《6G:无线通信新征程》新书发布
6G是下一代更先进的移动通信系统,但6G绝不仅仅是通信。6G将构建物理世界与数字世界连接的神经中枢,真正开启万物感知、万物互联、万物智能的时代,实现“因智而联,因联而智,智通万物,慧达千行”的人类可持续发展愿景。
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6G是下一代更先进的移动通信系统,但6G绝不仅仅是通信。6G将构建物理世界与数字世界连接的神经中枢,真正开启万物感知、万物互联、万物智能的时代,实现“因智而联,因联而智,智通万物,慧达千行”的人类可持续发展愿景。
6G: 无线通信新征程——跨越人联、物联,迈向万物智联
人们通常会高估两年内可以取得的成果,但低估十年内可以取得的成果。展望2030年,超高速、超可靠连接、原生AI、先进感知技术将极大地改善人类生活。下图总结了面向6G的五大应用场景,其中,eMBB+、URLLC+、mMTC+是对5G中定义的应用场景的增强及组合,而感知与AI是两个新场景,将在6G中迎来蓬勃发展。
6G将把物理世界和数字世界融合为一,创造全新的元宇宙生活方式。eMBB+ 是增强型移动宽带(Enhanced Mobile BroadBand,eMBB)的持续演进,针对以人为中心的通信用例。eMBB+将在XR应用和智真通信中实现极致的沉浸式体验和多感官互动,XR应用包括增强现实(Augmented Reality,AR)、虚拟现实(Virtual Reality,VR)和混合现实(Mixed Reality,MR)。eMBB+对峰值数据速 率和用户体验速率、端到端时延、系统容量(即吞吐率、连接数量)提出了更高的要求。在娱乐、教育、制造和导航领域也会使能一批新用例,给人们的生活、学习、工作和旅行带来全新体验。无论是室内还是室外,甚至目标是在极端的高速移动状态,其活动区域的无缝用户体验都将得到保障。此外,还需保障偏远地区、飞机和船舶上的用户体验速率,支持高质量的泛在连接。
6G将加速垂直行业的全面数字化转型。URLLC+是超高可靠性超低时延通信(Ultra-Reliable Low-Latency Communications,URLLC) 的持续演进, 针对工业4.0及后工业4.0的机器类通信(Machine-Type Communication),适用于制造业、公共服务、自动驾驶和家庭管理中无处不在的机器人、UAV和新人机接口(Human-Machine Interface)所催生的新应用。为了适配各种垂直应用,低时延和高可靠性不仅要在一阶统计量上满足要求(如周期内的平均误差),还要符合高阶统计量的分布(如周期内误差的分布)。
6G将继续5G“连接万物”的使命,但会囊括更多的终端和新的人机接口、更密集的连接以及原生可信。mMTC+是海量机器通信(Massive Machine Type of Communication,mMTC) 的持续演进,mMTC的特点是在智慧城市、智慧医疗、智慧楼宇、智慧交通、智慧制造和智慧农业中,海量终端之间通过轻度连接来承载零散业务。所需的数据速率在极低到中等水平,报文到达时间间隔可能是一天,也可能只有几毫秒。传感器的寿命要足够长,而传感器的寿命与其能量采集能力有关。在某些情况下,基于零功率后向散射的无源物联网终端也可能用于超低成本连接。
6G将集通信与感知能力于一体,利用无线电波更好地观测物理世界,并在数字世界中创建数字孪生。网络感知创造了一种通信之外的新型应用场景,涵盖一系列用例,如基于设备甚至无设备的目标定位、成像、环境重构和监控、手势和活动识别等。感知为全球移动通信系统(International Mobile Telecommunications,IMT)的研究增加了新的性能维度,如检测准确率、感知分辨率和感知精度(包括距离、速度、角度),这些维度的性能要求因应用而异。未来,定位和重构应用需要高感知精度、高分辨率;成像应用需要超高分辨率;而对于手势和活动识别,检测准确率则是重中之重。
6G将采用深度边缘架构来实现大规模分布式协作的机器学习。网络AI场景旨在将分布式智能体智能地连接起来,以便在各行各业大规模部署AI。实时AI将为分布式学习提供高频谱效率、大容量、低时延的传输,包括大量智能体之间的数据和模型参数交换。在原生安全和本地数据隐私的支持下,原生可信是该场景的关键推动因素。在此网络AI的场景下,各种机器人可以跟人类和谐共存,辅助人类完成复杂场景下的各种工作。同时,利用到端到端的机器学习,网络自身的定制化优化和自动化驾驶也可以作为一项网络AI的服务得到提升。
6G六大支柱
6G将具备原生AI(Native AI)能力,不仅6G的空口和网络设计将借助端到端AI和机器学习实现定制化的优化和自动化的运维,同时6G网络中各个网元也将原生融合通信、计算与感知能力,从网络虚拟化的集中智能,向分布式的网络泛在智能转变,通过深度边缘智能的分布式机器学习架构,满足社会生产的大规模智能需求。
6G将具备网络感知(Networked Sensing)能力,随着频段持续上升、带宽和天线数目持续增长,基于无线电波传输和回波、反射、散射分析来探索物质世界的无线感知能力将原生融入通信系统,提供高分辨率感知、定位、成像、环境重构等能力,在辅助通信性能提升的同时,开启新的网络服务场景,也为构建智能数字世界提供数据入口。
6G将致力提供通用、高性能的无线连接和极致的性能体验,在速度上可与光纤相媲美,实现Tbps的峰值速率,10~100Gbps的用户体验速率,亚毫秒的时延,10倍于5G的连接密度,厘米级定位精度,毫米级成像精度,以及差错分布可控的端到端系统可靠性,使能未来各种以人为中心的沉浸式业务,以及各类垂直行业的全数字化转型和生产力升级。
6G将具备空天地一体化组网能力,实现密集部署的大规模低轨卫星(VLEO)的组网及与地面网络的融合,利用“空中无线网络”对地面蜂窝基础设施覆盖进行有效补充,同时为超长距离传输提供全新的低时延解决方案。
6G网络将融合连接、感和、计算和智能等多种能力,需要重新定义一个适配分布式感知和学习的内生可信(Native Trustworthiness)网络架构来更好地支持大规模智能体的互联。数据以及由其产生的知识和由其驱动的智能将成为推动6G网络架构变革的核心力量,而6G网络将为此原生设计端到端可信架构,包括能够支撑数据合规和变现的新型数据治理架构、先进的隐私保护技术和抵御量子攻击的安全技术 。
6G将绿色可持续发展作为网络及终端设计的核心要求和目标,通过引入绿色的设计理念和原生AI的优化能力,在保障极致性能和体验的同时,致力于全网端到端能效100倍的提升,整体ICT基础设施及终端设备总体能耗不高于5G,并作为数字经济核心基础设施为人类可持续发展贡献力量。
6G是无线创新的又一新征程,将跨越人联、物联,迈向万物智联,把连接、感知和智能带給每个人,每辆车,每个家庭,以及每个行业。华为在持续推动5G商用的同时,也在2017年开始了对6G研究的投资。我们预计6G将在2030年左右投向市场。在《6G无线通信新征程》一书中,我们系统性地分享了我们的6G愿景。期望我们的分享,能够启发更多人,更多企业,更多行业,从更广的维度,有更深入的思考。华为也愿意与产业界、未来可能需要6G的行业、企业开展广泛的讨论,共同憧憬6G,共同定义6G。