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魏克軍，胡泊 中國信息通信研究院，北京 100191 【摘 要】
隨著全球5G網絡進入商用部署的關鍵階段，部分國家已經啟動了對下一代移動通信技術（6G）的研究。首先分析了網絡信息技術未來的發展趨勢，在此基礎上探討了6G的愿景需求及主要特征，之后對6G潛在的技術趨勢進行了分析，以期對后續展開6G研究提供方向性建議。【關鍵詞】： 6G；愿景需求；技術趨勢 【Abstract】
As 5G enter the critical phase of commercial deployment, some countries launched research of the next-generation mobile communication technologies (6G). The development trends of information communication technology was analysed firstly, on this basis, the 6G vision and main features of 6G were discussed, and then the potential technology trends of 6G was analysed, in order to provide direction suggestions for the subsequent 6G research.【key words】：6G, vision and requirements, technology trend 1 引言 移動通信發展遵循10年一代的演進規律，每一代移動通信從概念研究到商業應用基本上都需要10年左右的時間。當上一代移動通信進入商用階段，將會啟動對下一代移動通信愿景和關鍵技術的研究。2018年6月，3GPP發布了第一版本5G國際標準，全球主要國家紛紛加快5G商用步伐。美國和韓國已于2019年4月率先啟動了5G商用服務。我國于2019年6月6日向中國移動、中國電信、中國聯通和中國廣電4家單位發放了5G商用牌照。據不完全統計，截至2019年12月，全球已有33個國家/地區的61家運營商開始提供5G業務，全球正式跨入5G商用元年。 伴隨著全球5G商用的啟動，部分國家和組織已經啟動了對6G愿景及關鍵技術的前期探索。美國聯邦通信委員會（FCC）于2019年3月開放了部分太赫茲頻段用于6G技術試驗使用；歐盟2017年發起了6G技術研發項目征詢，旨在研究下一代移動通信關鍵技術；日本在2019財政年度提出10億多日元的預算，著手研究6G；IEEE于2019年3月在荷蘭召開了全球第一屆6G無線峰會，探討6G愿景及技術挑戰。雖然業界已經啟動了6G的前瞻性研究，各方也提出了一些關于6G的暢想，但關于6G愿景需求及關鍵技術遠未達到共識，6G研究尚處于探索的初期階段。2 網絡信息技術的未來發展趨勢網絡信息技術作為全球創新最活躍、應用最廣泛、影響力最大的技術領域，是經濟社會發展的重要基礎和關鍵支撐。當前，移動通信技術與人工智能、大數據、云計算等新一代網絡信息技術加速融合，工業互聯網、車聯網、物聯網等新型應用空間持續拓展，融合、智能、開放、泛在將成為未來網絡信息技術的發展方向。網絡信息技術各領域加速創新與融合，信息技術（IT）、通信技術（CT）、數據技術（DT）間的耦合度和關聯性顯著增強，數字化、網絡化、智能化不斷催生新的技術方向和發展空間。ICDT的深度融合將形成新一代網絡信息技術創新的倍增效應，帶來感知、存儲、計算、傳輸等環節的群體性突破，加速孕育顛覆性重大技術變革，最終將帶來網絡信息技術的代際躍遷。隨著網絡傳輸能力、數據計算效能、信息存儲容量的快速提升，人工智能技術將滲透到各行各業，并開始與實體經濟深度融合，成為技術融合創新、產業轉型升級的新動力和新引擎。當前，人工智能技術在網絡領域正在從輔助運維擴展到網絡性能優化、網絡模式分析、網絡部署管理、網絡架構創新等多個領域，正在引發網絡信息技術的全方位創新。“開源”改變了網絡信息技術創新的路徑和模式，當前，圍繞網絡能力的開放，網絡領域的開源項目發展迅猛，ONF、ETSI、IETF、ITU-T等越來越多的國際組織，紛紛開展開源項目的研究工作，技術領域涉及云計算、大數據、網絡通信、計算機操作系統等諸多方向，開源將對網絡信息技術的創新模式、創新方向、創新效果產生積極而深遠的影響?！伴_放”是產業鏈成熟和良性發展的重要標志，開放可以提高技術創新活力、降低創新成本、優化產業鏈條，網絡信息技術架構和技術體系的開放是新一代網絡信息技術和產業發展的必然趨勢。未來的移動信息網絡將實現全球深度覆蓋，通過無線通信技術將空間、陸地緊密無縫連接。在網絡連接形態上，可通過蜂窩、低軌星座、低空飛行器、定位衛星、近距離通信等形成多層覆蓋、多網絡融合的無線通信網絡。3 6G愿景及關鍵特征5G實現了從移動互聯到萬物互聯的拓展，6G將在大幅提升移動通信網絡容量和效率的同時，進一步拓展和深化物聯網應用的范圍和領域，并與人工智能、大數據等ICT新技術相結合，服務于智能化社會和生活，實現萬物智聯。展望以6G為代表的新一代移動通信，可能具備以下特征。與以往新一代移動通信類似，空中接口性能指標將實現十到百倍的提升，預計6G的峰值速率可達1 Tbit/s；空中接口時延低至0.1 ms；連接數密度支持1 000萬連接/km2；定位精度可達厘米級。與5G的10～20 Gbit/s峰值速率相比，1 ms空中接口時延，100萬連接/km2以及米級定位精度，性能提升10～100倍。引入人工智能、大數據等技術，使網絡節點具備智慧能力，網絡實現全面的自組織和自優化，面向個人、行業等用戶提供高度個性化場景連接的智慧服務，滿足精細化要求。在網絡性能提升的同時，實現成本和能耗的有效降低，提升每比特系統能效十倍甚至百倍，支撐綠色發展理念，實現可持續發展。網絡覆蓋將從陸地擴展到天空甚至海洋，將空間、陸地以及海洋緊密無縫連接，實現全球深度覆蓋，未來的移動網絡覆蓋將像陽光空氣一樣無所不在。通過物理信號設計、架構設計、協議設計以及區塊鏈、量子通信等新技術的應用，確保網絡安全，提高通信可靠性和信息安全。6G網絡將實現去中心化和扁平化，網絡設備和終端產品將實現平臺化、軟件化、IP化、開源化，將構建更加開放、公平競爭的產業生態環境。4 6G關鍵技術趨勢展望當前，全球業界已經提出了一些關鍵技術方向，但并未形成共識。從當前全球業界重點關注的技術方向來看，重點聚焦在以下領域。長期以來，以概率論為基礎的香農經典信息論在指導移動通信技術發展方面取得巨大成功。新一代移動通信技術的發展有賴于基礎理論的突破，其中認識論中的語義信息將成為未來廣義信息論研究的重點方向。面向6G移動通信的廣義信息論主要研究內容包括融合語法和語義特征的信息定量測度理論；基于語義辨識的信息壓縮理論和構造技術、信息傳輸理論與設計技術以及信息網絡優化理論與實用化技術等。 傳統無線通信技術增強。研究突破香農信道容量的超大規模天線陣列與協作傳輸技術、超高速信道編碼及調制技術、先進波形技術、增強雙工技術等，進一步提升6G頻譜效率。 新的物理維度和信息載體。探索軌道角動量等新的物理維度以及量子通信等新的信息傳輸載體，進一步拓展無線傳輸技術的范圍和內涵，對于滿足6G頻譜效率和容量以及保證信息傳輸安全具有重要意義。 新的頻譜資源技術。研究太赫茲、可見光通信等技術，進一步擴展移動通信的工作頻段，為滿足6G超高速率（達到Tbit/s）傳輸所需的超大帶寬（載波帶寬大于1 GHz）提供新的思路。此外，進一步研究在現有頻段上利用認知無線、區塊鏈和頻譜共享等技術實現更靈活的頻譜使用，提升頻譜的利用效率。
ICDT深度融合的智能、開放、自治網絡。面對未來通信系統多場景、多頻段、多制式的差異化性能需求，未來網絡將實現深度的ICDT融合，從而推動網絡實現自治化和智能化。智能化網絡將通過網絡數據、業務數據等多維數據感知，結合大數據、人工智能等技術，實現高效的控制、靈活的數據分發、全局優化的資源利用，由以人驅動為主的人治模式，逐步演進為網絡自我驅動的自治模式。 多網融合、全域覆蓋的新一代寬帶移動網絡。在傳統蜂窩網絡基礎上，將衛星通信、短距離通信等非蜂窩網絡進行系統架構、通信協議和信息的融合，建立起空天地一體化多網互聯融合，覆蓋太空、空中、陸地等自然空間，實現多層覆蓋、多網融合的高速寬帶無線通信網絡。 構建新一代高強度、多層次的智能安全網絡。通過網絡架構的設計以及引入區塊鏈、量子通信等關鍵技術，確保網絡的通信可靠性大幅提升。重點開展滿足云化和海量微小終端安全需求的自主、靈活的新型密碼算法研究以及面向行業用戶和特殊用戶的新型安全保密通信技術等。
6G推動新材料、新工藝革新。新一代無線通信寬帶化、高速率、低功耗等需求，將進一步推動芯片和器件在材料工藝、器件設計、封裝集成等領域的系統性革新。石墨烯、納米材料等新型材料在通信設備上廣泛應用，將進一步提升功率效率，降低能耗。新的集成電路設計、加工工藝和封裝技術需要滿足超大規模邏輯、超高精度制造的要求。面向未來通信高頻段的射頻芯片和元器件等的研究和開發。 設備通用化、特性軟件化、算法IP化。隨著射頻器件性能和基帶處理能力的提升以及網絡的云化，SDR（軟件無線電）和SDN（軟件定義網絡）技術將得到廣泛應用；網絡和終端設備的通用性和靈活性將得到進一步提升，系統特性主要靠軟件來實現，采用軟件升級方式進行網絡部署和參數靈活配置；為了應對系統開發的復雜性，算法開發將采用IP化方法。 開源開放構建未來移動通信創新生態。軟件開源可以有效降低研發門檻和成本，有助于各方實現真正開放的多元業務創新。6G將采用基于開放網絡架構，構建標準化、公共化的網絡基礎設施，實現敏捷的開發和快速的網絡功能部署。
5 結束語隨著全球5G網絡進入商用部署的關鍵階段，部分國家已經啟動了對下一代移動通信系統（6G）的探索，但目前仍處于探索早期階段。本文在總結分析網絡信息技術發展趨勢的基礎上，提出6G將實現從“萬物互聯”向“萬物智聯”的演進，并將具備更強性能、更加智能、更加綠色、更廣覆蓋、更加安全以及開源開放等特征，為實現6G愿景，需要在通信基礎理論、無線技術、網絡技術及產業形態等領域實現突破。[作者簡介]
魏克軍（1973? ），男，博士，中國信息通信研究院技術與標準研究所主任工程師，IMT-2020（5G）推進組無線技術工作組副組長，主要研究方向為LTE/ LTE-Advanced、5G、6G等移動通信技術。胡泊（1981? ），女，中國信息通信研究院技術與標準研究所高級工程師，主要研究方向為LTE/LTE-Advanced、5G、6G等移動通信技術。
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