中国电信 CHINA TELECOM 6G愿景与技术 白皮书 中国电信研究院 2022年12月 +++ 中国电信 ++ CHINA TELECOM + +++ 内容提要 愿景通过对历代移动通信系统演进的总结,以及根据用户和业界对6G 01)6G国际标准的制定,应该还是基于广覆盖和热点覆盖多方面的完整标 的期待,本白皮书将6G的愿景概括为:“虚实通感,全域智联”。具体包括以 准。其标准的制定应该延续5G的低频(FR1,6GHz以下)、中频(FR2,毫 下十个特征:全域泛在、瞬时极速、节能高效、虚实李生、沉浸全息、通感多 米波),并扩展到更高频段。多频系统的标准化和部署,应成为6G的一 维、智能普惠、安全可信、确定可靠和柔性开放。 个标志性的特征之一; 6G驱动力与5G相似,6G的主要特点之一极有可能是继续通过技术手 02)从目前移动通信关键技术的发展趋势来看,6G系统的性能改善空间, 段,将性能改善10倍以上,以大幅降低每比特的传输成本,从而触发竞争驱 可能主要会集中在超大规模天线、先进的双工技术、智能反射技术和 动,推进新设备的大规模部署。因此,在竞争、技术、商业、社会和环境五个驱 人工智能等方面。空口传统的波形设计领域,包括信道编码、多址、调制 动力中,竞争与技术是主要的驱动力。由于性能的显著改善,用户月平均流 和子顿设计等方面的发展,基本上进入了瓶颈期。基于以上观察,本白 量也将从4G时代的十几G,5G时代的几百G到6G时代的近TB。月流量的持续 皮书建议,在与5G带宽相同的条件下,6G的空口波形设计不妨与5G的 增长也将进一步催化数字经济的快速增长。虽然目前移动通信系统的演进 设计后向兼容。在5G没定义的更大带宽上,支持6G空口波形的更灵活 节奏是每10年更新一代,但其商业驱动实际上相对乏力。造成在历史上,奇 的设计。对于运营商来说,这个建议至少有两大商业优点。第一,该建 数代1G,3G,5G的发展,远不如偶数代的2G和4G,商业需求的周期很可能 议能在不影响6G性能改善的条件下,更有效地保护运营商在5G覆盖上 更接近20年一代的速度。基于以上观察及目前的发展趋势,本白皮书预测, 的大量和快速的投资。第二,6G系统在一定带宽内对5G的后向兼容有 移动通信奇数代不如偶数代的现象极有可能会在6G持续。 利于解决6G卫星发射周期与6G国际标准进展相互制约的矛盾。使得在 2030年前发射的卫星系统,能在适合卫星的速率和带宽的条件下,完 应用场景及关键能力指标根据对业界的调研,本白皮书认为,5G 全符合和支持6G空口国际标准。 的三大场景极有可能会被扩展到7个场景。从5G的部署经验来看,在给出的 众多6G系统性能指标KPI中,基站功率效率的提升也显得至关重要。目前流 网络架构本白皮书根据移动通信的发展趋势及用户对6G的需求,提出 行的节能KP由于没考虑覆盖面积,使得基站越小,性能指标就越好,完全不 了三层(云网资源层、网络功能层和应用使能层)和四面(控制面、用户面、数 符合UDN已证实在商业模式上行不通的现实。因此,本白皮书建议基站节能 据面、智能面)的整体6G网络框架,并根据在终端,基站,或核心网等层面的 的KPI,从目前的比特/焦耳改成更实用的比特面积/焦耳,并且将该能效指标 网络需求,提出了具体的创新建议。在核心网层面,提出了向确定性网络, 设为6G性能测试必选指标。 分布式网络,智能协同框架发展的建议。在运营方面,提出了向可编程,通算 一体,智慧随愿网络迈进的建议。在终端层面,提出了分布式的P-RAN架构。 空口标准从目前6G科研方向来看,“高频”几乎成为6G在空口演进的主 在接入层面,讨论了低轨卫星系统等非地面连接方式: 要方向之一。6G从微波,毫米波到太赫兹的讨论车水马龙,异常热烈。基于 已知的高频信号衰减特性,以及超密集组网的实践在4G和5G时代的失宠, 01)高频的利用是6G的发展趋势之一。由于高频的物理特性,高频覆盖成 业界部分专家提出,蜂窝技术的大规模覆盖部署,也许在5G时代已经基本 为6G的痛点之一。本白皮书提出的P-RAN分布式网络架构,主要解决 接近顶点。6G应该是一个通过高频的热点覆盖来优化现行4G和5G覆盖的 高频和室内覆盖难题,并使得运营商能掌握“在场”用户的入口(类比 演进。根据对目前移动通信发展趋势的研究及运营商对用户需求的理解, 谷歌、百度是网页的入口,脸书、微信是社交的入口)。P-RAN的挑战和 本白皮书提出了以下两个观点和建议: 创新至少包括六方面:在架构上是蜂窝的扩展、在部署上是分布式的 01 +++ 中国电信 ++ CHINA TELECOM + 探索、在运营上是轻资产的尝试、在商业模式上是Web3.0的创新(用 最后全球6G研究投入逐步加强,但离技术标准化还有一段距离,具体应 户参与并拥有网络的一部分)、在资源上是空闲算力的利用、在实施 用场景需求,网络架构和关键技术还需要逐步深入研究。本白皮书是基于现 上是货真价实的软件定义网络的实现。通过增加P-RAN这个新的部署 阶段对6G愿景及需求的展望而引出的对6G网络技术的初步研判,未来随着 工具,希望6G的高频覆盖可以由多天线、智能反射面和分布式P-RAN 技术的发展以及研究的推进,将视需求适时更新选代和发布。一 -6G如何 技术为基础,辅以小基站、直放站、室内分布等其他方法来得以解决; 改变世界,让我们拭目以待。 (02)全域覆盖是移动通信用户多年的期待,但由于成本原因,至今还未大 规模实现。6G有可能将卫星或其它空天传输能力做进智能手机(而不 是目前SpaceX的卫星锅的方式)以达到全域覆盖。通过建议6G的空 口波形设计与5G的设计后向兼容,卫星的开发和发射可以有独立的 时间表,不用等到2030年后发射。这将极大地促进我国的空天通信在 6G的蓬勃发展。 02 +++ 中国电信 ++ CHINA TELECOM + 目录 内容提要 01 目录 03 1.6G愿景 05 1.1全域泛在 05 1.2瞬时极速 05 1.3节能高效 05 1.4虚实李生 1.5沉浸全息 1.6通感多维 1.7智能普惠 1.8安全可信 1.9确定可靠 1.10柔性开放 2.6G驱动力 2.1竞争驱动 2.2技术驱动 2.3商业驱动 09 2.4社会驱动 2.5环境驱动 3.面向终端用户的6G创新应用 3.1虚实相生 3.2多维感知 3.3空天地海 3.4身临其境 3.5全息通信 3.6机器智能 4.6G对垂直行业的影响 13 4.1智慧城市 4.2智慧制造 : 14 4.3智慧医疗 4.4智慧能源 15 4.5智慧金融 16 4.6智慧交通 16 4.7智慧教育 17 4.8智慧农业 03 +++ 中国电信 ++ CHINA TELECOM + 目录 5.6G典型应用场景与关键能力指标 .18 5.16G典型应用场景 18 5.2超高速宽带 18 5.3高移动性宽带 18 5.4超低时延高可靠 18 5.5灵活通感 5.6低速率巨连接 5.7高速率大连接 5.8稀疏广域通信 5.96G关键能力指标展望 6.6G网络架构展望及潜在技术 6.16G网络总体框架 6.2无线接入网 6.3核心网 6.4承载及运营网络 25 7.6G无线空口潜在技术 30 7.1全频谱融合 39 7.2空域使能技术 41 7.3无线空口智能化 43 7.4通感一体化 7.5语义通信空口技术 8.6G泛终端技术特点展望及关键技术 8.1无线通信 8.2传感定位 8.3人工智能 8.4端边云协同 8.5D2D直通 52 8.6操作系统 52 8.7无线携能 · 53 9.6G安全架构展望与潜在关键技术 · 53 9.1移动通信及6G安全发展 · 53 9.26G安全架构模型 · 54 9.36G安全关键技术 55 附录1:缩略语 57 附录2:参考文献 04 +++ 中国电信 ++ CHINA TELECOM + 网络将支持更高业务速率、更高可靠性、更高移动性等多种特殊需求情况 01 6G愿景 下的泛在接入,实现用户无缝连续体验。 1.2瞬时极速 基于人们对未来生活的美好愿景、社会发展需求的进一步提升以及通信 技术的不断进步,作为继5G之后的全新一代移动通信系统,未来6G网络相 对于6G愿景“瞬时极速”,“瞬时”意味着极低的时延,“极速”意味着极高的 数据速率,以期为6G提供多元化的业务类型,满足用户更加多样化的场景 务能力。一方面,6G将具备更高的速率、更低的时延、更高的可靠性、更广 需求。 的覆盖、更为密集的连接和流量密度;另一方面,6G除了提供传统的通信 能力之外,还将具备感知、计算和智能等能力。未来,6G将成为连接物理世 从时延维度来看,未来6G基于网络架构和无线关键技术的进一步增强,将 界和数字世界的重要通道及基础设施。为了实现上述目标,本白皮书认为, 支持更低的端到端时延,涵盖空口时延、网络时延、处理时延等,可支持全 未来6G网络的核心是“虚实通感,全域智联”,并提出了十大6G愿景,包括: 息通信、VR/AR游戏、高清赛况转播等场景,为用户带来极致的沉浸式体验。 全域泛在、瞬时极速、节能高效、虚实李生、沉浸全息、通感多维、智能普惠 安全可信、确定可靠、柔性开放(如图1所示)。 从速率维度来看,未来6G的速率需求将远远大于5G,包括峰值速率、用户 体验速率等。依托于丰富的6G频谱资源和无线空口技术的革新,6G速率有 6G愿景 望达到十倍甚至千倍于5G系统的速率,以支持超大容量、超大带宽、超高 速率,从而大大提升网络性能,带来极致的用户体验。 瞬时 极速 虚实通感 全息 寨 1.3节能高效 全域智

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