6G驱动力
“数字孪生、智慧泛在”成为未来社会发展的愿景，由此将催生出更多与移动通信密切相关的全新应用场景，未来网络需实现通信、感知、计算、AI、大数据、安全等技术的深度融合。另外，5G网络面临业务适应能力差、资源利用率低、功耗高、运维复杂低效等问题。6G网络需进行变革性的设计，以支持按需服务、内生AI、内生安全、全域覆盖及极致性能。
典型场景与技术需求
2023年6月，国际电信联盟（ITU-R）完成了《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》，全面描绘了6G目标与趋势，提出了6G的典型场景及能力指标体系，标志6G研究进入标准化前的关键阶段。6G将5G三大典型场景（eMBB：增强移动宽带,uRLLC：超可靠低时延通信，mMTC：海量机器类通信）进一步增强和拓展为六大场景，并将5G九大传统关键能力进一步提升和拓展，共定义了十五大关键能力。
行业技术扫描
全球主要经济体正加快6G 技术研发，提出各自的技术演进路线图。研究的主要方向包括新型网络架构、云化开放无线网络、分布式大规模天线、通感算一体、空天地一体、智慧内生、安全内生等。我国自2018年开始布局6G研发，总体与全球发达国家同处第一梯队。一方面，我国在5G的标准、产品、商用规模和应用方面实现了引领，5G发展的经验也为6G网络发展趋势、愿景和需求的定义打下坚实的基础。另一方面，通过产学研用的协同，我国在大规模天线、网络架构、智能化网络、通信与感知一体化、电磁超材料、光子学太赫兹等技术方向形成了一定的领先优势，但基础通信理论、原创技术方面长期积累不足，核心芯片、元器件、高端仪器仪表、操作系统和软件等方面亟待加强攻坚。
设计目标与原则
设计目标
面向6G典型场景及能力指标体系，6G网络应在空天地全域立体覆盖的基础上，通过聚集通信、感知、计算、AI、安全等多维能力要素，提供从感知、传输、存储、处理到利用的信息流全过程服务,实现覆盖全域化、性能沉浸化、要素融合化、网络平台服务化。
设计原则
6G网络设计需考虑如下原则：（1）统一融合，用一套架构融合多种场景，一套协议融合多种组网构建统一融合的未来网络；（2）一体智简，6G网络由叠加复杂式向一体智简式转变；（3）内生式，打造 6G内生网络，提供无处不在的智能服务；（4）前后兼容，既要支持与传统网络的互联互通又要支持向6G网络的平滑发展演进；（5）集中+分布协同，在实现核心网络功能高度集中的同时将更多的网络功能扩展到网络各个分布节点；（6）服务设计原则，以面向资源的一组“服务调用” 替代传统面向流程的“信令交互”。
而空口设计则需考虑：（1）性能量级提升，满足ITU-R定义的各类先进的空口技术指标需求；（2）统一灵活，6G网络需要采用统一灵活、可配置的接入网架构与空口设计框架；（3）多要素融合，需要进行多要素的融合设计，构建多维融合体系；（4）绿色低碳，在保障极致性能和用户体验的同时，致力于全网端到端能效的大幅提升。
重点技术方向
围绕“网络+融合”的特点，聚集通信、感知、计算、AI和安全等多维能力要素，强化关键技术的系统性创新，逐步提炼形成“3+10+1”的技术体系。面向网络架构、无线组网和无线通信3大领域，布局10个重点技术方向，其中，网络架构重点技术方向包括：①新型网络架构、②内生安全、③空天地一体、④网络数字孪生；无线组网重点技术方向包括：⑤多维异构组网、⑥同感一体化；无线通信重点技术方向包括：⑦智能空口、⑧新型MIMO、⑨新型无线传输、⑩新型物联与多址。以全局思维推进6G系统设计，既需要满足6G网络的高性能需求，又能面向差异化、碎片化场景提供个性化和定制化服务。
图1 “3+10+1” 技术体系布局
网络架构领域
新型网络架构将进一步深化形成全服务化架构，研究分布式自治、智慧内生，考虑控制节点和业务节点分离实现灵活控制，以应对多样化业务需求。为满足6G安全新需求和内生能力，需要安全与信任融合内生于网络架构，实现一体的安全防护体系。为支持泛在连接、全域覆盖，以卫星通信网络作为地面网络的重要补充，构建空天地一体化网络支持全球无缝立体覆盖。同时，网络数字孪生将支持虚拟孪生体与物理网络实体的实时映射和交互，虚实结合，加速网络数字化、智能化转型。
无线组网领域
6G应用场景更丰富，频段资源更多、更高，网络部署方式更复杂，驱动组网技术向多维异构融合方向发展，通过无蜂窝组网、多频融合组网、广域微域融合组网以及空天地一体组网等技术，实现网络拓展频谱资源及网络边界，提供差异化、特定化服务，满足用户体验的极致性与一致性。这些融合组网技术一方面提升了网络性能，为6G网络的全场景应用奠定了基础，构建更加灵活、智能和可扩展的未来通信网络，另一方面为实现网络协作通感提供了天然优势，通过组网环境下的多节点协作，低成本赋能网络泛在、高精度感知能力。
无线通信领域
面向峰值速率、用户体验速率和谱效提升的指标需求，新型MIMO技术仍是提供网络能力增长的关键潜在技术；还需要引入空口AI技术进一步降低传输开销、提升频谱效率和网络能效。同时，可使用智能超表面技术改善电磁波的传播环境，进一步提升频谱效率和网络覆盖。
面向大规模通信和极高可靠与低时延通信，新型无源物联及新型多址接入等关键技术亟待突破。另外，还需要在确定性网络技术、6G系统参数和帧结构设计等方面进行增强。
总结及展望
本白皮书的6G技术体系希望为下一步确定6G概念系统设计提供基础框架，为协同产业合作伙伴研制6G概念系统样机、开展端到端的6G系统整机验证提供重要前提，助力加快推动 6G技术标准制定和产品形态选型等。
[参考文献]
[1] Liu G, Huang Y, Li N, et al., Vision, Requirements and Network Architecture of 6G Mobile Network Beyond 2030, China Communications, vol. 17, no. 9, pp. 92-104,2020.
[2] Huang Y, Jin J, Lou M, et al., 6G Mobile Network Requirements and Technical Feasibility Study, China Communications, vol. 19, no. 6, pp. 123-136, June 2022.
[3] IMT-2030（6G）需求组, 6G 总体愿景与潜在关键技术》, 2021.
[4] IMT-2030（6G）需求组,《6G 典型场景和关键能力》, 2022.
[5] ITU-R R-REC-M.2160, Framework and Overall Objectives of the Future Development of IMT for 2030 and Beyond, 2023.
白皮书编写单位：
中国移动通信集团有限公司、中关村泛联移动通信技术创新应用研究院、中信科移动通信技术股份有限公司、中兴通讯股份有限公司、上海诺基亚贝尔股份有限公司、维沃移动通信有限公司、OPPO广东移动通信有限公司、中国南方电网有限责任公司、中国中车集团有限公司、中国铁路通信信号集团有限公司
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