6G網(wǎng)絡需求、架構及技術趨勢*

唐雄燕，李福昌，張忠皓，馬靜艷，劉秋妍

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司研究院，北京 100048）

0 移動網(wǎng)絡業(yè)務需求與發(fā)展趨勢

以5G為代表的信息技術已全面滲透到各行各業(yè)，隨著用戶的需求不斷演進，更優(yōu)質的業(yè)務體驗，更多垂直行業(yè)業(yè)務的拓展，都將驅動移動通信網(wǎng)絡不斷向前發(fā)展。對于個人用戶而言，未來業(yè)務需要對消費者的社會活動和生活體驗帶來更深層次的改變，包括無人駕駛、全息、用于健康監(jiān)測的新型穿戴、虛擬互動等新型業(yè)務全面落地；更具情境感知的體驗增強，視覺、溫度、氣溫及動作感知融入到日常應用，使用戶得到無感知的安全保障；數(shù)字貨幣、家庭機器人等社會演進帶來的業(yè)務升級等。對于行業(yè)用戶而言，隨著垂直行業(yè)不斷數(shù)字化升級，新型業(yè)務場景將持續(xù)涌現(xiàn)，如倉儲物流的大規(guī)模機器人、無人機的使用，工業(yè)界數(shù)字孿生、全息圖、確定性控制等極致網(wǎng)絡連接需求，都將會給現(xiàn)有網(wǎng)絡技術帶來挑戰(zhàn)。因此，行業(yè)應用及業(yè)務需求將推動移動通信網(wǎng)絡持續(xù)向下一代演進，使得網(wǎng)絡性能不斷升級、優(yōu)化和演進，具備更廣維度的極致網(wǎng)絡能力。

（1）6G聯(lián)通新生活

6G將更加側重于以人類個性化需求為中心，滿足個人用戶生活、環(huán)境和精神層面等各方面要求。6G將會向智能移動通信2.0階段邁進，進而推動人類社會從“萬物互聯(lián)”演變?yōu)椤叭f智互聯(lián)”，形成真正意義上的智慧互聯(lián)時代。

為了應對未來個人用戶對6G網(wǎng)絡的服務需求，6G時代的移動通信網(wǎng)絡需要變得更智能、彈性和安全。網(wǎng)絡需要具備自主學習能力，可以根據(jù)用戶實際的情境感知信息、業(yè)務體驗和個性化需求，進行智能化決策和自適應組網(wǎng)。6G網(wǎng)絡從感知資源層，到功能控制層，再到服務應用層將存在無處不在的分布式計算和智能內生能力。

利用人工智能技術的強大算力和創(chuàng)新模型架構，具備以人類需求為中心、結合多元知識進行類腦智能訓練與推理的能力。從現(xiàn)階段語音識別、圖像識別和機器翻譯等初級智能應用，向全自動駕駛、無人快遞、精準醫(yī)療和自動欺詐檢測等人類社會所需要的高級智能應用演進。隨著技術不斷進步，6G時代網(wǎng)絡有望支持除聽覺、視覺外的觸覺、味覺、嗅覺甚至是情感、意念的感知能力，人與機器可能實現(xiàn)深度連接，向個人用戶提供前所未有的服務和應用。6G時代的網(wǎng)絡面向萬智互聯(lián)，將形成具備一定自我意識的智能移動網(wǎng)絡，與人類生活深度融合，共同演進，進入全新階段。

（2）6G聯(lián)通新生產

2030智能信息社會將通過近乎即時和無限制的全無線連接實現(xiàn)高度數(shù)字化、智能化和全球數(shù)據(jù)驅動，6G將是實現(xiàn)這一藍圖的關鍵推動因素。6G網(wǎng)絡將需要近乎實時地處理海量數(shù)據(jù)，支持極高吞吐量和極低延遲，實現(xiàn)泛在連接和全域覆蓋，并集成包括傳感、通信、計算、緩存、控制、定位、雷達、導航和成像等在內的所有功能，支持垂直行業(yè)應用。6G網(wǎng)絡將：

1）為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供確定性網(wǎng)絡通信。

2）增強5G垂直行業(yè)應用，例如大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)和全自動車輛。

3）基于人工智能的各類系統(tǒng)部署于云平臺、霧平臺等邊緣設備，并創(chuàng)造數(shù)量龐大的新應用。

4）在人工智能理論、新興材料和集成天線相關技術的驅動下，6G的長期演進將產生新突破，甚至構建新世界。

5）工業(yè)增強現(xiàn)實的能力，通過全息和數(shù)字孿生等技術形成真實物理世界與數(shù)字虛擬世界的同步交互。

整體來看，6G網(wǎng)絡將極大地改變和促進行業(yè)的技術革新和發(fā)展，進而對人類生產方式產生重要影響。

（3）6G聯(lián)通新世界

6G網(wǎng)絡關注的目標將不再僅僅是數(shù)據(jù)傳輸性能，而是向空天地海外太空、全維度感知世界和網(wǎng)絡空間不斷延伸，使網(wǎng)絡不斷向更智能、更安全和更靈活使能，為人類提供無處不在、無時不在、無人不在和無事不在的信息基礎設施。同時，隨著人工智能理論和技術不斷創(chuàng)新變革，其將會與通信網(wǎng)絡相互協(xié)作賦能，共同進化，成為6G移動通信不可分割的一部分。

對于6G來說，將人、人工智能、流程、數(shù)據(jù)和事物結合在一起使得網(wǎng)絡連接變得更加相關和更有價值。6G將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實現(xiàn)人與萬物的智能互聯(lián)。屆時，智慧城市、智慧社會、智能家居等都將得到進一步發(fā)展；6G時代還有望提供基于家庭的ATM通信系統(tǒng)、衛(wèi)星到衛(wèi)星直接通信、海上到空間通信，提供家庭自動化、智慧家庭/城市/村落、防衛(wèi)、災害防治以及其他相關應用。

未來數(shù)字化世界的進化趨勢包括聯(lián)接場景化、泛智能化、感官極限化、網(wǎng)絡需求波動化、網(wǎng)絡兩極化等。通過6G對整個數(shù)字化世界賦能，基于新材料、新器件和量子物理提供的新工程技術，數(shù)據(jù)得以在云網(wǎng)邊端之間匯聚、流動、分發(fā)和處理，形成一個以6G網(wǎng)絡、芯片、終端、軟件平臺等元素組成的數(shù)字化世界。在6G通信世界中，關鍵使能技術將共生共存并共同融合發(fā)展，尖端技術的深度融合和反復迭代將實現(xiàn)更大的商業(yè)價值。

1 6G網(wǎng)絡指標體系設計

在移動通信網(wǎng)絡的代際更替過程中，以上一代網(wǎng)絡的性能指標為基礎，通過重構或優(yōu)化網(wǎng)絡架構、協(xié)議方案，可以取得網(wǎng)絡性能指標的不斷提升；同時依據(jù)潛在的業(yè)務發(fā)展需求，內生性引入新興的技術方案，可以有效增加網(wǎng)絡指標體系的衡量維度。

未來6G時代的通信業(yè)務應用，例如全息通信、增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實等，對數(shù)據(jù)速率、時延和連接數(shù)等網(wǎng)絡KPI的需求與5G相比可能呈現(xiàn)數(shù)量級增長。對于5G網(wǎng)絡的延續(xù)性能力指標，如速率、頻譜效率、流量密度、連接密度、時延與可靠性、移動性、系統(tǒng)帶寬以及系統(tǒng)能效等，6G網(wǎng)絡需要結合新愿景和新需求進行全面增強。6G網(wǎng)絡指標體系典型指標如表1所示。

表1 6G網(wǎng)絡指標體系典型指標設計

（1）速率指標：典型速率衡量指標包括小區(qū)級上行峰值速率、下行峰值速率以及用戶級體驗速率指標，6G網(wǎng)絡支持毫米波、太赫茲頻段通信，速率指標可以提升到5G網(wǎng)絡數(shù)十倍以上。

（2）頻譜效率指標：典型衡量指標包括小區(qū)級上行峰值頻譜效率、下行峰值頻譜效率、平均頻譜效率以及用戶級體驗頻譜效率，單流業(yè)務6G網(wǎng)絡的頻譜效率指標需要有進一步提升。

（3）流量密度：通過在更高頻段支持更大的系統(tǒng)帶寬，6G網(wǎng)絡容量將急劇提升，而高頻系統(tǒng)覆蓋面積將降低，因此，6G網(wǎng)絡支持的流量密度能力需要提升到5G網(wǎng)絡的數(shù)十上百倍。

（4）連接密度：6G網(wǎng)絡支持陸地、海洋及天空的全域連接，二維空間到三維空間的連接提升以及連接終端的增長需要6G網(wǎng)絡的連接密度相比5G網(wǎng)絡實現(xiàn)進一步提升。

（5）時延與可靠性：6G網(wǎng)絡需要支持更精細粒度的空口調度時間間隔，6G網(wǎng)絡硬件需要進一步提升處理能力，在5G網(wǎng)絡基礎上，保障相同業(yè)務可靠性的情況下，6G網(wǎng)絡的空口時延需要進一步降低，單次業(yè)務包傳輸?shù)目湛谧畹蜁r延需要降低到百微秒級以下。

（6）移動性：6G網(wǎng)絡需要支持高鐵、飛機等交通工具運行狀態(tài)下的用戶連接，支持用戶移動速度需要達到1 000 km/h以上。

（7）系統(tǒng)最大帶寬：6G網(wǎng)絡支持毫米波、太赫茲頻段部署，支持單載波或者多載波聚合情況下的系統(tǒng)帶寬需要達到1 GHz以上。

（8）系統(tǒng)能效：6G網(wǎng)絡能效需要支持有負載場景下的高效的數(shù)據(jù)傳輸，支持無負載場景下的低能耗運行，因此，相比5G網(wǎng)絡，在支持系統(tǒng)休眠的基礎上，支持更靈活休眠態(tài)與激活態(tài)調整以及更低的狀態(tài)轉換時延是衡量6G網(wǎng)絡的系統(tǒng)能效的重要指標之一。

從智能內生的能力衡量維度來看。6G網(wǎng)絡將在系統(tǒng)架構設計和協(xié)議棧設計階段就考慮AI相關需求并對其做標準化和固化，使6G網(wǎng)絡可以內部自取完成全局的智能化。智能內生能力的衡量除了自學習、自適應、自生成、自恢復、自伸縮等功能特性外，還需要支持對各項智能內生能力進行量化對比，否則在進行相關技術標準化和協(xié)議設計時，將無法定量化對比某些局技術是“強”智能還是“弱”智能。

從安全信任的能力衡量維度來看。首先，未來6G網(wǎng)絡需要包含網(wǎng)絡態(tài)勢感知的多維度性能統(tǒng)計，以及對網(wǎng)絡風險進行分析評估的系列指標包，使網(wǎng)絡可以具量化地感知網(wǎng)絡態(tài)勢和評估網(wǎng)絡風險，及時更新安全防護策略。其次，安全信任的使能需要對用戶和業(yè)務的安全需求進行具體等級劃分，并映射至具體量化維度和指標，便于網(wǎng)絡可以根據(jù)不同實現(xiàn)安全可信服務的按需定制、動態(tài)部署、自適應響應，保證安全運維的自動化、智能化、可信化。

從算力評估的維度來看。算力量化體系部分現(xiàn)階段還比較粗放，有業(yè)界研究者提出大致需要從計算業(yè)務類型、QoS分類、計算并發(fā)度要求、通信類型、網(wǎng)絡延遲和調度效率等維度入手開展相關的詳細評估和深入研究。

6G系統(tǒng)典型業(yè)務、指標體系和使能技術如圖1所示。

圖1 6G系統(tǒng)典型業(yè)務、指標體系和使能技術

需要指出的是，上述指標分析是基于業(yè)務需求提出的未來6G網(wǎng)絡能力指標體系的理想預期，基于該預期業(yè)界將討論和考慮使能上述需求的關鍵技術，最終網(wǎng)絡能力指標體系的成型也會反過來受限于相關使能技術的突破和發(fā)展。最終6G網(wǎng)絡新演進的具體量化指標有較大概率會反映和融合智能、安全可信和算力等使能特征和衡量維度。此外，6G豐富的多維度網(wǎng)絡指標體系除了獨立提出之外，在下一代無線網(wǎng)絡中還可能以組合/指標包的形式存在，用以適用多樣化用戶和業(yè)務應用需求。

2 6G網(wǎng)絡架構設計

持續(xù)增長或多方向擴展的業(yè)務需求提供了從5G網(wǎng)絡到6G網(wǎng)絡演進的源動力和節(jié)拍。為了支持這些需求，網(wǎng)絡首先需要更強壯，支持更大的吞吐量、更多的連接、更低的時延和更長的終端續(xù)航時間；網(wǎng)絡還需要更智柔，具有可定制和多態(tài)能力，可生成可恢復和可伸縮能力，可學習和可適應能力，可包容和可演進能力；網(wǎng)絡還需要更可信可用，具有服務確保的能力、安全可信的能力、簡易經濟綠色節(jié)能的能力和合作成長的能力?；凇爸悄?、綠色、融合、彈性”設計理念，6G網(wǎng)絡架構如圖2所示：

圖2 6G網(wǎng)絡架構示意圖

（1）垂直三層：從網(wǎng)絡連接的空間維度看，未來6G網(wǎng)絡會是地面通信、空基通信和天基通信三層網(wǎng)絡的全維度自然空間融合，提供全域泛在連接服務的網(wǎng)絡。

（2）左右三域：從具體功能的角度來看，未來6G網(wǎng)絡架構應該包含感知資源域、功能控制域和服務應用域等具體功能域。

感知資源域將既具備對物理世界泛在信息的感知能力，例如人類的聽覺、視覺、觸覺甚至是情感意念的感知，溫度、濕度等環(huán)境信息感知等，也包含對網(wǎng)絡資源狀態(tài)的感知。面向差異化應用環(huán)境復雜狀態(tài)信息的泛在感知、融合和重塑，可以向網(wǎng)絡提供感知信息資源，此外感知資源域還包括算力資源、存儲資源等，為網(wǎng)絡功能提供資源保證。

功能控制域提供端到端信息處理能力和服務化彈性架構，具備業(yè)務識別和精細化控制的能力。從業(yè)務情景出發(fā)，該域將對網(wǎng)絡架構進行有效重塑，對網(wǎng)絡資源和安全資源服務進行智能化編排，優(yōu)化資源分配并控制不同的參數(shù)，實現(xiàn)架構的可彈性擴展。通過解耦物理網(wǎng)絡設備間、安全資源與網(wǎng)絡架構間的關聯(lián)，為業(yè)務服務控制和安全監(jiān)控提供諸多靈活性，從而促進資源效率、能源效率和運維效率的提升。

服務應用域是指承載在6G網(wǎng)絡上的各類服務和應用的能力域，6G網(wǎng)絡的新特性和新能力進一步拓寬服務和應用的能力范圍，服務和應用的主要屬性將包括但不限于性能、SLA、時間能力、空間能力和業(yè)務連續(xù)性等。業(yè)務應用與AI深度融合，向多類型用戶提供按需隨愿的彈性服務。

（3）內生兩鏈：結合用戶和業(yè)務對網(wǎng)絡的能力需求，以及網(wǎng)絡運維對網(wǎng)絡的能力需求來看，智能原生和安全可信將成為未來6G網(wǎng)絡的核心基因鏈，傳遞和表達6G網(wǎng)絡的進化特征。

智能原生將成為6G的核心基因，實現(xiàn)AI與6G網(wǎng)絡全融合。網(wǎng)元融合AI，升級為具備多維實時感知能力的智能網(wǎng)元；網(wǎng)絡與AI融合，提升網(wǎng)絡分析和決策能力，實現(xiàn)“自動駕駛網(wǎng)絡”；服務與AI融合，理解業(yè)務屬性并提供差異化服務，構建起從無序到可預測、可管理的服務保障能力。6G網(wǎng)絡整體演進為擁有自學習、自適應、自生成、自恢復、自伸縮能力的內生智能網(wǎng)絡。

安全可信將安全設計融入到網(wǎng)絡設計和構建過程中。在6G網(wǎng)元構建、網(wǎng)絡架構設計以及應用服務研發(fā)伊始，便全方位多角度融入動態(tài)、主動的安全防護能力和可記錄、可追溯的可信免疫能力設計，將以對抗攻擊為目的的安全防護提升為能夠自主免疫的安全可信，使能和貫穿感知資源域安全、功能控制域安全和服務應用域安全。

整體而言，未來6G網(wǎng)絡將實現(xiàn)全域融合和極致連接，為用戶提供隨愿按需定制的彈性開放服務，同時向智能原生、數(shù)字孿生、綠色共享、算網(wǎng)一體、安全可信等方向進行能力演進，用以實現(xiàn)“智能、融合、綠色、可信”的6G愿景。

3 6G候選技術分析

3.1 6G無線使能技術

（1）高頻通信

現(xiàn)有微波和毫米波頻段支持的峰值速率極限在10 Gbit/s左右，將無法滿足太比特極致連接、全域覆蓋等網(wǎng)絡能力需求，通信頻段必然向具有超豐富頻率資源的更高毫米波頻段甚至太赫茲頻段延伸。太赫茲（THz, Terahertz）波指位于0.1—10 THz頻率之間頻段的電磁波。太赫茲波的波長范圍是30 μm～3 mm，在整個電磁波譜中位于微波和紅外波頻段之間。相比于5G的sub6G頻段和毫米波頻段，太赫茲頻段憑借豐富的頻段資源優(yōu)勢，與更高頻段毫米波通信技術都是目前極具潛力的6G關鍵候選頻譜技術[4-5]。

高頻通信可支持超大帶寬超高速率通信傳輸，但高頻通信頻段的路徑損耗較大，且穿透和繞射能力較差，易被建筑物和物體遮擋。因此高頻通信具有大帶寬、超高速、短距、安全等應用特點，未來有望應用于無線回傳/光纖替代、無線局域網(wǎng)/個域網(wǎng)、無線數(shù)據(jù)中心和安全接入多種地面超高速通信場景，也可以通過搭載衛(wèi)星、無人機、飛艇等天基平臺和空基平臺實現(xiàn)空天地海多維度一體化通信，與微納技術結合應用于從宏觀到微觀的多尺度通信[6]。

盡管現(xiàn)階段高頻通信的發(fā)展面臨諸多技術挑戰(zhàn)，但隨著相關技術的不斷突破和高頻器件產業(yè)的持續(xù)發(fā)展，高頻將憑借其豐富的頻率帶寬資源等天然優(yōu)勢，與其他低頻段網(wǎng)絡融合組網(wǎng)，廣泛應用于多維度多尺度通信場景，成為未來實現(xiàn)6G全域泛在和極致連接網(wǎng)絡的重要支撐技術，成為未來社會信息融合聯(lián)接的重要組成部分。

（2）智能超表面

智能超表面技術是一種基于超材料發(fā)展起來新技術，也可以看做是超材料在移動通信領域的跨學科應用。智能超表面在超材料的基礎上增加控制電路，一個智能超表面材料由大量智能超表面單元組成，智能超表面單元的幾何結構、尺寸大小和排列方式決定了的基礎電磁特性，通過基于FPGA可編程邏輯門等可編程控制電路影響超材料的電磁特性，例如施加在變容二極管上的電壓或施加在光敏元件上的光強，可以動態(tài)地控制這些智能超材料單元的電磁性質，比如單元的反射系數(shù)和透射系數(shù)，進而改變反射信號或透射信號的幅度、相位、頻率甚至極化特性。智能超表面技術可以實現(xiàn)對無線信號的可編程式無源反射、透射、吸收和散射，搭建物理電磁世界和數(shù)字信息世界之間的映射橋梁，實現(xiàn)對無線傳播信道的主動智能調控，突破傳統(tǒng)無線信道不可控的限制，構建6G無線環(huán)境智能可編程新范式[7-10]。

智能超表面技術應用場景十分豐富，既可以用于室內覆蓋增強，也可以用于室外覆蓋增強；既可以用于簡化發(fā)射端設計，也可以用于主動改善信道傳播環(huán)境、增強有用信號、消除非接收方向信號，減小干擾和電磁污染；既可以用于提升多波束賦型能力，提升波束方向性精度和定位精度，也可以用于阻斷由于天線輻射方向性泄露引入旁路竊聽。除此之外，基于智能超表面的無線中繼能夠在不引入自干擾的情況下實現(xiàn)全雙工模式的傳輸。

（3）軌道角動量多址技術

根據(jù)經典電動力學理論，電磁輻射還可以攜帶角動量。角動量分為兩部分，分別是自旋角動量（SAM, Spin Angular Momentum）和描述螺旋相位結構的軌道角動量（OAM, Orbital Angular Momentum）。OAM是區(qū)別于電場強度的電磁波固有物理量，OAM傳感器檢測電磁波軌道角動量，傳統(tǒng)天線檢測電磁波的電場強度，兩者之間是相互獨立的。OAM復用技術新增了一個多址維度，不同OAM模式在空間上相互正交，構成一個理論上具有無限維度的態(tài)空間。通過將不同OAM模式作為獨立的信道傳輸將大幅提升通信系統(tǒng)的傳輸容量，可以有效地提升網(wǎng)絡的頻譜效率，將大大緩解未來6G網(wǎng)絡日益增長的業(yè)務需求與日益緊缺的頻譜資源的矛盾。

利用角動量的通信技術與利用線性動量的通信技術存在明顯區(qū)別。6G對傳輸容量的巨大需求會使實際的通信系統(tǒng)陷入帶寬瓶頸，利用OAM進行通信被視為應對可預見的容量緊縮的關鍵解決方案。OAM已經在光通信中被成功利用，在無線通信中也有著非常好的應用前景。

（4）空天地一體化

空天地一體化技術將實現(xiàn)地面通信、空基通信和天基通信三層網(wǎng)絡的全維度自然空間融合。面向6G的空天地一體化通信網(wǎng)絡是典型的異構網(wǎng)絡，是以地面網(wǎng)絡為依托，以天基網(wǎng)絡和空基網(wǎng)絡為拓展的立體分層、融合協(xié)作的網(wǎng)絡，各星座衛(wèi)星（包括高、中、低軌）、高空網(wǎng)絡（臨近空間平臺和航空互聯(lián)網(wǎng)）、低空智聯(lián)網(wǎng)和地面蜂窩網(wǎng)絡共同形成多重覆蓋。

非地面網(wǎng)絡和地面網(wǎng)絡采用相同的網(wǎng)絡架構與技術體制，通過統(tǒng)一的接入?yún)f(xié)議和資源管理機制，支持對多種終端和多種通信網(wǎng)絡（如固網(wǎng)寬帶、Wi-Fi等系統(tǒng)）的廣泛和靈活的接入能力及對跨域資源的智能統(tǒng)一管控。空天地一體化的通信網(wǎng)絡有助于運營商實現(xiàn)低成本的全域泛在覆蓋，挖掘全新應用市場；有助于消彌數(shù)字鴻溝，促進數(shù)字化社會經濟的和諧發(fā)展。地面移動網(wǎng)絡提供基礎的大數(shù)據(jù)存儲與處理能力，并利用高數(shù)據(jù)傳輸速率提升大部分陸地區(qū)域的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?；非地面網(wǎng)絡提供偏遠地區(qū)、海洋、空域等立體覆蓋能力，協(xié)助地面網(wǎng)絡實現(xiàn)全域泛在覆蓋。深度融合的空天地一體化網(wǎng)絡可以充分利用衛(wèi)星、HAPS/HIBS和地面6G網(wǎng)絡各自的特點與優(yōu)勢，實現(xiàn)用戶的極簡極智泛在接入和全域時敏服務。

（5）基于服務的無線網(wǎng)絡

SBA服務化網(wǎng)絡實現(xiàn)了5G網(wǎng)絡功能模塊化、無狀態(tài)設計和C/U分離的需求，無線也引入CU/DU分離的架構來支持不同行業(yè)用戶和業(yè)務的快速交付，但是5G無線的技術架構底層虛擬化程度不高，無法支持極低時延的部署，業(yè)務融合程度較低，這些都約束了無線提供情境化業(yè)務的能力，所以接入網(wǎng)的服務化將是未來比較有應用價值的技術之一。這主要是因為下一代無線網(wǎng)絡需要賦能各行各業(yè)，對網(wǎng)絡的靈活性提出了很高的要求，同時下一代無線網(wǎng)絡對信任、智能、通感及編排的內生設計要求，均要求接入網(wǎng)需要從煙囪式的協(xié)議棧架構轉為基于服務的架構。

6G基于服務的無線網(wǎng)絡融入AI、感知通信一體化，接入網(wǎng)相比現(xiàn)有5G接入網(wǎng)會有比較大的顛覆式重構，并影響到UE和空口的設計?？湛谛枰`活地組網(wǎng)，小區(qū)的邊界可能會被打破，空口資源可以更靈活地編排和定制，移動性和業(yè)務連續(xù)性大幅增強。通過集中調度和協(xié)調多個小區(qū)工作，實現(xiàn)“以服務為中心”的網(wǎng)絡，傳統(tǒng)“以小區(qū)為中心”的網(wǎng)絡邊界正變得模糊，網(wǎng)絡越來越接近“無蜂窩狀”構架。可以采用完全虛擬化的無線接入網(wǎng)RAN+Massive MIMO，6G基站將只有天線與射頻部分，由于RAN是完全虛擬化的，部署就很靈活，這種方式可使得網(wǎng)絡性能最大化，網(wǎng)絡配置具有高的成本效率。

（6）無線AI

6G是萬智互聯(lián)的時代，應用場景更為復雜，終端對網(wǎng)絡性能的要求也更高。雖然高頻段和多天線等新技術提升了網(wǎng)絡性能，但是網(wǎng)絡復雜度也因此進一步提升，加大了網(wǎng)絡優(yōu)化難度。AI技術依托于大數(shù)據(jù)技術和機器學習算法，能夠有效解決無線網(wǎng)絡中場景復雜多變的問題。雖然5G網(wǎng)絡已經采用了一些外掛AI的方式進行網(wǎng)絡優(yōu)化，但是這種外掛AI的方式應用效果有限，且在數(shù)據(jù)收集、傳輸過程會帶來時延以及信息泄露隱患。6G網(wǎng)絡AI將以多層級內生、分布式協(xié)作、以服務為驅動的方式融合到無線技術中，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡自治、自調節(jié)以及自演進，以適應未來更為復雜多變的應用場景，實現(xiàn)“網(wǎng)隨業(yè)變”。

多層級內嵌式AI，打破外掛式AI架構，通過與無線網(wǎng)絡協(xié)議棧多層級內嵌式深度融合，來增強協(xié)議的靈活性，提高網(wǎng)絡可靠性，提升數(shù)據(jù)分析、保障智能決策實時性。分布式協(xié)同AI，打破集中式計算方式，實現(xiàn)分布式資源協(xié)同以及網(wǎng)間智能操作協(xié)同，從而提升網(wǎng)絡效能。以服務為驅動的AI，打破了傳統(tǒng)的以網(wǎng)絡為中心進行服務的架構，轉換為以服務為中心的架構，使網(wǎng)絡能夠自主感知服務需求和網(wǎng)絡環(huán)境，為用戶提供精準服務。

雖然無線AI應用前景顯著，不僅能提高網(wǎng)絡性能，應對愈來愈復雜的場景需求，為各類業(yè)務提供定制化網(wǎng)絡質量體驗，還是實現(xiàn)6G網(wǎng)絡自治、自演進的關鍵技術。但是，無線AI技術應用落地仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，例如數(shù)據(jù)的采集和存儲缺乏統(tǒng)一標準；為了提高用戶隱私安全，用戶數(shù)據(jù)使用規(guī)定越來越高；物理層數(shù)據(jù)分析實時性要求高等。因此，無線AI依然需更深入地研究，以突破技術難點，在6G系統(tǒng)中得以充分應用。

3.2 6G網(wǎng)絡使能技術

（1）區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈（Blockchain）是一種集鏈式數(shù)據(jù)結構、點對點傳輸、分布式存儲、共識機制、加密算法等多種技術為一體的技術體系。典型的區(qū)塊鏈以塊-鏈結構或有向無環(huán)圖結構存儲數(shù)據(jù)，通過多方共同維護，使用密碼學保證傳輸和訪問安全，實現(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲、難以篡改、防止抵賴的能力，可以為在不可信的競爭環(huán)境中低成本建立面向網(wǎng)絡信任的新型計算范式和協(xié)作模式。區(qū)塊鏈憑借其獨有的信任建立機制，正在改變諸多行業(yè)的應用場景和運行規(guī)則，是未來支撐6G網(wǎng)絡信任體系的關鍵。

隨著移動互聯(lián)業(yè)務對大帶寬、廣覆蓋需求的進一步提高，向高頻頻段和天地一體立體化組網(wǎng)架構等領域發(fā)展已經成為未來6G移動通信網(wǎng)絡演進的必然趨勢。但是，更高的工作頻段也意味著更大的路徑損耗、更小的覆蓋半徑和更高昂的建網(wǎng)成本，立體化的組網(wǎng)架構同時也將更多的網(wǎng)絡運營者，因此，無論是從業(yè)務需求、技術痛點還是成本效益角度出發(fā)，網(wǎng)絡共建共享都有可能成為未來6G網(wǎng)絡建設的重要方向。在網(wǎng)絡共建共享場景，基于區(qū)塊鏈的信任互聯(lián)為網(wǎng)絡共建的多家運營商提供公開可信高效的網(wǎng)絡質量追蹤、網(wǎng)絡設備監(jiān)控、數(shù)字身份認證、網(wǎng)絡漫游結算服務。

（2）確定性網(wǎng)絡

確定性機制最早提出是在IEEE組織，主要用于解決固定網(wǎng)絡中時延及帶寬的不確定性，形成了TSN技術體系。由于其局限在二層以太網(wǎng)，后又發(fā)展了DetNet、DIP技術體系，但研究仍然集中在固定網(wǎng)絡。移動網(wǎng)絡由于其天然空口的不確定性，以及端到端范圍較廣，實現(xiàn)確定性存在較大的難度。伴隨著移動網(wǎng)絡與各行業(yè)業(yè)務的深度結合，包括工業(yè)閉環(huán)控制、數(shù)字孿生、遠程醫(yī)療、無人駕駛、VR游戲等，需要保障極低的時延、微秒級抖動以及更高的可靠性。面對這種業(yè)務新趨勢，移動網(wǎng)絡也應該由傳統(tǒng)“盡力而為”做到“準時、準確”，即實現(xiàn)移動網(wǎng)原生確定性。

移動網(wǎng)涉及多個層面網(wǎng)絡技術，要實現(xiàn)原生確定性也需要從多個角度考慮。首先，就網(wǎng)絡層面而言，接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)要保障各自網(wǎng)域的性能，包括空口側精準時鐘同步、定位，智能化管控及調度技術，傳輸側廣域確定性、新型IP等技術，核心網(wǎng)側架構優(yōu)化、云網(wǎng)協(xié)同、切片增強等技術。同時，針對所有網(wǎng)域，需要實現(xiàn)全域輔助的精準感知與協(xié)同，包括資源動態(tài)收集、業(yè)務流精準調度以及結合內生AI對整個系統(tǒng)進行精準感知、分析，快速決策相應。其次是業(yè)務層面，不同行業(yè)對確定性指標的需求不同，行業(yè)需求指標與通信系統(tǒng)指標需要進行一一映射，移動網(wǎng)確定性要實現(xiàn)行業(yè)需求到具體SLA指標的轉化。最后，移動網(wǎng)往往會與其他網(wǎng)絡融合，共同賦能垂直行業(yè)，因此需要與TSN等技術體系進行網(wǎng)絡架構協(xié)同、關鍵能力互通及網(wǎng)絡邊緣的管理?？偨Y而言，確定性移動網(wǎng)絡需要通過多項新型技術的融合實現(xiàn)，支撐6G提供更精準的能力，賦能更多的垂直行業(yè)業(yè)務。

（3）分布式異構網(wǎng)絡

6G網(wǎng)絡將進一步走向大集中與深分布的網(wǎng)絡形態(tài)，一方面網(wǎng)絡控制面功能進一步集中，數(shù)字化、智能化與數(shù)字孿生等技術使能網(wǎng)絡大腦的形成，另一方面由于低時延與邊緣本地業(yè)務驅動及網(wǎng)絡資源的下沉，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)面走向深分布。

6G網(wǎng)絡的異構自治特征更加突出：1）接入異構：具備天、地、空、海等多種異構接入場景及網(wǎng)絡性能需求；2）管理異構：垂直行業(yè)網(wǎng)絡、家庭網(wǎng)絡、個域網(wǎng)絡及宏網(wǎng)絡共存的網(wǎng)絡管理；3）資源異構：算力、數(shù)據(jù)、內容及基礎設施等網(wǎng)絡資源的來源異構。

分布式末端網(wǎng)絡系統(tǒng)是靠近用戶或實際生產系統(tǒng)的終端網(wǎng)絡功能或實體，實現(xiàn)一定區(qū)域內的網(wǎng)絡通信能力，并具備分級的用戶和網(wǎng)絡管理權限?；バ偶夹g保證用戶終端網(wǎng)絡系統(tǒng)與6G核心控制系統(tǒng)的操作一致性、操作可信，及用戶端網(wǎng)絡系統(tǒng)的全生命周期。網(wǎng)絡互信網(wǎng)關：負責分布式末端網(wǎng)絡系統(tǒng)與核心控制系統(tǒng)的互信協(xié)議轉換、互信管理信息交換、外部接入安全防護等。核心控制系統(tǒng)負責授權和管理分布式末端網(wǎng)絡系統(tǒng)及跨域異質網(wǎng)絡的通信。

分布式異構網(wǎng)絡使能驅動6G網(wǎng)絡具備原生可信、異構自治、價值共享能力。原生可信的網(wǎng)絡基礎設施提供多利益方參與6G網(wǎng)絡的基礎，提供數(shù)字社會的原始信任錨點；分布式信任與網(wǎng)絡單元自治，賦能深分布場景下網(wǎng)絡單元的自治與協(xié)同；網(wǎng)絡資源及價值共享，激發(fā)網(wǎng)絡資源共享生態(tài)及市場導向的資源配置。

4 結束語

本文在5G網(wǎng)絡應用趨勢的基礎上，分析下一代移動通信網(wǎng)絡業(yè)務需求發(fā)展趨勢，并在5G網(wǎng)絡指標體系延續(xù)性的基礎上，提出面向6G新愿景和新需求增強的網(wǎng)絡指標體系，并基于“智能、融合、綠色、可信”設計理念，提出包含“垂直三層、左右三域、內生兩鏈”的6G網(wǎng)絡架構。最后，本文對6G無線使能技術和網(wǎng)絡使能技術進行對比分析，支撐6G網(wǎng)絡候選技術體系建立。