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中国联通 6G 白皮书（V1.0）中国中国联合网络通信有限公司研究院联合网络通信有限公司研究院2021 年年 3 月月中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 2021I目录目录1.移动信息网络发展趋势.11.1.全球态势.11.2.业务需求.21.3.技术驱动.31.4.商业模式.32.6G 业务发展趋势及愿景.62.1.业务发展趋势.62.1.1.6G 联通新生活.62.1.2.6G 联通新生产.62.1.3.6G 联通新世界.72.2.6G 网络典型应用场景.82.2.1.感知互联网.82.2.2.智慧车联网.82.2.3.工业互联网.92.2.4.空天智联网.102.2.5.全息通信.102.3.6G 愿景.113.6G 网络特征.143.1.全域融合.143.2.极致连接.143.3.弹性开放.153.4.智能原生.153.5.数字孪生.163.6.绿色共享.163.7.算网一体.173.8.安全可信.174.6G 网络能力指标体系.195.6G 候选技术分析.22中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 2021II5.1.6G 技术发展趋势.225.2.6G 无线使能技术.225.2.1.高频通信.225.2.2.智能超表面.245.2.3.轨道角动量多址技术.255.2.4.空天地一体化.265.2.5.基于服务的无线网络.275.2.6.无线 AI.285.3.6G 网络使能技术.295.3.1.数字孪生.295.3.2.区块链.305.3.3.确定性网络.315.3.4.分布式异构网络.326.结束语.34附录：缩略语.35致谢.36中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202111.移动信息网络发展趋势移动信息网络发展趋势1.1.全球态势全球态势5G 商用化进程启动一年后，5G 发展速度远超 3G、4G 同期。截止到 2020年底，全球部署的 5G 商用网络超过 100 张，用户数超过 2 亿。第 2 版 5G 国际标准（3GPP Rel-16）已于 2020 年 6 月冻结，该 5G 标准化版本聚焦基础功能增强、新特性引入、垂直行业扩展三大方向，核心是为垂直行业赋能。当前通信运营商和设备商也在努力推动行业应用与网络部署，5G 智能制造、智能矿山、智能医疗等行业标杆应用不断涌现，推动 5G 赋能千行百业。从 2019 年到 2020年，随着全球 5G 商用化进程的加快，全球多区域国家和组织已陆续启动 6G 研究计划，并开始逐步加大投入和支持力度。美国政府高度重视 6G 技术发展，在资金投入和政策方法大力支持 6G 技术研发，在太赫兹和卫星互联网技术方面遥遥领先。2019 年 3 月，美国联邦通信委员会（FCC）宣布开放用于太赫兹试验频谱(95GHz3THz）；2020 年 10 月，美国电信行业协会发起并成立 6G 联盟；截止到 2021 年 1 月底，美国太空探索技术公司(SpaceX)的“星链”(Starlink)卫星已达到 1000 多颗，卫星互联网服务的试用速度已突破 160Mbps，超过美国 95%的宽带连接。欧洲 6G 研究初期以各大学和研究机构为主体，积极组织全球各区域研究机构共同参与 6G 技术研究探讨。2019 年 3 月，芬兰奥卢大学 6G 旗舰组织邀请70 位来自各国的通信专家，召开了全球首届 6G 峰会，共同探讨下一代通信技术驱动因素、研究挑战和未来愿景，并发布了全球首份 6G 白皮书；2020 年 3 月召开第 2 届 6G 峰会，发布了 12 个 6G 相关议题，其中多个议题已发布相关白皮书；2020 年 12 月，诺基亚宣布将牵头开展“Hexa-X”项目，目标是引领下一代无线网络发展。日本通过官民合作制定 2030 年“Beyond 5G”综合战略，投入千亿日元用于6G 技术研发。日本在太赫兹等各项电子通信材料领域全球领先优势明显；2020年 12 月，日本内务和通信部和日本信息通信研究所（NICT）合作开设“Beyond中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202125G 新经营战略中心”，协同产、学、官各方力量，致力于知识产权的获取和标准化工作。韩国以大型企业为主导开展 6G 研究。2019 年 1 月，LG 与韩国高级科学技术学院 KAIST 合作建立 6G 研究中心；2019 年 6 月，三星成立高级通讯研究中心，开始对 6G 网络进行研究；2020 年 7 月，三星发布 6G 愿景白皮书。全球来看，2019 是各国纷纷正式启动 6G 研究的一年，2020 年是全球纷纷加大政策支持和资金投入力度用以加快推动 6G 研究的一年。6G 研究处于起步阶段，整体技术路目前线尚不明确。目前业界对于未来 6G 的底层候选技术、网络特征和目标愿景都处于热烈的自由探讨中，未来三年 6G 研究的讨论也会聚焦在 6G 业务需求、应用愿景与底层无线技术等方向。此外，高应用潜力和高价值关键使能技术的核心专利预先布局，研发生态构建也是目前6G研究的工作重点。可以预见，未来五到十年，6G 技术话语权的竞争势将激烈。1.2.业务需求业务需求随着 5G 网络建设的逐步加速，其对社会和生产所带来的改变将逐步明朗。但用户的需求不断演进，更优质的业务体验，更多垂直行业业务的拓展，都将驱动移动通信网络不断向前发展。从 2C 角度来看，未来业务需要对消费者的社会活动和生活体验带来更深层次的改变，包括无人驾驶、全息、用于健康监测的新型穿戴、虚拟互动等新型业务全面落地；更具情境感知的体验增强，视觉、温度、气温及动作感知融入到日常应用，使用户得到无感知的安全保障；数字货币、家庭机器人等社会演进带来的业务升级等等。从 2B 角度来看，5G 设计的三大场景已经开始赋能垂直行业，带来低时延、高连接性及大带宽的网络特性。但伴随着垂直行业不断数字化升级，新型业务场景将持续涌现，如仓储物流的大规模机器人、无人机的使用，工业界数字孪生、全息图、确定性控制等极致网络连接需求，都将会给现有网络技术带来挑战。因此，行业应用及业务需求将推动移动通信网络持续向下一代演进，使得网络性能中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 20213不断升级、优化和演进，具备更广维度的极致网络能力。1.3.技术驱动技术驱动现阶段对未来网络愿景的美好展望会促使从业者不断思考哪些技术的应用可以使能和实现预期目标，多种跨领域新技术的不断引入又会催生对下一代网络愿景的新期待，并不断丰富未来网络相关技术的范畴，促进多种技术的融合。两者互相促进相辅相成，不断推动移动通信网络向前演进。从网络侧角度看，IT 与 CT 技术不断融合，促使服务化、云原生、AI 等创新技术应用于移动网络。同时，随着区块链、数字孪生等新型技术的出现与不断发展，其优势可以给移动网带来更多维度的性能提升。计算领域多芯粒技术，高速互联技术等大大促进计算能力的提升，使得移动网处理更大计算量更复杂的业务成为可能。此外，其它网络技术体系比如工业互联网、确定性网络、卫星网络的普及和技术突破，也将带给移动网不断融合演进的动力。从空口侧角度看，凭借丰富频率资源可用于提供极致速率连接的高频通信技术，将地面无线移动通信扩展至空天地一体化融合网络通信技术，实现对无线传播信道的主动智能调控，构建6G无线环境智能可编程新范式的智能超表面技术，可以大幅提升通信系统传输容量和网络频谱效率的轨道角动量技术等，都是下一代空口技术的高潜力使能技术。从终端侧角度看，新型材料、天线、传感器及电池制造技术不断成熟，推动终端不断向微型化、小型化、绿色安全和更大容量方向演进，促使移动终端带来全新能力和形态，使得新型可穿戴甚至是植入式终端设备成为可能。结合全息成像类技术和终端屏显技术的革新，推动新型全息类、沉浸式 XR 类移动业务、人体域感知通信应用成为可能，推动移动业务及移动网络的不断向前演进。1.4.商业模式商业模式从商业模式角度看，2G 时代移动通信网络是基础连接服务模式，2G 网络仅支持语音与短信服务，运营商通过为消费者提供语音、短信连接服务获得收益，中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 20214话务量、短信量是收费标准。3G、4G 时代主要是流量价值经营模式：3G 网络初步提供数据通信功能，4G 网络带宽的进一步提升使得数据进一步替代语音成为业务主流，并催生移动端视频业务兴起，“流量+视频”价值双绞，运营商、OTT、消费者三者逐步融合，多边合作初现端倪，流量经营成为发展关键，语音、短信、流量三者并存，在按量收费的同时，“内容流量付费”也成为重要选项。5G 网络极大拓展了应用场景逐步扩张，服务对象涵盖人与物，网络成为打通人际交互、人机交互、机器互联的强大媒介，商业模式逐步分化为 2C 与 2 B两种。5G 时代 2C 模式特点依旧，除传统付费模式外，带宽/上网速率正在被通信运营商纳入收费量纲内；2B 模式的服务对象主要是物/机器，企业客户对于带宽、时延、可靠性、连接量、安全/私密性等网络质量要求更高，5G 网络拥有的切片、专网能力成为满足用户需求差异化需求的新产品形态，NaaS（网络即服务）模式逐步正在成为通信运营商面向 2B 市场的主要服务模式。此外，由于行业用户需求的多样化、个性化，运营商正在逐步构建包含云商、设备商、垂直行业解决方案专家等的多边合作生态，最大化释放 5G 网络能力。整体来看，移动通信网络从 2G 到 3G 打破了传统单一语音的服务模式，从3G 到 4G 数据代替语音成为业务主流，从 4G 到 5G 则将服务从人拓展至千行百业，使移动通信网络跃迁成为生产利器。目前 6G 技术尚未成熟，对于未来商业模式的展望探讨有助于促使未来网络潜能的充分发掘。展望下一代网络通信，空天地海全维度自然空间融合网络体系以及海量的感知数据不仅将彻底改变人类对世界的认知，也将彻底改变我们的经济和社会生活，催生新的商业模式。首先是基于产品的商业模式。面向个人和家庭用户，未来网络除提供传统的流量+体验+连接+新形态的产品外，还将增加太比特级（Tbps）峰值速率、吉比特级（Gbps）用户体验速率、接近有线传输可靠性等元素在内的新型产品，满足用户对网络的多元化和个性化需求；面向行业用户，将按需调整网络布局，实现产品形态的场景化，结合高吞吐量、超低时延抖动、超高安全、立体覆盖、超高定位精度等特性，为用户提供保障行业需求的弹性服务。其次是基于服务的商业模式。物之间、万物与人类之间，皆可通过 6G 网络中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 20215实现信息连接，形成海量数据。数据应用服务将迎来前所未有的行业机遇，数据驱动型企业也将成为未来的主要存在方式。通过数据应用服务，不仅能为为企业提供用数据刻画、分析、挖掘、观测甚至调控的运营决策建议，还能协助企业进行产品监测、流程优化、生产管理等，提高运营效率，降低成本，改善质量。最后是基于生态的商业模式。6G 将实现多种网络的融合互通，服务场景也得到极度扩充。一方面，运营商网络、卫星网络等将持续在各自专业领域内持续发挥作用；另一方面，6G 网络性能的极致拓张将持续催生应用走深、拓广，新形态的应用如全域应急、全息通信将涉及多地域、多网络、多服务，单一网络将仅能作为其中某一个环节发挥作用，网络侧企业需要全力合作方能满足新应用的所有需求，网络需要有自由组合搭配的能力，各方需要适应“被模块化”。6G 时代，多方合作、自由组合的商业生态将成为主流，专注于协调、对接、集成各方网络的网络集成业务可能会成为重要的新型商业形态。中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202162.6G 业务发展趋势及愿景业务发展趋势及愿景2.1.业务发展趋势业务发展趋势2.1.1.6G 联通新生活联通新生活6G 将更加侧重于以人类个性化需求为中心，满足个人用户生活、环境和精神层面等各方面要求。6G 将会向智能移动通信 2.0 阶段迈进，进而推动人类社会从“万物互联”演变为“万智互联”，形成真正意义上的智慧互联时代。为了应对未来个人用户对 6G 网络的服务需求，6G 时代的移动通信网络需要变得更智能、弹性和安全。网络需要具备自主学习能力，可以根据用户实际的情境感知信息、业务体验和个性化需求，进行智能化决策和自适应组网。6G 网络从感知资源层，到功能控制层，再到服务应用层将存在无处不在的分布式计算和智能内生能力。利用人工智能技术的强大算力和创新模型架构，具备以人类需求为中心、结合多元知识进行类脑智能训练与推理的能力。从现阶段语音识别、图像识别和机器翻译等初级智能应用，向全自动驾驶、无人快递、精准医疗和自动欺诈检测等人类社会所需要的高级智能应用演进。随着技术不断进步，6G 时代网络有望支持除听觉、视觉外的触觉、味觉、嗅觉甚至是情感、意念的感知能力，人与机器可能实现深度连接，向个人用户提供前所未有的服务和应用。6G 时代的网络面向万智互联，将形成具备一定自我意识的智能移动网络，与人类生活深度融合，共同演进，进入全新阶段。2.1.2.6G 联通新生产联通新生产2030 智能信息社会将通过近乎即时和无限制的全无线连接实现高度数字化，智能化和全球数据驱动，6G 将是实现这一蓝图的关键推动因素。6G 网络将中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 20217需要近乎实时地处理海量数据，支持极高吞吐量和极低延迟，实现泛在连接和全域覆盖，并集成包括传感，通信，计算，缓存，控制，定位，雷达，导航和成像等在内的所有功能，支持垂直行业应用。6G 网络将：为工业互联网提供确定性网络通信。增强 5G 垂直行业应用，例如大规模物联网（IoT）和全自动车辆。基于人工智能的各类系统部署于云平台、雾平台等边缘设备，并创造数量庞大的新应用。在人工智能理论、新兴材料和集成天线相关技术的驱动下，6G 的长期演进将产生新突破，甚至构建新世界。工业增强现实的能力，通过全息和数字孪生等技术形成真实物理世界与数字虚拟世界的同步交互。整体来看，6G 网络将极大地改变和促进行业的技术革新和发展，进而对人类生产方式产生重要影响。2.1.3.6G 联通新世界联通新世界6G 网络关注的目标将不再仅仅是数据传输性能，而是不断向空天地海外太空、全维度感知世界和网络空间不断延伸，使网络不断向更智能、更安全和更灵活使能，为人类提供无处不在、无时不在、无人不在和无事不在的信息基础设施。同时，随着人工智能理论和技术不断创新变革，其将会与通信网络相互协作赋能，共同进化，成为 6G 移动通信不可分割的一部分。对于 6G 来说，将人、人工智能、流程、数据和事物结合在一起使得网络连接变得更加相关和更有价值。6G 将拉近万物的距离，通过无缝融合的方式，便捷地实现人与万物的智能互联。届时，智慧城市、智慧社会、智能家居等都将得到进一步发展；6G 时代还有望提供基于家庭的 ATM 通信系统、卫星到卫星直接通信、海上到空间通信，提供家庭自动化、智慧家庭/城市/村落、防卫、灾害防治以及其他相关应用。中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 20218未来数字化世界的进化趋势包括联接场景化、泛智能化、感官极限化、网络需求波动化、网络两极化等。通过 6G 对整个数字化世界赋能，基于新材料、新器件和量子物理提供的新工程技术，数据得以在云网边端之间汇聚、流动、分发和处理，形成一个以 6G 网络、芯片、终端、软件平台等元素组成的数字化世界。在 6G 通信世界中，关键使能技术将共生共存并共同融合发展，尖端技术的深度融合和反复迭代将实现更大的商业价值。2.2.6G 网络典型应用场景网络典型应用场景2.2.1.感知互联网感知互联网目前用户对互联网的使用还停留在文字、语音、视频的交互阶段，但追求更接近真实的虚拟世界体验是人们一直追求的目标。未来 6G 时代的感知互联网有望实现味觉、嗅觉、触觉等更丰富的人类生理感知体验，甚至有望实现人类情感情绪和意念有关的交互感知。通过感知互联网尽可能多的获取感官刺激未来将成为普遍的现实，这些前所未有的交互方式将给用户提供极丰富极新颖的用户体验和新的应用机遇。感知互联网所需要的数据量极其庞大，同时需要极致的连接延时来保障感知的远程实时传递，内容和数据将通过 6G 网络传输。感知互联网最重要的应用之一是医学，通过远程控制机器人，医生能接收到触觉反馈，有助于进行更精确的工作，例如允许外科医生感觉到远程操作的手术刀施加的压力，或者使骨科医生能够操纵关节以帮助患者从受伤中恢复。嗅觉、味觉感知能力未来也会有众多有趣的潜在网络应用，例如食品行业，远程学习解决方案以及可以通过气味增强用户体验的数字广告等。2.2.2.智慧车联网智慧车联网车联网是物联网体系中市场需求最明确的领域，随着车联网技术发展和服务水平的提升，将催生大量新的产品和业务。随着人口和全球化的增加，人员和货中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 20219物的流动仍然是一个严峻的挑战。到 2030 年，在线消费者购物预计将在发达国家占据主导地位，需要从仓库向个人家庭递送数百万个包裹。2030 年及以后的世界，将有数百万人联网，自动驾驶的车辆以不同的程度协调运行，使运输和物流尽可能高效，这些车辆可能包括自动驾驶汽车或是运送货物的自动卡车或无人机。远程操作驾驶是一种远程操作系统，可以远距离控制汽车，这个概念被称为智能交通系统。6G 需要支持极低延迟，超可靠连接和最高级别的安全性，才能满足智能交通类应用的要求。未来的车联网技术将搭载先进的车载传感器和芯片，融合 6G 通信技术，具备复杂环境感知、智能化决策与自动化控制功能。车联网技术的应用可以有效降低目前全球交通和物流网络造成的伤亡率，目标愿景是实现交通零伤亡、零拥堵，达到安全、高效、节能的发展要求。2.2.3.工业互联网工业互联网工业互联网作为制造业数字化、信息化转型的重要基础设施，是强国建设的关键支撑和核心主线，将持续在科技革命和产业变革中占据重要地位。现阶段，5G 与工业互联网的融合催生了多种新型应用场景及业务，包括工业视觉、全连接工厂、AGV 智慧物流、AR/VR 远程维护等，加速了工业数字化发展进程。但由于工业场景的特殊性，其网络需求较高，5G 与工业互联网融合仍然存在局限，且未来工业场景随着社会不断向前推动，将向全面智能化、自动化、安全方向演进，移动通信系统演进的网络能力需要全面支撑工业互联网业务。随着 6G 网络对确定性能力的提升，未来工业互联网场景将支持精细化的远程自动控制，不同厂房之间可利用无线网络进行机床等设备的高可靠、确定性时延的操作，完成生产工艺。工业全息图也将伴随着全息技术的发展，网络带宽等能力的提升，将在工业设计、仿真、实验验证中发挥更大的作用。工业机器人则是另一重要应用，通过精准的环境感知，定位、实时的控制及画面传输，多类机器人协作完成重物搬运、仓储物流及产线固定操作。此外，数字孪生技术将汇集工厂传感器、生产线、资源管理等系统的海量数据，构建完整的数字工厂，同时结合 AI、新型安全技术，将打造基于数字孪生的智能工业平台，完成数据自动中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202110传输，智能化决策，智能化故障处理等流程，打通异地厂区的资源，实现工业互联网业务的全面创新。2.2.4.空天智联网空天智联网6G 网络将能够实现跨越大空间尺度的低时延业务。对于 2B 业务，企业可以有效地管理海外业务，对全球业务实现电信级专网管理，提升企业生产资料的安全性；对于 2C 业务，无论位于海洋、飞机上或在地面任意地方，用户都可以实现接入网络，随心所欲进行通信。让企业和公众体验到优质的泛在网络服务，促进社会消费、商业和娱乐等行业的全面数字化升级。6G 网络将提供无差别的服务，对于偏远地区可以实现低成本的广覆盖业务，促进生产、生活与社会的数字化进程，改善城乡教育、医疗等公共服务资源的不平衡现象，促进社会资源的共享与协作。6G 网络可以提供自然环境和城市环境的数字化管理，实现极端气候、灾难和社会事件的预警，为灾难防范预留时间；灾后提供机动快速的通信恢复和救灾逃生方案制定，为抢险救灾工作和人民群众的生命财产安全提供通信和计算基础保障。2.2.5.全息通信全息通信媒介对人类社会的影响越来越大，它要随着不断变化的人类社会来不断的进化，在 5G 阶段 AR/VR 作为媒介更多的是应用于娱乐休闲，它带来的体验不可替代性较低。但随着 2020 年新冠疫情施虐，全球局势瞬息万变带来的诸多挑战激发了全球新一轮科技和产业的革命。全息通信作为能打破物理隔离的关键技术，在“后疫情”时代势必将深入到教育、医学、工业、商业等国民生活的方方面面。6G 时代下，全息应用正朝着成为现实的方向发展。通过将全息图叠加视频和音频流，实现全息化身的完全沉浸式体验，要实现这一点，需要跨多个数据流进行紧密同步，能以交互方式将多个源发送到一个或多个目标节点，因此我们可以预测完全沉浸式三维成像将给未中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202111来的网络带来巨大的挑战。全息临场感将允许远程参与者投射到一个空间中，通过实时捕获、传输和呈现 3D 图像，结合 6G 无线网络、可穿戴显示器、移动机器人和无人机、专用处理器等，使地理上分布的一群人能处于真实或者虚拟的同一个环境下。全息通信可用于远程培训和教育应用程序，为学生提供参与和交互能力，还可以用于复杂和危险环境下的远程故障排除和修复。未来全息通信的广泛应用会使人与人之间的互相交流和会议将呈现多种丰富的形态，并具备更多增强功能。2.3.6G 愿景愿景综合考虑业务发展趋势，现阶段联通对于未来 6G 愿景的初步设想，可以用“智能、融合、绿色、可信智能、融合、绿色、可信”八个字来概括，愿景涵义可以如用图 2.1 所示“6GDNA”来进行诠释。图 2.1“6G DNA”示意图垂直三层：垂直三层：从网络连接的空间维度看，未来 6G 网络会是地面通信、空基通信和天基通信三层网络的全维度自然空间融合，提供全域泛在连接服务的网络。左右三域：左右三域：从具体的角度来看，未来 6G 网络架构应该包含感知资源域，功能控制域和服务应用域等具体功能域。中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202112感知资源域将既具备对物理世界泛在信息的感知能力，例如人类的听觉、视觉、触觉甚至是情感意念的感知，温度、湿度等环境信息感知等，也包含对网络资源状态的感知。面向差异化应用环境复杂状态信息的泛在感知、融合和重塑，可以向网络提供感知信息资源，此外感知资源域还包括算力资源、存储资源等，为网络功能提供资源保证。功能控制域提供端到端信息处理能力和服务化弹性架构，具备业务识别和精细化控制的能力。从业务情景出发，该域将对网络架构进行有效重塑，对网络资源和安全资源服务进行智能化编排，优化资源分配并控制不同的参数，实现架构的可弹性扩展。通过解耦物理网络设备间、安全资源与网络架构间的关联，为业务服务控制和安全监控提供诸多灵活性，从而促进资源效率、能源效率和运维效率的提升。服务应用域是指承载在 6G 网络上的各类服务和应用的能力域，6G 网络的新特性和新能力进一步拓宽服务和应用的能力范围，服务和应用的主要属性将包括但不限于性能、SLA、时间能力、空间能力和业务连续性等。业务应用与 AI深度融合，向多类型用户提供按需随愿的弹性服务。内生两链：内生两链：结合用户和业务对网络的能力需求，以及网络运维对网络的能力需求来看，智能原生和安全可信将成为未来 6G 网络的核心基因链，传递和表达6G 网络的进化特征。智能原生将成为 6G 的核心基因，实现 AI 与 6G 网络全融合。网元融合 AI，升级为具备多维实时感知能力的智能网元；网络与 AI 融合，提升网络分析和决策能力，实现“自动驾驶网络“；服务与 AI 融合，理解业务属性并提供差异化服务，构建起从无序到可预测、可管理的服务保障能力。6G 网络整体演进为拥有自学习、自适应、自生成、自恢复、自伸缩能力的内生智能网络。安全可信将安全设计融入到网络设计和构建过程中。在 6G 网元构建、网络架构设计以及应用服务研发伊始，便全方位多角度融入动态、主动的安全防护能力和可记录、可追溯的可信免疫能力设计，将以对抗攻击为目的的安全防护提升为能够自主免疫的安全可信，使能和贯穿感知资源域安全、功能控制域安全和服务应用域安全。中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202113整体而言，未来 6G 网络将实现全域融合和极致连接，为用户提供随愿按需定制的弹性开放服务，同时向智能原生、数字孪生、绿色共享、算网一体、安全可信等方向进行能力演进，用以实现“智能、融合、绿色、可信”的 6G 愿景。中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 2021143.6G 网络特征网络特征3.1.全域融合全域融合6G 将实现全球全域的低成本无差异的泛在连接，并通过多种接入方式的协同传输、对多个系统资源的统一管理，提高整体资源的利用效率，实现全空间域网络融合、全频域资源融合和物理-虚拟世界融合。在宏观域，6G 网络将突破地形地表的限制，扩展到太空、空中、陆地等自然空间，消除地面偏远地区与发达地区的数字鸿沟，促进数字化社会经济的和谐发展；能够实现高低频、宽窄带全频谱资源的灵活配置和动态调度，充分融合或协同其它通信系统，如固网宽带、WIFI 等，支持多样终端形态，为用户提供更广泛和灵活的协同接入能力和无差别的业务体验。在微观域，6G 网络将突破微观、抽象和生物环境限制并延伸至所有物理维度，广泛地支持通信感知融合、虚拟世界和物理世界融合等，深入人类感知、芯片工程、化学反应等微观空间。3.2.极致连接极致连接提供连接以实现信息交互是通信网络最重要的作用，而“无线”连接是移动通信网络的重要特征。对于 6G 网络，在继承传统移动通信网络“无线”连接特征的基础上，进一步提供极致连接能力将成为 6G 网络的典型特征之一。极致连接能力主要体现为 6G 网络的小区容量、用户速率、业务时延以及接入用户数量等网络核心性能指标的大幅提升，其中：在速率与容量方面，6G 网络支持高频通信，更高系统带宽可以使 6G 网络的小区容量、用户速率等相比 5G 网络提升数十甚至上百倍；在业务时延与可靠性方面，6G 网络支持更小粒度的空口调度时间间隔以及高性能的处理硬件，空口业务时延可以降低到百微秒级以下，并同时保障业务可靠性获得进一步提升；中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202115在接入用户数方面，6G 网络支持将连接用户由二维平面拓展到三维立体空间，相比 5G 网络，支持接入用户密度提升百倍。3.3.弹性开放弹性开放2G/3G/4G 主要服务于个人用户，网络设计的差异化较小，其体验性往往只做到尽力而为，5G 引入切片来提供针对 2B 行业用户的差异化、定制化服务。6G 作为未来的网络将重点放在保证业务的情境、情感体验上。情境化业务融入了更多的人类情感意识，增加了业务的动态性和不确定性，因此 6G 需要提供极致的弹性服务来支持业务感知能力、情感识别跟踪与预测能力。6G 网络需具备快速的匹配需求并进行定制化与验证的能力，支持全生命周期的管理，同时需要尽量融合到业务的处理流程中，能实现全域全场景管控。未来 6G 网络设计需要充分考虑网络的弹性与开放性，利用通用平台及微服务等技术特性，满足业务快速部署、功能及时优化、能力高效开放等需求。能力开放不仅是基础设施的能力开放，也是基础服务的能力开放，既包括接入功能、核心功能、应用功能的能力开放，也包括底层的资源例如算力的开放，以及上层服务例如数据，智能化功能的开放。未来 6G 网络将从支持大带宽、多连接和超可靠的 5G 网络进一步向超上行、低时延、和融合感知的方向持续演进，以增强覆盖、提升容量、提高效能、降低时延为目标，推进数字化变革，打造云化、虚拟化、智能化、开放化的“四化”网络，构建面向未来的新体系和新服务。3.4.智能原生智能原生6G 是万智互联的时代，智能原生将成为 6G 的核心特征。6G 网络通信系统的智能化将体现在 6G 网络系统本身，通过与 AI 技术的多层级深度融合，实现在没有人工干预的情况下进行网络自治、自调节以及自演进。同时，6G 网络的智能原生特性还能降低数据收集、传输过程造成的时延和信息泄露隐患。6G 网络架构全面融入 AI 技术，打破了传统的以网络为中心进行服务的架构，转换为以服务为中心的架构，能够根据服务需求和网络环境自发地演进，从而适中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202116应未来更为复杂多变的应用场景，实现“网随业变”。AI 以不同的方式融合进6G 网络系统各域中，赋能各域自主控制和自主调节的能力。例如，在 6G 网络的云、管、端引入分布式 AI，使得网络能够自运营、自优化，成为全自动驾驶网络；在无线设备物理层中用 AI 模型替换传统的统计模型，将数据处理模块由相互独立的设计结构向联合设计结构转变，提高网络可靠性；在每个空口协议栈加入 AI 功能，增强协议的灵活性。3.5.数字孪生数字孪生6G 网络提供了万智互联能力，并提供了高效、可靠的数据通道，使得数字孪生世界能够从当前的侧重收集与还原现实世界，进化到未来的侧重操控现实世界。5G 网络结合高速发展的传感技术，使得人类能够更精细化的了解世界，为数字孪生世界打通了现实至虚拟的感知通道。而 6G 网络将结合后续的机器人和自动化技术，利用网络所提供的可靠通道，对世界进行更精准的改造，进一步为数字孪生世界打通虚拟至现实的操控通道。借助未来 6G 网络的能力增强，数字城市、孪生工业、智慧医疗等众多领域中都会得到大跨步的进步，数字孪生世界将逐步得以实现。3.6.绿色共享绿色共享坚持绿色发展才能可持续发展，“绿色”势必会成为 6G 网络架构的设计理念之一。6G 网络的“绿色”设计理念将体现在两大方面，一是“绿色生态”，强调保护自然生态，增强通信设备与环境融合，同时减少空间、土地资源占用；二是“节能减排”，5G 网络已从多角度实施了节能减排的策略，例如，实现软硬件解耦提高硬件使用率、无线设备增加软件节能方式、实现基站网络级节能等等，6G 网络将在 5G 已有的节能减排的方案之上，推动无线设备向通用化、开放化发展，提高无线设备使用率，同时硬件设备采用更先进的低能耗材料，例如“金刚石芯片”以及新型晶体管。为了降本增效和绿色发展，5G 网络以共建共享的方式进行建设，6G 网络的中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202117“共享”理念更加体现共享的本质，就是将有限资源服务于更多群体。在共享内容上，6G 网络不仅共享站址和设备，还共享算力和频谱等其他资源；在共享范围上，6G 网络的共享将由运营商行业之间的共享扩展到与其他行业之间的共享，让共享促就共赢。3.7.算网一体算网一体过去业务对计算力的高需求主要体现在各类媒体处理如视频编解码、视频渲染，大数据和机器学习等。未来伴随着业务场景的拓展，以及新型业务带来的新维度的性能要求，对计算力需求拓展到物理层感知、基于神经网络等深度学习方法的视频感知、车联网雷达点云，太赫兹成像等泛在感知类，以及人与智能体，多智能体间的博弈计算及深度强化学习类。未来 6G 需要充分考虑基于整体的算力架构，打造三层算力网络，包括算力硬件、分布式计算层、抽象及通用原语层，设计全新的网络标准接口，结合分布式 AI，可编程数据面，低延迟 Fabric，新型承载网络及传输协议，实现算力的协同与流动，实现全网的算力泛在，为各类业务以及高度智能化系统提供所需基础设施。3.8.安全可信安全可信6G 网络的安全可信包括安全和可信两个方面，并且在 5G 网络外挂式网络安全模式的基础上更加强调安全可信的内生。网络安全方面，6G 网络需要以对抗网络攻击杀伤链为目标，将外挂式的安全防护转化为内生的安全能力，建立面向物理硬件、存储数据、网络连接、操作系统乃至应用软件的纵深全域安全防护体系，使网络攻击“进不来、改不了、出不去、逃不掉”。网络可信方面，6G 网络需要建立从底层数据到终端软硬件、网络传输和网络边界的域内可信和域间信任链传递机制，实现基于“无攻击逻辑”的自证清白能力，向物理世界提供面向网络的可信体系，即网络可信。中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202118图 3.1 网络安全与网络可信中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 2021194.6G 网络能力指标体系网络能力指标体系在移动通信网络的代际更替过程中，以上一代网络的性能指标为基础，通过重构或优化网络架构、协议方案，可以取得网络性能指标的不断提升；同时依据潜在的业务发展需求，内生性引入新兴的技术方案，可以有效增加网络指标体系的衡量维度。未来 6G 时代的通信业务应用，例如全息通信，增强现实/虚拟现实等，对数据速率、时延和连接数等网络 KPI 的需求与 5G 相比可能呈现数量级增长。对于5G 网络的延续性能力指标，如速率、频谱效率、流量密度、连接密度、时延与可靠性、移动性、系统带宽以及系统能效等，6G 网络需要结合新愿景和新需求进行全面增强。下面是 5G 增强类指标在 6G 网络的预期和能力需求讨论：速率指标：典型速率衡量指标包括小区级上行峰值速率、下行峰值速率以及用户级体验速率指标，6G 网络支持毫米波、太赫兹频段通信，速率指标可以提升到 5G 网络数十倍以上；频谱效率指标：典型衡量指标包括小区级上行峰值频谱效率、下行峰值频谱效率、平均频谱效率以及用户级体验频谱效率，单流业务 6G 网络的频谱效率指标需要有进一步提升；流量密度：通过在更高频段支持更大的系统带宽，6G 网络容量将急剧提升，而高频系统覆盖面积将降低，因此，6G 网络支持的流量密度能力需要提升到 5G 网络的数十上百倍；连接密度：6G 网络支持陆地、海洋及天空的全域连接，二维空间到三维空间的连接提升以及连接终端的增长需要 6G 网络的连接密度相比 5G 网络实现进一步提升；时延与可靠性：6G 网络需要支持更精细粒度的空口调度时间间隔，6G网络硬件需要进一步提升处理能力，在 5G 网络基础上，保障相同业务可靠性的情况下，6G 网络的空口时延需要进一步降低，单次业务包传输的空口最低时延需要降低到百微秒级以下；中国联通 6G 白皮书版权所有 中国联通研究院 202120移动性：6G 网络需要支持高铁、飞机等交通工具运行状态下的用户连接，支持用户移动速度需要达到 1000 km/h 以上；系统最大带宽：6G 网络支持毫米波、太赫兹频段部署，支持单载波或者多载波聚合情况下的系统带宽需要达到 1 GHz 以上；系统能效：6G 网络能效需要支持有负载场景下的高效的数据传输，支持无负载场景下的低能耗运行，因此，相比 5G 网络，在支持系统休眠的基础上，支持更灵活休眠态与激活态调整以及更低的状态转换时延是衡量6G 网络的系统能效的重要指标之一。除了传统通信类指标增强外，6G 网络还将演进和衍生出更多衡量维度，既包括比较具体的维度，比如感知技术融合后衍生除的定位精度、感知灵敏度等指标等，也包括抽象能力的指标维度，比如智能和安全信任能力的衡量等，算力评估等。从智能原生的能力衡量维度来看。6G 网络将在系统架构设计和协议栈设计阶段就考虑 AI 相关需求并对其做标准化和固化，使 6G 网络可以内部自取完成全局的智能化。智能内生能力的衡量除了自学习、自适应、自生成、自恢复、自伸缩等功能特性外，还需要支持对各项智能内生能力进行量化对比，否则在进行相关技术标准化和协议设计时，将无法定量化对比某些局技术是“强”智能还是“弱”智能。从安全信任的能力衡量维度来看。首先，未来 6G 网络需要包含网络态势感知的多维度性能统计，以及对网络风险进行分析评估的系列指标包，使网络可以具量化地感知网络态势和评估网络风险，及时更新安全防护策略。其次，安全信任的使能需要对用户和业务的安全需求进行具体等级划分，并映射至具体量化维度和指标，便于网络可以根据不同实现安全可信服务的按需定制、动态部署、自适应响应，保证安全运维的自动化、智能化、可信化。从算力评估的维度来看。算力量化体系部分现阶段还比较粗放，有业界研究者提出大致需要从计算业务类型、QoS 分类、计算并发度要求、通信类型、网络延迟和调度效率等维度入手开展相关的详细评估和深入研究。中国联通 6G 白皮书