｔｅｓｔＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＦｕｔｕｒｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ［Ｊ］．ＲａｄｉｏＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，４７（６）：６６８－６７８．］６Ｇ进展与未来展望刘光毅，王莹莹，王爱玲（中国移动通信有限公司研究院，北京１０００５３）摘㊀要：随着５Ｇ的大规模商用，６Ｇ研究也成为了移动通信行业新的研究热点㊂全球通信发达的国家和地区纷纷出台６Ｇ研发规划㊂面向２０３０年，如何定义６Ｇ，如何支撑６Ｇ突破现有技术的束缚，构建全新的能力体系，推动移动通信产业的进一步升级，是目前学术界和工业界都在努力研究的问题㊂首先，回顾全球６Ｇ发展近况和各个国际行业组织的６Ｇ工作规划，展望６Ｇ的标准化发展时间表；然后从２０３０年的社会发展愿景出发，推导出６Ｇ的网络技术指标需求及其能力拓展需求，分析６Ｇ潜在的候选频段以及不同的频段使用方式与组网；着重介绍业界关注的无线传输技术主要领域的进展㊁面临的问题和挑战等，包括分布式ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ㊁电磁超材料㊁场景化的编码与调制优化㊁感知通信一体化以及ＡＩ辅助的空口等，同时介绍面向空天地海一体化的融合网络㊁三层四面的新型６Ｇ网络架构；最后对６Ｇ发展面临的挑战进行概要总结㊂关键词：６Ｇ；数字孪生；智慧泛在；分布式ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ；电磁超材料；ＡＩ辅助的空口；感知通信一体化中图分类号：ＴＮ９１９．２３㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００３－３１１４（２０２１）０６－０６６８－１１６ＧｌａｔｅｓｔＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＦｕｔｕｒｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＬＩＵＧｕａｎｇｙｉ，ＷＡＮＧＹｉｎｇｙｉｎｇ，ＷＡＮＧＡｉｌｉｎｇ（ＣｈｉｎａＭｏｂｉｌｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００５３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｆａｓｔｌａｕｎｃｈｏｆ５Ｇｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｎｅｔｗｏｒｋ，６Ｇｂｅｃｏｍｅｓｔｈｅｈｏｔｔｏｐｉｃｆｏｒａｃａｄｅｍｙａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｙｏｆｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉ⁃ｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏｕｎｔｒｉｅｓａｎｄｒｅｇｉｏｎｓｏｆａｄｖａｎｃｅｄｍｏｂｉｌｅｍａｒｋｅｔｈａｖｅｐｕｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｉｒｐｌａｎｆｏｒ６Ｇ．Ｔｏｗａｒｄｓ２０３０，６Ｇｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓｅｓｏｎｈｏｗｔｏｄｅｆｉｎｅ６Ｇａｎｄｅｎａｂｌｅｉｔｓｎｅｗｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｔｈｒｏｕｇｈｂｒｅａｋｉｎｇｏｕｔｔｈｅｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｏｆｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｓｋｉｌｌ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｒｅｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｇｌｏｂａｌ６Ｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｈｅ６Ｇｗｏｒｋｐｌａｎｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｉｎｔｅｒ⁃ｎａｔｉｏｎａｌｉｎｄｕｓｔｒｙｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ，ａｎｄｌｏｏｋｓｆｏｒｗａｒｄｔｏｔｈｅｔｉｍｅｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎｏｆ６Ｇ．Ｔｈｅｎ，ｓｔａｒｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｓｏｃｉａｌｄｅｖｅｌｏｐ⁃ｍｅｎｔｖｉｓｉｏｎｉｎ２０３０，ｉｔｄｅｒｉｖｅｓｔｈｅ６Ｇｎｅｔｗｏｒｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｉｎｄｉｃａｔｏｒｓａｎｄｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｅｘｐａｎｄｉｎｇｄｅｍａｎｄ，ａｎａｌｙｚｅｓ６Ｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｃａｎｄｉｄａｔｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｎｄｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｎｄｕｓａｇｅａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｉｎｔｈｅｍａｉｎａｒｅａｓｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｈａｔｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙｐａｙｓａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ，ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍｅｔａ⁃ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓｃｅｎａｒｉｏ⁃ｂａｓｅｄｃｏｄｉｎｇａｎｄｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ＡＩ⁃ａｓｓｉｓｔｅｄａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ｅｔｃ．Ｉｔａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｃｏｎｖｅｒｇｅｄｎｅｔｗｏｒｋｏｒｉｅｎｔｅｄｔｏｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆａｉｒ，ｓｐａｃｅ，ａｎｄｇｒｏｕｎｄ，ａｎｄａｎｅｗ６Ｇｎｅｔｗｏｒｋａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｗｉｔｈｔｈｒｅｅｌａｙｅｒｓａｎｄｆｏｕｒｐｌａｎｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｆａｃｅｄｂｙ６Ｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：６Ｇ；ｄｉｇｉｔａｌｔｗｉｎ；ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ；ｍｅｔａｓｕｒｆａｃｅ；ＡＩａｓｓｉｓｔｅｄａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ收稿日期：２０２１－０７－２４基金项目：国家重点研发计划（２０２０ＹＦＢ１８０６８００）ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍ：ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＰｒｏｇｒａｍｏｆＣｈｉｎａ（２０２０ＹＦＢ１８０６８００）０ 引言回顾移动通信的整个发展历史， 十年一代 的更新节奏涵盖了关键技术研究㊁标准化㊁产业化和商业应用推广的所有环节，每一代移动通信技术都试图去解决当时行业发展和应用面临的问题，把通信技术的发展推向新的高度㊂最初的１Ｇ提供了移动语音通信的解决方案，但成本高体验差；后面的２Ｇ很好地解决了这些问题并实现了移动语音应用的全球普及；３Ｇ开始尝试数据通信，虽然不很成功但培. All Rights Reserved.育了应用生态，为４Ｇ实现移动互联网的快速繁荣奠定了很好的基础；４Ｇ开始探索物联网应用，而５Ｇ则希望实现万物互联㊂随着５Ｇ应用的快速渗透㊁科学技术的不断突破㊁ＤＩＣＴ的深度融合，６Ｇ将在５Ｇ基础上全面支持世界的数字化，即基于物理世界生成一个数字化的孪生虚拟世界，物理世界的人和人㊁人和物㊁物和物之间将可以通过数字化世界来传递信息与智能［１］㊂孪生的数字世界是物理世界的映像，帮助人类更进一步地提升生活质量，提高生产效率，实现 ６Ｇ重塑世界 的美好愿景㊂从马斯洛的需求模型可以看出，随着人们自身需求的不断满足，对通信的需求也在不断提升，由此推动着移动通信的螺旋式发展与提升㊂４Ｇ带来移动互联网应用的空前繁荣，５Ｇ将会推动万物互联，可以把人们的感官外延推广到新的高度㊂当然，无论是从当前的社会发展形态还是从人自身的心理和生理需求来看，还有很多自身的渴望和需求远远没有得到满足，比如现今所面临的交通拥堵㊁就医困难等，还不足以使得人们能够真正地解放自我，去追求自身价值的终极实现㊂所以，面向未来６Ｇ网络发展，我们需要思考待解决问题是什么㊂结合马斯洛的需求模型，可以看出通信的需求提升将经历４个泛在的阶段：沟通的泛在㊁信息的泛在㊁感知的泛在以及智慧的泛在㊂其中，智慧的泛在是希望通过智慧的应用帮助人们更好的解放自我，让人们从日常的繁琐沟通等事务中解放出来，有更多的时间和精力去追求和实现自我价值㊂如果说５Ｇ帮助人们实现感知的泛在，那６Ｇ的目标就是如何实现 智慧泛在 ㊂１ ６Ｇ国内外发展现状自２０１９年以来，全球５Ｇ发展迅速，中国５Ｇ基站的部署规模超过全球部署的７０％，同时也是全球率先大规模部署ＳＡ的国家㊂结合移动通信产业 用一代㊁做一代㊁看一代 的发展规律，６Ｇ的研究率先在学术界展开㊂全球通信技术发达的国家和地区，如美国㊁欧盟㊁中国㊁日本和韩国等也都出台了相应的６Ｇ研发规划和举措，其中影响力较大的是芬兰的Ｏｕｌｕ大学，受芬兰政府资助，启动了其６Ｇ旗舰项目６Ｇｅｎｅｓｉｓ，并在２０１９年３月率先组织了第一个全球６Ｇ无线峰会，此后联合国际上主要的大学㊁研究机构和企业发布了面向６Ｇ的一系列技术白皮书，具有较大的影响力㊂韩国的６Ｇ发展规划最为激进，提出２０２８年要在全球率先商用６Ｇ，同时希望韩国能在６Ｇ核心标准专利的份额方面成为全球第一㊁智能手机市场份额全球第一㊁通信设备市场份额全球第二㊂日本则提出要在２０３０年实现６Ｇ的商用，希望通过６Ｇ构建起在集成电路和材料等方面的国际竞争力，实现６Ｇ专利份额达到１０％以上，６Ｇ基础设施的全球市场份额达到３０％㊂欧盟延续了其５Ｇ研发思路，正在逐步出台６Ｇ研究计划和项目的实施，由诺基亚和爱立信牵头的６Ｇ旗舰项目Ｈｅｘａ⁃Ｘ已在２０２０年正式启动，并发布了６Ｇ愿景和需求白皮书㊂由于受５Ｇ部署频率的限制，美国的５Ｇ商用进展较为缓慢，有政府官员和学者甚至提出直接跳过５Ｇ发展６Ｇ，所以美国ＦＣＣ２０１８年就开放了ＴＨｚ频率用于６Ｇ的研究和试验，美国国防部也资助了通信和感知融合的研究项目；２０２０年底，美国成立ＮｅｘｔＧ产业联盟，希望重塑美国在移动通信技术标准和产业中的主导地位㊂２０１９年６月，工信部成立了６Ｇ推进组ＩＭＴ⁃２０３０；２０１９年１１月，科技部联合国内多个部门成立了６Ｇ技术研发推进工作组和总体专家组，开始全面布局和推进６Ｇ的研究工作㊂此外，国内外企业，如中国移动㊁中国联通㊁大唐移动以及ＶＩＶＯ等也都自２０１９年以来陆续发布了６Ｇ白皮书㊂ＩＭＴ⁃２０３０推进组也在２０２１年６月发布了第一版６Ｇ愿景和需求的白皮书㊂借鉴整个５Ｇ的研发历程，可以初步研判，整个６Ｇ研发将大概分为两个阶段：第一个阶段（２０１８ ２０２５），愿景㊁需求的定义和关键技术的研究验证㊁系统概念设计与原型验证；第二个阶段（２０２６ ２０３０），３ＧＰＰ开始相关标准的研究和制定，端到端产业化推进，业务和应用培育以及商用部署㊂目前全球关于６Ｇ的研究正处于定义愿景需求㊁寻找关键技术的阶段，正在百花齐放㊁百家争鸣㊂目前业界的研究人员对６Ｇ的认识还比较片面，不足以形成对６Ｇ的全面认识㊂比如，有的研究者认为６Ｇ就是ＴＨｚ，因为６Ｇ需要提供Ｔｂｉｔ／ｓ的峰值速率，所以需要超大的带宽，而ＴＨｚ可以提供足够的带宽㊂ＴＨｚ的缺点也同样突出，由于其频点高㊁传播损耗大，难以提供蜂窝小区的覆盖距离；但可以较好地发挥ＴＨｚ在感知方面的特长，所以其将在感知与通信融合方面发挥重要作用㊂也有人认为６Ｇ就是卫星通信，尤其是马斯克的星链计划给大家带来了巨大的想象空间；但卫星通信网络无法提供有效的室内覆盖，所以无法取代地面移动通信系统㊂. All Rights Reserved.不过卫星通信系统对于提供低空无人机㊁飞行器㊁飞机以及海面㊁高山和沙漠等地面通信系统难以部署场景下的覆盖具有先天优势，所以卫星通信系统也将是６Ｇ的重要组成部分㊂也有研究人员认为６Ｇ就是ＡＩ，但是ＡＩ并不能解决６Ｇ所面临的所有问题和挑战，尽管其在通信系统中必然会有相当大的应用前景，但ＡＩ仅仅将成为６Ｇ网络的基础能力之一，广泛服务于网络自身以及外部的客户㊂也有人说６Ｇ就是语义通信，觉得它可能是一种颠覆式的数据传输承载方式；尽管通过场景化的㊁ＡＩ驱动的编码可以提升信源编码的效率，带来传输效率的大幅提升，但语义通信业仅能够助力链路传输效率的提升，在６Ｇ面临的能耗㊁成本等挑战方面还无能为力㊂２㊀行业组织工作计划与标准化展望随着６Ｇ研究的推进，全球主要的移动通信行业组织也纷纷启动６Ｇ工作，如图１所示㊂国际电联ＩＴＵ⁃Ｔ自２０１９年就开始了６Ｇ相关议题的研究，如数字孪生网络㊁ＡＩ等；ＩＴＵ⁃Ｒ自２０２０年开始了６Ｇ愿景和技术趋势的研究，并讨论ＩＴＵ⁃Ｒ的６Ｇ工作时间表㊂目前关于ＩＴＵ⁃Ｒ最终颁布６Ｇ国际标准的确切时间还存在争议，有的公司建议加速６Ｇ的标准化，在２０２８年颁布ＩＴＵ⁃Ｒ认定的６Ｇ标准，以满足韩国２０２８年商用６Ｇ的目标；而更多的公司则认为应该给５Ｇ的发展预留足够的时间窗，保持十年一代的标准演进节奏，在２０３０年左右颁布ＩＴＵ⁃Ｒ认定的６Ｇ国际标准更合适㊂当然，３ＧＰＰ会根据ＩＴＵ⁃Ｒ制定的６Ｇ时间表确定其６Ｇ标准制定的时间计划，预计在２０２６年前后开始正式的６Ｇ可行性研究工作㊂全球运营商联盟ＮＧＭＮ曾经在全球４Ｇ和５Ｇ的标准制定和选择中扮演了重要角色，为全球统一标准和统一生态的构建做出了巨大贡献㊂目前ＮＧＭＮ已经发布了６Ｇ愿景白皮书，目前研究６Ｇ的典型应用场景，随后会凝练出６Ｇ具体的性能需求指标并形成白皮书，希望能够联合运营商的力量，为６Ｇ的发展制定一个合理的目标，更好地引导全球６Ｇ的研究方向，促进行业的健康和可持续发展㊂图１㊀全球行业组织６Ｇ工作时间表Ｆｉｇ．１㊀６Ｇｗｏｒｋｐｌａｎｏｆｇｌｏｂａｌｉｎｄｕｓｔｒｙｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ３㊀６Ｇ愿景与需求５Ｇ㊁云计算㊁大数据与人工智能等技术的结合，必将加速整个社会走向数字化㊂那么数字化的下一个阶段是什么？本文认为就是数字孪生㊂在未来乃至２０３０年以后，整个社会不仅有一个物理世界，还会形成一个数字化世界㊂数字化的世界由物理世界的数字化镜像组成，基于数字世界，可以模拟物理世界的运行状态，预测物理世界的发展趋势等㊂基于这些预测形成一些预防性措施，提前干预物理世界的运行，由此改变未来㊂数字孪生最早用在飞机发动机的预测性维护上，如果飞机的发动机在飞行的过程中出故障，产生的结果将是灾难性的，乘客和航空公司都难以承受㊂所以，飞机发动机制造企业通过数字孪生技术来预测整个飞机发动机的运行状况㊁可能发生的故障，提前进行维护，保证飞机自由飞翔而不会出现故障㊂相信这一理念，将会逐步渗透到社会的各行各业㊁各个角落，从而形成一个数字孪生的世界㊂在数字孪生世界中，ＡＩ技术的应用将非常广泛㊂ＡＩ可能是迄今为止最热的一项技术，希望能够在２０３０年以后实现智慧泛在的发展愿景，使得ＡＩ的应用能够无处不在㊂目前 数字孪生㊁智慧泛在 ［１－３］的社会发展愿. All Rights Reserved.景基本成为业界的共识㊂在这样的社会发展愿景下，将会涌现出非常多的全新应用场景，比如人的数字孪生㊁全息交互㊁通感互联及智能交互等，如图２所示［３］㊂图２㊀６Ｇ典型应用场景Ｆｉｇ．２㊀Ｔｙｐｉｃａｌｕｓａｇｅｓｃｅｎａｒｉｏｏｆ６Ｇ㊀㊀第一个全新的应用场景是人的数字孪生㊂通过穿戴或植入传感器，深入采集人体的各种信息，并基于设定的模型，构造一个数字化的人体，称为数字人㊂数字人可以对人体局部的器官㊁身体的循环系统等进行模拟和仿真，进而可以预测人体可能发生的病变，并对干预的手段进行仿真验证，确认其能达到预期的效果之后，再将该干预手段施加到物理的身体上，进而避免疾病（比如脑梗㊁心梗等）的发生，实现 治未病 的最高医学境界㊂通过这种方式，可以极大地提升人类生命的质量和生活的质量，解决当今社会所面临的就医难问题㊂当然，基于这些身体数据还可以做很多事情，比如器官研究㊁精准医疗㊁病毒培育以及手术辅助等，它将会对人类生命质量的提升起到非常重要的辅助作用㊂第二个应用场景是通感互联㊂现有的通信系统可以实现视觉和听觉的传递和交互，而在未来人们希望能够传递更多的感觉，如触觉㊁嗅觉㊁味觉等，甚至人的情感都可以传递和交互，实现通感的互联㊂有了通感互联，机器和机器之间的协同㊁虚拟社交等都不再是一个梦想，我们可以传递拥抱，也可以通过教练和运动员之间的通感互联，提升技能学习的效率和效果，甚至带来革命性的改变㊂第三个应用场景是超能交通㊂未来的交通可以是空天地一体式交通，有会飞的汽车㊁无人的送货机以及水里的交通工具等，人们可以根据出行的路径㊁交通状况㊁目的地等个性化地定制出行方式，最大化满足出行的需求㊂为此，网络必须支持更多新能力，包括精准定位㊁可靠性和安全性要求很高的连接能力等㊂第四个应用场景就是全息交互㊂全息将会彻底改变沟通和交互的形式，实现沉浸式体验的升级，带来生活㊁娱乐和工作方式的革命㊂也许未来在开会时，演讲者是全息的投影，听众有可能也是一个个全息的投影㊂第五个应用场景是智能交互㊂一方面，交互的形式将会变得智能，特别是人机的交互，将更加情景化㊁个性化，特别是在残障㊁智障㊁病患㊁小孩以及老人的情感陪护等方面，带来更深层次的人文关怀体验；另一方面，智能作为技艺和经验的凝练，可以直接在人与人㊁人与机器㊁机器与机器之间交互，极大地提升学习效率和协同效率㊂从刚才提到的场景可以看出，未来的业务和应用将会发生非常大的变化，呈现出许多新特征：第一是需求将会变得更加多元化和碎片化，对网络能力需求的动态范围会更大，包括速率㊁时延㊁可靠性等；第二是覆盖的立体化，不仅只考虑地面的覆盖，还需要考虑三维的覆盖，因而需要考虑卫星作为补充的覆盖手段；第三是交互的形式和交互的内容将会更加多样化，不再是现在的简单人机界面或者简单的沟通内容；第四是业务的开放化和定制化，追求个性化将是人类实现自我解放和自我价值的一种重要表现形式，个性化的业务定制将会为行业带来更多的商业模式，开放化的业务可使任何人都能成为业务的提供者，而不仅是被动地接受运营商和互联网业. All Rights Reserved.务提供商的服务；第五是通信㊁感知㊁计算㊁ＡＩ和安全等的深度融合，未来通信网络提供的将不再只是通信的功能，而是包括计算能力㊁ＡＩ能力㊁安全能力和感知能力在内的综合能力体系，由此来拓展整个６Ｇ网络的应用空间㊂基于这些应用场景的分析，可以推导出其对网络能力的需求，由此形成６Ｇ网络的ＫＰＩ需求，如图３所示㊂怎么满足这些指标，将是未来行业共同努力的方向，通过从频谱㊁无线传输技术㊁网络架构㊁网络功能㊁安全㊁ＡＩ能力以及技术平台等方面的突破，实现６Ｇ网络技术体系质的飞跃㊂图３㊀６Ｇ场景化的关键性能指标Ｆｉｇ．３㊀ＵｓａｇｅｓｃｅｎａｒｉｏｏｒｉｅｎｔｅｄＫＰＩｏｆ６Ｇ从图３可以看出，未来场景化的６ＧＫＰＩ定义将是６Ｇ需求指标定义的重要形式㊂当然，对每个６Ｇ场景下的网络技术指标体系的数值，业界还没有达成共识，还需要结合应用和技术的发展去进一步丰富和完善㊂面向２０３０年的 数字孪生㊁智慧泛在 发展愿景，许多全新的应用场景都对网络的能力提出了更多㊁更高的要求，如图３所示，除传统的通信功能之外，还需要确定性ＱｏＳ㊁更精准的定位㊁姿态感知㊁计算能力㊁ＡＩ能力㊁安全能力等㊂所以未来６Ｇ网络将不再简单提供通信连接的能力，还需提供更加综合的能力体系，以支持更加丰富多彩的应用场景㊂４ ６Ｇ频谱的认识移动通信依赖于电磁波传播所使用的频谱㊂面向２０３０年，很多新的应用场景将会出现，毫无疑问，它们将导致移动通信网络的业务量不断增长，所以６Ｇ需要更多的频谱；６Ｇ需要支持非常高的传输速率，如Ｔｂｉｔ／ｓ，因此需要更大的连续带宽；另一方面，６Ｇ也需要无缝覆盖，需要更多的低端频谱㊂那更多的频谱从哪儿来？连续大带宽从哪儿来？这些都是６Ｇ研究和标准制定之前亟待回答的问题㊂从４Ｇ和５Ｇ发展的历史来看，频率的规划和选择至关重要㊂５Ｇ实现了Ｓｕｂ⁃６ＧＨｚ的１００ＭＨｚ带宽的载波，毫米波达到了４００ＭＨｚ的带宽，结合大规模天线技术，实现了１Ｇｂｉｔ／ｓ以上的峰值速率，带来了用户体验的升级；我国选择的Ｓｕｂ⁃６ＧＨｚ优先发展的产业策略比较好地兼顾了覆盖和速率的需求，每个运营商１００ＭＨｚ的频率分配使得运营商有条件建设一张全国覆盖的５Ｇ精品网络，为我国５Ｇ的快速发展打好了基础㊂面向６Ｇ，网络的发展仍然需要兼顾覆盖㊁成本和能力提升的需求，所以如果能在６ＧＨｚ左右，为每个运营商分配５００ＭＨｚ以上的连续频谱，它所带来的网络成本效率和网络能力的提升都会是巨大的，将非常有利于６Ｇ网络实现能力和成本效率的量级提升㊂同时，运营商目前所使用的频谱非常零散和碎片化，这给实际的网络部署㊁终端设计等都带来了巨大的挑战，６Ｇ需要解决多频谱协同使用的问题㊂因此６Ｇ需要想办法提升频谱利用效率，特别是中低频段的频谱利用效率；另一方面，６Ｇ需要支持全频段的接入，包括授权频谱㊁非授权频谱㊁Ｓｕｂ⁃６ＧＨｚ㊁太赫兹㊁可见光㊁毫米波等，需要充分考虑其特点㊁应用场景，采用高效的频谱使用方式㊂此外，考虑到２Ｇ㊁３Ｇ㊁４Ｇ㊁５Ｇ㊁ＷｉＦｉ等，６Ｇ网络需要支持频谱的动态管理，把有限的频谱资源有效利用起来，特别是低频段，比如５Ｇ和６Ｇ之间，授权和非授权之间等，以便充分利用闲置的资源来满足用户的体验㊂面向６Ｇ，如图４所示，一方面需要１０ＧＨｚ以下的连续大带宽频率以保证基础的网络覆盖，支持无缝的地面覆盖网络部署，保障基础的业务能力提升；另一方面，也可以考虑根据业务的需要，按需部署与动态开启毫米波㊁ＴＨｚ和可见光等高频段，满足超高速率㊁超大容量的业务需求，或者在提供数据传输的同时，提供定位等感知能力，进一步拓展６Ｇ网络能够支持的应用场景㊂表１对比了目前业界开发的不同频段的基站所具备的数据传输能力，相信随着技术和器件的进步，这些能力还将继续提升，特别是可见光，如果能够突破器件的带宽限制，速率将非常可能提升到数十Ｇｂｉｔ／ｓ㊂. All Rights Reserved.图４㊀６Ｇ频率使用方案Ｆｉｇ．４㊀Ｓｐｅｃｔｒｕｍｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒ６Ｇｎｅｔｗｏｒｋ表１㊀不同频段的带宽和能力对比Ｔａｂ．１㊀Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂａｎｄｆｏｒ６Ｇ参数中低频毫米波ＴＨｚ可见光６Ｇ需求频点Ｓｕｂ⁃１０ＧＨｚ１０ １００ＧＨｚ１００ＧＨｚ ＴＨｚ４００ ８００ＴＨｚ调制带宽１００ＭＨｚ４００ＭＨｚ＞１０ＧＨｚ＜１ＧＨｚ下行峰值速率２Ｇｂｉｔ／ｓ左右（２５６ＱＡＭ＆４流）８Ｇｂｉｔ／ｓ左右（４Ｇｂｉｔ／ｓ左右＠实际信道环境）＞１００Ｇｂｉｔ／ｓ（６００Ｇｂｉｔ／ｓ＠之江实验室）６．３Ｇｂｉｔ／ｓ（ＧＢ／Ｔ３６６２８．３⁃２０１９红绿黄三色）Ｔｂｉｔ／ｓ单站平均速率（按１０％峰值速率）２００Ｍｂｉｔ／ｓ８００Ｍｂｉｔ／ｓ１０Ｇｂｉｔ／ｓ６３０Ｍｂｉｔ／ｓ覆盖区域／ｍ３５００ˑ５００ˑ３０２０ˑ２０ˑ３２０ˑ２０ˑ３２ˑ２ˑ３流量密度／（ｂｉｔｓ㊃ｓ－１㊃ｍ－３）２７６６７ｋ８．３Ｍ５２．５Ｍ＞１００Ｍ５ 无线传输技术无线传输技术决定了无线链路传输的效率和能力，是６Ｇ研究的重点，也是业界最期待有重大突破的领域㊂目前，学术界和工业界关注的无线传输技术主要包括五方面：①通过增加天线数来提升传输效率㊂ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ［４］已经成为了５Ｇ的标志性技术，在６Ｇ时代，希望能够进一步拓展ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ的规模和应用范围，通过分布式协同实现更大规模的ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ，进一步提升传输效率，保证用户在移动网络中有覆盖的地方用户体验比较均匀，更好地解决用户在离基站近的地方和小区边缘体验差距大的难题㊂从５Ｇ的应用情况来看，ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ已经支持１９２天线和６４通道，相对于４Ｇ的８天线，可以带来３ ５倍频谱使用效率提升，但也面临复杂度高㊁成本高㊁功耗大等方面的挑战㊂未来在移动通信典型环境下，进一步增大天线数和通道数规模可能会是非常大的挑战㊂面向６Ｇ，ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ的主要发展方向在于如何进一步提升其对场景的适应性㊁优化高移动速度场景㊁降低系统开销㊁优化计算复杂度㊁提升多用户配对效率等㊂同时，面向室内等密集部署的场景，利用多个天线点协作构成大规模的天线阵列，实现分布式ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ［５］也将是未来６Ｇ重点关注的方向，其主要需要解决的问题有多个站点之间的射频通道校准㊁多个天线点之间的同步㊁高效的协作簇选择㊁低复杂度的多用户调度与赋形㊂②电磁超材料的应用㊂电磁超材料的研究是目前６Ｇ研究的一大焦点，通过数字化和可编程的低成本人工单元阵列设计，电磁超材料天线可以实现天线阵列的方向性接收和发送，带来信号传输和覆盖效率的提升㊂电磁超材料在天线领域的应用主要可分为３类：第一类是提升传统的无源天线性能，包括提升天线增益㊁控制波束形状㊁降低辐射单元之间的耦合等，目前已在５Ｇ中开始应用；第二类是可控无源反射面（ＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＳｕｒｆａｃｅ，ＲＩＳ）［６－７］，通过预置控制或者基站辅助的控制，实现电磁超材料表面的方向性接收和反射，提升覆盖的效率和用户速率体验，解决覆盖空洞的问题；第三类是用信息超表面来取代传统收发信机的波束赋形的天线阵列及其控制. All Rights Reserved.单元，甚至信息的调制㊂目前，东南大学及其他院校已在超表面天线提升频谱效率和覆盖方面的研究取得较大进展，并开始了外场测试㊂如图５所示，中国移动也在研究信息超表面发射器，尝试通过数字编程的方式，来控制载波的信号幅度相位等，由此来取代传统的收发机设计，提升功率效率㊂电磁超材料的应用需要考虑很多实际限制，阵列单元的可靠性与稳定性㊁带外辐射的控制㊁带内的增益平坦度㊁控制单元的响应速度以及控制带来的成本和开销等㊂图５㊀外场测试中无源反射面对接收信号强度的提升Ｆｉｇ．５㊀ＲｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆＲＩＳ目前，电磁超材料在通信中的应用也存在较大局限性，和现有模拟波束赋形相似，其对信号接收和反射的方向性控制是全带宽的㊂这会限制多用户的空间和频率选择性调度，也容易导致同一频段内的其他运营商网络干扰放大㊂目前考虑的解决方案是实现窄带的表面单元或者增加滤波器，但这些方式可能带来成本的大幅增加㊂③场景化的编码与多址优化㊂在５Ｇ时代，ｐｏｌａｒ码和ＬＤＰＣ得到了应用㊂到了６Ｇ时代，由于应用场景变得更加复杂，对网络能力㊁时延㊁可靠性等方面提出了新的要求，需要探索编码㊁多址和调制针对不同场景需求的优化，尤其需要考虑不同频段射频器件对通信链路和系统的影响㊂面向６Ｇ，需要对速率㊁时延和可靠性联合优化设计，研究统一的多址接入理论框架，以通过统一的架构实现针对不同场景的不同优化接入方式㊂④感知通信一体化［８－９］㊂６Ｇ网络需要具备环境感知能力，因此在信息传递过程中融合信息采集和信息计算，实现感知通信一体化是目前很有前景的技术方向之一㊂在移动通信网络中，采用感知通信一体化方案，需要强大计算能力的支持与协助，感知功能是网络环境信息的来源，通信功能是网络协作的基础，计算功能是融合和挖掘多智能体共享信息的手段，而三大功能又互有关联㊁互相补充㊂实现三者一体化设计，不仅可以节省频谱㊁空间㊁载荷等资源，也使三者的性能互相增强㊂未来６Ｇ网络不仅仅提供通信的功能，手机或者基站都有可能变成一个雷达，实施对环境进行探测感知，比如说人体的姿态㊁手势㊁机器人的位置㊁车与车的位置等，以此来进一步拓展６Ｇ的应用场景，如无人机的协同和管控㊁机器人之间的协作㊁智能的手势和肢体交互等，如图６所示㊂图６㊀感知通信一体化Ｆｉｇ．６㊀Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ. All Rights Reserved.。
6G通信网络的发展趋势
6G通信网络的发展趋势在5G时代，通过借鉴业界成熟的SOA(ServiceOrientedArchitecture)、微服务架构等理念，网络设计采用了面向服务的核心网架构，其核心是基于云原生（CloudNative）的服务化架构SBA（ServiceBasedArchitecture）。
云原生是一种面向云应用的软件开发、软件部署的思想理念，主要由微服务、DevOps和以容器为代表的敏捷基础架构等部分组成。
在未来的6G时代，基于分布式部署的在网算力、数据、AI算法模型等多维资源，传统无线网络的组织和运营方式将从面向流程的接入控制全面转变为面向服务的新型范式。
在网络转型演进的过程中，一方面为了满足不同应用对于多维资源的多样化需求，传统网络功能需要支持更加灵活多种多样的分布式部署与组织模式，例如AMF/SMF/UPF下沉，基于服务化的RAN/Core融合架构，CU/DU不同层次的分割组合和分布式部署方式等。
另一方面，越来越多的应用或者服务将需要部署在网络内合适的逻辑或者物理位置，以达成网络性能、应用QoS、系统资源等多维指标的组合优化。
例如，联邦学习（FederatedLearning）作为典型的AIaaS场景中，需要综合考虑数据来源，算力资源需求、应用时延要求等指标，灵活地部署相应的算法模型到合适的网元节点，同时动态配置网元功能和网络资源（包括但不限于动态部署UPF功能、下沉相应控制面功能等）。
由此可见，网元功能以及应用实例的按需动态分布式部署将成为未来6G网络的必然需求，云原生也将进一步发展，从支持服务化移动核心网的集中部署向支持网元功能和应用实例分布式部署演进。
这种分布式的方式反过来也对云原生技术提出了新的要求。
通过在分布式网络中引入云原生技术，传统的某些网络功能可以解耦成一组独立内聚的微服务。
每个微服务实例向外提供单一的服务功能，方便运营商实现对于传统网络功能的精细定制与灵活配置。
此外基于容器的微服务实例管理与编排则可以支持网络功能、网络实例、网络切片等动态灵活的分布式部署，以满足多样化的需求。
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6G在数字孪生和智能泛在中应用一、引言移动通信创新的步伐从未停歇，从第一代模拟通信系统（1G）到万物互联的第五代移动通信系统（5G），移动通信不仅深刻变革了人们的生活方式，更成为社会数字化和信息化水平加速提升的新引擎。
5G已经步入商用部署的快车道，通信技术将进一步与云计算、大数据和人工智能等新技术深度融合，带来整个社会的数字化和智能化转型，培育出新的需求并推动移动通信技术向下一代移动通信系统（6G）方向演进和发展。
6G 正在成为未来大国科技战略竞争的下一个焦点，各国积极部署6G研发。
芬兰政府在世界范围内率先启动6G大型研究计划，美国联邦通讯委员会已为6G研究开放太赫兹频谱，而我国则在2018年3月宣布已经开始着手研究6G。
5G向6G的发展必将经历5G演进（即B5G）和6G两个阶段。
目前，B5G和6G的定义和技术需求还处于探索阶段，业界并未得到统一的定义。
预计未来几年，世界各国将在6G 技术路线和发展愿景上逐渐达成共识。
作为面向2030的移动通信系统，6G将进一步融合未来垂直行业衍生出全新业务，并通过全新架构、全新能力，打造6G全新生态，推动社会走向虚拟与现实结合的“数字孪生”世界，真正实现通过“数字孪生”与“智能泛在” 实现重塑世界的美好愿景。
二、数字孪生、智能泛在“马斯洛需求层次理论”将人的需求分成五个层次，受其启发，中国移动将其演化到通信需求层面[1]，提出一种层次化的通信需求模型，分为五个等级：必要通信、普遍通信、信息消费、感官外延、解放自我，如图1 所示。
该模型中，通信需求和通信系统构成了螺旋上升的循环关系：需求的出现刺激了通信技术和通信系统的发展，而通信系统的完善将通信需求推向更高的层次，最终实现人类的解放，实现人类智能化的终极追求。
依据新通信马斯洛需求模型，低级需求被满足后，高级需求将自然出现。
“4G改变生活，5G改变社会” 印证了人们从未停止对更高性能的移动通信能力和更美好生活的追求。
4G时代是数据业务爆发性增长的时代，随着智能手机的普及和消费互联网的发展，从衣食住行到医疗、教育、娱乐，人类的日常生活的便捷性得到极大的提升。
5G将开启一个万物互联的新时代，它将实现人与人、人与物、物与物的全面互联，渗透各行各业，让整个社会焕发前所未有的活力。
未来，随着5G应用的快速渗透、科学技术的新突破、新技术与通信技术的深度融合，必将衍生出更高层次的新需求，如果说5G时代可以实现信息的泛在可得，6G应在5G 基础上全面支持整个世界的数字化，并结合人工智能等技术的发展，实现智慧的泛在可得、全面赋能万事万物。
在2030年及以后的时代，随着信息和感官的泛在化，整个世界将基于物理世界生成一个数字化的孪生虚拟世界，物理世界的人和人、人和物、物和物之间可通过数字化世界来传递信息与智能（如图2所示）。
孪生虚拟世界则是物理世界的数字化模拟，它精确地反映和预测物理世界的每个智能体乃至整个世界的真实状态，并对未来发展趋势进行提前预测，提出和验证对物理世界的运行进行提前干预的必要手段和措施，避免物理世界的个体或群体灾害风险和事故的发生，帮助人类更进一步地解放自我，提升生命和生活的质量，提升整个社会生产和治理的效率，实现“重塑世界”的美好愿景。
所以，数字孪生不仅在工业领域发挥作用，也将在通信、智慧城市运营、家居生活、人体机能和器官的活动监控与管理等方面大有可为。
同时，随着人工智能和大数据技术的突破，数字孪生世界将为AI的应用提供更广阔的场景，未来6G网络的作用之一就是基于无处不在的大数据，将AI的能力赋予各个领域的应用，创造一个“智能泛在”的世界。
所以，6G将通过泛在智能实现万物智联。
机器之间可以开展智能协同工作，体域网设备之间可以进行智能监测和协作，人与虚拟助理之间可以进行深度思想交互，甚至人与人之间也可以进行智力交换，全面提升人类学习的技能与效率。
三、6G应用新场景与新业务面向2030年及以后，在数字孪生世界和智慧泛在的背景下，移动通信的应用场景将会呈现出全新的特点，无处不在的无线连接、大数据和人工智能技术的应用将催生智享生活、智赋生产、智焕社会三个方面的全新应用场景，包含孪生体域网、超能交通、通感互联网、智能交互等。
同时移动通信的业务和应用将朝着如下方向发展：一是业务需求的多样化，业务速率和时延等指标的动态范围更大；二是覆盖的立体化，包含空天地海等一体化的网络覆盖；三是交互形式与内容的多样化，包括数据、媒体、生物和智能等；四是业务开放化和定制化，用户可以按需定制网络能力；五是通信、计算、人工智能（Artificial Intelligence, AI）和安全融合化，提供可信、安全的服务。
（一）孪生体域网体域网是以人体为中心，由和人体相关的各种设备组成的通信网络。
5G的体域网主要由各种植于体内和体表的传感器和外部设备组成，常用于人体的健康监测、运动监测等，如器官监测、可穿戴设备、智能外衣等。
随着传感器等关键技术的突破性发展，孪生体域网将成为未来主要发展方向，通过体域网络，实现人体数据的全量采集，实时构建一个虚拟的“数字人”，并对人体各个器官乃至整个人体的运行状态进行实时的模拟和预测，即完美地复制出一个与物理人相对应的数字化身体。
利用该“数字人”，我们可以模拟病毒攻击人体的机理，并制定相应的预防方案；可以研究不同器官，比如大脑，探究人类大脑的工作原理；手术时，不仅可以辅助医生判定人体的目前情况，甚至还可以预测患者在特定手术步骤后身体的可能变化，从而辅助医生诊断决策。
通过追踪数字化身体各部分的运动与变化，可以更好地进行健康监测和管理，对人体病变等进行预测和提前干预，最大限度地提升人的生命质量。
（二）超能交通随着科技创新的不断突破，未来人类出行的方式将会变得更加便捷和多样，可以实现立体、多样的超能交通（如图3）。
会飞的汽车、背包式个人飞行器、无人驾驶汽车和飞机、水中大巴、胶囊火车等新型的交通工具都将走进人类的生活，按需提供人类所需的交通和运输。
所以，未来的交通可能是“海-陆-空-太空”4D的，多模态自由出行将成为人们生活常态，人们能够按需定制立体交通服务，真正实现即时的点对点、门到门的智慧出行。
超能交通的核心是一个强大的城市交通大脑，它包含了AI决策层、思维平台、通信联动层和数据感知层。
AI决策层是交通大脑指挥官，负责决策交通事件；思维平台负责分析当前交通状况并预测；通信联动层涵盖蜂窝网、车联网等，实现信息的可靠传输；数据感知层包含了摄像仪等单元，负责基础交通数据采集。
超能交通中的全自动无人驾驶将开启互联美好生活，生活娱乐和办公的界限将完全消失。
超能交通还将为人类塑造一个可信的交通环境，保障人们安全出行。
（三）通感互联网现有的通信网络传递的内容主要是语音、文字、图片、视频。
随着人类社会的数字化和智慧化发展，传递更丰富形式的内容成为一种可能，所以6G网络将把传递的内容从传统的语音、文字、图片、视频拓展到更广泛的人体知觉，包括触觉、味觉、嗅觉甚至情感，形成一个通感互联网。
通感互联网是一种联动多维感官实现感觉互通的体验传输网络。
在通感互联网中，人们可以通过互联基础设施，充分调动视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉并实现这些重要感觉的远程传输。
基于通感互联网，人们不再局限于与真实或虚拟的人类和物体进行交互，而是可以和整个真实或虚拟的环境进行交互，给使用者带来身临其境的、全维度的沉浸式体验。
例如远程教育将不再局限于视觉与听觉，更可以为用户提供丰富的触觉延展，音乐弹奏、美术、运动等技能学习都将可以通过通感互联网获得真实环境的学习体验。
日常生活中，通感互联网促使沉浸式购物、娱乐游戏等体验进一步升级，购买食物、花束前都可以得到远程的、不消耗实物的试用体验。
未来，通感互联网将以其低时延、高可靠、高安全等特性，广泛应用于自动驾驶、工业自动化、智能电网、娱乐生活和教育等行业，打造通感美好生活。
（四）智能交互未来社会通信的主体不再仅仅是人，而是智能体，包括人、虚拟的数字人、类人、机器人等。
未来智能体之间的通信不仅仅包含数据和信息的传递，还会出现智能的交互。
智能交互是智能体之间产生的智慧交互。
现有的智能体交互大多是被动的，依赖于需求的输入，比如人与智慧家居的语音和视觉交互。
随着AI 在各领域的全面渗透与深度融合，面向2030+的智能体将被赋予更为智慧的情境感知、自主认知能力，实现情感判断及反馈智能，可产生主动的智慧交互行为，在学习能力共享、生活技能复制、儿童心智成长、老龄群体陪护等方面大有作为。
四、6G网络技术需求需求是技术发展的最直接、最有效的驱动力。
二者如同两辆疾驰的赛车，相互较量、你追我赶。
通常需求领先于技术，当需求与技术的差距达到一定程度的时候，就会带来技术的爆发，促使技术加速并实现对需求的反超。
为支撑2030年以后的全新业务，提供全新服务，构建起智能泛在网络，一方面，6G需要深入挖掘用户更深层次的智能通信与社交需求；另一方面要与工业、医疗、交通等垂直行业深度融合，满足垂直行业的智慧建设需求，从而助力6G为社会发展带来全新突破，重塑一个全新的世界。
6G网络的技术指标需求来源于2030年以后的新应用场景的需求和新业务的需求。
例如：全息通信中，极致的数据速率可带来沉浸式全息连接体验，这要求6G数据速率需达到Tbps量级。
触觉通信最主要的挑战源于比5G 更低的端到端时延（低于1 ms时延量级），对于高精度和提供保障的服务（如远程手术、云电力线通信、超能交通等），要求数据包传送从“及时”到“准时”，以及较之5G更高的可靠性。
超能交通场景下，飞机、磁悬浮列车等承载的终端的移动速度将超过1 000 km/h，这对6G在超高移速下支持实时通信业务和高精度定位业务提出挑战。
混合现实生活的典型需求为高吞吐量、超低时延、随时随地一致性体验、可靠性连接、超长电池寿命等。
机器人与认知自动化，对6G移动网络在立体覆盖、安全、定位、抖动等方面的需求指标进一步提升。
与此同时，为了支持更灵活的业务适应能力，6G需要具备比5G更全面的性能指标。
除传统定义的用户体验速率和峰值速率、频谱效率、时延、可靠性、移动速度等指标之外，6G网络还需要定义一些新的能力指标，如超低时延抖动、超高安全、立体覆盖、超高定位精度等。
如表1所示，6G将在现有5G能力指标基础上，显著提升关键性能指标需求。
表1 5G和6G的需求指标对比5G网络的峰值速率、体验速率、用户面时延等指标已经需要系统支持大带宽和超密集组网，而对于全息通信需要的Tbps量级的数据传输速率、超能交通场景需要支持的超过1000 km/h移动速度等需求指标，依靠5G 现有的网络和技术是难以实现的，必将带来新技术的突破。
6G亟待潜在使能技术的研究助力智慧网络的到来。
五、6G网络技术特征构想5G网络设计开启了ICDT融合的大门，在核心网的虚拟化和软件化方面迈出了重要一步，其实践经验必将在6G网络的设计中得到继承和发扬。