5G向6G演进过程中的发展困境及未来6G发展建议

[目的/意义]5G及下一代移动通信网络作为落实网络强国、数字中国建设的重要新型基础设施之一,为深化传统产业数字化转型提供了升级动力。5G行业应用在我国得到快速发展的同时,也面临诸多的问题与困境,这是5G向6G演进过程中无法绕开的关键。本文旨在借鉴5G经验,探索方法提高6G关键能力和行业需求的匹配程度,为6G走出5G困境寻求方向。[方法/过程]本文结合未来数字化场景针对6G关键能力的全面梳理,从6G发展需要破解的两大困境出发,基于专家调研获取的未来数字化场景针对6G关键能力的需求程度数据,构建6G典型场景需求评估及6G垂直行业潜在价值空间评估模型。在此基础上,识别6G在各行业应用发展中具有共性的、应优先关注或值得推广的典型场景,为6G在不同行业的多波次推进提供策略依据。[结果/结论]基于模型输出,本文提出了“6G发展以场景为引、按需部署,破解需求和效益的发展困境”“尽早推动6G商业闭环顶层设计,提升技术与需求匹配度”“统筹5G和6G发展,加强产业培育,基于5G为6G挖掘需求并验证”等6G发展建议,并指出从需求和效益出发,优先针对潜在价值高的特定场景的技术演进是未来6G可持续发展的重要研究方向。

6G物理层原生AI技术

针对6G系统的空口AI化演进,需要对研究的路线、所受的限制条件、基础问题、技术趋势,以及期待的突破与改变做出客观和明确的判断,以便在不同层面和维度上获得理论与工程上的增益与突破,具体包括:引入AI的6G一体化、系统化构建,形成基于AI的新传输方案与新空口设计,考虑面向AI的生命周期管理与解决方案。在物理层原生AI技术方面,具体分析了零开销叠加导频设计、信道与无线环境语义通信,以及两项重点6G AI潜在技术方向。本研究可对未来6G系统AI化的技术推进和标准化提供有益参考。

面向全息通信的6G智简网络架构

全息通信作为一种全新的未来通信范式,通过再现真实物体细粒度画面,向用户提供三维沉浸式的交互体验,克服了传统媒体交互方式单一和场景临场感不足的问题。然而,相对于传统实时通信业务,全方位沉浸的真实全息通信对网络,特别在带宽、时延、安全性等多方面都提出了更为苛刻的要求。如何更好地扩展6G概念与特征,实现高质量、高沉浸的全息新通信成为当前学术界面临的一大挑战。为解决上述问题,率先提出面向全息通信的6G智简网络架构,旨在通过两层网络架构和三维动作模型合理调配6G泛网资源,解决全息通信所面对的超高带宽、超低时延、超大计算等挑战,推动经济社会高质量发展。

面向6G通信感知一体化的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种室内多层建筑材料传播系数计算方法;然后,利用基于矢量网络分析仪的毫米波信道测量平台,开展40~50 GHz频率范围内多层木板和多层玻璃的反射和透射系数测量活动。结果表明,该方法与测量值间高度吻合,传播系数误差低于0.1,能够准确地刻画毫米波信道反射和透射特性变化规律。此外,研究还发现反射系数谐振特性和有效布儒斯特角特性依赖于电波极化、入射角和材料厚度。

U6G超大规模MIMO技术

为了满足不断攀升的数据传输速率需求,扩大频带宽度、增加天线数量是直接有效手段。在6G应用场景与关键能力的驱动下,6 425~7 125 MHz频段(U6G)超大规模多输入多输出(MIMO)技术成为满足6G需求的潜在使能技术之一。基于U6G超大规模MIMO系统的天线形态及信道特征,针对该技术面临的成本、开销、复杂度三重挑战,提出高效能U6G超大规模MIMO无线传输的总体设计目标,并展望其未来研究趋势。

6G通感算智融合架构和场景赋能探索

面向未来移动通信领域的无人机识别、脑机协同、XR、工业协作机器人等新兴移动业务场景,移动网络将成为集感知、计算和智能多要素能力于一体的创新平台,满足创新在移动网络基础设备内部实施。阐述了移动通信网络由5G向6G演进过程中,因为新兴的业务需求驱动,形成了通感融合、通智融合和通算融合领域技术分支,提出了一种6G通感算智一体化的架构,具备快速动态加载通感算智各种原子能力,实现多要素能力智能调度。并在此基础上,探讨了该架构在无人机识别和XR沉浸式通信两个典型应用场景的应用,以达到服务边界拓展和整体系统效率优化。

面向星地融合的6G云雾化自组网

低轨星座朝支持星上处理、功能可重构、星地协作和通信遥感导航控制等多任务一体化的方向演进,受限于星上信号处理和计算能力不足、星间链路容量不宽等瓶颈,迫切需要和具有强大云化处理与计算能力的陆地移动通信网络深度融合。为此,提出了面向星地融合的6G云雾化自组网的体系架构和协议体系,实现了低轨雾化卫星网络和陆地云化通信网络的协同融合,研究了基于星上雾化处理的通信遥感导航控制一体化波形和资源管理,以及云雾化协同的移动性管理和智能信息处理等关键技术,展望了未来的标准化工作和硬件试验。

AI与6G网络融合研究与挑战分析

简要介绍了3GPP涉及的AI研究项目,及国内外6G研究中AI与6G网络融合的方式与现状。作为6G AI潜在的重要场景,分析了大模型应用的发展历程,讨论了应用的大模型部署不同位置及与终端不同交互方式下6G网络面临的挑战,最后总结了6G网络部署应用大模型所具有的优势。

面向6G的星地融合标准化研究进展

星地融合被视为6G的标志性发展方向,ITU和3GPP等国际标准化组织或其它机构正有序推进面向6G的星地融合标准研发。对具有全球代表性的面向6G的星地融合标准化研究机构进行了简单介绍,重点分析ITU和3GPP在5G-Advanced及6G标准化过程中关于星地融合的主要研究和标准化成果。ITU在对卫星在IMT-2020网络的用例、场景、能力、系统、无线电接口,以及性能参数等方面进行了规范的同时,在IMT-2030未来技术趋势有关建议书突显了卫星的地位与作用。3GPP在冻结全球首个5G非陆地网络标准Rel-17、确立NR-NTN规范之后,于Rel-18版本中优化NR-NTN的同时,推出E-UTRA-NTN,并已启动Rel-19研发工作,有望在2026年启动6G标准研发。对中国IMT-2030(6G)推进组在推动6G星地融合标准化方面所做出的积极贡献一并进行了介绍,并对6G星地融合标准化工作进行了总结和展望。

星载6G核心网架构与网元功能设计及验证

为全面提升卫星的在轨服务能力,将6G核心网与卫星融合。针对6G核心网在低轨卫星部署的迫切需求,设计星载6G核心网体系架构,包括分布式架构、离线自治、网元智能化等功能。对星载6G核心网主要网元进行了优化设计,包括接入与移动性管理、会话管理、分布式服务注册与发现等。通过在轨部署和仿真试验,验证了所提星载6G核心网体系架构的有效性。仿真结果表明,集中式星载5G核心网网元之间的平均通信时延为109.3 ms,而分布式星载6G核心网的平均通信时延为60.3 ms,相较而言降低了44.8%;此外,5G集中式服务注册和服务发现的平均时延分别为40.53 ms和40.04 ms,而6G分布式服务注册和服务发现的平均时延分别为35.18 ms和34.91 ms,分别降低13.2%和12.8%。

面向6G全域融合的智能接入关键技术综述

针对空天地一体化接入网络,该文在总结相关研究的基础上,阐述了未来空天地一体化接入架构的关键技术,分析了空口技术、多址技术、干扰分析、计算技术和人工智能(AI)技术等几个重点方向的研究进展,提出了多种接入形式并存的灵活性网络架构。针对6G全域融合网络接入的重点研究问题,结合用户的服务质量需求,构建了一体化AI赋能架构,提出了大规模混合多址接入及弹性资源适配策略。基于网络架构立体化、网络协同传输、一体化网络资源管理、未来空天地接入技术以及网络协同计算等未来重点研究方向进行了讨论和展望。

通信感知一体化在5G-A/6G环境下的无人机应用探究

5G-A/6G网络具备内生感知能力,大带宽的通信能力与高精度感知能力和强大的算力相结合催生了丰富的业务应用。同时,为实现5G-A/6G网络的空天地海无缝覆盖愿景,无人机也将扮演重要角色。因此,5G-A/6G网络通信感知一体化与无人机相结合将大有可为,在无人机辅助通信、无人机群体协同、安全防护、自主导航等领域有着广泛的应用前景,将推动智慧城市建设,助力低空经济产业创新发展。

面向6G通感一体化融合能力和特征评估框架之探究

面向未来6G移动新系统,探讨分析“通感一体化与融合”诸多能力和特征需求,构建一套6G通感一体化融合能力和特征的评估框架,其包含“架构能力特征”“多维度性能指标”“实现复杂度”三大基本方面。基于该评估框架,6G通感一体化融合的相关系统方案能力等级和“性价比”,可得到更细化分类的评价和衡量,从而有效指导未来6G通感融合各种系统方案的设计和潜在的标准化规范导入。

基于场景需求的6G低时延高可靠性能指标体系研究

探讨了6G通信技术在极可靠和低延迟通信场景下的关键应用方向和挑战。通过分析典型应用场景,揭示了不同领域对于低时延高可靠性通信的需求,随后提出了构建6G通信系统低时延高可靠性性能指标体系的框架,包括网络、服务和辅助性能指标,提出的计量方法为评估通信系统性能提供了实用工具。该研究有望指导未来通信系统的设计、优化和部署,实现更高效、更可靠的通信服务。

6G网络中面向AI大模型的联邦学习与协同部署技术综述

随着6G网络的逐步推进和AI技术的迅猛发展,AI模型在无线网络中的应用日益广泛。综述了6G网络中面向AI大模型的无线联邦学习与协同部署技术发展现状与挑战。首先,对比了AI大模型与基础模型的区别,并介绍了不同的联邦学习范式。接着,概述了AI大模型在无线网络中的几种高效联邦微调方案,包括低秩自适应、模型分割、用户分簇和跨组织协作微调等。然后,阐述了AI大模型在无线网络中的多种部署方案,包括基于模型压缩的轻量化部署、分布式横向协同模型部署、云边端纵向协同模型部署等。最后,讨论了在6G网络中应用AI大模型面临的挑战与机遇。

6G智能超表面通信信道测量与建模:进展与挑战

RIS是6G无线通信的潜在关键技术之一,受到学术界和产业界的广泛关注。RIS不仅具有低成本、低功耗、可编程、易部署、与现有网络兼容等优点,还可以智能调控通信环境,提升信号质量与通信系统性能。首先介绍了目前的RIS通信信道测量实验,总结了暗室、室内和室外环境中的RIS信道特性,然后,对多种RIS信道模型进行了比较,包括大尺度衰落与小尺度衰落信道模型,并探讨了不同模型的适用场景及特点。最后指出RIS信道研究的挑战,包括新型RIS通信信道测量与建模、新频段新场景RIS通信信道测量与建模、参数可调天线与信道一体化建模、普适RIS通信信道建模等,为未来RIS通信信道研究提供重要指导。

面向6G的超可靠低延迟通信关键技术:研究进展与展望

URLLC作为5G和6G蜂窝网络的主要通信服务之一,对于支持各种新兴的关键任务应用至关重要。首先,介绍了6G的背景和URLLC的重要性,随后回顾了URLLC的基础知识、6G URLLC的应用需求及其面临的主要挑战。接着,重点讨论了6G URLLC的几项关键技术及其研究机遇,包括实现全覆盖的空天地一体化网络、高频段通信、智能计算、可重构智能表面,以及人工智能驱动的网络优化。最后,展望了未来通信感知计算一体化、元宇宙与数字孪生支持的无线网络演化及分布式框架的演进。这些技术的发展将显著提升6GURLLC的性能和可靠性,为未来新兴应用提供坚实的基础。

6G天地互联及云计算对覆铜板的机遇和挑战

伴随互联网、物联网的普及,基于卫星覆盖的6G天地互联及云计算成为业界热点话题,出现卫星通讯、毫米波、太赫兹、AI云计算等技术热点,这些技术对覆铜板行业带来巨大发展机遇,也对覆铜板技术提出巨大挑战,本文主要讲述6G及云计算相关覆铜板有哪些机遇及面临的挑战,供覆铜板行业相关人员参考。

面向6G的数字孪生网络综述:架构、应用和挑战

数字孪生网络(digital twin network,DTN)是一种利用数字孪生(digital twin,DT)技术创建物理网络设施的孪生虚拟数字网络。通过DT技术,DTN将从多个方面提升6G网络的能力,包括智能故障管理、智能网络优化和管理、网络智慧内生,助力实现极简化、智能化和自动化的网络。通过对DTN进行全面研究,描述了DTN的主要特征和定义,阐述了DTN的架构、协议及接口和生命周期管理,并阐述其在模型管理与部署、资源管理与调度、安全与隐私保护、智能网络运维和智能交通这几个方面的应用,分析了DTN的挑战与未来。

面向6G的信息论与信道编码

6G需要支持更多元化的性能指标,包括更高的峰值和用户速率,同时需要以更低的功耗和芯片复杂度来实现。回顾了现有的信息论与编码方法,并以即将到来的6G标准化背景,展望信息论与信道编码未来的需求和发展趋势,包括与信道编码相关的6G KPI,以及指导6G信道编码设计的几个基本折衷关系等。以此说明,对于未来的信息论和编码研究,理论与实践的努力都远未达到终点,许多与编码实现与产品化的重要问题值得更多的理论研究关注。