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1、 1/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 6G行業行業深度:深度:驅動因素、驅動因素、網絡架構、應用場網絡架構、應用場景景及相關公司深度梳理及相關公司深度梳理 6G,即第六代移動通信標準,一個概念性無線網絡移動通信技術,也被稱為第六代移動通信技術。6G的數據傳輸速率可能達到 5G 的 50 倍,時延縮短到 5G 的十分之一,在峰值速率、時延、流量密度、連接數密度、移動性、頻譜效率、定位能力等方面遠優于 5G。6G 網絡將是一個地面無線與衛星通信集成的全連接世界。通過將衛星通信整合到 6G 移動通信,實現全球無縫覆蓋,6G
2、 通信技術不再是簡單的網絡容量和傳輸速率的突破,它更是為了縮小數字鴻溝,實現萬物互聯這個“終極目標”。目前全球 6G 發展還處于早期研究階段。6G 相較于此前技術體系,最深刻的變革在于網絡架構從傳統的地面接入,向空天地海全方位多維度接入的轉變。通過下文我們一起探討以下問題:6G 發展的驅動因素都有哪些,網絡構架及關鍵能力指標是怎樣的,具體的應用場景及業務應用是什么,今后 6G 將帶來怎樣的市場趨勢,相關公司又有哪些,目前我們面臨的困境及挑戰都有哪些?目錄目錄 一、6G 驅動力及技術演進.1 二、6G 網絡架構.5 三、6G 關鍵能力.11 四、6G 應用場景及業務應用分析.12 五、6G 市場
3、趨勢.17 六、相關重點公司.20 七、挑戰及展望.21 八、參考研報.22 一、一、6G 驅動力驅動力及技術演進及技術演進 6G 無線網絡是 6G 體系架構中的關鍵一環,其發展與演進既要順應創新型社會、碳達峰碳中和、數字化轉型等時代變革的要求,與國家戰略高度契合;又要考慮智能化、靈活性、能力融合、產業發展等諸多新的技術、產業驅動因素的需求。從發展方向來看,6G 無線網絡將從傳統的移動通信網絡逐步轉變為通信、計算、大數據、感知、AI、安全一體融合的新型 6G 移動信息網絡,開放與云化將成為未來無線網絡演進的重要趨勢。1.新時代國家戰略的要求新時代國家戰略的要求(1)構建創新型社會:打造開放基礎
4、設施,構筑技術創新基座構建創新型社會:打造開放基礎設施,構筑技術創新基座 當前,我國人口結構面臨老齡化、少子化、不婚化三大趨勢,人口增長明顯放緩,甚至進入負增長,該現狀的本質是在表達對“勞動人口數量”的擔憂。面對人口結構的重大變化,如何對沖人口問題給經濟發展帶來的負面效應是一個重要的研究課題。除了積極的人口政策外,我們更應深入研究決定經濟增長的 2/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 另一關鍵指標,即“勞動生產率”。該指標蘊含著經濟增長率與人口增長率之間的差距,基本可以看作是“人均收入”的對等指標,提高該指標可以有效彌補人口深度老齡化、少子化、勞動
5、力減少等帶來的負面效應,從而降低人口增長率低迷對經濟的影響。能夠提升社會勞動生產率,進而提升國家經濟總量的驅動力就是“技術進步”,也就是我們常說的“創新”,即以科技創新驅動經濟發展。6G 技術本身就是一系列面向未來的廣泛、深入、系統的技術創新探索。不同于傳統移動通信技術,以基站為代表的 6G 無線網絡將不再僅僅是一種通信設備,而是與水電、交通、能源等設施類似的新型信息基礎設施平臺?;谠苹夹g和開放理念,6G 無線網絡可以深度融合通信、計算、感知、智能等多種能力,從而面向整個社會打造的一個開放、智能、綠色的技術創新基座,成為移動互聯網、云計算、人工智能、大數據、區塊鏈等關鍵數字經濟技術得以作用
6、到具體的人和物上的橋梁,牽引整個數字經濟的發展。(2)碳中和碳達峰:依托能源優勢,助力綠色發展碳中和碳達峰:依托能源優勢,助力綠色發展 2030 年碳達峰,2060 年碳中和,這是中國作為一個大國對全人類生存環境的承諾。在具體實施層面,我們遵循兩條路徑:一是能源生產減碳,也就是清潔能源的生產去碳化;另一個是能源使用減碳,就是一切生產生活的能源用電力替代。中國在清潔能源生產領域技術領先,全球市場上超過一半的裝備都是中國生產提供的,而且中國有獨步全球的能源互聯網系統,從供給側來講,我國當前的這些技術和設備囊括了光電、風電、水電、氫能、核電等清潔能源;從消費端來講,我國擁有生產生活電器化全球領先的生
7、產制造、消費使用體系,給清潔能源一個消費的目的地。目前,我國有三橫四縱能源互聯網,這張網遍布了幾乎整個中國,地理跨度極大。一方面,強大的清潔能源基礎設施為 6G 無線網絡在內的新型信息基礎設施提供了堅實的能源供應基座。另一方面,龐大的能源互聯網亟需數字化、智能化改造,形成全方位的監控運維體系。而基于云化技術與開放理念,6G依靠海陸空天一體化的立體、多樣的覆蓋體系與通信、計算、感知、智能深度融合的能力體系,不僅可以滿足清潔能源發展的需求,為其提供一整套實現各類應用的基礎設施平臺,更是對能源基礎設施進行深度信息化、智能化升級的有效助力。電力能源基礎設施與 6G 信息基礎設施的協同組合可以成為我國實
8、現碳達峰、碳中和的重要依托。此外,開放云化的 6G 無線網絡將擺脫傳統軟硬件緊耦合的無線網絡形式,實現軟件定義下的無線網絡能力,從而最大限度的降低硬件等基礎設施更新迭代的成本與資源消耗,這也符合國家碳達峰、碳中和的發展戰略。(3)數字化轉型:提供靈活按需服務,助力千行百業數字化數字化轉型:提供靈活按需服務,助力千行百業數字化 社會的數字化轉型的本質是場景的數字化,場景數字化的目標是實現以數據為中心的云計算,而以數據為中心的云計算的根本目的是提升整個社會的運行效率。6G 是云計算獲取現實世界數字化數據的重要載體和抓手,是實現提升整個社會運行效率的基礎設施。6G 技術不僅著眼于更加優異的性能,還將
9、著重強調對復雜多樣應用場景的適應性和可落地性。即 6G 無線網絡不僅提供更加高質量的通信服務,還需要深度適配千行百業的應用,提供靈活的按需服務能力,助力各行業數字化轉型。6G 發展前期,不僅是關鍵技術的研究窗口期,也是 6G 與各個行業應用達成共識的磨合期。磨合期必然有波動,甚至有對抗,這都是正常的。要實現 6G 對社會各方面深度變革的助力,產業仍需堅定的從內部找降成本的技術手段,從全行業找應用模式,繼續不遺余力的細分應用場景,推動 6G 涌現新需求,盡早邁過規模臨界點,才能有機會實現應用帶動網絡的因果反轉??梢源_定的一個趨勢即未來 6G 網絡、fY9WaYbZaVeZdXdX7N9R9PpN
10、qQtRtQfQpPtQiNoPtR8OtRsRwMpMrMNZnMqP 3/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 終端、應用等必將會更加復雜和多樣。為應對這些挑戰,我們必須在 6G 無線網絡的設計理念方面提前布局研究,在應用場景上足夠細化基礎上,讓網絡有足夠靈活性實現按需服務。6G 能在海陸空天體系發揮好多種能力融合的核心價值,必須要繼往開來,強化優勢。一方面,通過 5G延續至今的內生降成本新技術,繼續推進 6G 成本預期與全行業達成統一共識;另一方面,通過繼續強化 6G 安全與多種網絡能力體系的優勢,推進 6G 在未來行業應用中的迅速規?;?,持續
11、攤低成本,讓各個行業買的便宜、建的便宜、用的便宜、改的便宜,通過 6G 技術助力,實現行業高質量發展,形成優質的良性循環。為了實現對千行百業的深度融合,不僅需要在技術方案上有足夠的多樣性與靈活性,同時在網絡形態、產品形態、技術實現方式上也應當有更加多樣和靈活的嘗試,而基于云化技術的開放無線網絡是實現這一目標的重要方式。只有基于云化技術和開放理念從多個層面與維度對無線網絡進行深刻重構,才能承載足夠多樣的技術方案與能力體系,以匹配全球不同區域,不同行業的需求,從多樣的通用硬件中找出市場落地、規模應用的確定性。2.技術與產業發展的驅動技術與產業發展的驅動(1)無線網絡開放的主要驅動因素無線網絡開放的
12、主要驅動因素 1)網絡智能化的需求網絡智能化的需求 隨著人工智能技術的發展,網絡智能化成為了未來網絡發展的必然趨勢,特別是在 6G 網絡中,人工智能技術將會融入網絡架構,實現智慧內生。人工智能技術對 6G 網絡的賦能需要基于各類數據完成模型訓練等工作,而現有網絡所采用的軟硬件緊耦合設計受限于技術、產業等因素,難以實現對各類數據的實時、海量、按需、統一獲取。雖然以 O-RAN 為代表的標準組織在數據的開放方面做出了諸多有益探索,但是要滿足 6G 網絡對海量數據的獲取與共享的需求,網絡還需要從協議、接口、數據等多個方面進一步貫徹開放的設計理念,從而實現對網絡數據的高效率的獲取與高質量的共享。2)網
13、絡靈活性的需求網絡靈活性的需求 6G 技術將面向千行百業的各類應用各類場景,復雜化的場景和差異化的需求必然要求網絡具有足夠靈活性,例如對于 toB 市場,靈活快速的部署能力是核心競爭力之一。而傳統相對封閉的無線網絡形態難以適應日益多樣化的市場需求,在按需定制的要求下往往需要大量的人力和物力進行長期反復的開發與測試。因此,開放的無線網絡架構是 6G 必然的趨勢?;诟娱_放的設計理念,無線網絡將基于更多的通用硬件與 IT 化的協議模塊,從而通過軟件定義的基站能力實現更加快速的迭代與個性化可能。3)產業生態發展的需求產業生態發展的需求 隨著無線網絡功能的日益復雜,相關產業門檻也日益提高。研發完整的
14、無線網絡設備,往往需要大量的人力與物力,企業在元器件、硬件系統、軟件系統、通信算法等多個領域均需要大量且持久的投入,對于很多中小企業形成了巨大負擔,行業集中度日趨增高。過高的行業門檻制約了產業的繁榮與協同。而通過對網絡進行開放化改造,從硬件架構、軟件架構、協議、接口、數據等多個層面的進行開放化設計,可以大大降低行業的檻,有利于引入更多的公司參與 6G 產業,優勢互補,各取所長,從而實現跨行業的資源整合,提升行業的整體價值,構筑繁榮健壯生態。(2)無線網絡云化的主要驅動因素無線網絡云化的主要驅動因素 1)現網架構演進的需求現網架構演進的需求 4/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行
15、業|深度深度|研究報告研究報告 隨著基站部署成本的增高與集中化管理運維的需求,集中化部署的 C-RAN 將成為無線網絡的主要部署形式。預計到 2025 年,中國移動新建基站 C-RAN 的部署比例可達到 90%以上。大量集中化部署的基站構成了基站資源池,然而,目前網絡的基站由于主要采用專用軟硬件系統,主要通過系統內部的調用實現資源優化,還無法真正實現池化增益,資源利用率仍有巨大優化空間。而云化技術可以將大量物理資源抽象為虛擬資源,實現資源的按需分配,從而大大提高資源利用率。大量集中化的基站設備可以為無線網絡平臺云化提供了良好基礎,也為未來無線網絡承載更加豐富的業務與功能創造了可能。2)無線資源
16、管理的需求無線資源管理的需求 隨著頻譜資源的日益緊張與通信基礎理論的逐漸成熟,通過單一頻段單一制式的接入網技術已難以滿足6G 多樣化的應用場景。6G 網絡必然基于多維度組網技術,采用多種制式、多個頻段、多種架構,根據具體應用場景選擇最為合理的方案,這必然帶來無線資源管理的日益復雜,以及相應軟件、硬件多個維度的需求變化。這一趨勢要求網絡能夠更加動態靈活,實現動態調度資源,滿足多維度組網所需軟硬件資源的按需分配。而云化技術通過對將底層硬件的虛擬化以及相應的通信協議體系設計,實現云原生基礎上的 6G 無線網絡,從而快速實現定制化資源配置,動態擴縮容,通信協議版本迭代更新等系列新需求。3)多種能力融合
17、的需求多種能力融合的需求 6G 無線網絡將深入融合通信、計算、感知、AI 等新能力,實現 DOICT 技術的一體化。然而,從目前的產業格局來看,相關能力以及應用仍然基于不同體系與平臺來構建。從技術需求來看,不同能力與應用對資源的需求也存在內在差異。例如通信物理層主要采用流水線式的處理實現加速,而人工智能處理往往需要并行多核處理完成圖像識別等應用,在摩爾定律日益放緩的背景下,面向具體領域的 DSA 芯片在未來會更加廣泛應用。6G 云化無線網絡可以實現各類資源在同一架構下的融合,將多種業務與實際物理資源解耦,從而可以承載更加豐富的 6G 無線網絡能力體系,提高用戶體驗,促進業務創新。綜上,可以看出
18、,構建 6G 開放云化的無線網絡既是我國經濟與社會發展的時代要求,也是 6G 自身內在的產業與技術驅動因素的需求,而基于以上理念打造的 6G 開放云化無線網絡將進一步幫助 6G 實現“數字孿生,智慧泛在”的愿景,為通信、計算、大數據、感知、AI、安全一體融合的新型 6G 移動信息網絡提供基礎載體。3.6G 技術演進趨勢技術演進趨勢 近期工信部再次明確全面推進 6G 技術研發,2030 年 6G 有望實現商用。3 月 1 日,工信部部長金壯龍表示,未來產業是搶抓新一輪科技革命和產業變革的機遇,實現引領發展的重要抓手;將研究制定未來產業發展行動計劃,全面推進 6G 技術研發。2019 年工信部牽頭
19、組建 IMT-2030(6G)工作組,成員包括運營商、制造商、高校和研究機構。時間規劃上看,推進組 6G 技術試驗分為三個階段:20222024 年是關鍵技術試驗階段,明確 6G 主要技術方向,開展概念樣機試驗驗證,提升技術能力;20252026 年是技術方案試驗階段,面向典型場景及性能指標,研發 6G 原型樣機,開展單站功能測試及性能驗證;20272030 年左右是系統組網試驗階段,研發 6G 預商用設備,開展 6G 關鍵產品測試,全面驗證和優化 6G 能力。5/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 二、二、6G 網絡架構網絡架構 1.6G 網絡架
20、構全視圖網絡架構全視圖 作為一個復雜的系統,6G 網絡架構設計需從多個視圖考慮,多個維度設計。下面從空間視圖、邏輯視圖和功能視圖闡述了“三體四層五面”的 6G 總體邏輯架構。在 6G 總體邏輯架構中:1)“三體三體”是架構的空間視圖是架構的空間視圖,描述 6G 網絡實體的客觀存在形式,分為網絡本體、管理編排體和數字孿生體。2)“四層四層”是架構的邏輯視圖是架構的邏輯視圖,展現 6G 網絡設計的結構與組織,由資源與算力層、路由與連接層、服務化功能層、使能層組成。3)“五面五面”是架構的功能視圖是架構的功能視圖,展示 6G 網絡功能的劃分和組成,包括控制面、用戶面、數據面、智能面與安全面五個基本功
21、能面。以“三體四層五面”的總體架構為基礎,其在物理空間和數字虛擬空間結合的設計角度,構成數字孿生網絡架構 DTN(Digital Twin Network)。6G 網絡的孿生架構包括映射、反饋和閉環的空間設計。6/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 以“三體四層五面”的總體架構為基礎,通過服務定義端到端的系統,構成全服務化架構 HSBA(Holistic Service-Based Architecture)。HSBA 設計了整個端到端系統的交互形式,包括組件、協議和連接,是基于服務化接口進行信息傳遞和業務處理,體現了整個 6G 網絡架構的系統設計
22、方法。以“三體四層五面”的總體架構為基礎,在組網中達到靈活智能的設計,構成分布式自治網絡架構 DAN(Distributed Autonomous Network)。組網設計展現了 6G 網絡之間的連接關系和組網形態,由功能自包含、同質化的、自閉環的微云單元 SCU(Small Cloud Unit)組成,采用集中加分布的方式部署,分布式部署的 SCU 采用至簡設計,作為靠近用戶的前臺,集中式部署的 SCU 功能相對完備,作為靠近用戶的中后臺。2.“三體四層五面三體四層五面”總體架構總體架構“三體四層五面”的 6G 總體架構,從空間、邏輯與功能組成三個角度呈現一個跨域、跨層、多維的 6G 網絡
23、。具體如下圖所示:“體”是架構的空間視圖,立體的描述了網絡的構成?!皩印笔羌軜嫷倪壿嬕晥D,從邏輯上描述網絡的分層架構,在實現過程中,可被一體化集成?!懊妗笔羌軜嫷墓δ芤晥D,主要是指功能類別,沿用傳統 3GPP網絡中控制面和用戶面的“面”的概念。6G 網絡在空間視圖上包括網絡本體、管理編排體、數字孿生體三大實體。網絡在空間視圖上包括網絡本體、管理編排體、數字孿生體三大實體。其中管理編排體和數字孿生體是在 6G 中新定義的兩個實體。網絡本體是最重要的網絡實體,實現網絡功能和網絡運行;管理編排體對網絡進行實例化及變更操作,實現全生命周期編排管理;數字孿生體構建了網絡的數字空間,實現了虛實映射。隨著數
24、字孿生技術的發展以及整個網絡運維越來越復雜,并考慮到網絡故障的高代價以及昂貴的試驗成本,需要在傳統物理網絡進行外部抽象映射,建立一個新的發展體系,構建全新的數字孿生體,通過虛實結合的閉環控制,來改變現有網絡規、建、維、優的既定規則,有效保障網絡運維,實時優化網絡,實現未來網絡自治。6G 網絡邏輯層次上自下而上包含資源與算力、路由與連接、服務化功能、開放使能網絡邏輯層次上自下而上包含資源與算力、路由與連接、服務化功能、開放使能“四層四層”,拉通,拉通 6G網絡本體的邏輯層。網絡本體的邏輯層?!八膶印钡脑O計一方面突出了 6G 架構在分層要素和能力上的豐富,另一方面體現了 7/23 2023 年年
25、3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 跨域拉通、多域協同及融合發展的理念。資源與算力層的設計理念突出了“算力”資源要素,將為 6G 提供頻譜、存儲、算力、網絡進一步融合的基礎資源。路由與連接層:延續開放協議的設計理念,不斷吸收新機制和新協議(如確定性 IP、SRv6),向可編程、確定性演進。服務化功能層延續服務化的設計理念,SBA 從核心網拓展到端到端的領域,支持不同功能的有機構建。開放使能層:進一步豐富對外開放的信息和通信能力,通過提取、封裝、編排、組合,為自有業務和第三方應用提供服務。6G 網絡功能構成方面,增強傳統控制面、用戶面功能,并引入新的數據面、智能面、安全面
26、,共同組網絡功能構成方面,增強傳統控制面、用戶面功能,并引入新的數據面、智能面、安全面,共同組成成“五面五面”??刂泼孢M一步增強,向全服務化方向演進,實現多種接入方式的融合控制。增強用戶面,向可編程、服務化、跨域確定性方向演進,實現靈活、高性能轉發。新增數據面,解決用戶數據遷移的歷代難題,系統性地提供可信數據服務。新增智能面,通過分布式智能節點的協同提供全局 AI 能力,實現智能內生。新增安全面,以“安全數據+AI”為驅動的安全感知和主動防護,零信任的安全體系,實現安全內生。3.三體:網絡本體、管理編排體、數字孿生體三體:網絡本體、管理編排體、數字孿生體 隨著數字孿生等技術的發展以及網絡運維復
27、雜度的提升,需要在傳統物理網絡進行外部抽象映射,建立一個新的發展體系,構建全新的數字孿生體,通過管理編排體對網絡本體實現閉環控制。(1)網絡本體網絡本體 網絡本體包括傳統意義上的基站、核心網、傳輸承載等物理設備。網絡本體是為用戶提供信息服務的真實的、實際運行的網絡,是架構實現的載體。1)在基礎資源上,引入“算力”作為新的資源要素。網絡從調度連接向調度算力資源擴展,為 6G 新的網絡能力,如感知能力、智能內生能力提供基礎。2)在提供方式上,從云化、軟件化進一步向池化發展。網絡本體逐步發展為一個可調度的、可流動的靈活的實體。一體化、池化的提供連接、計算、存儲的能力。3)在服務能力上,進一步向服務化
28、、平臺化網絡發展。6G 將深化 5G 開啟的網絡平臺能力。如,以用戶管理、連接管理、服務管理、移動性管理等基礎模塊化服務為基礎,構建面向特定場景的功能和服務能力。(2)管理編排體管理編排體 管理編排體是對網絡資源、網絡能力進行智能的編排管理,實現網絡全生命周期管理的功能實體。1)管理編排體的主要操作對象是網絡本體,同時也對孿生體進行編排和優化。管理編排體根據用戶的業務以及網絡本身運維運營需求,統一編排所需要的資源和功能,形成所需的能力,保證用戶的業務體驗。管理體可通過與孿生體交互,接受孿生體輸出的網絡配置參數,對物理網絡進行編排管理,從而實現網絡自動化運營,提升網絡對新業務、新場景和新需求差異
29、化需求的適應性。2)整合多方資源,端到端拉通以實現管理系統的更新換代。面向網絡資源,管理編排體需具備對頻譜、存儲、算力等相關資源的統籌和精細化管理能力。面向網絡能力,管理編排體需拉通端到端網絡的各層、各面,將連接能力、算力能力、智能能力、安全能力等編排為可對內對外提供的服務,并通過開放使能層對外提供。借助網絡智能化和自動化等技術手段實現網絡自治的閉環管理運維。(2)數字孿生體數字孿生體 數字孿生體是物理實體對象在虛擬空間中的映射,實現網絡的低成本試錯、智能化決策、高效率創新。1)對網絡本體進行部分或者全部孿生鏡像。構建一個網絡孿生體需要數據、模型、映射和交互四個關鍵要素。6G 網絡架構中所有網
30、絡功能均可以按需構建對應的網絡功能孿生體,孿生體與真實物理網絡可實時交互數據,通過建模和映射還原真實物理網絡的運行狀態和環境,進行網絡部署前預驗證,進而提供網絡策略最優解,提升網絡決策和部署的可靠性。2)通過內外閉環,助力 6G 網絡實現智能面,達 8/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 成柔性網絡和智慧內生等目標。網絡運維和優化、網絡智能化應用、意圖驅動的網絡智能自治、以及網絡新技術、新業務創新等均可通過北向接口向孿生體輸入需求,并通過網絡孿生體的模型化實例進行業務的部署和驗證。通過孿生體的內生閉環,驗證網絡能力,驗證后,孿生體通過南向接口將控制
31、更新下發至物理實體網絡。4.四層:資源與算力層、路由與連接層、服務化功能層、開放使能層四層:資源與算力層、路由與連接層、服務化功能層、開放使能層(1)資源與算力層資源與算力層 資源與算力層是 6G 網絡的物理資源,包括頻譜、存儲、算力、網絡等基礎資源。4G 完成核心網軟硬件解耦,5G 核心網完成云化、并向無線云化擴展。以之為基礎,6G 網絡向以算力網絡為典型特征的一體化網絡演進。6G 網絡跨域設計、分布式的設計思路,要求無線和網絡架構融合,資源共享。因此,6G網絡將聚合端、邊、網、云的物理資源,以算力為核心,實現網絡、算力和存儲的深度融合,實現信息通信資源的智能調度和優化利用,為上層服務提供物
32、理資源。(2)路由與連接層路由與連接層 路由與連接層將 6G 網絡中的物理節點連接成網,實現狀態的感知、確定性的轉發、靈活的服務化調用。(1)對下實現物理連接。路由與連接層根據時間、空間等要素,通過靜態、動態連接等多種方式,將資源與算力層的各種物理節點連通,組成有機網絡。并動態的感知節點狀態、鏈路狀態,實時調整網絡連接,實現網絡的路徑最優和實時可達。(2)對上構建邏輯連接。路由與連接層為服務化功能層的各實體之間提供安全、具備 QoS 保障的邏輯連接,實時感知功能層的工作狀態和負荷情況,接收并解析功能層的微服務消息、數據報文,并實現高效路由、無狀態傳輸、確定性轉發。構建高效、智能、安全、可靠的連
33、接基座。根據至簡設計的原則,路由與連接層具體設計時,可以采用通用、統一的接口協議。(3)服務化功能層服務化功能層 為繼承 SBA 的架構優勢,該層延續 5G 服務的柔性設計,具備接入控制、移動性管理、會話管理、網絡安全、數據報文處理和轉發等基礎功能,并支持跨域融合、漫游互通、人工智能等增強能力。功能層的不同面應支持靈活組合,按需構成微云單元并支持分布式部署及獨立工作。(4)開放使能層開放使能層 開放使能層通過對下層信息和通信能力的提取、封裝、編排、組合,為自有業務和第三方應用提供能力和服務。通信能力開放已成為未來網絡發展的核心內容。通過開放使能層,開放運營商網絡的算力服務、連接服務、功能服務、
34、數據服務、AI 服務、安全服務,為運營商帶來更多增值業務的同時,也為用戶帶來更好的業務體驗。具體實現時,可通過能力組件、服務插件、定制業務、API、SDK(Software Development Kit,軟件開發工具)等方式,實現能力和服務的開放。5.五面:控制面、用戶面、數據面、智能面、五面:控制面、用戶面、數據面、智能面、安全面安全面 6G 系統架構中的服務化功能層有很多網絡的核心環節和能力需要增加并單獨考慮,因此在增強傳統控制面、用戶面基礎上,增加獨立的數據面、智能面、安全面,實現智慧內生、安全內生。(1)控制面控制面 向全服務化方向演進,實現多種接入方式的融合控制。實現無線、核心網資
35、源,以及固定、移動、衛星資源的統一、高效、精準控制,6G 將在傳統控制面的基礎上,進一步進行如下方面的增強:1)跨域融 9/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 合,靈活控制。將接入網功能重構為服務,提升接入網與核心網的融合協同能力,業務的快速定制和響應能力。在天地一體網絡中,為了提高網絡資源的利用率,提供業務連續性和服務質量保障,有必要實現多種接入方式的融合控制。通過網絡功能原子化分割、網元動態編排組合、異構網元動態協作,在固定、移動、衛星融合網絡中實現網絡功能動態分割、部署與協作、融合控制。2)多維感知,精準控制。在盡可能不影響通信功能的前提下,
36、使用通信技術本身的可用以感知探測的能力,實現對目標、環境或者內容的智能自適應的感知,助力網絡通信性能的提升或賦予通信系統新的能力。通過感知到的信息,結合人工智能等新技術,實現更加精準的網絡控制。(2)用戶面用戶面 以傳統網絡用戶面為基礎,向可編程、服務化、跨域確定性方向演進,實現靈活、高性能轉發,全面提升用戶面的能力。1)可編程:通過協議無關的用戶面編程語言,可以靈活定義用戶面的分組處理邏輯,實現對用戶面諸多網絡功能的靈活定義和在各個可編程網元上的優化編排。網絡可編程能夠以更高的敏捷性、靈活性提供創新的通信服務,并支持業務的更快速部署。2)服務化:服務化的演進可以使得數據面獲得敏捷、簡化、開放
37、的優勢,然而由于用戶面需要實現快速轉發的能力,其服務化的演進將分場景進行。在集中側,需要大流量轉發的場景下,其可以仍然采用軟硬更加耦合的方式。在分布式邊緣的場景下,更多的用服務化的方式靈活部署。3)跨域確定性:用戶面將通過跨域融合,采用資源預留、流量整形、隊列調度等技術,實現可預期、可規劃的流量調度,將時延、抖動、丟包率控制在確定的范圍內,從而滿足新型業務的大帶寬、低時延、高可靠等多樣化需求,同時兼顧普通業務流量的轉發。(3)數據面數據面 數據面是 6G 網絡架構中新增的一個平面,其目的是實現龐大用戶數據的高效安全迭代、網絡狀態的可靠遷移、以及通過可信的方式引入數據服務。該平面將構建高效、統一
38、的數據管理功能,支持精細化的數據采集、高效的數據傳輸、靈活的數據存儲、分布式數據協同,兼顧考慮數據的可靠性、數據隱私和安全,實現對數據全生命周期的閉環管理,同時將數據作為一種服務產品,構建基于數據提供者和消費者的業務邏輯,提供多樣化的數據增值服務。具體說來,數據面需要具備以下三方面能力:1)數據融合能力)數據融合能力 用戶數據網元在 2G/3G/4G/5G/IMS 均定位為不同類型的網元,其存儲的用戶數據和相關接口都不一樣。例如,移動用戶的標識信息、鑒權信息、業務信息均有所不同,不同代際的通信網絡使用的用戶數據管理協議也是不同的。為了實現鑒權數據的重用、鑒權同步、被叫域選擇等能力,不同系統間的
39、用戶數據需要進行融合。傳統的用戶數據的融合方式,需要通過新建或升級部署用戶數據網元,再將全網用戶的存量數據割接到新的用戶數據網元中,存在網絡資源浪費、數據割接量巨大、升級時間長等問題。因此,6G 數據面需要具備高效率的數據融合能力,采用集中+分布的存儲方式,支持不同網絡間的統一鑒權、認證,向業務平臺提供統一的用戶視圖。2)數據連續性能力)數據連續性能力 用戶除了靜態的簽約數據、配置數據外,還會產生上下文數據,如所在的位置、網絡為其分配的 ID 等半靜態數據,以及在通信過程中產生的信令消息、暫態上下文等動態數據。上述數據在相關網元出現故障時,需要迅速從舊網絡實體遷移到新網絡實體中,以保證通信的快
40、速恢復。因此,6G 數據面具備可靠性和靈活的遷移能力,結合區塊鏈、IPFS 等去中心化的存儲方式,實現數據的分布式可靠性存儲和轉移。3)數據服務能力)數據服務能力 10/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 6G 網絡富含數據“金礦”,但這些數據散落在運營商的不同系統中,如同金沙。因此,6G 數據面通過引入數據服務能力,在滿足數據法規監管要求的前提下,通過構建可信的數據服務框架,對網絡運營數據、業務數據、用戶簽約數據、感知數據、AI 模型數據等進行采集、處理、分析、共享,從中發現新價值。(4)智能面智能面 智能面是實現智能服務的物理載體,既可以為服務
41、對象提供本地 AI 能力,又可以通過分布式智能節點的協同提供全局 AI 能力。實現如下三方面的能力:1)AI 要素及其工作流的自動化集成。借助 AI 工程化、算網融合等技術手段,在網絡內拉通 AI 要素資源(算力、算法、數據),支持 AI 要素間的交互和集成,提供本地自動化集成 AI 運行環境,實現 AI 工作流的高效運轉,滿足 AI 服務運行結果的實時反饋。解決當前 AI 技術在網絡應用中效率低的問題,AI 服務近數據源、近服務對象部署的設計可滿足 AI服務的實時性需求。2)智能服務的高效協同。支持 AI 服務的原子化抽象和分布式部署和協同,通過分布式訓練和推理、多智能體協同技術,實現多節點
42、間智能業務的協同,例如終端、無線接入、核心網和應用服務間的智能業務協作,多區域節點的聯邦訓練、聯合推理等,實現從單節點智能到分布式多節點智能的演進,解決從單領域問題到解決復雜系統問題的升級。減少傳統集中式 AI 計算模式造成的大量數據傳輸開銷,緩解數據傳輸中的數據隱私問題。3)智能面與相關功能體的協同。管理編排體對智能面進行 AI 業務的編排;控制面對智能面提供 AI 服務的控制和 QoS 保障;用戶面為智能面提供 AI 服務所需要素間的傳輸連接;數據面為智能面提供數據采集和處理的數據底座;數字孿生體作為網絡的數字鏡像,為智能面提供智能服務構建所需的網絡多維數據模型,例如流量數據模型,網絡特性
43、業務模型等,同時為智能面提供智能服務的預驗證環境,為智能服務在網絡本體運行前提供質量保障。(5)安全面)安全面 6G 網絡中的安全面,是基于網絡內部建設的各項安全能力,以信任為紐帶、AI 為驅動、協同為手段,形成的主動、智能、彈性、高效的安全體系。提供異網融合場景下的高安全防護能力,并對應用賦能。在傳統安全防護的基礎上,主要實現的新功能包括:1)內生高安全能力)內生高安全能力 將安全能力與網元/網絡特性充分融合,實現網絡的“高安全免疫”能力,并進一步形成 6G 內生安全體系。同時,結合移動通信網的特點,布局基于身份的網絡原生的安全能力,例如:身份管理、認證、高安全密碼服務等。2)安全感知與主動
44、防護)安全感知與主動防護 在現有安全被動防護的基礎上,增加主動安全能力,重點包括:以“安全數據+AI”為驅動,感知威脅、發現未知攻擊;以“安全數據+DTN+AI”為驅動,分析和推演安全策略,實現全局最優配置。最終在 6G網絡中實現主動安全能力,實現從被動防護向主動感知與防御的方向轉化。3)柔性、協同的安全能力與服務)柔性、協同的安全能力與服務 一是以信任為基礎、以安全度量為手段,綜合分析“安全+信任”后部署安全措施,打破安全“非 0 即 1”概念,推進動態、適度的安全理念;二是以協同為基礎、編排為手段,充分協同各類分布式安全能力、與安全相關的各項機制,實現安全能力的最大化;三是基于業務需求,提
45、供靈活、可調度的安全服務。11/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 三、三、6G 關鍵能力關鍵能力 6G 關鍵能力指標可以分為性能指標和效率指標。性能指標體現為從用戶需求的角度出發,需要未來 6G提供的關鍵性能水平。效率指標則主要從網絡運營和可持續發展需求的角度出發,提出未來 6G 系統需達到的效能指標。1.關鍵性能指標關鍵性能指標 6G 將滲透于以人為中心的數字生活,包含辦公、消費、出行等各種區域,以物為中心的數字化城市和生產,包含交通、醫療、工業、遠程監測等行業應用領域,及消除數字鴻溝的普遍覆蓋。以室內熱點、智慧城市、工廠產線、工業制造區、醫院
46、、街道、偏遠區域為代表的 6G 典型部署場景,分別具有高流量、高密度、高移動、高精度、高智能、廣覆蓋等特征,將對 6G 網絡設計和部署形成挑戰。綜合考慮 6G 典型業務特點、部署場景特征、用戶和業務分布特點等,獲得典型部署場景下的 6G 關鍵性能需求,主要包含體驗速率、峰值速率、流量密度、空口時延、同步和抖動、連接數密度、移動性、可靠性、覆蓋、感知/定位精度、AI 服務精度等。未來 6G 網絡需要具備比 5G 更高的性能,支持 Gbps 至幾十 Gbps 的用戶體驗速率,每平方公里千萬至上億的連接數密度,毫秒甚至亞毫秒級的空口時延,每平方米 0.1 至數十 Gbps 的流量密度,每小時1000
47、Km 以上的移動性,數百乃至 Tbps 的峰值速率。以上指標在原有 5G 的基礎上將實現 10 至 100 倍的提升。此外,6G 還進一步擴展了新的能力范疇,將需要支持 us 級的抖動,覆蓋范圍也擴展至空天地海的全球覆蓋,厘米級的感知和定位精度,人工智能的服務精度和效率也將達到 90%以上。2.關鍵效率指標關鍵效率指標 6G 需要大幅提高網絡部署和運營的效率,支撐可持續性發展。推動綠色低碳轉型是全球共同目標,也是 ICT 產業可持續發展的必然趨勢。6G 將以綠色低碳作為網絡設計的基本準則,既降低 6G 自身能耗,同時賦能行業低碳發展。為此,6G 將在系統設計、技術創新、產品設計、網絡運維等多個
48、環節融入節能減排理念,助力綠色可持續發展。結合網絡能耗支出和 ICT 技術賦能減排等因素,預計 2040 年 6G網絡的能量效率相比 2022 年移動通信網絡提升約 20 倍。與此同時,信息技術的跨界融合和服務場景多樣化對網絡可信提出新的挑戰,需要從設計初始就構建一張能夠滿足安全泛在、持久隱私保護、智能韌性的可信網絡??尚藕w了網絡安全(Security)、隱私(Privacy)、韌性(Resilience)、功能安全(Safety)、可靠性(Reliability)等多個方面??尚艃壬磁c生俱來的可信,其可信特征與網絡、業務同步產生、發展和量身定制,實現 6G 網絡的自我免疫、主動防御、安全
49、自治、動態演進等能力,有效滿足不同業務場景的差異化安全需求。6G 研發的過程中需要考慮網絡的運營成本和維護成本,把低成本也作為核心設計目標之一,構建低成本的柔性、至簡、孿生自治網絡。另,綜合考慮網絡性能和潛在頻譜,相比 5G,預計 6G 頻譜效率將提升 1.5 至 3 倍。3.關鍵能力呈現關鍵能力呈現 12/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 6G 作為新一代關鍵信息基礎設施,服務于各行各業,將滿足 Gbps 體驗速率、千萬級連接、亞毫秒級時延、7 個 9 高可靠、厘米級感知精度、超 90%智能精度等關鍵性能需求,目標實現“萬物智聯、數字孿生”的
50、6G 美好世界。四四、6G 應用場景應用場景及業務應用分析及業務應用分析 6G 將實現全頻譜利用、空天地一體化覆蓋、人機物智慧互聯,應用場景豐富。根據 IMT-2030 推進組2022 年 7 月發布的6G 典型場景和關鍵能力白皮書,6G 將與人工智能、大數據、先進計算等信息技術交叉融合,實現通信與感知、計算、控制的深度耦合,具備泛在互聯、普惠智能、多維感知、全域覆蓋、綠色低碳、內生安全等典型特征。從應用場景看,6G 全面支持以人為中心的沉浸式交互體驗和高效可靠的物聯網場景,構建超級無線寬帶(沉浸式云 XR、全息通信、感官互聯)、超大規模連接(數字孿生)、極其可靠通信(機器控制)、普惠智能服務
51、(智慧交互、智能互聯)、通信感知融合(多維感知)等應用場景。下面我們結合五大典型場景和 6G 潛在業務應用,分析其對 6G 網絡通信、計算、智能、感知、安全等關鍵能力的全新需求。1.超級無線寬帶超級無線寬帶 超級無線寬帶是增強移動寬帶(enhanced Mobile Broadband,eMBB)的演進和擴展,不僅將極大提升以人為中心的沉浸式通信體驗,也將在全球任意地點實現無縫覆蓋。超級無線寬帶場景將廣泛應用于生活、生產、工作、教育、娛樂等多個領域,提升人們的生活質量和工作效率。13/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 在熱點部署的場景下,以人為中
52、心的通信(例如,沉浸式 XR、通感互連、全息通信等)和以機器為中心的通信(例如,視頻監測控制、工業機器人觸覺反饋等)均對峰值速率、用戶體驗速率、系統容量、頻譜效率提出更高的要求。此外,6G 網絡還需要提供低時延和高穩定性以保障用戶體驗。(1)沉浸式云沉浸式云 XR XR(extended reality,擴展現實)業務不斷向超高清、3D、浸入式、實時交互方向發展。XR 將從信息娛樂、遠程教育等切入,替代面對面服務,同時逐步擴展到智慧安防、智慧城市、智慧工廠、數據中心等領域,助力各行業數字化轉型。未來云化 XR 系統將實現用戶和環境的語音交互、手勢交互、頭部交互、眼球交互等復雜業務,需要在相對確
53、定的系統環境下實現低時延與超高帶寬,才能為用戶帶來極致體驗。此外,云化 XR 技術中的內容上云、渲染上云、空間計算上云等將顯著降低 XR 終端設備的計算負荷和能耗,XR 終端設備將變得更輕便、更智能、更利于商業化。但同時,終端功率受限問題將更加突出,未來終端需要重點研究綠色低功耗方案。(2)全息通信全息通信 預計未來,隨著 6G 網絡能力的提升,以及高分辨率終端顯示設備的發展,全息通信將自然逼真地還原多維度信息,實現人、物及其周邊環境的三維動態交互通信,塑造智能溝通、高效學習、協同辦公、健康生活、自由娛樂等生活新形態。全息通信將廣泛應用于文化娛樂、醫療健康、教育、社會生產等眾多領域,使人們不受
54、時間、空間的限制,打通虛擬場景與真實場景的界限,使用戶享受身臨其境般的極致沉浸感體驗。全息通信要求網絡支持實現大尺寸、高分辨率的全息顯示數據傳輸,并行承載上千個并發數據流,同時保證全息交互的實時性,其對峰值速率、低時延等網絡指標均提出了較高要求。為實現大尺寸、高分辨率的全息顯示,需要終端設備具備高效的編解碼壓縮和強大的空間三維顯示能力。(3)感官互聯感官互聯 14/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 感官信息(即視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺)的有效傳輸將成為通信業務的重要組成部分,感官互聯有可能成為未來通信的重要方式之一,將廣泛應用于醫療健康、技能
55、學習、娛樂生活、工業機械、道路交通、辦公生產和情感交互等領域。用于工業場景的遠程操控需要非常精確的動作控制,對時延有較高要求。觸覺反饋的交互式 VR、UAV 遙控等應用需要與目標物體之間實現頻繁交互并同步反饋多感官信息,6G 網絡需要為多感官交互應用提供平滑、可靠的連接。2.超大規模連接超大規模連接 超大規模連接將在 5G 海量物聯網通信(massive Machine Type Communication,mMTC)基礎上,拓展全新的應用領域和能力邊界。超大規模連接的對象將包括部署在智慧城市、智慧生活、智慧交通、智慧農業、智能制造等場景的各類設備,典型應用包括遠程抄表、環境監測、智能燈桿互連
56、等。此外,未來數字孿生世界將通過部署大量傳感器,實現對日常生活中各類設備的數據采集及傳輸,并通過建模、推演、決策等環節與物理世界交互。超大規模連接的場景特點是連網設備數量巨大,但其中大部分可能僅產生零星散發的流量。與 5G 中僅支持大規模設備的低速率傳輸相比,6G 超大規模連接設備的傳輸速率將從低到高不等。數據包的傳遞頻次根據具體應用也存在較大差異,例如從一天一次到幾毫秒一次不等。此外,具備不同采集能力的傳感器其壽命也存在較大差異。這一場景在某些用例下也需要支持高精度定位、高可靠性和低時延能力。數字孿生數字孿生 隨著感知、通信和人工智能技術的不斷發展,物理世界中的實體或過程將在數字世界中得到數
57、字化鏡像復制,人與人、人與物、物與物之間可以憑借數字世界中的映射實現智能交互。未來 6G 時代將進入虛擬化的孿生數字世界,應用領域包括:工業領域的數字域優化產品設計,城市領域的城市數據大腦建設,醫療領域的數字孿生人,農業領域的生產過程模擬和推演,網絡管理領域的數字孿生網管等。以數字孿生城市為例,基于海量傳感器、高清視頻監控、無線感知等手段采集數據并進行高精度模擬,能夠實現對數字城市的監測、診斷、預測,從而輔助對物理城市的精細化管控,助力構建新型智慧城市。數字孿生將對 6G 網絡的架構和能力提出諸多挑戰,需要滿足巨大的設備連接數、高吞吐量、低時延傳輸,以便能夠精確實時地捕捉物理世界的細微變化和傳
58、輸交互信息。在集中式和分布式架構下均可進行數據采集、存儲、處理、訓練和模型生成。3.極其可靠通信極其可靠通信 極其可靠通信將在低時延高可靠通信(Ultra Reliable Low Latency Communication,URLLC)的基礎上進一步增強能力。典型應用包括智能化工業領域的機器人協作、無人機群和各種人機實時交互操作,智能交通系統中的全功能自動駕駛,精準醫療中的個性化“數字人”及遠程醫療手術,以及智慧能源、智能家居領域的應用等。除更低時延和更高可靠性要求外,機器協同交互類應用對抖動、時間同步、穩定性等確定性指標也提出了極高需求,同時需要具備中高速數據傳輸和超高精度定位的能力。為此
59、,6G 網絡設計需要考慮多維度性能需求。機器控制機器控制 未來協作式機器控制系統將基于生產作業流程,實現人機物與環境的多維度協作。協作式機器控制將從智慧工廠切入,逐步擴展到智慧農業、智慧城市、智慧交通、智慧能源等領域,從封閉場景、現場局域范圍向開放場景、廣域覆蓋逐步拓展,助力各行各業提升工作效率,確保工作安全。協作式機器控制需 15/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 要更精準的工作環境及機器動作感知,更智能的精細化控制,更準確的控制指令執行。這需要系統能夠提供安全可靠的通信服務,以滿足超低時延、超高可靠、超高確定性的控制需求。此外,還需考慮物聯網
60、終端的能量收集能力和低功耗設計需求。4.普惠智能服務普惠智能服務 普惠智能服務是 6G 的新增典型場景,依托網絡對需要進行高效分布式智能學習或推理的智能化服務提供集成化的通信和 AI 算力。它不僅服務于特定應用服務,還將服務于未來整個通信系統,提高網絡整體的性能和效率。在這個典型場景中,網絡中的大量智能體將聯合執行復雜的 AI 訓練和推理任務,從而充分利用移動邊緣側(包括設備中)的智能算力,使快捷和靈活的智能服務覆蓋社會各領域。該場景的典型應用包括數字孿生數據訓練和推理過程中的圖像識別、生成和預測,執行復雜任務的機器人協作,以及智能交互中人和機器之間知識傳遞和技能模式學習。普惠智能服務以提供
61、AI 學習和推理為目標,除了通信所需的大容量和低時延要求外,該場景還需要一組與 AI 計算性能直接相關的能力指標,如收斂時間、聯合通信和計算的能效、訓練效率和準確性、推理效率和準確性等。此外,實現原生可信的網絡安全和數據隱私保護也是該場景的重要目標與關鍵基礎條件。(1)智慧交互智慧交互 未來 6G 網絡有望在情感交互和腦機交互(腦機接口)等全新研究方向上取得突破性進展。具有感知能力、認知能力、甚至會思考的智能體將徹底取代傳統智能交互設備,人與智能體之間的支配關系將開始向著有情感、有溫度、更加平等的類人交互轉化。在智慧交互場景中,智能體將產生主動的智慧交互行為,同時可以實現情感判斷與反饋智能,因
62、此,數據處理量將會大幅增加。(2)智能互聯智能互聯 在未來 6G 網絡中,個人和家用設備、各種城市傳感器、無人駕駛車輛、智能機器人等新型智能終端將不僅可以支持高速數據傳輸,還能夠實現智能設備間的協作與學習。6G 將利用智能泛在的網絡設計,通過有效連接局部數據,實現特定環境下不同智能終端之間可靠、低時延的通信和協作,并通過大數據學習持續提升工作效率與質量。6G 網絡擁有原生智能架構,將 ICDT 技術以及工業智能深度集成到無線網絡,具備大規模分布式訓練、實時邊緣推理和本地數據脫敏等能力。為此,6G 在性能指標上需要重點考慮傳輸、分布式連接、智能服務精度、高效算力等方面的能力。5.通信感知融合通信
63、感知融合 通信感知融合是 6G 新增典型場景。感知和通信的集成將提供高精度定位、環境重構、成像、識別等多元化能力,極大促進超高分辨率和精度的應用需求,如超高精度定位、高分辨率實時無線地圖構建、基于設備甚至無設備的被動目標定位、環境重建和監控、手勢和動作識別、產品缺陷監控、訪客識別等。此外,通信感知融合也將有助于提高通信的性能和效率,例如,通過考慮用戶移動軌跡和環境變化來優化無線資源利用率。通信感知融合可以廣泛應用于很多領域,為車聯網、智能工廠等提供更好的服務。這一場景增加了新的性能維度要求,例如對距離、速度、角度的感知分辨率、感知精度、檢測概率等,其指標需求因應用而異。對于定位和環境重構等功能
64、,需要超高精度和分辨率;對于成像功能,超高分辨率是關鍵;對于手勢和活動識別,檢測概率是首要考慮因素。多維感知多維感知 16/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 未來 6G 網絡將可以利用通信信號實現對目標的檢測、定位、識別、成像等感知功能,獲取周邊環境信息,助力完成環境中實體的數字虛擬化。通信感知的典型應用包括精準定位、環境重構、安全成像、無人機送貨、自動駕駛等。6G 網絡將能提供更精確的感知精度和感知分辨率,同時需要 AI 服務泛在化的支撐,以及可靠的網絡安全保障。此外,未來移動通信網絡需要滿足農村和偏遠地區、無人區、遠洋海域等 5G 無法滿足的
65、地區的覆蓋需求。地球表面以上,無人機、飛機等飛行器也需要無線寬帶連接服務。隨著業務的逐漸融合和部署場景的不斷擴展,6G 移動通信網絡將實現地面蜂窩網絡與非地面網絡的融合,構建起全球廣域覆蓋的空天地一體化的三維立體網絡,為各類用戶提供無盲區的寬帶移動通信服務。全域覆蓋業務和場景將呈現出多樣性,與智慧城市、新媒體、工業、農業、醫療、教育和能源等各行各業緊密結合。全時全地域的無縫立體寬帶接入將為全球非地面網絡覆蓋地區提供廣域物聯網接入,提供應急通信、農作物監控、珍稀動物無人區監控、海上浮標信息收集、遠洋集裝箱信息收集等服務,支持厘米級高精度定位與導航。此外,通過高精度地球表面成像,可實現應急救援、交
66、通調度等服務。6.小結小結 結合 6G 潛在業務應用和業務挑戰分析,6G 典型場景和應用總結如下:從典型場景看,6G 將在 5G 三大場景基礎上不斷擴展,以可持續發展的方式拓展移動通信能力邊界,引入無線感知和人工智能等全新能力維度,創新構建“超級無線寬帶、超大規模連接、極其可靠通信、普惠智能服務、通信感知融合”等五大典型場景,且典型場景之間滲透、融合,共創豐富的 6G 業務應用,全面引領經濟社會數字化智能化綠色化轉型。從總體性能看,6G 總體性能指標將實現十至百倍提升,提供更高速率、更多連接、更低時延、更高精度、更廣覆蓋、更高可靠性,融合通信、計算、感知等能力支持各類智能化服務。同時,6G 將
67、構建內生安全機制來提升網絡安全水平,在系統設計等環節融入節能理念以實現綠色低碳發展,并將網絡建設和運營維護成本控制在合理水平,最終實現“萬物智聯、數字孿生”的 6G 美好世界。17/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 五、五、6G 市場趨勢市場趨勢 隨著我國消費互聯網和工業互聯網的深入發展,ICDT 等數字技術不斷融合,移動通信網絡內涵進一步豐富,涌現出一批新功能、新業務,加快推動 5G 向 6G 演進和發展。IMT-2030(6G)推進組預測,面向2030 年商用的 6G 網絡中將涌現出智能體交互、通信感知、普惠智能等新業務新服務,預計到 204
68、0 年,6G 各類終端連接數相比 2022 年增長超過 30 倍,月均流量增長超過 130 倍,最終為 6G 帶來“千億級終端連接數,萬億級 GB 月均流量”的廣闊市場發展空間。18/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 1.6G 市場的主要特征市場的主要特征 預測 1:從終端數量看,預計 2040 年,智能手機業務保持穩定增長態勢,物聯網終端將呈現千億級爆發式增長、連接數占比超過 98%。一方面,傳統智能手機業務將在 6G 時期保持穩步增長,預計到2040 年,我國移動用戶數約 20 億,相比 2022 年增長超過 20%。另一方面,面向智能生活和
69、面向工業生產的物聯網終端設備將呈現爆發式增長,總體連接規模高達 1187 億。其中,面向智能生活的物聯網終端將覆蓋個人消費、零售支付等應用,到 2040 年連接規模達 311 億,相比 2022 年增長近百倍。面向工業生產的物聯網終端將融合無線感知、人工智能、數字孿生等新技術,廣泛賦能汽車、能源、醫療、工業、遠程監測、智慧城市、交通物流等行業領域,預計 2040 年連接規模將超過 876 億,深層次激發工業互聯網發展潛力。19/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 預測 2:從月均流量看,預計 2040 年,基于 XR 設備、全息設備等新型終端設備的
70、沉浸式業務快速發展,有望貢獻超過一半的月均流量。預計到 2040 年,新型終端設備數量規模將接近 7 億臺,其中 XR設備、全息設備等面向沉浸式業務的產品趨于成熟,月均流量將突破三萬億 GB,貢獻超過一半的 6G月均總流量。2.面向面向 6G 的新興業務市場舉例的新興業務市場舉例 6G 將構建人機物智慧互聯、智能體高效互通的新型網絡,智慧內生、多維感知、數字孿生、安全內生等新功能將成為帶動終端和流量市場快速增長的重要驅動力。預計到 2040 年,具備 6G 新型感知能力的移動通信設備滲透率將超 10%,實現人、機、物等與環境的深度融合;支持 6G 智能服務的智能體設備在移動通信設備中占比超過
71、15%,實現普惠智能化服務。一是通信感知業務市場,無線感知應用走向精細化,到一是通信感知業務市場,無線感知應用走向精細化,到 2040 年通感設備規模將超百億臺,滲透率超過年通感設備規模將超百億臺,滲透率超過10%。通信感知是實現 6G 時代數字孿生愿景的重要基礎性技術。從市場需求看,一方面,數字化社會轉型帶來通信感知業務發展機遇,無人機探測、智慧交通等場景需求強烈,市場空間廣闊,感知設備數將迎來爆發性增長;另一方面,隨著 6G 網絡感知能力的不斷提高,高精度定位、環境成像、動作及表情識別等各類應用數量及規模也將不斷擴大。預測顯示,到 2040 年,支持 6G 通信感知功能的設備載體將達到 1
72、26.9 億臺,設備滲透率超過 10%。二是智能體業務市場,智能化服務將融入生產生活各領域,到二是智能體業務市場,智能化服務將融入生產生活各領域,到 2040 年智能體設備規模近年智能體設備規模近 200 億臺,億臺,滲透率超過滲透率超過 15%。面向 6G 的智能體是具備人工智能能力,能夠與外部交互、自我更新進化的智能實體,涵蓋機器人、車、攝像頭、專用機械等物理形式。面向 2030 及未來,越來越多的個人和家用設備、各種城市傳感器、無人駕駛車輛、智能機器人等都將成為新型智能體設備,將呈現出從“感知、計算、聯接、安全、執行”等基礎能力向“交流互動、端云協作、自主移動”等高級能力拓展的發展趨勢。
73、從市場需求看,智能體業務將從個人及家庭類、工業制造類、社會服務類等三大類應用賦能,廣泛覆蓋教育、娛樂、家務、工業生產、醫療、物流、交通、農業生產等各領域。預測顯示,到 2040 年,支持智能服務的智能體設備將超過 189.1 億臺,設備滲透率超過 15%。20/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 六、六、相關重點公司相關重點公司 1.中國衛星中國衛星 公司是航天科技集團中宇航制造和衛星應用的重要力量,具有天地一體化設計、研制、集成和運營能力,專注于宇航制造與衛星應用核心業務。公司作為我國小衛星及微小衛星產業鏈中下游“國家隊”,未來5 年的收入穩定增
74、長邏輯確定性強,具有中長期投資價值??梢灶A見到,“十四五”未來幾年,我國以小衛星或微小衛星為主要構成的低軌衛星互聯網星座空間基礎設施建設也有望加速落地,也將構成公司未來中短期收入提速的重要驅動力之一。2.中國衛通中國衛通 作為亞洲第二大、世界第六大固定通信衛星運營商,公司擁有優質的通信廣播衛星資源。截至 2022 年6 月 30 日,公司運營管理著 14 顆商用通信廣播衛星,擁有的衛星轉發器資源涵蓋 C 頻段、Ku 頻段以及 Ka 頻段等。根據公司官網披露,公司正在構建衛星運營服務、行業系統集成、綜合信息服務三大主業協同發展格局。此次中星 26 號衛星的成功發射,將加快公司構建三大發展格局,使
75、得公司向打造衛星通信現代產業鏈鏈長的目標邁出堅實的一步。3.創意信息創意信息 公司子公司創智聯恒從成立之初就立足于無線通信核心技術的研發,并不斷拓展 5G 相關產業方向,過去幾年,主要在運營商 toC 市場、公安專網、鐵路專網、衛星互聯網等產業方向進行了深入探索,2020年底,根據市場情況和自身的能力,抓住衛星互聯網發展機遇,開始低軌衛星通信相關技術和市場的布局。當前,完成了一系列核心技術和算法的積累,并在低軌衛星通信載荷研發上處于國內領先水平。4.普天科技普天科技 公司前身為廣州金蜂電子有限公司,成立于 1994 年,1999 年公司更名為“廣州杰賽科技發展有限公司”,2003 年整體變更設
76、立為廣州杰賽科技股份有限公司,中電科七所是主要發起人,持股比例 50.043%。2017 年收購 54 所大量優質資產,2019 年控股股東由 7 所變更為中電網通,2022 年改名為“普天科技”。公司業務集中在公網通信、專網通信與智慧應用、智能制造三大領域。公司近年來營收保持穩定水平,歸母凈利潤持續保持較高增速。專網通信營收占比約 60%,高端裝備制造毛利率顯著高于通信。根據工信部,我國的 5G 網絡建設正在穩步推進,網絡覆蓋能力持續增強。公司網規網優保持全國最大獨立第三方設計院的行業領先地位,在服務省份運營商客戶數量 33 個,綜合排名前五,處于第一梯隊。54 所是衛星通信“排頭兵”,6G
77、 時代大有可為。6G 通信網絡將實現“高速泛在、天地一體、算網融合”,我國衛星互聯網預計 2025 年初步建成,是數字經濟重要組成部分。公司控股股東中電網通公司作為電科集團通信業務唯一上市公司,是衛星通信業務的“國家隊”,公司有望通過內生+外延式發展實現較快增速。5.鋮昌科技鋮昌科技 21/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 鋮昌科技成立于 2010 年 11 月,是一家以微波毫米波模擬相控陣 T/R 芯片研發、生產、銷售和技術服務為主營業務的公司,是國內少數能夠提供相控陣 T/R 芯片完整解決方案的企業之一。公司主要向市場提供基于 GaN、GaA
78、s 和硅基工藝的系列化產品以及相關的技術解決方案。目前,公司已與多家科研院所及優勢企業開展合作,從元器件層面助力我國衛星互聯網快速、高質量、低成本發展;5G 毫米波通信方面,公司也已經和主流通信設備生產商建立了良好的合作關系,支撐 5G毫米波相控陣 T/R 芯片國產化。七、七、挑戰及展望挑戰及展望 6G 的目標是從根本上改變傳統無線網絡的能力與定位,從單純以通信為中心逐步擴展到通信、計算、感知等多種能力融合。通過計算、數據、通信、感知、AI 等多種能力之間更加緊密的集成,有望實現DOICT 多個領域技術的融合,將 6G 無線網絡將從傳統的移動通信網絡轉變為 6G 移動信息網絡,從而構筑技術創新
79、基座,服務千行百業。6G 開放云化無線網絡是實現這一遠大目標的重要途徑。傳統軟硬件緊耦合的“黑盒子”模式難以適應 6G的新定位之下對靈活性和開放性的新要求,而基于云化技術與開放理念,6G 無線網絡將逐步擁抱DOICT 融合的大趨勢,從更深層次和更廣維度拓展移動通信網絡的作用范疇,從而創造更加豐富的應用和市場機會,幫助更多企業參與到 6G 產業中,構建更加開放繁榮的 6G 生態圈。同時,實現 6G 開放云化無線網絡同樣面臨大量挑戰:1.如何設計合理的軟硬件架構如何設計合理的軟硬件架構 隨著云計算技術的發展與摩爾定律的放緩,云平臺越來越向著軟硬件融合的方向發展。一方面,越來多的任務通過卸載和硬件加
80、速的方式提高性能,另一方面,業務與管理的分離、異構計算理念日益融合進入系統中。該理念在更加強調時序、時延、可靠性等指標的云化無線網絡中更加重要,此外,還需要考慮到系統開放的情況下如何保證性能與靈活性的平衡。因此,如何清晰定義軟硬件邊界,劃分系統層次,實現靈活部署的系統架構,將是未來 6G 開放云化無線網絡研究的重點。2.如何承載多種如何承載多種 6G 系統能力系統能力 6G 多維度組網必然帶來更加復雜的系統軟件棧與功能,而計算、感知、AI 等新功能的加入,更加提升了系統的復雜度。一方面,底層硬件需要更加多樣化與靈活化,從而適應不同能力的需求。另一方面,上層系統軟件同樣在設計之初即充分考慮復雜度
81、、靈活性、性能等因素。此外,還需要一定的適配層,從而拉通上下層軟硬件功能。特別的,對于通信,多個頻帶多個功能的拉遠單元也必將帶來前傳網絡復雜度的增加,這同樣反應在無線網絡平臺的設計中。3.如何構建數據管理體系如何構建數據管理體系 6G 開放云化無線網絡的重要特征之一即數據的開放共享。然而,從實現角度,數據的開放必然帶來大量的流量與存儲需求,這與強調傳統強調流式處理的通信應用對資源的需求差異巨大。因此,對于云化無線網絡,如何在最小的系統代價之下,對數據的獲取、存儲、管理等體系進行精巧設計,從而更好服務于內生 AI 等應用也是重要課題之一。22/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業
82、|深度深度|研究報告研究報告 4.如何解決安全問題如何解決安全問題 更加開放的無線網絡必然帶來更多樣化的安全問題。雖然軟硬件解耦的體系可以帶來各類應用的統一管理,在一定程度上減少了系統碎片化的問題。但是,IT 化改造后的無線網絡必然會面臨更加復雜多樣的安全漏洞問題。在網絡安全日益嚴峻的背景下,安全問題是最為重要的研究課題之一。5.如何實現服務質量保障如何實現服務質量保障 5G 網絡切片進行 SLA 保障的技術和 6G 服務化 RAN 技術可以融合,可以通過不同類型的微服務組裝來實現相應的網絡切片,用于支持數據通信,算力傳遞,電磁感知等功能,這種服務化架構將能夠靈活適應“空天地一體化”的網絡拓撲
83、,也能滿足“人機物多元交互”的各類業務,當然由于網絡功能的重定義,各類服務的物理和邏輯部署形態也將發生較大變化,服務間交互方式也需重新定義,如何在這種彈性網絡下實現確定性的服務,面臨很大挑戰,主要的技術方向可能包括:高精度高可靠的服務間同步機制、算法、低成本硬件等;服務間接口能力協商機制、高速接口、確定性路由等;具有處理時間保證的數據流驅動機制、數據緩存排隊策略、高效時間戳設置及解析方法;基于 SLA 保障的智能服務編排調度技術、隨流 SLA 感知等。6.如何帶動產業協同如何帶動產業協同 6G 開放云化無線網絡的背后,是 DOICT 融合的必然趨勢。多個行業多個領域的交叉,必然帶來更加復雜的協
84、同問題。一方面,6G 開放云化無線網絡需要各個領域各展所長,提供最為先進的技術方案;另一方面,6G 開放云化無線網絡同樣需要融合各個領域的頂層設計,從而實現各類技術的有機融合。這樣的工作很難由一家或者幾家企業完成,因此,更加有必要在 6G 開放云化無線網絡的研發中,探索新機制、新思路,從而更高效融合產學研用。6G 開放云化無線網絡的實現需要跨行業、學術界、開源社區和標準組織的不同參與者的共同努力。6G開放云化無線網絡也必將融合革命性的技術、商業模式和應用,為用戶帶來簡化和便利以及令人難以置信的新體驗。八八、參考研報、參考研報 1.華泰證券-通信行業:關注數字中國規劃與 6G 研發 2.民生證券
85、-衛星互聯網行業點評:工信部推進“6G”研發,衛星互聯網就是“6G”3.北京郵電大學&中國移動研究院-通信行業 6G 研究系列白皮書:6G 全息通信應用場景 4.中國電信-通信行業:6G 愿景與技術白皮書 5.中國移動-通信行業:6G 網絡架構技術白皮書 2022 版 6.中國信通院-6G 典型場景和關鍵能力白皮書 7.華西證券-普天科技-002544-背靠中電網通,6G 時代織天網 8.中關村泛聯移動通信技術創新應用研究院-通信行業:6G 無線網絡開放與云化技術白皮書 9.中國移動研究院-通信行業 6G 無線網絡架構和功能 10.光大證券-信維通信-300136-2022 年三季報點評:新興
86、業務多向拓展,增長動能強勁 11.民生證券-意華股份 2022 年度業績預告點評 業績整體符合預期,光伏業務發展強勁 23/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 12.意華股份(002897)000009 title 光伏支架高增,減值&匯兌拖累 22Q4 業績 13.華西證券-普天科技-002544-背靠中電網通,6G 時代織天網 14.光大證券-鋮昌科技-001270-首次覆蓋報告:相控陣 TR 芯片龍頭有望受益于衛星互聯網快速成長趨勢 15.長城證券-中國衛通-601698-公司動態點評:我國首顆超百 Gbps 容量的高通量衛星中星 26 號成功發射,利好公司長期發展 16.中航證券-中國衛星-600118-公司點評:三季度收入明顯增長,有望受益于衛星互聯網空間基礎設施建設提速 免責聲明:以上內容僅供學習交流,不構成投資建議?;鄄┗鄄┕倬W官網: 電話:電話:400400-806806-18661866 郵箱:郵箱: