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1、2024 年年 11 月月版權聲明版權聲明 Copyright Notification未經書面許可未經書面許可 禁止打印、復制及通過任何媒體傳播禁止打印、復制及通過任何媒體傳播2024 IMT-2030(6G)推進組版權所有目錄前言.1第一章 背景.2第二章 六大場景用例.3沉浸式通信.3全息通信.3沉浸式 XR.4感官互聯.6XoWiFi 業務.7超低時延高可靠通信.8機器控制與協作.9自動駕駛和無人機.11智能電網.12超大規模連接.13廣域環境監測.14智慧農業互聯.15自動化資產管理與全域追蹤.17數字孿生.19智慧家庭.20感知與通信融合.21目標成像.21人體活動識別.22環境重
2、構.24監測業務.26入侵檢測.27多維/多模態感知用例.28復雜環境下的自適應通信調度與定位.30人工智能與通信融合.31智能機器人協作.32分布式數據管理.33多節點聯合推理.34基于意圖的智能實時通信.35網絡大模型與智能內生.38泛在連接.40泛在接入.40全域覆蓋.42衛星物聯網.43第三章 網絡能力與運營用例.45分布式網絡.45場景定制化及快速構建的分布式網絡.45分布式網絡的協同.47網間容災協同.49分布式網絡中用戶數據的一致性.50跨子網移動時用戶業務的連續性.51分布式網絡部分中斷時的慣性運行.52以用戶為中心.54自定義家庭網絡.54面向多元用戶的聯盟網絡.55普惠的邊
3、緣部署與體驗加速.58網絡運營.59提升易運營性的網絡簡化.59網絡區塊鏈服及多方運營用例.60基于網絡數字孿生的網絡運營.62痛點場景增強.64衛星共建共享.66業務基礎能力.67業務使能.67網業協同.68業務感知與差異化轉發.70移動算力服務.72計算卸載.72端到端算網協同.74高效內容網內分發.77數據服務.78網絡側數據采集.78UE 收集網絡數據.80多點異步數據轉發.81數據隨路處理.82數據存儲卸載.83數據交易和共享.85第四章 終端用例.88終端形態及能力.88多 UE 聚合.92基于端網協同的移動 AI.94第五章 安全服務用例.96安全能力擴展.96用戶隱私.98網絡
4、韌性.99基于泛在智聯場景下數字身份體系.101運營商做認證中心用例.102基于數字身份體系的泛在驗證.103第六章 綠色低碳用例.105網絡能效管理.105設備能效管理.107用戶能效服務.109無線能量傳輸和能量收集.110廣域可持續綠色網絡.112低碳經濟模型設計.114第七章 需求總結.117六大場景用例需求總結.117沉浸式通信.117超低時延高可靠通信.118超大規模連接.119感知與通信融合.119人工智能與通信融合.120泛在連接.121網絡能力與運營用例需求總結.122分布式網絡.122以用戶為中心.123網絡運營.124業務基礎能力.125移動算力服務.126數據服務.12
5、8終端用例需求總結.129安全服務用例需求總結.131綠色低碳用例需求總結.132第八章 總結與展望.135參考文獻.136縮略語簡表.138貢獻單位.141圖目錄圖 2.1-1 全息通信.3圖 2.1-2 沉浸式 XR.5圖 2.1-3 感官互聯.6圖 2.1-4 XoWiFi.8圖 2.2-1 機器控制與協作.9圖 2.2-2 自動駕駛和無人機.11圖 2.2-3 智能電網.12圖 2.3-1 廣域環境監測.14圖 2.3-2 智慧農業互聯.16圖 2.3-3 自動化資產管理與全域追蹤.18圖 2.3-4 數字孿生.19圖 2.3-5 智慧家庭.20圖 2.4-1 目標成像.22圖 2.4
6、-2 人體活動識別.23圖 2.4-3 環境重構.25圖 2.4-4 微形變監測.26圖 2.4-5 入侵檢測.27圖 2.4-6 多維/多模態感知.29圖 2.4-7 感知與通信調度.30圖 2.5-1 智能機器人協作.32圖 2.5-2 分布式數據管理.33圖 2.5-3 多節點聯合推理.35圖 2.5-4 基于意圖的智能實時通話.36圖 2.5-5 基于意圖的智能任務實時驅動.37圖 2.5-6 基于意圖的智慧實時交互.37圖 2.5-7 網絡智能內生.39圖 2.6-1 泛在接入.41圖 2.6-2 全域覆蓋.42圖 2.6-3 衛星物聯網.43圖 3.1-1 場景定制化及快速構建的分
7、布式網絡.46圖 3.1-2 分布式協同網絡.48圖 3.1-3 網間容災協同.49圖 3.1-4 分布式網絡中海量用戶的數據一致性.50圖 3.1-5 用戶跨子網移動場景下分布式自治移動管理.51圖 3.1-6 分布式網絡中網絡部分中斷時用戶的慣性運行.53圖 3.2-1 自定義家庭網絡場景.55圖 3.2-2 面向多元用戶的聯盟網絡.56圖 3.2-3 普惠的邊緣部署與體驗加速.58圖 3.3-1 提升易運營性的網絡簡化.59圖 3.3-2 基于區塊鏈網絡多方協作運營.61圖 3.3-3 網絡數字孿生.62圖 3.3-4 痛點場景增強.64圖 3.3-5 衛星共建共享.66圖 3.4-1
8、業務使能基礎能力.67圖 3.4-2 網業協同.69圖 3.4-3 業務感知與差異化轉發.71圖 3.5-1 計算卸載.72圖 3.5-2 端到端網絡算網協同.74圖 3.5-3 內容網內分發.77圖 3.6-1 網絡側數據采集.79圖 3.6-2 UE 收集網絡數據.80圖 3.6-3 多點異步數據交換.81圖 3.6-4 數據隨路處理.83圖 3.6-5 端側數據存儲卸載.84圖 3.6-6 數據交易和共享.85圖 4.1-16G 終端能力.88圖 4.2-1 多 UE 聚合.93圖 4.3-1 端網協同的移動 AI.95圖 5.1-1 安全能力擴展.96圖 5.2-1 用戶隱私保護.98
9、圖 5.3-1 網絡韌性.100圖 5.4-1 泛在智聯身份接入.101圖 5.5-1 運營商做認證中心接入.102圖 5.6-1 泛在驗證.104圖 6.1-1 網絡能效管理.106圖 6.2-1 設備能效管理.108圖 6.3-1 用戶能效服務.109圖 6.4-1 無線能量傳輸和能量收集.111圖 6.5-1 廣域可持續綠色網絡.113圖 6.6-1 低碳經濟模型.115表目錄表 2.1-1 全息通信需求.4表 2.1-2 沉浸式 XR 需求.6表 2.1-3 感官互聯需求.7表 2.1-4XoWiFi 需求.8表 2.2-1 機器控制與協作需求.10表 2.2-2 自動駕駛和無人機需求
10、.12表 2.2-3 智能電網需求.13表 2.3-1 廣域環境監測需求.15表 2.3-2 智慧農業互聯需求.17表 2.3-3 自動化資產管理與全域追蹤需求.18表 2.3-4 數字孿生需求.19表 2.3-5 智慧家庭需求.21表 2.4-1 目標成像需求.22表 2.4-2 人體活動識別需求.24表 2.4-3 環境重構(無人機物流)需求.25表 2.4-4 微形變監測需求.27表 2.4-5 入侵檢測需求.28表 2.4-6 多維/多模態感知需求.29表 2.4-7 復雜環境下的自適應通信調度與定位需求.31表 2.5-1 智能機器人協作需求.32表 2.5-2 分布式數據管理需求.
11、34表 2.5-3 多節點聯合推理需求.35表 2.5-4 基于意圖的智能實時通信需求.37表 2.5-5 網絡大模型與智能內生需求.40表 2.6-1 泛在接入需求.41表 2.6-2 全域覆蓋需求.43表 2.6-3 衛星物聯網需求.44表 3.1-1 場景定制化及快速構建的分布式網絡需求.47表 3.1-2 分布式協同網絡需求.48表 3.1-3 網間容災協同需求.50表 3.1-4 分布式網絡中海量用戶的數據一致性需求.51表 3.1-5 用戶跨子網移動場景下分布式自治移動管理需求.52表 3.1-6 分布式網絡中網絡部分中斷時用戶的慣性運行需求.53表 3.2-1 自定義家庭網絡需求
12、.55表 3.2-2 面向多元用戶的聯盟網絡需求.57表 3.2-3 普惠的邊緣部署與體驗加速網絡需求.58表 3.3-1 提升易運營性的網絡簡化需求.60表 3.3-2 基于區塊鏈網絡多方協作運營需求.62表 3.3-3 網絡數字孿生需求.63表 3.3-4 痛點場景增強需求.65表 3.3-5 衛星共建共享需求.66表 3.4-1 業務使能基礎能力需求.68表 3.4-2 網業協同能力需求.69表 3.4-3 業務感知與差異化轉發需求.71表 3.5-1 計算卸載需求.73表 3.5-2 端到端網絡算網協同需求.76表 3.5-3 內容網內分發需求.77表 3.6-1 網絡側數據采集需求.
13、79表 3.6-2 網絡數據收集需求.81表 3.6-3 多點異步數據交換需求.82表 3.6-4 數據隨路處理能力需求.83表 3.6-5 端側數據存儲卸載需求.84表 3.6-6 數據交易和共享需求.87表 4.1-16G 終端能力需求.91表 4.2-1 多 UE 聚合用例需求.94表 4.3-1 端網協同的移動 AI 相關需求.95表 5.1-1 安全能力擴展需求.97表 5.2-1 用戶隱私保護需求.99表 5.3-1 韌性需求.100表 5.4-1 泛在智聯身份接入需求.102表 5.5-1 運營商做認證中心接入需求.103表 5.6-1 泛在驗證需求.104表 6.1-1 網絡能
14、效管理需求.106表 6.2-1 設備能效管理需求.108表 6.3-1 用戶能效服務需求.110表 6.4-1 無線能量傳輸和能量收集需求.112表 6.5-1 廣域可持續綠色網絡需求.114表 6.6-16G 網絡的低碳經濟模型需求.115表 7.1-1 沉浸式通信需求.118表 7.1-2 超低時延高可靠通信需求.119表 7.1-3 超大規模連接需求.119表 7.1-4 感知與通信融合需求.120表 7.1-5 人工智能與通信融合需求.120表 7.1-6 泛在連接需求.121表 7.2-1 分布式網絡需求.122表 7.2-2 以用戶為中心需求.124表 7.2-3 網絡運營需求.
15、125表 7.2-4 業務基礎能力需求.125表 7.2-5 移動算力服務需求.126表 7.2-6 數據服務需求.128表 7.3-1 終端需求.129表 7.4-1 安全服務需求.132表 7.5-1 綠色低碳需求.1331前前言言IMT-2030(6G)推進組自 2019 年成立以來,全面布局愿景與需求、無線技術、網絡技術、頻譜、標準與國際合作、經濟社會以及技術試驗等 6G 工作。在 6G 愿景與需求方面,推進組持續探索,先后于 2021 年和 2022 年發布了6G 總體愿景與潛在關鍵技術白皮書與6G 典型場景與關鍵能力白皮書,提出的典型場景和關鍵能力指標均被 ITU 采納;同時,針對
16、具體場景進行細化需求研究,發布了6G 感知需求、6G AI 即服務需求、6G 沉浸式多媒體業務需求、6G 分布式網絡需求、算網協同管理需求等一系列研究報告。2023 年 11 月,國際電信聯盟(ITU)批準了IMT 面向 2030 及未來發展的框架和總體目標建議書(簡稱建議書),該建議書作為 6G 綱領性的文件,匯聚了全球 6G 愿景共識,描繪了 6G 目標與趨勢,提出了 6G 的典型場景及能力指標體系。6G 研究工作已從“總體概念階段”進入到“技術研究和評估準備階段”,6G 需求與用例研究也將持續對照 6G 關鍵技術研究進展,同時跟進 5G-A 的商業實踐情況,及時進行調整和優化。在此背景下
17、,本報告基于 IMT-2030(6G)推進組研究成果,從六大場景、網絡能力與運營、終端、安全服務以及綠色低碳等領域,系統梳理和總結 6G 需求,以具體用例的形式進行呈現,旨在為后續 6G 技術研究、標準制定以及產業發展提供需求支撐和方向性指引,助力 6G 超越歷代 IMT 系統,實現最為成功的商用。2第一章第一章背景背景面向 2030 年及未來,人類社會將進入智能化時代,數字世界與物理世界將無縫融合,社會服務均衡化、高端化,社會治理科學化、精準化,社會發展綠色化、節能化將成為未來社會發展趨勢。經濟、社會、環境的可持續發展以及技術的創新演進將驅動移動通信技術持續從 5G 向 6G 迭代升級,推進
18、 6G 向泛在互聯、普惠智能、多維感知、全域覆蓋、綠色低碳、安全可信等方向拓展。在工信部、發改委、科技部指導下,IMT-2030(6G)推進組于 2019 年 6 月成立,致力于 6G 愿景需求、關鍵技術、頻譜規劃、標準研制、試驗驗證等研究,研究成果持續輸入至國際電信聯盟(ITU)6G 相關工作中,助力推動形成全球 6G 共識、突破 6G技術創新。2023 年 11 月,ITU 批準了 IMT 面向 2030 及未來發展的框架和總體目標建議書1(簡稱建議書),建議書明確了 6G 六大典型場景和十五項關鍵能力指標,全球業界對 6G 概念初步達成了共識,中國提出的典型場景和關鍵能力指標均被 ITU
19、 采納。在典型場景方面,6G 在 5G 三大場景基礎上增強和擴展,包含沉浸式通信、超大規模連接、極高可靠低時延、人工智能與通信的融合、感知與通信的融合、泛在連接等 6G六大場景。同時,提出 6G 系統設計原則包括但不限于可持續性、安全性/隱私性/彈性、連接未連接的用戶,以及提高整體系統性能的泛在智能。當前 6G 發展已從愿景概念階段走向技術突破階段,6G 需求標準也已正式拉開序幕?;?ITU 建議書的 6G 整體框架和目標,結合 IMT-2030(6G)推進組研究成果,本報告梳理更為深入和具體的 6G 用例,除了六大場景相關用例,還探討了網絡能力與運營、終端、安全服務、綠色低碳等領域的業務應
20、用,同時,對豐富的 6G 用例需求進行總結,以期為后續 6G 系統設計、技術研究提供指引與參考。3第二章第二章六大場景用例六大場景用例基于 5G 增強移動寬帶、海量物聯網、低時延高可靠三大典型場景,6G 進一步深化和拓展,提出沉浸式通信、超大規模連接、極高可靠低時延、人工智能與通信的融合、感知與通信的融合、泛在連接六大典型場景,隨之需求用例更為豐富,在此背景下,本章介紹六大場景相關用例。沉浸式通信沉浸式通信沉浸式通信是指利用人的感官和認知,通過技術手段為用戶營造身臨其境的感受,從而提供一系列高逼真度體驗的業務。高逼真度體驗可基于各類多媒體技術的結合實現,如感知信息獲取、媒體處理、媒體傳輸、媒體
21、同步和媒體呈現。6G 沉浸式業務可以分為沉浸式 XR、全息通信、感官互聯、XoWiFi 等。全息通信全息通信全息技術可以立體重現包括人體、設備、建筑、自然景觀等在內的任意物體。全息通信基于裸眼或借助頭顯設備(HMD),將被攝對象的全息信息流通過網絡傳輸至指定地點,再利用全息投影或成像技術立體重現被攝對象,并實現和被攝對象間的通話、操控等實時交互性操作,使人們不受時間、空間的限制,打通虛擬場景與真實場景的界限,結合更加豐富的交互方式,包括文字、語音、圖像、視頻、觸覺、腦機接口等,使用戶享受身臨其境般的極致沉浸感體驗。圖 2.1-1 全息通信未來全息通信將自然逼真地還原多維度信息,實現人、物及其周
22、邊環境的三維動態交互通信,廣泛應用于文化娛樂、醫療健康、教育、社會生產等眾多領域,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。4從理論上說,全息顯示技術不僅可以實現 360 度三維投影展示,還能實現投影內容與用戶之間的互動。然而,當前全息顯示技術較多體現在圖像呈現環節的光學處理上,無法實現數據交互處理。并且,當前全息顯示技術的實現仍然需要介質來充當“投影幕布”,離真正的裸眼全息還存在相當的差距。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,未來 6G 時代將會實現全息三維顯示,無須佩戴任何裝備,只靠裸眼就可以 360 度全視角看到 3D 呈現效果,并且從不同
23、角度觀看都會展示出不同的信息,帶給用戶身臨其境的視覺體驗。另外,全息實時交互能實現用戶與全息 3D 對象之間的互動,在用戶觀看全息呈現內容的同時,用戶的行為動作和指令可以實時影響到被呈現的對象,從而真正實現人機互動。具體需求如下:表 2.1-1 全息通信需求沉浸式沉浸式 XRXR 是一個結合了 VR、AR 和 MR 的技術概念集合,沉浸式 XR 是 XR 更深入發展的形式,被稱為是未來交互的終極形態。它通過對視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等感官信息的完全模擬和實時交互,實現用戶體驗擴展與人機互動,給用戶創造身臨其境、感同身受的逼真體驗。6G 沉浸式 XR 業務相比于現有 5G 網絡下的 AR/VR 業
24、務而言,類型具體需求通信需求傳輸速率:最高可達百 Gbps 量級端到端時延:亞 ms 至十 ms 量級同步:多維度全息信息(視音頻、觸覺、嗅覺、味覺等)需保持嚴格同步并發數據流:約 1000 個,包括傳統數據流(信令流、音頻流、視頻流)以及媒體流(觸覺、嗅覺等)計算/智能需求全息圖算力需求大,采集端提供大容量通道,傳輸端需提供高速穩定網絡連接;全息模態轉換需要大模型實現音視頻、文字、手勢等信息間的實時轉換,并支持多流并發感知需求多維度感知:位置、動作軌跡、觸感、腦機接口信息等安全需求人臉特征、聲音等敏感信息需極高安全的網絡保障終端需求具備高效的編解碼壓縮和強大的空間三維顯示能力5需要提供更高的
25、業務特性以滿足用戶體驗,這些業務特性包括超高分辨率、高幀率、寬色域、高位深高動態范圍、寬色域、寬視場角、編碼壓縮技術、傳輸方式等,以及更自然的交互方式。因此,6G 沉浸式 XR 業務對平臺、網絡和終端都提出了新的挑戰。XR 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。例如,在教育培訓領域,高度沉浸式的 XR應用可以提高學生的注意力和興趣;在醫學方面,XR 技術可應用于臨床方案測試;在工程、建筑和地理信息科學領域,可以借助 XR 技術簡化復雜結構的建模,進行
26、可視化分析。運營商已具備提供實時通信業務的能力,業務形式從初期的文本消息、高清音視頻通話,逐漸擴展到支持實時協作的基礎交互式業務,伴隨 XR、裸眼 3D 等創新技術的涌現,運營商可進一步提供全融合的沉浸式實時通信與協作,涵蓋多種類型的沉浸式終端,包括 VR 頭顯,AR 眼鏡,裸眼 3D 設備等,同時兼容普通手機。圖 2.1-2 沉浸式 XR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。業務平臺需對沉浸式 XR 業務提供渲染、同步、編碼、分發、存儲、管理等功能,并支持全景視頻數據、F
27、OV 視頻數據的傳輸?;?3GPP R17 XR 項目的研究,目前 XR 業務的數據率為下行 30/45Mbps,上行 10Mbps(AR 場景),未來隨著視頻分辨率以視頻幀率等要求的提升,對數據率提出了高達 Gbps 的要求。以 24K分辨率 VR 視頻,1/100 的壓縮率為例,沉浸式 XR 網絡傳輸速率需求達到 11.5Gbps。同時,沉浸式 XR 的端到端時延應低于 MTP(Motion To Photons)要求,即小于 20ms,而為了讓人們獲得最佳的沉浸式體驗,應達 10ms 左右。除此之外,XR 業務還具有可變包大小、非整數周期、抖動、多流的業務特性。具體需求如下:6表 2.
28、1-2 沉浸式 XR 需求感官互聯感官互聯感官互聯是以觸覺、嗅覺、味覺、聽覺和視覺多個維度的感知,現階段觸覺研究較多。視覺和聽覺一直是傳遞信息的兩種基本方式,然而人類用來接收信息的感官除了視覺和聽覺以外,觸覺、嗅覺和味覺等其他感官也在日常生活中發揮著重要作用。隨著傳感器技術等的進步,人體感覺的采集和重現正在成為可能,6G 網絡將會支撐將多種感官(如味覺、嗅覺、觸覺甚至情感等)納入交互通信的功能,感官互聯之間的協作參與通信將會成為重要的發展趨勢。圖 2.1-3 感官互聯感官互聯可應用于包括健康醫療、技能學習、娛樂生活、道路交通、辦公生交和情感交互等領域。以觸覺為例,依照采樣面積、信號采集器件的精
29、度,實時的觸覺信號傳輸速率一類型具體需求通信需求傳輸速率:Gbps 量級,對上行數據速率也提出高要求空口時延:數 ms計算/智能需求XR 視圖算力需求大,采集端提供大容量通道,傳輸端需提供高速穩定網絡連接分布式計算支持云渲染、多觸感融合等感知需求多維度感知:位置、動作軌跡等高感知精度、低感知信息傳輸時延等安全需求人臉特征、聲音等敏感信息需極高安全的網絡保障,XR 個人數字資產的安全管理與授權使用終端需求視頻、語音、手勢、文字等實時數據流的采集與顯示7般為 20kbit/s 10 Mbit/s。人體對觸覺感知的靈敏度為 1ms 以內,遠高于音頻和視頻信號,且觸覺信號攜帶的多維信息要求傳輸具有協同
30、一致性。因此,通信時延需要保持在 1ms 以內,才能使網絡傳輸觸覺時,大腦不會產生時延感。同時,多維信息協同傳輸時,數據量將會隨著傳輸的感覺信息數量的增加而增加,所以通信網絡的最大吞吐量需要成倍地提升,并且對速率更高的要求。高突發、主從交互的觸覺信號在傳輸過程中會對網絡提出超低延遲和超高可靠性的要求,即要求延遲小于 10 ms,而可靠性最高可達 99.99999%,丟包率不超過 0.001%。具體需求如下:表 2.1-3 感官互聯需求XoWiFi 業務業務XoWiFi 業務指全域覆蓋和泛在連接場景下,或在地面網絡覆蓋不好場景下,用戶通過 WiFi 接入,使用空天地一體化的實時交互類融合通信(含
31、視、聽、觸多維信息),并保持 XoWiFi 與其他連接一致的實時交互業務體驗。類型具體需求通信需求用戶體驗速率:數十 Mbit/s端到端時延:1ms同步:多維度全息信息(視音頻、觸覺、嗅覺、味覺等)需保持嚴格同步計算/智能需求算力需求大,采集端提供大容量通道,傳輸端需提供高速穩定網絡連接分布式與智能服務支持多感官融合感知需求多維度感知:位置、動作軌跡、觸感等安全需求個人生物特征需安全網絡保障,在物理傳輸中嵌入針對竊聽者和攻擊者的通信安全機制終端需求具備相應傳感器裝置8圖 2.1-4XoWiFi未來基于 XoWiFi 業務,用戶無論是在移動網絡覆蓋不好的家里或公共場所,還是在飛機和輪船上,都能通
32、過 WiFi 接入使用沉浸式通信服務,實現“永久在線、隨時互動”。WLAN 和 6G 無線融合網絡可根據網絡狀態、業務需求,智能按需將沉浸式通信多媒體數據遷移、分流至 WiFi 接入和傳輸,提升網絡效率和用戶體驗。6G 沉浸式通信的超高并發流同步、新型編解碼技術、全新媒體類型以及全新渲染呈現等技術對網絡的要求更高,WiFi 接入場景下的業務體驗將是挑戰。同時沉浸式體驗對網絡的高吞吐量和超高速內容分發能力提出了挑戰,需根據媒體流的編碼、壓縮、渲染等算力需求,結合云、網、端等多種算力資源的狀態和能力,將海量多媒體數據智能分發到合適的算力節點進行處理。例如,將涉及大量計算的渲染放在計算能力強大的云中
33、心進行處理,將媒體流的編解碼分發到網絡邊緣的多個算力節點共同處理完成。當前 WiFi 接入 4/5G 網絡時選擇接入網關的路由方式固定且單一,無法滿足智能媒體分發和路由需求,且當前 3GPP 定義只定義了 5G XR 業務,且未考慮多接入融合場景。以上有必要在 6G 網絡結合泛在連接的實現來解決。具體需求如下:表 2.1-4 XoWiFi 需求類型具體需求性能需求滿足沉浸式通信等實時交互類業務的端到端性能要求廣域通信需求支持家庭、商企、飛機、輪船等場景的廣域(含跨國)服務智能媒體路由和控制需求根據多媒體數據分發策略為 WiFi 接入的終端業務流選擇最優的網絡接入點。根據網絡狀態、多媒體業務路由
34、策略,對多媒體數據進行智能分流、遷移、精細化 QoS 管理超低時延高可靠通信超低時延高可靠通信在工業互聯網、車聯網等新興起的業務領域,對極低傳輸時延、確定時延抖動、9超高可靠性等底線服務要求以及對網絡可用性和確定性的高度期望促使了通信技術的進一步創新。當前,5G 低時延高可靠通信技術進一步提升無線空口性能,但難以支持跨廣域網、端到端的確定性通信和非周期性業務。在這一背景下,6G 超低時延超高可靠通信需求日益凸顯,為應對這些挑戰提供了新的技術及解決方案,例如低傳輸延時、高精度授時、高傳輸速率、低時延抖動和超可靠傳輸等。6G 超低時延高可靠通信在多個領域都具有廣泛的應用前景,尤其面向垂直行業,朝向
35、核心環節深層次擴展,包括機器控制與協作、自動駕駛和無人機以及智能電網等。機器控制與協作機器控制與協作機器控制與協作技術是一項高效的創新技術,其目標在于構建一個智能、高效的設備生態系統,使不同設備之間能夠通過高速穩定的網絡連接實現實時信息傳遞,從而協同完成各種復雜任務,進一步提升作業效率,降低人工管理及調度成本。這一技術借助先進的傳感器、強大的計算和高效的通信技術,實現了設備之間的即時交互和協同操作,徹底打破時空的限制,推動自動化和智能化的全面發展。在工業制造方面,機器協作將成為生產線的智能化引擎,不同機器之間通過網絡傳輸實時信息,協同完成復雜的制造任務。傳統的有線通信,如工業以太網,在可靠性和
36、時延方面可滿足單點、非移動等工業制造場景需求,但在數字化和無人化趨勢下,個性化生產、柔性制造等新需求涌現,對工業網絡提出靈活、高效、動態可拓展等新要求。為適應工業自動化和智能化領域對靈活通信的需求,無線通信被視為一項有潛力的解決方案,關鍵在于無線通信是否能夠提供超低時延和高可靠性,尤其是在自動化控制系統中,以確保實時的感知和決策。在物流管理方面,機器協作將推動物流流程的更優化和自動化。自動搬運機器和智能分揀系統通過超低時延高可靠的網絡連接,實時協同工作,實現貨物的高效搬運和智能分揀,提高物流效率的同時降低物流成本,極大提高供應鏈管理的靈活性和可持續性。圖 2.2-1 機器控制與協作10機器遠程
37、控制技術,結合高清視頻回傳、邊緣計算等先進技術,可以在地面控制室實現對作業的遠程操控。遠程控制要確保指令的實時傳輸并支持多設備間的協同工作,對時延、帶寬以及可靠性要求極高。遠程控制應用在醫療、工業等領域能顯著提升作業效率、安全性和智能化水平。傳統天車操作存在諸多問題,如惡劣工作環境、安全隱患、分散崗位等。傳統控制方式僅能實現簡單操控并且時延較大、難以滿足高清視頻回傳和實時精準控制需求。隨著超低時延高可靠通信技術的不斷演進,結合天車電氣自動化改造、邊緣計算和機器視覺等技術,使得通過地面集控室進行遠程控制成為切實可行。遠程醫療通過結合高清視頻回傳、AI 和機器視覺等技術,醫生可以在地面控制室實時觀
38、察患者的生理狀況,進行遠程診斷和治療。實現遠程醫療的低時延和高可靠是關鍵因素,確保醫生在遠程操控醫療設備時能夠獲得實時反饋,使其感覺就像親臨現場一樣。這對于提高手術的精準度和成功率至關重要。盡管 5G 網絡在高可靠低時延方向取得不小進展,但依然無法滿足機器遠程控制與協作對通信的需求。未來 6G 網絡的發展有望進一步提高通信速率和降低時延,為大規模工業制造中的機器協作提供更為可靠和高效的網絡支持。高速、低時延的 6G網絡將使機器能夠更加實時地共享信息,實現更緊密的協同作業,推動機器協作技術在各個領域的進一步創新和應用。機器控制與協作的具體需求如下:表 2.2-1 機器控制與協作需求類型具體需求通
39、信需求端到端時延:小于毫秒級2,確保機器之間的實時響應和協同作業可靠性:99.99999%2同步:設備間時鐘保持嚴格同步,以確保協同作業的準確性速率:Gbps 量級2,以支持大規模數據的實時傳輸計算/智能需求提供高效的計算能力,以滿足機器協同中的數據處理和決策需求安全需求對機器傳輸的敏感信息進行高安全性的網絡保障,以防止數據泄露和攻擊靈活性和可擴展性網絡需要具備靈活性,以適應不同規模和類型的機器協同作業。網絡架構應具備良好的可擴展性,以應對未來產線的規模增長設備兼容性確保異構機器設備間可以互聯互通和協同工作11自動駕駛和無人機自動駕駛和無人機自動駕駛和無人機技術通過先進的感知、決策和執行系統,
40、賦予車輛和飛行器在無人操控的情況下進行導航、避障、決策等操作的能力。自動駕駛技術主要應用于地面交通工具,旨在實現在無需人工干預的情況下安全、高效地行駛。而無人機技術則廣泛應用于空中領域,無人機間的低時延通信及高可靠協同工作成為其規?;瘧玫年P鍵。這些技術通過網絡傳輸實時環境感知數據,以實現高效、安全的運行,因此對網絡的時延、抖動、高精度時間同步要求嚴苛。圖 2.2-2 自動駕駛和無人機在交通運輸領域,自動駕駛技術將通過實時數據感知和網絡通信優化交通流,提高行車安全性,為駕駛員提供更智能的駕駛體驗。汽車之間通過網絡傳輸的實時數據將實現協同行駛,減少擁堵,提高交通效率,同時通過感知系統及時識別和應
41、對道路狀況,降低交通事故風險。在物流領域,無人機將發揮重要作用,實現快速、精準的配送服務。通過網絡傳輸的實時信息,無人機可以監測貨物位置,避開交通擁堵,減少物流運輸時間,提高效率。這將帶來更迅速、便捷的物流體驗,特別是對于緊急物資的送達,具有顯著的優勢。在巡檢領域,無人機技術發揮著重要的作用,無人機能夠迅速而全面地監測大范圍的區域,實現對建筑、基礎設施、輸電線路等的高效巡檢。低時延和高可靠性的通信,使得在無人機與操作中心之間建立穩定、及時的通信通道成為實現成功巡檢的關鍵因素。未來 6G 在自動駕駛和無人機領域的關鍵焦點為超低時延和高可靠性通信,以確保在自動駕駛和無人機操作中實現亞毫秒級的感知數
42、據傳輸和實時決策。多設備連接和協同操作將成為一個重要方面,實現車輛之間、無人機之間以及車輛和無人機之間的智能交互和共享感知數據。12表 2.2-2 自動駕駛和無人機需求智能電網智能電網智能電網作為下一代電網,將在發電、配電和電力通信等方面做進一步的完善,以實現其安全、可靠、靈活的要求。相比于普通電網,智能電網將會產生海量的信息數據,需要超低時延高可靠的通信網絡來監控。圖 2.2-3 智能電網在智能電網中,典型應用場景包括電力配電網的差動保護和輸電設備的監測,這些場景對超低時延和高可靠性的通信需求非常大。超低時延和高可靠性的通信是提高電力系統的故障檢測和處理效率關鍵因素。差動保護是電力系統中一種
43、關鍵的保護機制,用于檢測電流在系統中的不平衡。在電力配電網中,通過實時監測電流的變化,可以快速檢測到潛在的故障或異常情況,并迅速切斷故障區域,以保護系統的穩定性和可靠性。為了實現差動保護的實時性,需要在電力系統中建立低時延、高可靠性的類型具體需求通信需求端到端時延:1ms23可靠性:99.99999%2同步:設備間時鐘需保持嚴格同步傳輸,誤差微秒級3速率:Gbps 量級3計算/智能需求感知和決策算力需求大,采集端和處理端提供大容量通道,傳輸端需提供高速穩定網絡連接感知需求位置、速度、障礙物檢測等安全需求高度安全的網絡保障,防范惡意干擾和攻擊終端需求具備高效的算法執行和實時決策能力,支持多傳感器
44、數據融合13通信網絡。只有通過超低時延的通信,才能確保差動保護系統在故障發生時能夠及時做出反應,避免進一步的損害。輸電系統中的設備,如變壓器、開關設備等,需要進行實時監測(包括設備的電流、電壓、溫度等參數)以確保其正常運行和早期發現潛在故障。為了實現對輸電設備的實時監測,需要建立高效的通信網絡。超低時延的通信可以確保監測數據的實時傳輸,使運維人員能夠迅速響應潛在問題,并采取適當的維護措施。高可靠性通信則能夠確保監測數據的完整性和準確性。目前的智能電網在時延、可靠性和大規模連接等方面仍然存在限制,而 6G 網絡以其亞毫秒級的超低時延、高可靠性通信、大規模連接性和先進的網絡切片技術,更符合智能電網
45、對實時性、可靠性和個性化服務的需求。此外,引入的邊緣計算技術使得 6G 網絡能夠更好地適應智能電網需要實時決策的場景。表 2.2-3 智能電網需求超大規模連接超大規模連接超大規模連接在 5G 海量物聯網通信基礎上,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、智慧農業、智能生產等場景的各類設備,典型應用有廣域環境監測、農業互聯、資產管理與追蹤等。此外,未來數字孿生的應用越發重要,其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。類型具體需求通信需求端到端時延:1ms-10ms3可靠性:高于 99.99
46、9%4同步:設備間時鐘需保持嚴格同步傳輸速率:10Mbps-2000Mbps3計算/智能需求具備移動邊緣計算能力,智能決策系統算力需求大感知需求電流、電壓、電能質量等終端需求具備高效的算法執行和實時決策能力14廣域環境監測廣域環境監測廣域環境監測指運用物聯網,將各種監測設備(煙霧探測器、智能溫感探測器、一氧化碳氣體探測器等)和環保、消防、應急等資源接入和聯動起來,打造立體化、全覆蓋的環境監測體系,從而實現對大氣、海洋、森林、火山等廣域環境質量的動態感知、智能研判以及精準防控。圖 2.3-1 廣域環境監測依靠廣泛部署的環境監測設備,一方面,可連續準確的對城市、大氣、海洋等環境的溫濕度、氣壓、PM
47、2.5/10 懸浮顆粒、水體濁度/鹽度、水體有機物/無機物濃度、海洋環境污染物等指標進行監測,并定期上報監測數據從而判斷是否符合環境質量標準,為生態質量改善提供指導;另一方面,實時對煙霧濃度、可燃氣體、一氧化碳氣體等指標進行監控,可有效預防和控制火災、有害氣體中毒等風險。當前部署大規模的環境監測網絡存在以下問題及需求:1)終端低功耗:當前網絡特有的休眠模式能夠滿足部分探測器終端長時間的數據采集及傳送功耗需求,而對于傳感器消耗功耗較高的則需采用大容量電池或者有源供電,但定期人工更換電池成本高,又由于監測設備分布廣泛,存在部分偏遠區域供電困難問題,并且也存在電量耗盡后不能及時傳送火情等數據的問題。
48、未來 6G 有望通過技術的迭代創新將物聯網設備的功耗進一步降低,并利用環境自采能技術,將 6G網絡的電磁能轉換為電能供終端傳感器使用;2)深度覆蓋:如森林、草叢等環境會因為遮擋物較多導致存在覆蓋盲區,從而無法滿足終端監測設備的部署需求。未來 6G 可通過可重構智能超表面等技術實現低成本的覆蓋盲區消除,另外未來也可將物聯網設備搭載在昆蟲、鳥類等動物身上,隨著昆蟲移動、鳥類遷徙等生物運動,通過廣覆蓋的物聯網完成大范圍、長距離的環境監測,這對設備體積、移動性管理都提出了一定要求。3)部署困難:例如傳統自動環境空氣質量監測裝置需部署在離地 320m 的范圍15內,存在部署難,維護難,傳感器及數據傳輸成
49、本高等問題。未來一方面可利用免電池免維護終端,另一方面可利用 6G 通信感知一體化系統,基于太赫茲吸收譜特性以及對化學信息的“指紋譜”特性,在基站之間發送感知信號,通過在不同環境下接收端感知信號的變化來實現廣域、高精度和實時的降雨量等氣候指標的測量。4)廣域環境監測具體需求如下:表 2.3-1 廣域環境監測需求類型具體需求通信需求應用層消息大?。喊?bits端到端時延:秒級數據發送頻次:連續監測周期性發送(數據發送周期最小為分鐘級)、實時監測連接數:每平方公里百萬級連接及以上覆蓋需求:環境監測場景覆蓋范圍廣泛,包括城區與偏遠地區,需提供盡可能強的全域覆蓋連接能力終端需求小體積,易于鳥類昆蟲等攜
50、帶測量;極低功耗需求,約為微瓦量級;支持環境供能安全需求數據隱私和安全需求,且支持極低功耗的終端認證授權方式智慧農業互聯智慧農業互聯農業物聯網,就是物聯網技術在農業生產、經營、管理和服務中的應用。通過使用傳感器、采集終端等感知設備,廣泛地采集大田種植、設施園藝、畜禽養殖、智能灌溉、恒壓供水、水產養殖、農產品物流等場景的實時信息。通過數據傳輸,利用多種信息傳輸通道,可實現信息的多尺度可靠傳輸,然后通過智能化操作終端對農業生產的自動化、智能化、系統化的管理,實現集約、高產、優質、高效、生態、安全的農業生產。16圖 2.3-2 智慧農業互聯進入 6G 場景,農業物聯網衍生出更多需要,具體應用場景如下
51、:1)智慧大棚:傳統大棚農作物的種植、澆水、施肥和打藥全憑經驗,無疑不利于農業生產現代化進程。通過搭建農作物追溯管理信息平臺,對各類農作物種苗來源、等級、培育場地和具體實施人員等進行有效、可識別的實時數據存儲和管理;通過感知技術,可以實現農作物狀態信息、大棚環境信息、人員和設備信息的采集,并控制智能機器人精準采摘大棚農作物;基于所采集的信息,通過農業大數據強大的分析處理能力、數據挖掘能力和輔助決策能力,實現對大棚內農作物的生長過程全程監控和數字化管理。通過科技創新提高生產效率、產量和大棚整體收益。2)牲畜禽養殖:對于雞鴨鵝、豬牛羊等牲畜禽養殖場景,全方位的農業物聯網一方面可幫助養殖場實現基礎功
52、能,包括對溫度、濕度、有害氣體濃度等主要環境參數的實時監測,另一方面可監控牲畜禽體表,監測牲畜禽的數量、身體狀態、行為軌跡等。聯動各種監測類設備進行周期性傳感數據采集上報,完成自動通風、定時喂水喂食、智慧放牧、防治牲畜疾病等功能,實現牲畜禽養殖場的智能生產與科學管理。3)水產養殖:6G 時代,基于超大規模連接技術和感知技術,可形成水產養殖智能生產管控和信息化管理的一體化解決方案??仗斓臒o線感知技術可以對氣象和水域條件做出更精準的感知和預判,對于陸地無線系統無法覆蓋的廣闊水域,空天衛星、無人機等通信和遙感技術成為有效的補充;地表和水面的無線感知結合視頻監控,為無人化水產養殖環境提供安全保障;在水
53、體中,結合傳感器的無線感知配合水下聲、光通信,可實時獲取水質分析、設備運行狀態、魚蝦健康狀況、養殖風險等情況,從而保持良好的水產養殖環境,構建起可持續循環的生態系統,提高養殖產量和防控病害。另外,通過搭載水下通信和感知設備,水產養殖機器人可實現對水面上下養殖環境及對象的大范圍動態監測,完成養殖產品收獲、網箱清洗、生物捕撈、污物清理等復雜任務。當前農業物聯網存在下述問題:171)嚴苛的通信環境:農業中可能面臨高濕、高壓、地理位置偏僻、環境復雜等極端環境,如水產養殖、畜牧業等。復雜環境下的免維護、長壽命終端是當前網絡急需解決的問題;2)小尺寸的終端形態需求:無論是水產養殖業、牲畜業還是農作物運輸,
54、對終端設備的尺寸有著嚴格的限制,要求終端具備小尺寸特性以便放置在農產品上。高質量、通訊穩定且低功耗的小尺寸終端是一大挑戰;3)大連接、極低成本的物聯網通信需求:現有農業物聯技術需耗費較高的成本,而且隨著現代農業朝著大型和集約化方向發展,牲畜的分布與活動范圍將變得非常廣泛,監控節點更為豐富,如拍照類、傳感信息類、采集類及空間位置跟蹤類等,需要通信范圍遠、連接數量多、回傳速度快的通信終端與感知技術以滿足農業互聯需求。智慧農業物聯具體需求如下:表 2.3-2 智慧農業互聯需求類型具體需求通信需求傳輸速率:kbpsGbps端到端時延:數十毫秒至秒級連接密度:0.1100 個/m2并發用戶數:數百數千終
55、端移動速度:中低速或靜止定位精度:0.1m小區級定位覆蓋需求:水域、偏遠山區、草原等全覆蓋終端需求多形態終端,部分終端需支持環境供能,小尺寸、低功耗等安全需求數據隱私和安全需求自動化資產管理與全域追蹤自動化資產管理與全域追蹤隨著信息化技術的不斷發展,資產管理與追蹤朝向自動化、智能化、全流程化以及全域化發展,即代替效率低下、差錯率高的傳統人工,進行資產信息的數字化采集、存儲、維護、共享和位置追蹤。18圖 2.3-3 自動化資產管理與全域追蹤未來 6G 將使能更多領域的高效資產管理,如倉儲物流中,不僅要對貨品的進出進行大批量自動化讀取,還需要在生產、加工、存儲及運輸各供應鏈管理環節進行準確定位跟蹤
56、與全流程管控,提升全鏈條管理效率;又如未來智慧醫院中,利用 6G 物聯網可以實現對內部資產數量、種類、信息的核對,醫護人員可利用智能設備遠程盤點醫院內所有品類的醫療資產,例如骨科設備、醫用耗材等,同時獲取醫療資產屬性,例如設備使用情況、使用年限、維護信息等,可大大節省人工查處時間,助力提高醫療服務水平和效率,建立高效運營、精準服務的現代化醫療管理模式。當前網絡仍無法同時滿足資產管理與追蹤的多方位需求,如高準確率、高效率、無死角覆蓋的盤存,高精度定位,大規模終端并發接入等,且自動化、全流程化管理和實時追蹤能力不足。另外當前數字化管理滲透領域較少,未來可使能金融資產、文物、圖書館等多領域。自動化資
57、產管理與全域追蹤具體需求如下:表 2.3-3 自動化資產管理與全域追蹤需求類型具體需求通信需求傳輸速率:kbps端到端時延:100ms1s連接密度:10100 個/m2盤存率:百個/s終端移動速度:中低速或靜止定位精度:室內亞米數米覆蓋需求:室內無死角覆蓋及全域追蹤覆蓋終端需求極小尺寸、低功耗、小體積、無源/半無源等19安全需求數據隱私和安全需求數字孿生數字孿生數字孿生是一種集成物理、計算機圖像處理、計算機算法、模型選擇等多學科屬性,具有實時同步映射、高保真特性,能夠實現物理世界與信息世界交互與融合的一種新型技術手段5。具體基于建模工具在數字空間構建起精準物理對象模型,再利用實時感知數據驅動模
58、型運轉,進而通過數據與模型集成融合構建起綜合決策能力,推動全業務流程閉環優化,助力生產、生活提質、降本、增效、綠色。圖 2.3-4 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字化鏡像復制,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
59、建新型智慧城市。數字孿生將對移動通信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輸交互信息。同時,在集中式和分布式架構下,需均可進行數據采集、存儲、處理、訓練和模型生成。智能、高效、安全的數字孿生將在 6G 實現,人與人、人與物、物與物之間憑借數字世界中的映射即可實現智能交互。數字孿生具體需求如下:表 2.3-4 數字孿生需求類型具體需求20通信需求峰值速率:Gbps 量級空口時延:亞 ms 級連接數:每平方公里千萬級-億級連接計算/智能需求海量的數據分析,精準的建模和仿真驗證,快速的迭代尋優和決策的集中式或分布式的
60、智能生成模式感知需求精準感知輔助完成物理世界的數據采集安全需求數據隱私和安全需求智慧家庭智慧家庭智能家庭以住宅為平臺,通過物聯網技術將家中的各種設備(如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、網絡家電等)連接到云,提供全方位的信息交互功能,為消費者創造新的體驗,使家庭生活更加安全,節能,智能,便利和舒適。圖 2.3-5 智慧家庭未來智慧家庭內部將部署海量傳感器,包括可穿戴設備、智能外衣、紅外傳感器、溫濕度傳感器、煙霧傳感器、一氧化碳傳感器、門窗傳感器和無線感知設備等,以及各類智能家電如智能電視、智能廚具和智能冰箱等,可以更好地實現對人體數據及環境數據的全量采集。在衛生
61、健康方面,相比僅僅從人體采集數據,智慧家庭能夠更準確更有效地完成健康監測、病變預測及提前干預,提升居民的生命質量;在家庭安全方面,將實時采集的數據與歷史數據和人工智能相結合,能夠更智能更準確地判斷應用場景,在提升家庭安全的同時減少誤警;在休閑娛樂、居家生活等方面,通過廣泛部署在智慧家庭內的傳感器實時感知用戶動作,智慧家庭能夠結合歷史數據及智能分析,實時預測用戶的行為,為用戶提供更多的便捷,例如將視頻推送到用戶附近的智能電視或其他智能顯示設備上,自動打開娛樂設備或生活設備等。21智慧家庭中包含數量眾多、類型各異的物聯設備,不僅對網絡性能的要求進一步提升,而且需考慮與已存在的多種無線連接技術(如藍
62、牙、ZigBee 或 Wi-Fi 等)進行互聯互通,分布式架構設計、分布式算力等能力需進一步考慮。智慧家庭具體需求如下:表 2.3-5 智慧家庭需求類型具體需求通信需求傳輸速率:kbpsGbps端到端時延:ms 級別連接密度:10100 個/m2并發用戶數:數十個終端需求小尺寸便于靈活部署于家居環境中任意位置,低功耗安全需求數據隱私和安全需求,保護用戶信息安全分布式網絡分布式算力,為實時數據處理和感知計算提供支持需要提供靈活的設備接入與管理機制感知與通信融合感知與通信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
63、精度的應用需求,如入侵檢測、人體活動識別、目標成像、微形變監測等,廣泛用于工業、農業、交通、倉儲物流、醫療和健康、娛樂、社會服務、智慧家庭等眾多領域。面向 2030 年的信息社會,通信感知一體化將助力實現萬物感知、萬物互聯、萬物智能的新時代。目標成像目標成像目標成像業務是通過測量無線反射信號的時延和幅度,實現對目標空間位置和形狀的描繪,主要包括粗粒度和細粒度的對物體、動物、人的成像。目標成像通過不斷拓展對目標信息的獲取能力,進而提升對目標的分辨、識別和認知能力。22圖 2.4-1 目標成像利用太赫茲成像技術獲得高分辨率成像效果,在工業領域可用于無損質量檢測;在公共安防領域可以用于危險物品的安全
64、檢測;對物體目標的成像可以獲得目標的屬性,例如識別公路上的目標是落石、車輛、動物或行人等;通過對人體目標的成像也可以獲得更細粒度的人體行為活動特征,實現更精準的手勢/動作識別?,F有的 5G-A 網絡頻譜一般為低頻段,帶寬一般為數百 MHz,信號對金屬的穿透性較差,只具備粗粒度成像的能力,無法滿足未來高精度的目標成像需求。未來 6G時代的頻段將進一步往高頻發展,例如太赫茲,使得 6G 網絡具備更豐富、更寬的頻譜帶寬資源,為高精度的目標成像提供了可能。此外,太赫茲具有分辨率高、穿透性好、物質鑒別性等特點,對人體無傷害,在目標成像業務有著廣闊的應用前景。具體需求如下:表 2.4-1 目標成像需求類型
65、具體需求分場景感知距離精度:cm-mm 量級以上感知時延:百 ms 量級檢測概率:99%以上識別準確率:90%以上計算/智能需求感知算力需求大,且需要結合 AI 技術安全需求感知數據的安全傳輸、可信處理、安全開放,避免不相關的感知信息被 6G 網絡收集或者暴露給第三方人體活動識別人體活動識別人體活動識別是利用感知技術對人的位置、手勢、動作、姿態以及生命體征等進23行實時監測和分析的過程??梢源笾職w類為兩個級別,第一個級別為大尺度、涉及人體各個部位的運動,諸如走路,跑步,游泳等,該級別的動作識別和檢測關注的指標與特征較為顯著且易于測量,諸如位移距離,配速,位置等。第二個級別為小尺度、涉及某些人體
66、部位的運動,諸如手勢、點頭、呼吸、心跳等運動,該級別的動作識別和檢測的特征較為繁雜,需要 6G 網絡能夠區分多種小尺度動作,且分析該小尺度動作的特征。6G 網絡需要同時提供兩個級別的動作檢測和識別將提供大量可用的感知信息,將能夠為運動與健康分析、沉浸體驗等服務奠定基礎。圖 2.4-2 人體活動識別未來人類活動識別技術將在智慧家庭、醫療健康、體育訓練、休閑娛樂等領域得到廣泛應用。在智慧家庭中,可以通過對人的不同手勢的識別來實現對智能燈光、智能家電的隔空自動控制,提供個性化的生活場景體驗;在醫療健康領域,可以對人的呼吸,心跳等健康指標進行檢測,用于遠程健康監測、疾病預防和康復輔助;在體育訓練中,可
67、以實現運動員的實時姿態監測和運動數據分析,提高訓練效果和安全性;在休閑娛樂方面,可以對人的軌跡,眼球轉動,頭部轉動等進行感知,從而為用戶提供沉浸式的虛擬現實游戲體驗,從而實現更加自然、真實的人際互動體驗,使用戶能夠在虛擬世界中進行更加直觀的交流和互動。當前的人類活動檢測技術在感知數據的采集、傳輸、分析和應用方面仍存在一些挑戰。感知信息采集包括基于各類傳感設備或無線信號獲取感知信息,以及通過接收無線信號獲取環境信息的能力?,F有 5G-A 對于人體動作識別的用例研究強調大尺度的動作跟蹤,或者睡眠、健康檢測、粗糙的手勢動作識別。本用例需求 6G 網絡能夠同時提供大尺度和小尺度的動作檢測,且利用微多普
68、勒提供更多樣的微動作識別與檢測信息,提出更高的指標要求。為滿足高精度感知需求,網絡需要支持更高頻段、更大帶寬,結合各頻段的特性進行聯合感知,同時盡可能減小網絡設備或其他終端之間的同步誤差等非理想因素。感知數據的實時傳輸和處理需要更高的傳輸速率和低延遲,24以實現對人類行為活動的準確檢測和實時響應。此外,6G 網絡需要具備更強的計算能力用于完成感知數據的分析和處理,端側 AI 能力的加持也將使得終端能夠支持更加豐富的感知業務。具體需求如下:表 2.4-2 人體活動識別需求類型具體需求通信需求感知結果的傳輸速率:Mbps 量級甚至更高感知需求感知時延:5-50ms并發檢測:同時提供兩個級別的感知服
69、務,且能夠同時識別多種動作,提供兩個級別的多種動作的檢測結果檢測與分類的正確率:95%大尺度運動位置估計的精度:水平向精度0.2m,垂直向精度0.2m大尺度運動速度估計的精度:水平向精度0.1m/s,垂直向精度0.1m/s漏檢率:5%虛警率:5%計算/智能需求感知業務依賴人工智能,需要感知設備具有一定的感知數據處理能力,為人工智能的模型部署和數據傳輸提供可能安全需求人體的感知結果具有高度隱私敏感,需要高網絡安全保障終端需求具有全面的感知數據獲取、處理、傳輸的能力環境重構環境重構環境重構通過無線信號對周圍環境進行感知并進行全新重構,也可以是對現有的地圖進行補盲或者更新,主要涉及對現實世界的室內和
70、室外的環境進行虛擬化成像構建,可以為沉浸式體驗、車聯網、機器人和無人機等服務奠定基礎。環境重構在智慧交通可獲得高分辨地圖、實現環境重構,從而輔助智能決策調度;在娛樂領域可以搭建現實世界和虛擬世界的橋梁,將虛擬世界的增長和擴展和現實世界綁定,更好的支持從而更好的支持虛實互動的娛樂和元宇宙等的體驗;在智慧家庭中可以實現對室內環境的重構,更好的輔助機器人決策;在無人機中可以為無人機的25安全飛行保駕護航。圖 2.4-3 環境重構下面以無人機物流場景為例:低空經濟作為數字轉型發展的新業態,是以低空空域及其相關地面基礎支撐為依托,以無人機為主要載體,對物流運輸、應急救援、農林植保等眾多行業起重要推動作用
71、,且輻射效益強、產業鏈較長的綜合經濟形態。其中,無人機物流是主要的場景之一。據預測,2035 年我國無人機物流行業產值可超萬億規模。無人機物流是指通過無人駕駛的低空飛行器運載包裹,自動送達目的地。其優點主要在于可解決偏遠地區的配送問題,提高配送效率,同時減少人力成本。當前無人機的監管主要依賴于傳統的通信、導航和監視技術,存在覆蓋盲區多、控制可靠性低等現實問題。并且,未來無人機物流中無人機路徑不固定,現有 ATG 解決航線覆蓋的方式用于無人機場景具有部署困難、成本高等缺陷。廣泛存在的 6G 網絡可以提供低空+地面的全覆蓋。一方面,6G 網絡為地面的消費者提供高質量的通信服務,另一方面,也為無人機
72、提供低時延、高可靠的通信服務。同時,6G 網絡還可以獲得無人機的位置并且對周圍環境進行感知并進行環境重構,并將數據開放給無人機管控平臺或者第三方應用,為無人機的安全飛行保駕護航。具體需求如下:表 2.4-3 環境重構(無人機物流)需求類型具體需求通信需求傳輸速率:100Mbps 級別端到端時延:1 ms 至 10 ms 量級26監測業務監測業務監測業務需要對被感知目標進行持續一段時間的探測,具體的監測對象包括人、物、環境等。對人進行監測場景主要包括:對人的活動如呼吸、睡眠、運動等進行監測;對物進行監測場景主要包括:對車輛、無人機、生產設備等進行持續監控,例如在工業生產中對設備進行運行狀態識別和
73、故障檢測等;環境監測場景主要包括:降雨量、基礎建設的微形變監測。由于監測業務不同環境參數的量綱差異較大,無法選擇統一的評估標準進行表征,所以這里以微形變監測為例。圖 2.4-4 微形變監測微形變是指人類用肉眼觀察不到的微小形變,其量變的精度可達毫米級。各國都進行了大量的基礎建設,包括高樓、大壩、橋梁、風力發電的風車等,這些基礎設施發生形變、裂紋、地基塌陷等問題都會對人民安全帶來巨大影響。因此,需要對這些基礎設施進行監測,保障建筑質量和后期養護管理,各場景監測對象存量龐大,潛在市場巨大??煽啃裕?9.999%甚至更高感知需求距離精度:0.5m 甚至更高速度精度:0.5m/s 甚至更高距離分辨率:
74、0.5m 甚至更高速度分辨率:0.5m/s 甚至更高端到端時延:10ms 至 100ms 級別定位需求位置精度:0.5m計算/智能需求感知算力需求大,采集端提供大量感知數據,傳輸端需提供高速穩定網絡連接安全需求感知數據的安全傳輸、可信處理、安全開放27傳統的監測方式如位移計、全站儀和差分 GPS,需要進入現場大量布置,人員存在安全性問題,并且監測成本高,并且存在檢測盲區。6G 網絡為消費者提供高質量的通信服務同時,也可以用于感知建筑物的微小形變。具體需求如下:表 2.4-4 微形變監測需求入侵檢測入侵檢測入侵檢測技術可以檢測并識別人體及特定物體的存在,從而實現對特定區域內入侵者的探測。入侵檢測
75、包含多種傳感器感知方案,例如基于攝像頭、紅外感應、激光雷達等視覺方案,基于聲音、溫度等專用傳感器技術,以及基于無線信號的通感一體化技術等。入侵檢測系統通過分析監測區域內環境的變化,來檢測入侵者存在?;?G 的入侵檢測系統可以提供全天候、廣覆蓋、及時響應的非法入侵活動監控,有效降低安全威脅隱患,增強隱私保護和安全防控等級。圖 2.4-5 入侵檢測未來入侵檢測業務通過實時監控和智能分析,可以廣泛應用于家居安全、園區防護和生產安全、自動駕駛和道路安全、鐵路或高鐵沿線安全和無人機黑飛檢測等眾多場景中,確保了各類場景的安全運行,防止潛在的風險?;趥鹘y的入侵檢測方案存在多種問題,例如基于視覺的入侵檢測
76、存在一定的盲類型具體需求感知需求距離精度:毫米級端到端時延:100ms-1000ms 級別計算/智能需求感知算力需求大,采集端提供大量感知數據,傳輸端需提供高速穩定網絡連接安全需求感知數據的安全傳輸、可信處理、安全開放28區,抗干擾能力差,無法在黑暗、雨天等環境下正常工作,用戶隱私也無法保證?;?6G 無線信號的入侵檢測利用無線通信設備分布廣、無線通信信號覆蓋廣和不受光照條件影響的特點,具有覆蓋廣、全天候的優勢,可以較好地避免傳統入侵檢測方法的不足;此外,利用 6G 無線信號進行入侵檢測,還能夠保護用戶隱私不受侵犯,大大降低隱私泄露可能性。具體需求如下:表 2.4-5 入侵檢測需求類型具體需
77、求分場景感知需求覆蓋距離:最高 1000m距離精度:dm-10m 量級速度精度:dm/s-10m/s 量級感知時延:不超過 500ms檢測概率:95%以上識別準確率:90%以上計算/智能需求感知算力需求大,采集端提供大量感知數據,傳輸端需提供高速穩定網絡連接安全需求感知數據的安全傳輸、可信處理、安全開放,避免不相關的感知信息被 6G 網絡收集或者暴露給第三方多維多維/多模態感知用例多模態感知用例單一的感知技術在應用中存在諸多的限制和不足,例如視覺感知在黑暗、雨天等場景下無法正常工作,室外基站通感融合感知無法穿透墻壁進行室內感知,藍牙感知的精度一般等等,所以在應用中可以進行多種感知技術的協同。以
78、通信感知融合技術為核心,融合多種感知技術的多維/多模態感知技術將極大的增強 6G 系統的感知能力,提升 6G 感知的性能,利用不同感知技術的特點和各自獨特的優勢,結合數據融合技術,可以使得檢測、定位、識別、估計等性能更加準確、安全,從而提高整體系統的性能,滿足不同應用場景的需求。多維/多模態感知包括兩層含義:一是對同一對象的多方面信息感知,例如距離、速度、識別等,二是通過多種感知技術采集數據,并將采集的數據進行融合處理,以提升感知的精度和準確性29圖 2.4-6 多維/多模態感知多維/多模態感知將在公共安防、城市文明建設、工廠生產制造、運動和個人健康、車聯網、無人機等諸多場景發揮重要作用。多維
79、/多模態感知的數據來自于多個感知節點,其數據的可靠性不同、數據結構也不同,不同的數據間需要進行空間和時間上的同步,需要定義統一的數據結構定義和處理方式,需要一定的算力資源和 AI 能力,并且保障數據的同步也十分重要。而當前的 5G/5G-A 網絡并不滿足以上能力,需要在 6G 系統設計之初就將這些因素納入考慮。6G 系統需要設計新的邊緣網絡架構,統一納管多種制式的感知方式與設備,在網絡邊緣可以靈活的納入新的感知設備與數據,并通過足夠的算力和內生 AI 技術支持不同感知能力和結果的快速融合。具體需求如下:表 2.4-6 多維/多模態感知需求類型具體需求感知需求多節點的數據融合與處理不同類型數據的
80、空間與時間同步,轉化為統一的數據結構,優化處理方法計算/智能需求深度融合 AI,對算力資源有一定要求,需要保障數據的同步架構需求統一納管多種制式的感知方式與設備、靈活納入新的感知設備與數據、支持不同感知能力和結果的快速融合安全需求數據融合中確保數據隱私鑒權,有選擇地暴露通信、定位、感知數據30復雜環境下的自適應通信調度與定位復雜環境下的自適應通信調度與定位在復雜環境諸如工廠、購物中心中,NLOS 場景遠多于 LOS 場景,這會對感知、定位甚至通信造成不利影響,通信、感知、定位、人工智能業務的深度融合將進一步拓寬現有通感與定位業務的魯棒性和靈活性。感知業務將進一步為 6G 網絡的智能化保駕護航。
81、人工智能的核心是多維度,大規模的數據,如果 6G 網絡所能利用的“信息”與 5G 網絡相同,6G 網絡的智能化將不會對通信、定位業務產生革命性的變革。感知則是 6G 變革的突破口之一,感知信息能夠拓寬 6G 網絡所能獲取的信息維度。以波束管理為例,現有基于機器學習的波束管理從算法上難以解決“模仿”的問題,即智能波束管理算法總是傾向于預測下一時刻的波束方向和現有方向一致,像復讀機一樣總是復述當前的波束方向。這是因為智能算法本質上并不知道環境如何,其傾向于輸出和當前波束方向相關性更好的結果,而完全復述當前波束方向顯然具有高相關性。若能結合感知信息,波束管理算法將能夠根據環境預測用戶的位置信息,跳出
82、“模仿”陷阱。圖 2.4-7 感知與通信調度感知與定位的深度融合也將拓闊定位的應用場景。復雜 NLOS 環境中,定位業務會產生偏差而無法糾正。具備感知能力的終端,能夠將 NLOS 環境的感知結果傳輸給6G 網絡,通過數據地圖的匹配或者智能算法,6G 網絡能夠產生準確的位置估計。通信、感知、定位、人工智能業務的深度融合依賴數據的耦合和統一的調度。這不僅要求通信、感知、定位在時空頻的無線資源上具有關聯關系,還應當在對應的 6G網元上存在耦合的接口實現彼此數據的高效傳輸。除此之外,深度融合的通信、感知、定位還呼吁著 6G 網絡建立不同人工智能模型之間的耦合關系,實現廣泛、全面的數終端需求多形態/多類
83、型終端數據收集、處理和傳輸的能力31據驅動。具體需求如下:表 2.4-7 復雜環境下的自適應通信調度與定位需求人工智能與通信融合人工智能與通信融合以深度神經網絡為代表的人工智能技術快速發展,在計算機視覺、語音識別、自然語言處理與理解、決策等多個方面已經逐漸接近甚至超越人類的水平,特別是近兩年大語言模型的快速發展,人工智能朝著具有感知、推斷、規劃和決策等能力的通用人工智能方向邁進。人工智能與通信融合,通信系統的大規模連接能力和先進的人工智能技術的深度融合,將使能 6G 成為分布式的高效、節能、安全的人工智能服務基礎平臺。大規模分布式網絡節點的海量數據和人工智能能力將使能先進深度神經網絡模型的高效
84、訓練,模型在網絡內大規模部署將使用戶隨時隨地享受到人工智能服務。人工智能與通信融合,可以通過通信系統為 AI 業務和應用提供高效的端到端支持,向網絡本身以及第三方業務提供高效 AI 服務。通過 6G 網絡原生具有的通信、計類型具體需求感知需求定位、感知數據的傳輸速率:Mbps 量級甚至更高感知位置精度:1m感知速度精度:1m/s感知時延:1000ms虛警率:5%漏檢率:95%定位需求能夠結合人工智能和感知,最高實現 NLOS 場景的分米乃至厘米級定位,定位精度0.1m計算/智能需求要求參與感知、通信、定位的節點都具有基本的人工智能數據處理與數據傳輸能力。對于高算力的設備還要求能夠具備模型部署能
85、力安全需求數據融合中確保數據隱私鑒權,有選擇地暴露通信、定位、感知數據。終端需求具有全面的感知數據獲取、處理、傳輸的能力32算、模型、感知數據等資源和能力,為數據和算力等 AI 能力不足的用戶和企業,提供高效的模型訓練服務、安全的數據管理服務和低時延的模型推理服務,實現實時機器視覺處理、高性能高隱私自然語言理解、大規模機器人協作訓練等,支持智能制造、個人助理、自動駕駛、智慧安防等行業智能應用的普及。6G網絡和AI大模型及AI agent等技術的融合,實現網絡內生智能,將推動人機交互體驗和機器間通信效率的進一步提升,最終實現對千行百業的重塑。智能機器人協作智能機器人協作智能機器人協作業務中,通過
86、智能機器人集群中多個分布式節點的協作,實現數據的聯合采集、模型的協作獲取,并最終得到全局優化的推理決策。6G 網絡作為基礎平臺,為智能機器人之間的數據或模型參數交互提供高速通道和高效調度機制,支持快速的數據處理、模型融合與分發以及推理決策,提升智能機器人集群的工作效率。圖 2.5-1 智能機器人協作智能機器人協作可以利用集群各智能機器人本地的人工智能能力和數據,構建性能強大的人工智能基礎模型,同時可以針對不同智能機器人進行個性化微調獲得專用模型,提升系統性能。協作機器人可以廣泛應用于工業、教育、醫療、金融等不同領域,如智慧家庭、智能工廠、智慧醫療、智慧課堂、智慧金融等。為智能機器人集群訓練機器
87、學習模型時,如將所有數據上傳至中心節點甚至云端,不僅會對網絡帶寬造成很大壓力,也會給云端的算力帶來巨大挑戰。而智能機器人節點的本地訓練又難以保證模型的性能和收斂性。通過 6G 網絡作為平臺,分布式地組織模型訓練,并協同模型訓練與傳輸,可以減輕網絡壓力,同時提升訓練效率。具體需求如下:表 2.5-1 智能機器人協作需求類型具體需求33分布式數據管理分布式數據管理分布式數據處理業務包括通過網絡中的分布式節點進行的數據收集、數據預處理、數據脫敏、數據存儲、數據開放共享等。分布式數據處理業務需要實現用戶隱私數據的安全管理,并能夠在脫敏處理下,實現分布式網絡節點數據的聯合使用。數據處理作為人工智能模型訓
88、練和推理的基礎,可廣泛應用于人工智能使能的場景,如無人出租汽車、工業機器人、居家健康、醫療診斷、虛擬課堂、電網巡檢、智能交通、網絡金融等。圖 2.5-2 分布式數據管理當前以數據驅動的人工智能范式中,高質量數據是人工智能能力的關鍵要素之一。數據流通不暢、數據質量良莠不齊和關鍵數據缺失問題,會影響有效的智能訓練和推理結果。當前各行各業所使用的人工智能服務相關的數據大多來源于人工采集、篩選、處理和組織。而自動化程度較高的數據處理方法,又往往局限于某一特定的領域和范圍,從而難以獲取高性能人工智能所需的大量而又廣泛的高質量數據。網絡具備分布式數據處理能力,可以避免過度依賴基于人工的數據收集和處理,提高
89、數據處理的效通信需求上/下行傳輸速率:Gbps 量級(大量模型參數或數據)并發連接數:百量級,聯合訓練區域流量密度:100Tbps/km2或更高量級(聯合訓練節點的模型參數傳輸)人工智能需求分布式模型訓練能力:網絡或終端設備基于數據協同訓練模型模型訓練精度:限定時間內訓練模型的準確度感知需求感知獲取多模態數據,用于模型訓練安全需求敏感信息需極高安全的網絡保障終端需求數據收集/存儲/處理能力、模型訓練能力34率。另外,用戶數據在授權范圍以外被使用和模型訓練后存在數據記憶等隱私泄露問題也是人工智能服務能否廣泛應用的關鍵因素。分布式數據處理業務可以提供數據脫敏和使用鑒權等隱私保護機制,配合數據匿名化
90、、聯邦學習、差分隱私等一系列隱私保護學習方法,解決人們對于隱私泄露的擔心。更加靈活高效的保護用戶數據隱私的人工智能學習方法也將幫助人工智能算法在各種場景中持續地進化,讓數據被有效利用,充分發揮其商業、科學和社會價值,為用戶提供高效優質的服務。具體需求如下:表 2.5-2 分布式數據管理需求多節點聯合推理多節點聯合推理多節點聯合推理是指網絡利用融合人工智能與通信的能力,通過與終端進行模型協作,為用戶提供實時的高精度模型推理業務。6G 網絡基于全域覆蓋和泛在的基礎設施,利用網絡內的模型、連接和計算等資源,提供非實時、近實時、實時等不同需求的模型推理能力,讓能力受限的終端也可以享受高性能人工智能服務
91、。通過網絡和各種類型終端的協作,將智能帶給所有不同能力的終端,為人、機、物、環境等提供實時智能服務,廣泛應用于城市管理、居家健康、工業機器人、農業監測、醫療診斷、人機交互、虛擬課堂、電網巡檢、智能交通、網絡金融等場景。類型具體需求通信需求傳輸速率:Gbps 量級(大量數據)區域流量密度:100Tbps/km2或更高量級人工智能需求用戶隱私數據的管理與脫敏,數據實時收集與更新,數據的高完整度與低冗余感知需求多模態數據感知,作為數據采集的來源之一安全需求敏感信息需極高安全的網絡保障終端需求數據收集/存儲/處理能力35圖 2.5-3 多節點聯合推理當前通信系統中的各種人工智能能力的適配性待完善,尚不
92、具備可服務化的特征,大部分僅僅限于通信系統內的應用;同時,通信鏈路僅作為云模型推理服務的管道,無法對通信和人工智能資源進行聯合配置與調度,無法保證端到端的服務質量。6G 系統融合人工智能與通信,可以采用終端進行人工智能特征識別的處理方式,降低傳輸帶寬要求并提高業務實時性,并結合分布式網絡節點,而不是把所有信息都發送到云端處理,既保證了低時延,也打消數據隱私方面的顧慮,提供實時高精度網絡協作模型推理服務。具體需求如下:表 2.5-3 多節點聯合推理需求基于意圖的智能實時通信基于意圖的智能實時通信AI 原生的 6G 網絡在為各種通信對象提供多模態交互通信業務時,利用基于大模類型具體需求通信需求傳輸
93、速率:Gbps 量級時延:至十 ms 量級(包括模型推理時延)高可靠:工業機器人、自動駕駛等場景人工智能需求模型推理能力:網絡與終端協作模型推理,并對模型和通信進行管理模型推理時延:至十 ms 量級(包括通信時延)模型推理精度:工業機器人、自動駕駛等場景要求高推理精度感知需求感知獲取多模態數據,作為模型推理的輸入安全需求敏感信息需極高安全的網絡保障終端需求模型推理能力36型的 AIAgent 技術,可以實時感知通信對象(包括自然人、數字人、智能機器、非智能機器、智能體等多種類別)的通信意圖,并能夠進行任務分解、規劃,進而驅動網絡功能、終端設備和其他智能體以達成任務目標。進一步結合腦機交互(腦機
94、接口)等創新技術逐步向有情感、有溫度、更加平等的類人交互轉化。其主要應用場景包括基于意圖的智能實時通話、基于意圖的智能任務實時驅動、基于意圖的智慧實時交互等?;谝鈭D的智能通話通過 AI 原生的 6G 網絡為用戶提供基于意圖的智能通話助理,可以在用戶不方便接聽電話的時候代理用戶接聽電話并了解來電意圖,實施簡單代答、呼叫用戶、記錄并告知來電內容等;也能代理用戶在設定的時間段主動呼叫某電話,進行簡單的咨詢任務。另外,智能通話代理可以感知雙方通話的上下文語境,結合對運營商自身或第三方能力的調用,實時提供與交流內容相關的背景輔助信息,比如天氣、購物、酒店、航班等。進一步的,以未來新型終端(AR 眼鏡等
95、)為載體,網絡與用戶之間建立實時的環境感知與內容呈現通道,為用戶提供全天候個人智能助理服務,涵蓋駕駛、旅行、健康、教育等各類生活場景。圖 2.5-4 基于意圖的智能實時通話基于意圖的智能任務實時驅動AI 原生的實時通信網絡通過 AI Agent 和通用大模型能力不但能連接各種通信對象,還可以理解用戶通信意圖,將其分解為對通信對象的任務驅動。人-機間的點對點的智能交互可以進一步擴展到自然人、數字人、智能機器、非智能機器、智能體等多種通信對象間多對多的復雜智能交互。該場景中不同類型的通信對象具備不同的功能角色,比如自然人擔任總指揮的角色,數字人或智能體擔任分析和決策的角色,為任務的執行提供專業知識
96、和分析決策,機器承擔執行角色,接受人的指示且能相互協作完成相應的任務。AI 原生的 6G 網絡為各類通信對象間的多模態信息交互創建群組專屬的交換子網,為不同通信模態建立匹配 QoS 需求的會話連接,并實現模態間的智能37轉換。該場景不但使得非智能機器設備從 AI 原生的 6G 網絡獲得 AI 能力,也實現了意圖化的人-機交互,從而降低用戶操作機器的復雜性,免除了為不同協作任務單獨開發應用服務。圖 2.5-5 基于意圖的智能任務實時驅動基于意圖的智慧交互智慧交互業務將使人和智能體之間的關系,開始向有情感、有溫度、更加平等的類人交互轉化,其主要應用場景包括虛擬課堂、智慧醫療、個人娛樂、智慧家庭、智
97、慧城市等。為了支持無感知的用戶體驗,網絡需要提供極低的空口時延,同時也需要支撐較大的并發連接數和區域流量密度。同時,網絡在人工智能能力和感知能力上也需要進一步提升,如作為人工智能數據的收集、模型的訓練、推理、共享平臺,可以支持高效的模型訓練和推理,實現實時模型分發,提升用戶的業務體驗。圖 2.5-6 基于意圖的智慧實時交互具體需求如下:表 2.5-4 基于意圖的智能實時通信需求類型具體需求通信需求傳輸速率:單用戶 Gbps 量級端到端時延:亞 ms 至 10 ms 量級,以支持無感知的用戶體驗38網絡大模型與智能內生網絡大模型與智能內生隨著大模型的顛覆性發展,千億、萬億參數級別的模型如 GPT
98、 等的出現,大模型的能力得到了前所未有的提升。這些大模型的應用場景也更加廣泛,包括自然語言處理、計算機視覺、語音識別等領域。這也很大程度上推動了智能普惠的到來,讓更多人能夠享受到智能化服務帶來的便利。由此,6G 時代的 AI 和通信融合,更可能是表現為大模型與通信的融合,稱之為網絡大模型。與 5G 網絡的“外掛式”智能模式不同,6G 網絡智能內生指 6G 網絡將在架構設計層面以內生的形式支持網絡智能化。6G網絡架構將原生支持數據采集、處理、分析、存儲,算力發現、調度、共享,模型訓練、推理、遷移、評估等 AI 能力,網絡內生提供 AI 服務,支持 AI 工作流全生命周期的運行和管理。具體 6G
99、網絡智能內生大模型將包括如下兩個內在含義:第一個含義是 AI 大模型為網絡服務,提升網絡性能、效率、用戶體驗等。這意味著 AI 大模型將在感知、運維、執行、驗證、網絡節能等方面為移動網絡服務。通過整合通信知識,AI 大模型可以幫助檢測故障和生成解決方案。隨著網絡服務的多樣性和復雜性,AI 大模型可以用同步:多模態信息(視音頻、觸覺、嗅覺、味覺等)需保持嚴格同步計算/智能需求依賴基于大模型的 AI Agent 技術實現個人通話智能代理對用戶通話意圖的實時感知以及輔助信息的生成、對各種網絡功能、聯網設備的操作學習,并識別和翻譯用戶任務意圖進行對網絡功能和機器設備的驅動,對 AI 算力要求高;網絡需
100、要與終端協同,提供低成本、低功耗的實時環境感知和音視頻連接能力,以滿足大量用戶的并發在線需求;區域流量密度:人工智能模型訓練和分發需要支持區域內大數據流量的上行和下行傳輸感知需求多維度感知:位置、動作軌跡、觸感等;精準感知輔助完成物理世界的數據采集安全需求通話中的意圖識別和輔助信息生成涉及用戶隱私,需要得到用戶授權;對網絡功能和聯網設備的驅動需要嚴苛的安全認證和授權;智慧交互所涉及的敏感信息需極高安全的網絡保障終端需求增加智能通話代理交互界面;能夠向網絡進行遠程操控能力注冊39來編排和調度任務流程,還可以進行性能優化、環境預測、資源分配等。第二個含義是網絡為 AI 大模型服務。意味著移動網絡作
101、為一個平臺來支撐或者提供網絡 AI 大模型服務,通過云-邊-端協同提高 AI 服務的質量、效率、實時性和隱私性等。例如,可以基于大模型生成小模型,部署在網絡中,提供個性化、低時延的推理服務;基于數據采集和感知功能,網絡可以為 AI 大模型提供豐富的環境數據;通過網絡邊端協同,聯邦訓練多點協同的網絡大模型等。圖 2.5-7 網絡智能內生當前 5G 網絡通過 NWDAF 網元集中式且外掛式地提供基礎 AI 能力,例如數據采集、統計、分析等。6G 網絡將內生的支持 AI 完整的工作流,支持連接、數據、算力、算法/模型的 AI 四要素協同。6G 網絡智能內生與當前網絡的主要 Gap 分析包括以下幾點:
102、其一,由 5G 的“外掛式”AI 演進為網絡以“內生模式”支持智能化能力。其二:由集中式向分布式演進,當前 5G 網絡主要是由 NWDAF 網元為中心進行數據收集、模型訓練推理的集中式 AI,存在效率低、隱私性差等問題。6G 內生智能將支持多點協同的分布式 AI,例如網絡邊端協同的聯邦學習。其三,由 5G 網絡“孤島式”AI向多域協同開放演進,當前 5G 網絡 AI 開放性、靈活性較低,6G 內生智能將支持多域協同開放,包括終端域、無線網絡域、核心網域、運營管理域等,并支持對外開放,包括服務、數據、模型等。對于網絡智能內生大模型的需求可以從兩個角度來分析:1)從網絡大模型自身的生成角度??紤]到
103、網絡中不同技術域的設備和功能對于性能的要求有很大的差異,網絡大模型可能不是單個模型,而是系列模型組合。由此,多種網絡大模型如何在網絡中進行分布式的部署以及各類網絡大模型之間如何協同,也還有很多技術挑戰,包括高效通信機制,協同訓練/推理的算法等。2)從網絡如何支撐大模型的角度。網絡大模型的引入將會改變當前的網絡架構,從而更好的支撐大模型在網絡內的運行,包括網元功能被部分或完全替換,制定模型間交互的接口和協議,網絡為大模型提供在線40更新能力,以及基于大模型的意圖和編排能力為應用提供端到端的定制網絡等,以及為網絡大模型提供完善的安全和隱私保護機制,數據服務,以及生命周期管理等。具體需求如下:表 2
104、.5-5 網絡大模型與智能內生需求類型具體需求AI 要素需求連接:網絡需支持端到端的 AI 工作流生成,多點協作的數據處理、模型訓練,超低時延連接等數據:網絡需內生支持大數據傳輸,支持跨域數據采集、實時數據處理等算力:網絡需支持分布式算力節點之間的發現、編排調度等算法/模型:網絡需支持分布式模型訓練、跨域模型遷移等,支持網絡 AI 大模型的在線更新,支持各類高效的參數微調算法,支持大小模型協同訓練使能個性化業務需求;支持網絡自用和第三方使用的大模型推理,提供大模型推理的配套工具和上下文,保障大模型的推理時延和準確度能 力 開 放需求6G 網絡架構原生支持網絡 AI 大模型的分布式部署和執行;各
105、類網絡功能需要適配網絡 AI 大模型的調用。網絡內部需要多域之間開放數據、算法、算力等資源,同時網絡需要對外開放數據、模型、算力等服務安全需求用戶數據、網絡數據、模型數據等隱私敏感數據需要網絡的安全保障泛在連接泛在連接6G 網絡將在物理空間范圍實現立體覆蓋。通過將外太空、低空、地表和海洋等不同維度的資源緊密地連接起來,6G 網絡能夠提供陸地通信、空間通信和設備間的短距離通信等多種類、大跨度的通信服務,從而支持“萬物互聯”的愿景。泛在接入泛在接入泛在接入是指通過星間、星地鏈路和空地鏈路,為地面、海上、空中和深空中的41用戶、飛行器提供接入互聯網絡的通信服務。非地面網絡需要支持用戶終端以直連或非直
106、連的方式接入,支持與地面接入網的 CU 功能/地面核心網連接,為用戶提供泛在的接入服務,助力 6G 網絡的全球覆蓋。圖 2.6-1 泛在接入泛在接入可提供無處不在的即時通信。通過快速臨時部署臨空平臺,或者采用已有的低軌衛星,用戶可在缺乏地面基礎設施的情況下接入通信網絡,獲取各種服務,如 ATG 航空通信、臨空平臺偏遠地區通信或移動算力網絡支撐。6G 網絡預計將在接入范圍和密度上較以前網絡將有大幅度提升,并且將支持超越當前移動使用場景的應用,例如無處不在的即時通信。然而,目前 6G 網絡正處于籌備階段,相關架構、標準、技術規范尚未確定。在網絡架構層面,關于 ATG 終端、衛星終端接入地面站或空天
107、平臺的相關技術尚未成熟;在服務與營運層面,關于 6G 的應用場景和需求還處于不斷演變的過程中,運營商和技術公司需要基于當前的存量網絡情況,不斷探索和創新新的運營模式,以適應未來變化。具體需求如下:表 2.6-1 泛在接入需求類型具體需求架構需求空基:支持機載 ATG 終端能夠接入地面基站,支持完整航線上的無縫通信漫游和切換天基:支撐衛星網絡接入,支持衛星漫游與切換服務需求6G 網絡需為機載數據應用系統提供數據、圖像、視頻等基于 IP 的雙向通信。機載設備為機艙乘客和機組乘務提供網絡通信服務,如數據、語音、視頻、娛樂等乘客通信服務。為航空公司和飛行機組提供數據通信服務,如快速存儲記錄器(QAR)
108、數據、氣象數據、空中視頻監控數據、音視頻數據、地服保障數據42等提高航空公司運行效率的服務LEO 單星的數據傳輸速率可達 20Gbps,端到端傳輸時延低于 30ms運營需求空基場景:沿飛行航路或特定空域架設地面基站,地面基站信號可以覆蓋上空不同高度的飛機天基場景:架設地面或星上基站全域覆蓋全域覆蓋全域覆蓋是指由多顆不同軌道上、不同種類、不同性能的衛星形成星座覆蓋全球,并輔以空基平臺增強覆蓋。這一網絡通過星間、星地鏈路將地面、海上、空中和深空中的用戶、飛行器以及各種通信平臺密集聯合,以 IP 為信息承載方式,采用智能高速星上處理、交換和路由技術,面向光學、紅外多譜段的信息,按照信息資源的最大有效
109、綜合利用原則,進行信息準確獲取、快速處理和高效傳輸。圖 2.6-2 全域覆蓋全域覆蓋利用空中、地面、海洋等多種通信設備,為各種極端環境提供服務,例如遠洋航行、應急救援、導航定位、航空運輸、航天測控等。全域覆蓋不僅能夠實現對地觀測的高速、高清、實時數據傳輸,還能夠支持深空探測的遠距離、高延遲、穩定數據傳輸,從而拓展人類的科學、文化、生產活動的范圍,覆蓋空間、海洋、甚至深空。未來 6G 將打破地理和數字的障礙,實現全球范圍內的無縫覆蓋,無論是偏遠的山區、沙漠、海洋,還是發展中國家的貧困地區。然而,目前的 5G 技術還存在很多局限性,如基站覆蓋范圍小、能耗高、成本高等,導致應用場景受限。尤其是在人口
110、稀少、環境惡劣的區域,傳統基站的建設和維護非常困難和昂貴。事實上,全球地面移動通信服務目前只能覆蓋約 20%的陸地面積、6%的地球表面積。6G 網絡目前還處43于探索階段,有關服務模式和架構方面的相關標準還未確定。具體需求如下:表 2.6-2 全域覆蓋需求類型具體需求覆蓋范圍需求覆蓋范圍:通過空基、天基和地基平臺,實現全球范圍內全地形覆蓋連接密度:連接密度將達到每平方公里 1000 萬個設備,是 5G 連接密度的 10 倍服務需求QoS:支持根據衛星回傳的動態高延遲來確定端到端 QoS 參數,支持感知中繼或回傳連接的天基、空基網絡類型,并根據其 QoS 支持能力作出接入控制或相應的 QoS 保
111、障架構需求彈性可擴展的網絡架構,隨業務快速增加網絡節點與覆蓋范圍衛星衛星物聯網物聯網基于地面通信網絡的物聯網難以保證網絡的連續性,而基于衛星通信的物聯網可以實現物聯網設備隨時隨地上報信息,滿足廣域物聯網設備的便捷信息收集需求。衛星通信覆蓋面積廣大,連接終端數量眾多,可以涵蓋各種業務,各種應用,各種終端類型,還可以融合地面通信網絡,實現 6G 網絡的超大規模連接,提供比 5G 更好的服務。圖 2.6-3 衛星物聯網衛星通信具備廣覆蓋能力,與地面通信網絡融合,可以被應用到智慧城市,智慧44生活,智慧交通,智慧農業,智慧林業,智慧畜牧,智慧物流等具備超大規模設備應用的各類場景,實現未來 6G 終端及
112、 6G 物聯網設備可以隨時隨地保持網絡連接并進行信息傳輸。目前 5G 衛星網絡主要是為用戶提供持續性網絡連接,為沒有服務或服務不足的偏遠地區提供通信服務。與 5G 相比,6G 網絡的覆蓋范圍更加廣泛,連接數量更加眾多,支持終端類型更加多樣,支持的業務更加豐富,實現萬物互聯和真正的全球立體無縫覆蓋,地面網絡和星網的內生融合網絡,提供比 5G 更優質更多樣的服務。具體需求如下:表 2.6-3 衛星物聯網需求類型具體需求通信需求十倍以上 5G 的連接密度十倍以上 5G 衛星通信的峰值速率十倍以上 5G 衛星通信的覆蓋范圍終端需求支持衛星通信能力管理需求支持衛星網絡資源和地面網絡資源的統一管理,支持衛
113、星網絡接入和地面網絡接入的統一管理,保障網絡一體化服務能力45第三章第三章網絡能力與運營用例網絡能力與運營用例6G 時代的新場景新需求,需要網絡支持更豐富的服務能力、更靈活的組網方式、以及進一步提升的運營機制。ITU-R 建議書1中提出的六大場景,對連接服務提出了更高的要求,同時也提出了面向感知、AI 的新型計算與數據服務。此外,空天地海融合、行業與個人用戶融合的多樣化場景,需要組網方式從集中向集中加分布式的方式、以用戶為中心的方式演進,并通過網絡簡化、增強痛點場景覆蓋、引入區塊鏈和數字孿生新技術等方式增強網絡運營能力。分布式網絡分布式網絡在未來 6G 網絡多元化的需求及價值驅動下,各行業原有
114、的運營模式將不斷經歷重塑和試驗性創新,以適應不斷變化的生態需求。這將促進生態體系的重組和更新迭代,最終形成融合革新的生態體系。傳統的“中心化”和“通用性”的網絡設計和范式將難以滿足未來生態體系的各種需求,面向 6G 業務場景更加多元化、動態化、本地化、空天地海融合等需求,6G 組網形態將呈現出分布式趨勢。通過構建中心網絡與可定制的分布式子網、設計靈活的網間協議及組網機制,使得網絡從集中向集中加分布協同轉變,快速自適應地進行網絡構建,從而滿足 6G 時代千行百業多樣化服務的需求。結合 5G 網絡的部署現狀以及 6G 潛在的場景,可以看到以下典型用例需要構建分布式網絡,特征包括,可下沉部分網絡功能
115、滿足場景需求;支持分布式組網,實現網絡之間的交互和協同處理,通過網絡的智能自治,實現即插即用的、低成本的快速組網;網絡能力資源流通及共享,安全可信及權益保障等。場景定制化及快速構建的分布式網絡場景定制化及快速構建的分布式網絡6G 所面向的場景多種多樣,終端可以只接入某個分布式節點,也可能同時接入分布式節點和中心節點。6G 網絡需要支持節點間的發現、選擇以及互聯互通,且節點間的發現、選擇與網元業務邏輯解耦。網絡節點間支持相互認證、信令消息的訪問控制驗證,實現節點間的隔離和保護。定制化分布式網絡具備獨立運行的能力,能夠獨立提供服務,同時能夠根據網絡狀態和應用需求調整網絡資源。46圖 3.1-1 場
116、景定制化及快速構建的分布式網絡面對 6G 網絡的新架構和新生態,未來的 6G 網絡將依托運營商大網,呈現海量的企業子網、園區子網、場所子網按需創建、動態部署、拓撲自組織、互聯互通的場景,因此,網絡需要將相應的基礎功能固化,成為若干子網的基礎,并具備統一開放的接口,從而滿足低成本、快速定制的需求,分布式子網要求低成本的快速上線,而且具備靈活的定制能力。定制化分布式網絡將能夠基于 6G 場景需求完成網絡功能及服務的自動化編排及部署,完成網絡內部的服務注冊、發現與調用,能夠實現網絡服務獨立提供、網絡獨立運行和按需調整網絡資源。定制化網絡還能夠與其他定制化網絡和大網互聯互通,通過網絡協同實現更完善的網
117、絡覆蓋能力和提供無處不在、隨時隨地的互聯網業務和定制化業務訪問服務。另外,定制化網絡之間的感知、數據和智能等6G 新服務協同,可以減少冗余和重復部署,使得網絡資源得到更有效的利用,更好的匹配和滿足未來各類場景差異化和極致化的需求。目前 5G 網絡在本質上還是集中式的網絡架構,以及采用人工的方式配置、優化網絡,難以滿足多樣化應用和業務場景的需求,也難以滿足行業網絡快速、低成本構建的需求。另一方面,5G 網絡控制面雖定義了 SBA 架構,但是還存在部分網絡功能之間互相依賴,服務之間存在耦合性,導致當前 5G 網絡架構存在核心網功能上線/升級慢、配置復雜、資源無法動態靈活伸縮、網絡功能難以按需定制、
118、新功能/新服務的引入會影響已有特性和服務等問題,導致動態創建子網難,新特性/新業務現網部署難等問題,導致無法對需求敏捷響應、運營成本和復雜性高。此外,現有 5G 網絡運營系統在全業務隨愿服務能力方面存在不足,例如快速識別需求、處理大量個性化需求時存在一定的瓶頸,導致無法及時響應客戶的需求,響應時間可能需要數小時甚至數47天。具體需求如下:表 3.1-1 場景定制化及快速構建的分布式網絡需求類型具體需求分布自治網絡功能需求分布式網絡之間及分布式網絡和中心網絡之間的能力協商網絡內獨立規劃拓撲,具備本地完成數據和信令處理能力。此外,信令和數據的跨網絡透傳/轉發、協同處理簽約數據、用戶上下文等數據的推
119、送、同步簽約策略數據管理功能按需下沉本地,由本地(企業)獨立運營網絡構建需求需求感知:更加智能、自主地快速識別新業務,全面洞察用戶行為編排管理:根據新業務需求自動編排和部署網絡功能,甚至基于業務需求實現新功能的設計、實現、驗證和實施,實現整個生命周期管理流程的全自動化網絡解耦:優化網絡流程,減少網絡功能間的綁定和依賴,簡化網絡功能交互,降低增加新功能對網絡的影響范圍動態部署與調整:網絡可以隨時隨地的按需創建和刪除,基于基礎的網絡功能,快速的生成新的網絡,并靈活高效配置網絡資源以及動態優化性能。網絡功能進一步無狀態解耦,支撐網絡的按需定制和靈活部署網絡協同需求定制化分布式網絡之間、分布式網絡與中
120、心網絡之間互聯互通,按需協同提供服務安全需求定制化分布式網絡之間實現安全互信。分布式網絡間通信支持拓撲隱藏和隔離、信令消息訪問控制等分布式網絡的協同分布式網絡的協同未來 6G 網絡要實現全民參與的新生態模式,支撐多樣化的網絡需求,支持各種新興業務和場景,需要提供分布式的組網架構。在分布式協同網絡的架構下,整個 6G網絡將由多個自主控制的子網絡組成,子網絡之間通過分布式服務管理等相關關鍵技術實現業務和資源的流動、協同,子網絡可以在全網獲取服務。48圖 3.1-2 分布式協同網絡6G 分布式協同網絡賦能多種場景,網絡中的個體通過網絡間的協同實現自身服務的提供和第三方服務的獲取。在此基礎上,網絡可以
121、任意延伸,如國內運營商可以通過天基中繼獲得對境外地區的覆蓋能力?,F有網絡是中心式架構,各種網絡之間相互割裂,沒有相互的聯系。各種網絡都有著一個中心控制機構來管理網絡的運行,通過統一的調配來實現服務的調用保障。要實現分布式協同網絡需要實現在無中央管理機構的分布式架構下的網絡管理,通過技術保障各類交互行為的可信安全性,實現靈活自定義的服務封裝和網絡間的服務管理。具體需求如下:表 3.1-2 分布式協同網絡需求類型具體需求網絡標識網絡主體需具有自主數字身份,包括完善的安全認證和授權機制,并滿足復雜場景下的身份和密鑰管理要求權益保障權益包括權利和利益兩個方面,泛指特定主體被分配擁有的角色、地位、權利和
122、益處等。權益保障可包括權益策略、權益控制和權益執行等分布式協同和共享實現網絡間服務的靈活交易,提供服務注冊、更刪、調用和路由協商等能力,以及針對具體需求的服務自定義靈活封裝;分布式子網間支持智能的網絡功能發現,支持網絡功能間和網絡間的智能信令路由多方可信與安全隱私在分布式系統中,缺乏各個節點都信任的中間機構來進行交互的擔保,各個節點之間的資源和服務交換通常是不可靠的,因此需要一種機制來確保節點之間的信49任關系智能化自動運行針對網絡中,網絡間頻繁交互的需求,需提供對個性化服務、異常事件等的網絡智能化自動運行,如自動化決策、資源管理和流量調度等功能。從而提高網絡的靈活性和可擴展性,提高網絡的運行
123、效率和響應速度,降低運營成本網間容災協同網間容災協同隨著網絡連接數變大,網絡服務變多,網絡維護工作變得更加繁瑣,更容易引發嚴重的通信事故。網絡故障不僅造成大眾用戶的服務中斷,還會導致商業和緊急服務等領域的長時間癱瘓,嚴重損害運營商的經濟利益和企業形象。強化網絡容災措施,以確保持續穩定的運營和快速地從網絡故障中恢復,成為運營商的重要關切。圖 3.1-3 網間容災協同應用于網絡故障恢復,保障業務的連續性和可靠性。當前網絡節點擁塞或故障,容易導致大面積異常,且在網用戶無法及時恢復業務使用。6G 網絡要具備更高的容災能力,實現更高的網絡可靠性。一方面,通過分布式部署,降低網絡故障影響范圍:分布式網絡具
124、備獨立運行的能力,能夠獨立完成網絡內部的服務注冊、發現與調用,能夠獨立提供服務,也具備自治能力,能夠實現網絡功能及服務的自動化部署、即插即用,能夠根據網絡狀態和應用需求調整網絡資源,同時支持用戶/客戶對其進行管理、配置和監控。另一方面,同時通過網絡節點間協同,提高網絡可靠性:分布式網絡的用戶終端可以通過其他的分布式網絡接入到自己所屬的分布式網絡,訪問原有的分布式網絡業務,分布式網絡之間需要實現互信和互聯互通。具體需求如下:50表 3.1-3 網間容災協同需求類型具體需求安全需求分布式網絡之間實現互信通信需求網絡故障時,用戶的流量和控制信令在分布式網絡間協同路由,保障保障連接、數據和計算等業務可
125、用智能需求網絡故障時,智能觸發分布式網絡間的接管和協同分布式網絡中用戶數據的一致性分布式網絡中用戶數據的一致性用戶可能在不同的子網隨機接入,其簽約或用戶上下文數據可能在網絡中傳遞或多份存儲。通過子網間簽約數據、用戶上下文數據等同步機制實現數據的一致性。邊緣子網從中心子網獲取用戶簽約和策略數據,當邊緣子網與中心子網之間的連接中斷時,邊緣子網可以繼續提供本地接入和數據服務的能力。圖 3.1-4 分布式網絡中海量用戶的數據一致性分布式自治網絡的發展方向應該是充分發揮大網的資源池作用,通過大小網協作的分布式架構,實現大網資源向分布式網絡開放,按需切分、編排動態的裂變出大量的分布式網絡(子網),敏捷低成
126、本是分布式網絡最核心的訴求。網絡可以分成兩類子網,邊緣子網和中心子網。邊緣子網提供一定范圍內的本地接入和數據連接服務的能力。中心子網負責用戶的核心簽約和策略的管理,以及對邊緣子網的網絡授權、資源配置等管理。用戶在不同地點接入,在不同子網間移動時,簽約數據、上下文數據51等保持一致性,從而為用戶提供一致的業務體驗。與目前5G網絡靜態數據備份機制相比6G分布式自治網絡中需要進一步提升數據的同步機制和策略,一面為保證每個子網的數據完整性,一面也要避免數據大量的冗余備份。具體需求如下:表 3.1-4 分布式網絡中海量用戶的數據一致性需求類型具體需求分布式節點主動獲取簽約數據支持分布式節點向中心節點或其
127、他分布式節點獲取特定范圍內的簽約數據簽約數據更新后的推送支持中心節點內的簽約數據發生改變時,根據相關訂閱請求將相關簽約數據的更新同步到相關分布式節點用戶上下文數據的跨節點備份支持分布式網絡是否具備用戶上下文數據的跨節點備份,為后續分布式節點之間的自治提供上下文數據同步的支撐跨子網移動時用戶業務的連續性跨子網移動時用戶業務的連續性用戶接入網絡后,在不同的區域、不同子網之間移動時,業務不中斷、體驗一致。此外,在某些場景如用戶移動、當前接入分布式節點的能力不足等,分布式節點間通過協同可以實現互補增強,例如多個分布式節點協同實現一致性的服務。圖 3.1-5 用戶跨子網移動場景下分布式自治移動管理6G
128、網絡將從傳統 eMBB 泛在、均質的網絡服務模型,進一步引入分布式子網服務模型,預期未來 6G 會根據用戶和場景需求,基于大網分布式資源池,動態裂變部署海量的區域子網,移動用戶在不同子網之間移動時,正在進行的業務需要保持連續性,而且業務質量需要保持一致性。52當前網絡雖然存在用戶面分布式部署的邊緣計算,但是還是以核心網集中化部署為主,用戶在不同邊緣計算網絡之間移動時,還是通過集中的控制面統一控制來實現用戶的移動性管理及業務的一致性,隨著集中的服務化核心網向分布式自治的云邊端統一服務化架構演進,分散的控制面/用戶面之間,將需要新的移動性管理、會話管理機制。具體需求如下:表 3.1-5 用戶跨子網
129、移動場景下分布式自治移動管理需求類型具體需求分布自治網絡移動性管理需求支持跨分布式網絡功能單元時用戶的移動性支持基于分布式服務發現機制實現分布式節點協同完成注冊業務支持基于分布式服務發現機制實現分布式節點協同完成用戶上下文等數據的推送、同步分布式網絡部分中斷時的慣性運行分布式網絡部分中斷時的慣性運行邊緣子網的部署需要做到即插即用,在自治網絡內部自配置、自恢復、自優化,具備獨立運行的能力,能夠獨立完成網絡內部的服務注冊、發現與調用,能夠獨立提供服務,也具備自治能力,能夠實現網絡功能及服務的自動化部署、即插即用,能夠根據網絡狀態和應用需求調整網絡資源,同時支持用戶/客戶對其進行管理、配置和監控,提
130、供智能化的自我調控能力、以及無人化的“零”運維能力,從而實現“零等待、零接觸、零故障”。部分網絡故障時,不影響其他網絡的運行,用戶在其他網絡中可以正常接入,正在進行的業務保持慣性運行。為了滿足不同客戶和應用場景對通信網絡的差異化服務能力的需求,服務化技術,超大規模天線技術的引入,讓 6G 網絡部署更加動態和復雜。為了降低網絡復雜性,提高網絡效率,需要一個高度智能的自動化網絡,并逐步向智能自治網絡演進。隨著越來越多地采用智能自治解決方案,人工的角色逐漸演變為任務設計(如 ML 模型工程,rApps/xApps 開發,領域知識管理),目標管理(如意圖設置,意圖優先級,基于意圖的網絡),和系統監督(
131、如監控、管理行為的選擇、系統自治級別的定義)。當管理行為的選擇逐漸變得更加自動化,通過系統監督允許將人保持在閉環中,實現以人為中心的自治,增強對自治解決方案的信任。6G 網絡愿景的一個重要方面是智能53自治網絡。既通過網絡的自服務、自實現和自保障能力,以及網絡生命周期的各個階段提供全場景的閉環自治,實現一個零等待、零接觸、零故障的敏捷網絡,為客戶提供多樣化服務。圖 3.1-6 分布式網絡中網絡部分中斷時用戶的慣性運行從 5G 網絡的容災方案進一步提升,6G 面向未來的分布式部署,多個子網間的數據同步、網絡連接動態建立、動態調優,當部分網絡故障時,子網能夠獨立運行,從而實現 6G 分布自治網絡的
132、慣性運行。自治域之間彼此可以動態自由連接,并且自治域應具備完整的功能、資源、連接能力,可獨立完成閉環網絡流程處理,使網絡在大規模復雜組網環境下實現網絡資源和網絡能力的優化調度。具體需求如下:表 3.1-6 分布式網絡中網絡部分中斷時用戶的慣性運行需求類型具體需求分布自治網絡慣性運行需求簽約數據、用戶上下文等數據的推送、同步部分點出現故障時,依據同步用戶簽約數據、上下文數據快速恢復運行網絡功能及服務的自動化部署分布自治網絡智能自治需求分布式網絡的智能生成:分析網絡在連接、計算、數據、等個性化需求,快速適配(包括生成新的、加入已有的)生成分布式網絡分布式網絡的智能自治:云邊網絡失連時或者部分點出現
133、故障時,可以通過獲取本地元數據自動恢復,實現分布式節點的自治54以用戶為中心以用戶為中心以用戶為中心的網絡架構針對 6G 網絡的新場景需求,通過構建多元化共享平臺與多模態網絡架構,實現網絡單元間的靈活賦能與重構,還能促進地面、衛星及行業自治網絡的資源共享和服務整合。這種新型網絡范式支持即插即用的基站部署,確保了網絡的靈活性與資源高效利用,同時滿足了跨域、跨國的可信安全需求,為用戶提供了一體化、無縫銜接的信息服務體驗。自定義家庭網絡自定義家庭網絡隨著數字化技術的日益發展,當前家庭中出現了越來越多的各類智能設備,例如健康管理類、娛樂類、照明類、安防類、家電類等,它們采用多種不同的有線或無線連接技術
134、,用戶體驗需求多樣化,例如安防類需要信息及時傳輸,娛樂類需要畫面高清呈現等。在以用戶為中心的網絡架構下,家庭開戶成員可以作為以家庭為單位的用戶專享網絡的網絡管理員,網絡成員可以是家庭成員、IoT 設備、訪客等等需要接入家庭網絡的用戶和設備。家庭管理員還可以增加訪客信息,使得訪客可以直接訪問家庭網絡。網絡成員可采用 3GPP 接入技術接入家庭網絡,也可通過中繼設備接入家庭網絡,實現成員之間的互聯互通,讓不同的成員之間可以互相交互。例如家長可以通過手機終端直接對兒童使用的終端進行管理,如限制手機上網時間,通過終端對兒童位置進行定位等等。例如遠程為對電視不熟悉的父母切換視頻。此外,家庭管理員可以根據
135、各類家庭應用的需求分配網絡資源,提高用戶參與度以及業務體驗。在家庭位置發生變化的場景下(例如用戶搬家的情況下),用戶不需要關注網絡設施的搬遷或網絡的重新配置,可以在用戶不參與的情況下,實現用戶在新位置獲得完全一致的用戶自定義家庭網絡。55圖 3.2-1 自定義家庭網絡場景具體網絡需求如下:表 3.2-1 自定義家庭網絡需求類型具體需求自定義家庭網絡需求支持設計網絡能力/功能:允許用戶能夠根據家庭網絡業務的需求,通過信令面(含能力開放接口)或管理接口,對家庭網絡的能力或功能(如安全功能、數據功能、連接功能等)進行定制、修改支持設計用戶網絡策略:允許用戶通過信令面(含能力開放接口)、用戶面或管理面
136、接口,對用戶面網絡的策略(如業務 QoS 策略等)進行按需定制、修改支持配置用戶網絡資源:允許用戶根據家庭業務需求對網絡資源進行差異化配置。如網盤業務需要存儲資源、XR 和游戲類業務需要算力和帶寬資源支持設備的接入控制:允許對家庭設備的接入進行控制,如限制接入、接入方式、接入時間、接入時長等以用戶位置為中心的網絡:支持定制化網絡根據用戶位置變化適應性完成網絡側的靈活動態調整,保障用戶體驗面向多元用戶的聯盟網絡面向多元用戶的聯盟網絡在未來 6G 網絡的設計愿景中提出了下一代移動網絡將是一個智能普惠的網絡,移動網絡不再僅僅為用戶提供端到端的連接服務,還將引入感知、計算、數據和 AI等更高層次的非連
137、接類服務。因此,隨著 6G 網絡的服務范圍從單純的連接擴展到其他非連接類服務,網絡的服務對象也將進一步擴大,相比現有網絡,也會有更多垂直56行業及政企的多元用戶等。換句話說,任何使用了移動網絡連接或非連接服務的各種類、層級的消費主體,都將被定義為移動網絡的用戶。因此,面向未來多元用戶,需要一種可實現資源和服務的流通的聯盟網絡體系架構設計,來實現靈活調用運營商大網、衛星網絡、園區網絡、行業網絡等各類網絡的資源,為各類用戶提供更針對性的服務。同時,這種體系設計能具備更好的延展性,以順應未來隨著網絡及終端的智能化發展,以及AIAgent等技術與網絡的結合應用等,從而更智能化的識別多元用戶的網絡需求。
138、其中,面向多元用戶的聯盟網絡的新范式包含兩個方面:一是多元化網絡共享平臺,二是多模態網絡架構。圖 3.2-2 面向多元用戶的聯盟網絡1)多元化網絡共享平臺)多元化網絡共享平臺在面向各種類的垂直行業用戶及政企用戶需求時,傳統方式的網絡整體規模大成本高,更新頻率無法跟上未來 6G 多元用戶的需求的變化。網絡可結合平臺化的方式,進行更靈活多樣的資源整合,內部各單元可以相互賦能,同時可以將單元能力進行重構,對整個網絡的結構進行調整,如將控制面和高層功能集中在低頻基站,簡化部分高頻基站的功能,只保留簡單的數據傳輸能力,可以有效降低基站成本,并且可以進一步實現基站的即插即用。2)多模態網絡架構)多模態網絡
139、架構除傳統運營商大網以外,未來網絡還將包含垂直行業網絡、衛星網絡和政企園區網絡等多模態網絡,各類網絡有著不同的網絡特性及網絡資源。在面對不同場景用戶時,可通過將一方的網絡和/或其服務集成到其他方的網絡和/或服務的網絡中的形式,便于進行更加靈活的資源共享和服務共享。57面向傳統普通用戶場景時,地面運營商的大網可按照元小區 meta-cell 模型設計的大而全的網絡。頻譜上,囊括中高低頻多載波的資源,給上層業務提供靈活的選擇;功能上,提供基礎功能組件和專有功能組件以及專有網絡的智能編排服務、計算服務、智能處理服務、感知服務等。面向衛星網絡用戶場景時,涉及到跨域、跨國、跨運營商間可信安全、權益保障,
140、以及整個系統的成本控制、性能體驗等多方面因素。通過聯盟網絡的體系設計解決多方跨主體的復雜業務場景,在各種類型網絡之間進行資源和服務的靈活共享。面向行業用戶場景時,行業自治網絡需網絡和業務高度匹配,網絡使用的通信協議棧、網元和資源根據業務特征按需生成,每個功能高度精煉化,以服務化的方式實現服務和資源的開放,滿足“低碳至簡”的要求;行業自治網絡服務于大型政企,與大網相對獨立,可以采取與大網不同的技術,自主規劃、自主演進、自治運行,如垂直網絡的核心網使用 6G 技術、物聯網使用 5G 技術等。同時行業自治網絡也與大網相連,可以使用大網提供的服務,如算力服務、數字孿生服務、AI 模型訓練服務等,在更好
141、滿足行業用戶需求的同時,降低了垂直網絡的部署和運營成本。面向政企園區用戶場景時,如固移融合極簡網絡可以是低成本或節能基站,提供即插即用且動態開啟的數據小區,不提供廣播或者信令發送的服務,僅提供更強的數據傳輸能力或局域覆蓋能力,作為運營商節能降耗的主力基站,滿足“低碳至簡”的要求。具體網絡需求如下:表 3.2-2 面向多元用戶的聯盟網絡需求類型具體需求網絡及用戶權益管理定義和規范各類網絡及用戶的“權益主體”、“權益內容”、“權益體系架構”、“權益管控功能”、“權益管控流程”等方面。具體的技術問題對象可大致屬于“業務前”、“業務中”和“業務后”三個階段用戶業務管理“業務前”涉及到:面向不同類別用戶
142、時,6G 無線系統中各個網元的資源能力使用管理,為設計如何入網、鑒權、認證、授權、組網等控制面流程操作“業務中”涉及到:面向不同類別用戶時,各種 6G 業務服務的流程執行和管理,設計如何更公平高效地權益交易、任務分配、協同控制、流程監督、計費獎勵、故障懲罰等功能操作58“業務后”涉及到:面向不同類別用戶時,各種 6G 系統網元自己產生的數字資產應用管理,設計如何對其權益進行管理、安全保障和高效交易流轉等控制面操作普惠的邊緣部署普惠的邊緣部署與與體驗體驗加速加速5G 應用已經呈現向垂直行業、向邊緣延伸的趨勢,通過下沉移動網用戶面及部分/全部控制面網絡功能,在邊緣 MEC 部署 5G 應用等方式,
143、縮短為用戶提供服務的網絡與應用距離,一定程度滿足了低時延的業務需求,但也還存在諸多不足。以車聯網、無人機等有顯著移動切換特點,需要網絡提供實時/準實時的位置服務業務為例,雖然網絡提供了基于能力開放的位置服務,但是標準流程較長,執行位置服務的節點分散,要經過 NEF、GMLC、AMF、LMF 等多個網絡功能;定位管理功能的網元通常在網絡中部署位置較高,雖然用戶在邊緣發起服務請求,但仍需走向中心網絡響應,增加了控制測量信令的傳輸路徑和響應時延,且應用側無法感知參與靈活選擇提供服務的網絡功能;LMF 定位需要通過 UE 和/或 RAN 節點收集目標的大量測量數據,通常定位測量消息要經過控制面轉發,無
144、法充分發揮下沉用戶面的優勢等。圖 3.2-3 普惠的邊緣部署與體驗加速未來以用戶為中心的網絡,隨著 6G 應用的不斷豐富,服務用戶的網絡新功能需要進行相應的靈活適配拓展和整合,優化對應用的感知和傳輸能力,對外面向用戶提供更加靈活的部署編排調度和激勵機制,激發邊緣網絡活力,為不同類型用戶提供普惠的邊緣服務。具體網絡需求如下:表 3.2-3 普惠的邊緣部署與體驗加速網絡需求59類型具體需求普惠的邊緣部署和體驗加速網絡需求支持面向用戶執行特定功能(如位置服務能力)的控制面模塊靈活優化整合,簡化控制面信令,減少控制面傳輸的時延優化用戶面傳輸能力,增強邊緣用戶空間內對算力、應用服務等的感知能力,發揮下沉
145、用戶面傳輸應用控制消息的優勢賦予用戶適當和自主使用網絡資源編排網絡功能的權益,具有相對獨立的用戶空間,向用戶提供更加靈活的調用接口和激勵機制,激勵用戶與網絡協作完成聯合的優化編排調度網絡運營網絡運營6G 網絡不僅要提供豐富的功能和服務,還需簡化網絡結構,減少邏輯網元和接口的數量,從而降低運營難度。通過簡化網絡設計,運營商能夠在網絡故障時迅速定位問題,縮短恢復時間,并在進行功能升級時避免對現有服務造成干擾。通過架構設計、功能整合以及增強網絡彈性和互操作性來實現網絡簡化,從而提升運營效率。提升易運營性的網絡簡化提升易運營性的網絡簡化當前 ITU-R 已經明確了 6G 的六大場景,6G 網絡將超越連
146、接,提供更加豐富的功能,為運營商帶來潛在的收益機會。但是另一方面,網絡功能的增加,也給網絡運營帶來了極大的挑戰,如何簡化網絡提升網絡的易運營性是需要階段應該考慮的問題。圖 3.3-1 提升易運營性的網絡簡化從運營商的視角看,希望被管理的邏輯網元種類、接口數量不要太多,降低網絡的復雜度,簡化網絡管理界面。一旦網絡發生故障,便于快速定位故障的網元或接口,60減少網絡癱瘓的時間。另一方面,希望降低網元之間的耦合性,當網絡進行功能升級時,希望新功能升級不影響現有業務,盡量減少需要同時升級的網元數量??傊?,運營商希望在多廠商環境下,簡化網絡提升易運營性。當前網絡過于復雜,從 3GPP 的標準看,5G 網
147、絡定義了 40+個 NF,NF 之間存在80+個邏輯接口。雖然現網沒有部署全部的 NF,有些 NF 也是合并部署的,但是從運營視角看,網絡拓撲仍然十分復雜。當網絡需要新功能升級時,需要多個網元和接口升級,一些功能還需要多廠商設備之間的配合,導致新功能上線速度慢。從實際案例看,網絡故障定位難,恢復時間數小時到數十小時,網絡功能升級周期長,升級周期從數周到數月。具體需求如下:表 3.3-1 提升易運營性的網絡簡化需求類型具體需求架構設計需求網絡架構需遵循簡化設計原則,在保證功能完備的前提下在設計層面簡化網絡架構網絡需求網絡功能需求:需對網絡功能進行進一步梳理,合并類似的網絡功能并僅開放必要的接口以
148、達到整體網絡的簡化網絡運營需求:根據 ITU-R 的報告,網絡彈性是 6G 網絡的一項重要指標。網絡需進行簡化設計使得在發生故障時網絡能夠快速恢復互操作性需求:網絡單元之間的互操作性是 6G 的重要指標之一,6G 網絡需設計互操作性強的標準化接口網絡區塊鏈網絡區塊鏈服及多方運營服及多方運營用例用例未來網絡存在網絡多方協作與運營的場景,網絡多方協作運營包括 6G 網絡基礎設施、網絡服務等資源和服務的多方共建與共享。6G 網絡將進一步的云化和分布式,提供無處不在的網絡服務,傳統的網絡邊界進一步打破,網絡資源面向一體化的統一協同的需求。6G 網絡借助網絡多方協作運營的技術,運營商之間可以實現跨 PL
149、MN、跨運營商的網絡和資源共享,用戶可以無感知的使用不同運營商提供的網絡資源,節約運營商的資源成本,也為用戶提供更加魯邦和泛在的網絡服務。區塊鏈是實現安全多方協作的關鍵技術,因為,6G 網絡針對多方場景提供區塊鏈即服務的能力。61圖 3.3-2 基于區塊鏈網絡多方協作運營網絡的多方協作運營,需要多方之間達成共識運營,同時,由于多方協作的特性,需要具有共享和交易的過程中的安全記錄、可追溯可審計、可自動化智能化的執行等特性,因此,需要在 6G 網絡中引入原生區塊鏈的技術。典型的業務如(1)動態的切片管理,在跨運營商或者 PLMN 的場景下,運營商網絡部署區域有側重,頻譜頻段有差別等多重因素。運營商
150、間部署區塊鏈,基于共識機制將必要的數據存儲在鏈上,在運營商之間透明可見,構建多運營商間的信任,保障數據的可信與安全性。(2)頻譜資源的共享,改變傳統頻譜資源在固定分配造成的資源浪費,解決在頻譜使用的靈活配置,利用區塊鏈自動化記錄頻譜轉讓信息、交易信息等。(3)數據資產的管理,5G傳統用戶只有一個運營商分配的 ID,并利用 ID 和與之關聯的對稱密鑰完成與運營商的認證,6G 時代的 ID 可以變得更加豐富,6G 的身份 ID 管理為用戶提供了一定的自治權,用戶可以具有身份錢包用于保存與其相關的各種數字資產,如身份證書、屬性憑證等等,用于用戶在不同的業務場景下使用,或者在跨運營商的網絡中使用。那么
151、,運營商、第三方等機構之間通過構建區塊鏈建立初始信任,構建以用戶為中心的信任機制,使得用戶的數字資產可以在不同的運營商或者 PLMN 之間得到認證。當前的運營商之間,運營商與設備商/卡商之間缺少多方協作運營的底層基礎設施,多方協作運營需要構建底層的多方共識信任邏輯,需要對協作過程提供安全可追溯的記錄、協作的自動化執行等工作。隨著 6G 原生區塊鏈的部署,在 6G 網絡中提供底層信任基礎設施,多方協作的共識通過在區塊鏈上部署相應的共識機制和算法,自動化的協作執行通過在區塊鏈上部署響應的智能合約,協作過程安全可追溯的記錄通過區塊鏈不可存在區塊結構和交易結構保障。6G 網絡可以直線跨 PLMN、跨運
152、營商/設備商的網絡和資源共享,以及用戶無感知的使用不同的運營商的網絡資源和服務。具體需求如下:62表 3.3-2 基于區塊鏈網絡多方協作運營需求類型具體需求原生區塊鏈能力運營商的 CN、終端、RAN 等節點都可以部署響應的區塊鏈能力,根據節點能力的差異性部署不同的區塊鏈能力,如終端部署客戶端、核心網部署全節點等運營商的核心網對區塊鏈能力進行全局的統一調度,動態的創建和維護一條區塊鏈,動態的管理節點的加入和離開區塊鏈能力開放對內能力開放:移動網絡利用區塊鏈服務于電信網的多方協議運營對外能力開放:通過移動通信網為外部行業應用提供區塊鏈服務,賦能千行百業的多樣化應用需求基于網絡數字孿生的網絡運營基于
153、網絡數字孿生的網絡運營面對持續增加的業務種類、規模和復雜性,6G 網絡自身可借助數字孿生技術構建網絡數字孿生體,通過高保真呈現、高精度決策和虛實實時交互映射,實現對物理網絡進行高效的分析、診斷、仿真和控制,賦能網絡自治閉環驗證和控制。圖 3.3-3 網絡數字孿生6G 網絡數字孿生需要數據、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。面向傳統工參管理中的準確性、實時性等難點,6G 網絡數字孿
154、生,構建物理基站的數字孿生體,然后基于數字基站的三維模型,進行精確的工參測量,再進而通過對數字基站的生命周期管理,及時更新工參時效;核心網網絡復雜、端到端信令流程長,存在跨代、跨域、跨網元、跨層相互影響,在信令風暴沖擊下,簡單復位重啟或隔離操作都可能導致更多的連鎖反應,導致大規模、長時間網絡事故,基于 6G 網絡數字63孿生可實現信令流量治理,可以為運維人員提供信令流量全息可視,仿真評估網絡應對信令風暴能力、評估流控優化方案效果、動網方案影響,進而完成從感知、推演、優化、決策、驗證、控制全流程自動閉環應對接入網中斷、容災倒換引發的信令風暴沖擊,縮短信令風暴收斂時長、降低信令風暴影響。數字孿生賦
155、能工參精準識別場景,需要支持無線站點及周邊環境信息的采集、厘米級的定位精度,以及基于影像數據完成實景三維建模;基于數字孿生實現信令流量治理,需要支持將核心網物理網絡信息實時映射到數字孿生體,包括核心網網元的拓撲結構和流控參數和行為建模等,構建用戶行為模型學習,包括終端信令、用戶時序上線等,進行信令沖擊過程在線仿真,獲得系統對信令沖擊的可視化表達,以及基于仿真的參數優化算法,對仿真網絡參數進行迭代尋優,獲得信令沖擊收斂的網元最佳配置。因此,這都需要大量的數據來構建準確的虛擬孿生網絡表示;需要高效的通信資源,以確保信息在虛實網絡間的高效交互;以及網絡數字孿生的構建和運行需要大量的計算資源,以處理和
156、分析網絡數據,實現以虛控實的智能化決策。具體需求如下:表 3.3-3 網絡數字孿生需求類型具體需求數據資源需求網絡拓撲數據:包括網絡設備的配置、位置、連接和性能信息。網絡拓撲數據對于構建虛擬網絡結構至關重要,需要實時更新和高度準確用戶和應用數據:了解用戶行為、需求和應用性能是數字孿生網絡的關鍵。這些數據包括用戶的移動軌跡、應用的數據傳輸和延遲需求等信息實時數據:數字孿生網絡需要獲取實時的網絡流量和性能數據,以便進行實時的虛實同步交付和智能優化歷史數據:歷史數據對于網絡性能分析和問題排查至關重要。這包括過去的網絡事件、故障和性能指標通信資源需求盡量低的網絡帶寬需求:設計高效的數據采集和信息控制接
157、口,保證盡量低的帶寬消耗低延遲通信:實時性是數字孿生網絡的關鍵,因此通信必須具備低延遲特性,以支持及時的虛實同步交付和智能優化64通信協議和標準:制定適用于數字孿生網絡的通信標準,保證虛實交互以及孿生體之間信息交互的互操作性和一致性算力資源需求集中式算力需求:集中式云端算力用于跨越不同網絡域的總體分析,能夠匯總和處理來自各個網絡域的數據,進行全局性的網絡性能評估;云端算力支持智能決策制定,通過對多個網絡域的數據進行綜合分析,能夠制定更加智能和全局性的網絡策略分布式算力需求:分布式邊緣算力主要用于處理單個網絡域內的特定場景分析。這些場景可能涉及到特殊網絡設備或應用,需要在網絡域內實時進行分析;邊
158、緣算力支持網絡域內的智能決策制定,通過對局部數據進行分析,能夠制定適應性更強的網絡策略網絡建模和推理的高算力需求:數據驅動的 AI 模型是孿生網絡模型構建的重要方法,AI 模型的訓練和推理需要大量計算資源,以提高模型構建效率和推理準確性;將通信網絡大模型引入孿生網絡建模后,算力資源的需求將大幅增加。因此,需要研究輕量級、高能效的 AI 建模技術,減少對于算力資源的消耗痛點場景增強痛點場景增強移動通信網絡中存在通信性能低下的場景,如弱覆蓋場景、出現信號強度突變的場景、以及用戶移動速度極快的場景等,嚴重影響用戶體驗,網絡故障占比和用戶投訴占比較高,稱為痛點場景。痛點場景的性能增強,是提升整體網絡性
159、能和用戶體驗,減少網絡故障和用戶投訴的關鍵。圖 3.3-4 痛點場景增強典型的痛點場景,包括:-弱覆蓋的封閉場景,如電梯、地庫、地下室等;65-出現信號強度突變的場景,如街道拐角、立交橋等;-弱覆蓋且用戶移動速度較快的場景,如地鐵;-用戶移動速度極快的場景,如高鐵等;-以及其他痛點場景。在沒有增強的情況下,在上述痛點場景的區域內,掉話、數據中斷、數據吞吐量低、駐留延遲是比較普遍的現象。例如:進入電梯后易發生無線鏈路失敗。出電梯后,可能長時間處于 4G、3G 等 RAT,導致吞吐量較低或爬升慢。地庫中存在類似的現象;-在街道拐角、立交橋區域可能會發生信號強度的突變,發生不必要的乒乓切換;-在隧道
160、中運行的地鐵上,可能發生切換延遲;-高鐵站或高鐵上,終端可能因為不合適的網絡部署或錯誤的速度估計而掉出高鐵專網,從而影響通信性能。分析以上痛點場景,主要原因在于當無線環境突變時,移動終端基于傳統的移動性過程(如基于測量的小區選擇或切換)并不能及時準確地處于合適的小區。當前有一些增強手段來提升痛點區域的性能,例如在弱覆蓋場景部署泄露電纜或Repeater 等。但是,如果大規模部署此類設備,需要有合適的施工條件,成本、功耗和環境影響也是挑戰。另外,如何讓終端或網絡快速準確識別該痛點場景,快速定位到能滿足該痛點場景業務需求的合適小區,從而采取措施來改善該痛點場景的用戶體驗,也是需要解決的問題。具體需
161、求如下:表 3.3-4 痛點場景增強需求類型具體需求痛點場景識別的需求網絡部署輔助設備來標記痛點場景區域終端能識別痛點場景,,包括處于痛點場景區域內,進入或退出痛點場景區域痛點場景通信增強的需求輔助信息:網絡通過輔助設備來配置痛點場景的輔助信息,例如合適的小區終端識別痛點場景后獲取輔助信息,執行通信增強操作,例如及時準確的小區選擇或切換66輔助設備的需求網絡可控、成本低廉、低功耗甚至零功耗、環境友好、適合大規模部署終端需求終端具備檢測輔助設備來識別痛點場景、獲取輔助信息、應用輔助信息來增強通信的能力衛星共建共享衛星共建共享當中低軌衛星繞地球運行由于飛離運營商所在的國家等原因不能為該運營商提供移
162、動通信服務時,可以將衛星的網絡能力動態共享給其他衛星能覆蓋的運營商,繼續為其所經過的其他運營商提供服務,以達到降低成本投資、資源充分利用等目的,此過程稱為衛星共建共享。依據這種理念,全球運營商間可以形成共享的大型全球衛星網絡。圖 3.3-5 衛星共建共享6G 網絡衛星共建共享可以更經濟的應用于泛在連接、覆蓋增強、災難恢復等場景。當前 3GPP 對衛星的研究十分重視,已經開展了 5GSAT_ARCH、5G NTN 等項目的研究,重點關注 5G 融合衛星通信場景、需求、核心網架構和技術,NTN 信道模型、接入網架構和技術等。當運營商采用中低軌衛星來提供移動通信服務時,存在衛星飛離運營商所在國家而無
163、法繼續提供服務的問題,導致衛星投資無法被高效利用??紤]到一顆低軌衛星在軌的很多時間無法覆蓋所屬的運營商所在國家,運營商只能加大衛星數量的投資,并且衛星頻率和軌位資源稀缺,不利于衛星通信網絡的長期發展,因此 6G 網絡應重點開展衛星共建共享的研究。表 3.3-5 衛星共建共享需求類型具體需求通信需求衛星的移動性管理、認證、授權、計費結算等技術需求衛星共建共享過程中需對衛星網絡參數進行動態配置、網絡功能動態激活等操作感知需求實時感知衛星的移動性、服務能力等67業務基礎能力業務基礎能力面向 2030 年及未來,人類社會將進入智能化時代,數字世界與物理世界將無縫融合,6G 網絡將成為智慧內生、泛在連接
164、、多維融合的基座,是未來經濟和社會發展的重要基礎。超級無線寬帶,超大規模連接,極其可靠通信,普惠智能服務,通信感知融合等典型場景,也催生出了對新型業務的需求及用例,如業務使能、網業協同、業務感知與差異化轉發等業務。業務使能業務使能6G 業務使能,是 6G 網絡將各類業務能力進行抽象,并依據應用需求為其提供所需的業務能力,最終實現網絡與應用相互協同,是一種賦予了豐富內涵和外延的網絡服務和業務使能環境。6G 網絡下的業務使能,將會基于更加開放的提供環境,更加靈活自由的組合方式,真正實現按需調用、隨意組合、高效協同。同時,6G 業務使能也將簡化網絡架構,新型業務能力可以無縫接入現有網絡,為應用提供相
165、應能力,而無需對網絡進行改動。6G 業務使能將構建協同、可持續、穩健的新型服務生態,以改善各行各業和人類生活的方方面面。圖 3.4-1 業務使能基礎能力隨著網絡的演進、技術的發展,6G 業務使能將對多樣化應用抽象關鍵能力集合,支持 6G 核心場景應用的靈活和快速生成,并支持支持業務使能環境產業各方的共建安全性需求衛星運營商之間進行網絡共享需重點關注安全性68共享機制,采用分布式機制對關鍵業務能力進行管理,以 6G 網絡下的多終端/多模態交互的遠程會議場景為例,通過調用 6G 網絡的多媒體渲染業務能力、QoS 調度能力、媒體智能分發能力、媒體流同步能力、多接入管理能力等業務能力,實現對現有設備的
166、接入支持,以及對 AR、VR、裸眼 3D 甚至是觸覺通信設備的支持,參會者可以通過大屏幕、頭戴式設備、移動終端等參會,當使用支持沉浸式通信的終端時,用戶將會獲得包含 AR、VR、裸眼 3D、觸覺等在內的沉浸式業務體驗。上述業務能力既可以由運營商提供,也可以由設備商、算力提供商、應用提供商等第三方提供。傳統的業務使能方式就是網絡能力開放,即通過將網絡能力進行封裝,在授權的情況下以標準 API 的方式提供給應用調用并集成到應用的邏輯中。這樣的方式使得業務能力的提供者局限于網絡運營商,行業內第三方很難參與進來,因此導致能力的豐富性、多樣性受到局限。此外,不同業務能力間缺乏協同機制,無法高效、按需進行
167、組合應用,只能提供簡單的調用能力,已經無法滿足 6G 網絡海量、多樣、復雜的應用需求。具體需求如下:表 3.4-1 業務使能基礎能力需求類型具體需求媒體處理需求音頻、視頻、文本、觸覺信號等的處理和渲染基于點云的視頻流信息對算力需求巨大,要求網絡可以將媒體流分發至合適的算力節點進行處理復雜類型和復雜設備間媒體流進行時間同步,保障用戶體驗安全需求人臉特征、聲音等敏感信息需極高安全的網絡保障終端需求具備高效的編解碼壓縮和強大的空間三維顯示能力網絡需求未來網絡下各種接入類型(固網、移動、衛星等)的支持網絡對不同類型業務(音頻、視頻、文本、觸覺等)的 QoS 支持基站對感知用戶定位功能的支持網業協同網業
168、協同6G 業務與網絡協同是一種集業務感知、網絡感知、用戶感知、數據分析、無線資69源分配策略等多屬性的系統,具有實時性和可靠性。具體基于感知實現數據采集,再利用算力進行數據分析和決策,生成可執行的無線資源調度優化方案,提升用戶業務體驗并優化管理,推動實時網絡狀況和業務緊耦合,兩者相互進行調整與適配,實現跨層、跨網元優化。圖 3.4-2 網業協同隨著 5G 逐步進入工業核心生產環節,更低的穩定時延轉發能力與較低的成本目標,要求未來的 6G 系統與工業以太協議特征相適配。應用領域包括:各個工業領域智能制造的核心生產環節,智能電網的配電保護環節等。以汽車智能制造為例,6G 網絡感知機械臂涂膠、搬運、
169、焊接等業務報文特征,與工業設備或應用進行協同,調整業務報文及無線資源分配策略,能夠實現空口傳輸密度的提高,從而構建內生確定性網絡,促進垂直行業場景的精細化優化,加速工業數字化進程。傳統的工業互聯網通過時間敏感型網絡(TSN)或應用層進行互通,對數據的處理多基于集中式架構,基站無法直接感知行業業務、網絡現狀和用戶環境,工業網絡和現有無線通信網絡無法直接通信,對不同業務所分配的無線空口資源主要由核心網及其所獲取的工業側數據決策。并且,網絡數據處理和分析等功能均集中在核心網,依賴于多層網元協作,使得網絡和業務協同能力不足,導致網絡時延和復雜度增加,系統穩定度下降,資源利用率降低,難以滿足工業核心生產
170、環節需求。因此,為了更好地融合工業通信和 6G 網絡,無線網絡需要具備數據感知、數據處理、數據分析與預測、數據互通等能力,例如無線網絡開放接口給業務以實現跨層優化,AI 輔助數據分析及處理,提高資源分配效率。具體需求如下:表 3.4-2 網業協同能力需求70類型具體需求數據感知能力系統應具備能夠實時采集業務、網絡和用戶相關數據的感知能力,并確保采集到的數據以統一的格式進行存儲和處理,以便后續的數據分析數據處理能力采用分布式架構,具備按需的快速部署輕量化能力,數據安全能力進一步提升,提高資源利用率數據分析與預測能力設計和集成高效的數據分析算法,以便從采集到的數據中提取有用的信息,同時,通過基于
171、AI 的數據分析和預測實現對采集數據的過濾、清洗和預處理,實時分析和對業務體驗和網絡狀態的預測業務和網絡協同感知調度能力開放接口,確保網絡和業務能實時獲取對方狀態,實現業務和網絡之間的動態緊密調整與適配,提升網絡整體性能能力開放需求可根據外部業務信息及感知信息實現動態調整業務報文及無線資源分配策略,以應對工業場景中實時性和變化性的需求,提高系統兼容性業務感知與差異化轉發業務感知與差異化轉發業務感知指通過相應的技術將用戶和業務的類別、SLA 需求等更豐富的信息傳遞給網絡,實現網絡賦能。6G 網絡用戶面將超越連接,支持基于業務特征識別的差異化轉發,不僅支持業務數據的靈活隨路處理與轉發,還支持內容網
172、內分發與算力靈活路由。支持差異化/可定制的用戶面功能/服務??缬蚩鐚訁f同:保障端到端 QoS,提升用戶體驗;減少數據分發成本,提升網絡效率。以沉浸式業務與工業互聯網業務為例。未來沉浸式業務將實現用戶和環境的多維度交互,傳遞的業務內容多樣,對傳輸質量也有不同的要求。超高清實時交互需要依靠 Gbps 的超級無線寬帶和低于 1ms 的超低時延,動態多感數據流需要多維度、高精度感知及同步能力,高逼真渲染合成及高分辨率全息顯示需要強大的計算能力和三維顯示能力。需要在感知不同業務的基礎上,實現差異化的轉發。在工業互聯網業務場景中,控制類應用對低時延和高可靠需求顯著;基于高清視頻和圖片的應用對于帶寬和時延的
173、需求顯著,屬于低時延大帶寬的確定性需求,未來的網絡服務能力需要針對各類應用進行業務識別和匹配。71圖 3.4-3 業務感知與差異化轉發基于 TCP/IP7 層模型的分層分域的設計理念,網絡和應用的解耦發展由來已久。但是,隨著網絡和應用的不斷發展,各種具有差異化需求特征的應用層出不窮,網絡和應用之間的關系逐漸產生了變化,例如面向多維交互的沉浸式應用場景和面向海量物聯的設備互聯應用場景,完全解耦的轉發方式不再適合,網絡感知應用的需求越來越強烈,需要“一網到底”的業務感知技術,從而提供跨層跨域的端到端高性能轉發。當前網絡作為“啞管道”為業務提供連接,不感知業務類型,也不參與業務邏輯的方式,不再滿足高
174、性能的轉發要求。具體需求如下:表 3.4-3 業務感知與差異化轉發需求類型具體需求高性能轉發需求傳輸速率 Gbps;端到端時延低于 1ms;可靠性達到 7 個 9業務感知需求多維度、高精度感知業務及同步能力;支持網絡從下到上對業務的感知,支持轉發過程中對業務特征的攜帶網元功能增強需求支持基于業務感知的數據的靈活隨路處理與轉發,支持內容網內分發與算力靈活路由協議增強需求基于業務不同轉發需求,支持靈活的協議棧;支持業務特征在底層協議傳輸過程中攜帶,以便于實現網絡對業務的感知72移動算力服務移動算力服務6G 系統期望將計算服務與網絡連接服務集成,6G 網絡可以處理設備和應用所需的計算工作負載。例如,
175、ITU-R 建議書1中指出,“計算服務與數據服務將成為 IMT2030系統的組成部分,IMT2030 系統將在靠近數據源的網絡邊緣去處理數據,從而獲得實時響應、低數據傳輸成本、高能效及隱似保護增益,此外還可以根據終端的能力去為更強計算負載的高端應用去擴展計算資源”。此外 NGA“NextGAlliance Report:6GTechnologies中也提到了這一需求:進入 6G,隨著新的用例和應用(如沉浸式 XR、傳感應用、ML 訓練和推理)的出現,需要泛在計算和智能來滿足業務需求。網絡運營商通過 6G 系統可以向個人或企業客戶提供計算即服務(如數據處理、AI 訓練、AI 推理等)。與 OTT
176、 提供的計算服務相比,6G 網絡提供的計算服務具有更好的用戶體驗,例如端到端的時延、抖動、能效、數據隱私保護等。計算卸載計算卸載計算服務將成為 6G 系統的重要組成部分。6G 計算服務將包括在靠近數據源的網絡邊緣進行數據處理,從而降低數據傳輸開銷,提升能效及隱私保護。計算卸載可以將用戶應用的高計算量的計算功能從終端,如移動終端、無人機、XR 眼鏡、IoT 等輕量級設備,拓展到網絡的計算資源,從而提升更高的性能、更低的開銷、更長的電池續航。圖 3.5-1 計算卸載當終端應用程序的計算重載部分不適合在端側運行時,可以將這部分計算(如拆分 AI 推理中的計算量較大部分、XR 游戲中的建圖及優化、目標
177、檢測部分)卸載到網73絡中強大的計算基礎設施上,從而提升用戶體驗,如為用戶提供高清的圖像顯示、更高的幀率、更低的時延、延長終端的電池壽命、降低終端發熱量等。6G 提供性能更好的計算服務時,對傳輸開銷、能效等指標有更高的要求,需要通信與計算進行更好的協同。5G 設計的主要目標是為 UE 與 DN 之間建立用戶面連接,同時也支持將 UE 的計算卸載到 MEC。然而,SMF 在選擇 UE 連接的 UPF 時,無法考慮到 UPF 到 MEC 的網絡連接信息,以及 MEC 上的應用服務器的負載狀態信息。此外,UE 到 UPF 的連接信息與 MEC 上的計算狀態信息協調通過 NEF 進行協調,能力開放的信
178、息有限(如開放 UE 的位置信息、應用服務器上的 UE ID、連接應用服務器的 PDU 會話 QoS 要求等),通算協同是非實時。具體需求如下:表 3.5-1 計算卸載需求類型具體需求泛在內生算力端、邊、云,如終端、基站、UPF 等具備可部署計算應用的計算服務功能云邊端算網協同控制實時感知:無線網絡對端、邊、云的算力節點/算力服務狀態的實時感知,掌控云邊端全局資源云邊端算網協同:無線網絡聯合端側、云側算力、UE 空口鏈路/PDU 會話狀態等細信息,靈活實現端邊協同、云邊協同以及端邊云的算網協同,從而動態調整終端計算卸載的網絡位置,如卸載到邊側、卸載到云側、回退到終端本地計算等邊邊協同:通過無線
179、網絡將分散算力基站連接起來,構筑范圍廣闊、覆蓋深入的邊緣算力環境算網管理編排算網管理編排:算網資源感知和統一管理、算力服務編排,算力服務的全生命周期管理;可以基于計算服務的需求和對通信資源和計算資源的感知、測量和管理完成從計算服務到計算任務的分解、映射,以及與編排,從而協調計算資源與通信連接資源,實現整體的資源最優與性能最優端網計算協同的計算會話計算會話:終端與網絡內計算服務功能自閉環的計算數據交互通路,用戶卸載的計算數據交互在終端與計算服務功能間直接閉環,不需要通過 UPF 路由到 DN網絡能力開放需求對內能力開放:移動通信網自身可高效的利用算力資源,構建算力內生的增強74型網絡架構對外能力
180、開放:通過移動通信網為外部行業應用提供算力服務,賦能千行百業的多樣化應用需求計算資源平臺面向應用租戶的能力開放:移動算力網絡通過能力開放接口為各類用戶提供安全隔離的端到端移動接入的租戶環境,包括算力資源類型(CPU/GPU/NPU)及形態(VM、容器、函數)、網絡切片、終端用戶群組、VPC 網關等移動性需求協同網絡邊緣算力形成本地互聯的 MEC 群組,并通過計算負載、多點協作等方式在 MEC 群組中進行最優計算任務分配,提供低時延且高可靠的算力服務端到端算網協同端到端算網協同6G 網絡要實現業務需求精準感知、多維資源按需分配、網絡服務按需提供的能力,必須以算力和智能為中心,從云網一體邁向智算網
181、業一體。通過云化,可以將底層異構硬件資源進行虛擬化,實現網絡、存儲、計算等多維資源的統一管理和調度。圖 3.5-2 端到端網絡算網協同終端算力請求:目前,XR 等沉浸化業務市場快速增加。沉浸化業務需要網絡對音頻、視頻、觸覺、多種傳感器信息等多模態數據進行傳輸與處理,并對傳輸速率、時延、可靠性等網絡性能指標與處理器能力、存儲能力等算力要求都具有嚴格的要求。目前,受限于終端算力,沉浸化應用用戶體驗較差,無法完全實現用戶的沉浸化體驗,業務卡頓、抖動情況明顯。針對以上問題,移動算力網絡能夠提供“云-邊-端”的泛在算力協作架構以提升業務體驗。首先,移動算力網絡能夠協同感知網絡泛在的云服務器、MEC、移動
182、終端等算力,并實時監控部署位置、負載、算力服務部署情況等信息。通過原生支持算網融合網絡協議,移動算力網絡能夠根據多模態數據差異化數據處理與算力需求,實現靈活按需的算力服務調度。其次,移動算力網絡具備“云-邊-75端”多層統一管理與協同調度機制,能夠根據業務的多模態數據類型、算網資源需求、QoS 等將業務分離成不同數據流或算力任務,并將數據流分流到不同算力節點上,對分解算力任務進行統一編排與最優算網資源匹配。通過移動算力網絡的多級協作,能夠最大程度利用分布式算力資源,解決端側算力缺而云端響應遲的問題,滿足沉浸化業務的極致性能要求。以 AI 美顏、人臉識別為例的 AI 應用在移動終端的應用場景逐漸
183、增多。當前終端通過訓練完成的 AI 模型進行預測和推理。但受限于手機終端電池、存儲及 AI 算力,端側 AI 模型需要進行剪枝、壓縮、優化、算子替換等特殊處理。且當前手機終端的AI 處理器運算能力普遍低于服務器側 2 個數量級,限制了手機終端普遍使用基于強算力的高端 AI 應用。但采用云服務器輔助協同模型運行則需要向云端上傳終端原始數據,帶來用戶數據隱私安全隱患的問題。終端側模型計算量小,主要用于數據的預處理;網絡側模型計算量大,可部署在邊緣計算節點運行。兩者之間,終端側模型向網絡側模型上傳中間數據,邊緣計算節點將最終的 AI 推理結果及時返回發給終端。此方式同時解決了終端電池容量持續受限和算
184、力持續弱于服務器側的問題以及數據上傳隱私保護的問題。此外,簡單 AI 推理任務無需受限于專用芯片,提高了 AI 模型在終端運行的泛化性,使更多的手機可以通過端邊協同推理擴展 AI 算力?;舅憔W協同:通過基站的算力增強,實現基站內和基站間的資源高效調度;6G網絡將通過連接和計算在網絡邊緣的融合供給,提供網絡邊緣高速率、低時延、高密度計算的智能無線算網服務,滿足千行百業業務確定性要求。6G 無線網絡算網協同使能無線空口資源調度、路徑優化、移動性保障等場景。無線網絡利用增強的算力和智能,以及資源共享的全局視圖,可以在不增加空口資源的情況下,進行多優先級動態頻譜分配與管理、干擾協調、用戶小區引導等,
185、利用資源的智能調度快速應對小區話務量突增、提升系統容量等;用戶面、控制面通過移動算力網絡,基于無處不在的網絡連接,將動態分布的計算、存儲資源互聯,通過網絡、存儲、算力的多維協同調度,進行最佳路徑選擇和實時調整;移動無線網絡具備廣域連續性覆蓋,可以提供連續的算力資源,通過算力資源移動性保障,可以有效滿足車聯網等高速移動的需求?;镜恼{度器會根據掌握的各種信息動態地選擇哪些終端能夠被調度,以及為這些終端分配多少無線空口資源。調度器使用不同的調度算法使得統吞吐量達到最大或是用戶的體驗最好,也可以在兩者間追求一定的平衡。然而基站內和基站間的高效調度必然使得調度算法更加復雜,這都需要基站在提供傳統通信服
186、務能力之外,具備增強的算力76和智能,支撐復雜調度算法的運行。核心網算網協同:網絡輔助路徑選擇就是算力網絡保障業務性能和提升用戶體驗的典型場景。在當前的網絡功能選擇過程中,一般對控制面功能按預設的接入碼號規則結合網絡功能池中的不同負載權重進行選擇。后續在移動算力網絡中,可納入承載控制面網絡功能的基礎設施算力作為選擇權重之一。而對用戶面亦可通過移動算力網絡,基于無處不在的網絡連接,將動態分布的計算、存儲資源互聯,通過網絡、存儲、算力的多維協同調度,使應用能按需調度到泛在分布的算力資源上,并結合傳輸時延綜合實現資源的全局優化。運營商在 N6 接口之后部署很多增值業務,這些增值業務采用業務鏈技術進行
187、控制。后續可在業務鏈編排中考慮算力資源信息,將增值業務按需部署到合適的算力節點上,保證業務可用性;另一方面,業務鏈路由可以統一考慮算力資源及業務需求信息來選擇滿足時延帶寬等要求的目的算力節點,甚至在業務高峰期時按需動態加載相應業務功能,提升用戶體驗。具體需求如下:表 3.5-2 端到端網絡算網協同需求類型具體需求云邊端算網協同感知調度邊邊協同:通過網絡將分散算力基站、邊緣計算節點連接起來,構筑范圍廣闊、覆蓋深入的邊緣算力環境云邊端算網協同:網絡聯合端側、云側算力,靈活實現端邊協同、云邊協同以及端邊云協同實時感知:網絡對算力節點/算力服務狀態的實時感知,掌控云邊端全局資源能力開放需求對內能力開放
188、:移動通信網自身可高效的利用算力資源,構建算力內生的增強型網絡架構對外能力開放:通過移動通信網為外部行業應用提供算力服務,賦能千行百業的多樣化應用需求計算資源平臺面向應用租戶的能力開放:移動算力網絡通過能力開放接口為各類用戶提供安全隔離的端到端移動接入的租戶環境,包括算力資源類型(CPU/GPU/NPU)及形態(VM、容器、函數)、網絡切片、終端用戶群組、VPC 網關等移動性需求協同網絡邊緣算力形成本地互聯的 MEC 群組,并通過計算負載、多點協作等方77式在 MEC 群組中進行最優計算任務分配,提供低時延且高可靠的算力服務高效內容網內分發高效內容網內分發6G 算網協同的前提是應用內容首先要部
189、署或存儲到移動網絡內部。移動網絡根據用戶訪問的內容熱度、用戶所在的區域位置以及當前網絡負載狀態選擇高效的分發方式將內容發送給終端用戶,降低整網內容分發的成本,以支撐沉浸式 XR 等高通量業務的規模商用。圖 3.5-3 內容網內分發當前內容提供商發展業務受到網絡傳輸成本的制約,以中國國內 OTT 為例,其CDN 出口的傳輸帶寬成本已經占據整個 IT 成本的 70%,并且還在逐年上升。未來沉浸式媒體業務的流量比當前 OTT 的業務流量大 10100 倍,導致傳輸成本指數提升,極大約束 OTT 發展沉浸式業務;因此 6G 移動網絡要天然支持內容移動網絡網內分發,減少 OTT 的傳輸成本,同時兼顧內容
190、訪問熱度和用戶位置聚集度等因素選擇高效的存儲和分發策略,提升整網的傳輸比特效率。5G 網絡支持單播和組播/廣播的方式進行業務傳輸。當采用單播的傳輸方式時,每個用戶的流量均要通過 UPF 與基站端到端發送給終端,業務流量與移動網絡內部流量是 1:1,無法減少 OTT 與移動網絡的傳輸成本;當采用組播或廣播的傳輸方式時,內容提供商需要與移動網絡運營商提前協商,確定針對某個特定內容向某個區域的用戶進行組播或廣播,這種方式需要大量的協商與網絡配置的工作,無法靈活按需使能或調整;因此移動網絡需要增強支持內容在網絡高效存儲與分發,從而有效提升網絡傳輸效率,減少內容的傳輸成本,促進高通量沉浸式業務的發展。具
191、體需求如下:表 3.5-3 內容網內分發需求類型具體需求內容存儲與分UPF 作為移動網絡入口網關,需要增強支持內容存儲和靈活分發的能力78發內容存儲與分發協同控制移動網絡與 OTT 協同,支持對訪問熱度動態對內容存儲與老化,提高內容網內存儲的效率移動網絡增強支持根據用戶的位置、網絡狀態、訪問內容等因素動態選擇單播或組播/廣播的方式,提升內容分發效率能力開放需求對內能力開放:應用租戶可動態向移動網絡提供期望的內容存儲與分發策略網內分發平臺面向應用租戶的能力開放:移動算力網絡通過能力開放接口為各類應用租戶提供包括存儲資源占用、流量統計、用戶訪問熱度統計等信息移動性需求協同網絡存儲形成本地互聯的 U
192、PF 群組,并通過內容共享、多點協作等方式在 UPF 群組中進行最優內容尋址策略,提供全局最優內容尋址方案數據服務數據服務以 5G 為代表的現有通信網絡作為通信會話類數據傳輸的“管道”,是終端設備和網絡之間建立信息交互的通路。不同于通信會話類數據的點到點傳輸,6G 網絡中智能、感知、以及網絡運營自身產生和消費的數據需要以一種分布式的方法進行數據采集、預處理、存儲和分析。為此,需要一種非傳統點對點的數據處理及服務能力,系統性地解決 6G 移動通信網絡對非用戶面數據的管控和價值增值的需求,支撐 6G 網絡實現具備超越通信的數據服務能力。從數據來源、應用范圍、數據產生的時變性、隱私保護要求、存儲要求
193、等不同維度,6G 網絡中的數據可以劃分為感知數據、AI 數據、以及網絡數據等。數據服務是基于數據采集、預處理、分發、分析以及發布的框架,將匯聚后的 6G 網絡內外數據通過融合加工、去隱私化處理、標準化地進行封裝,滿足數據監管法律法規的要求的同時,以標準化的方式,用于 6G 網絡及外部第三方用戶的數據消費。針對不同類型數據,多種數據消費場景,統一的數據服務有助于方便、高效、安全、合規地將數據提供給網絡內部功能或網絡外部應用,提高數據服務效率和數據消費體驗,進一步增強數據價值變現能力。網絡側數據采集網絡側數據采集6G 將是超越通信的時代,新業務新需求層出不窮,可預計網絡的復雜度將進一步79激增。為
194、確保服務質量,及早發現故障隱患,提高網絡性能,不斷優化網絡等,需要對網絡狀態進行持續監控和分析,這就需要對網絡狀態和行為進行不間斷的、全面的采集。圖 3.6-1 網絡側數據采集然而,隨著核心網云化和 SBA 化帶來便利的同時,NF 間接口的加密,所有 NF間傳輸的流量加密等,基于容器的 NF 的實例化實現,以及網絡分布式部署的趨勢等,都給傳統的硬采集方案(通過抽頭在接口處進行探測)帶來巨大的挑戰,如在 UPF 的N6 口通過端口鏡像進行數據采集,硬采集方案探針系統所需的服務器數量將是 UPF的 2-4 倍,導致成本激增;并且因為只能在鏈路上采集接口信息,難以支撐內部問題定位。需要考慮內置的軟采
195、集方案(在終端/網元/NF 等內置抽頭和探測功能)來克服挑戰,出于安全和避免更多的性能損失看看,內置軟采的方案必須進行標準化,通過標準化的接口向網絡運營商提供必要的數據。具體需求如下:表 3.6-1 網絡側數據采集需求類型具體需求網元設備/網絡功能內置數據采集能力需求網元/NF 能力:支持在 UE、RAN、NF、MEC 內置負責數據采集的新功能;并具備在數據源頭進行清洗和過濾的預處理能力數據采集標準化在考慮監管要求和隱私安全的情況下,應標準化新興數據的收集一次采集,重復使用避免漏采和重復采集,提高效率80UE 收集網絡數據收集網絡數據理想狀態下,由于 6G 網絡性能指標相比于 5G 進一步提升
196、,現有應用用戶體驗差的概率有望降低。不過考慮頻段、覆蓋、立體環境等實際因素,用戶體驗差的概率并不一定顯著降低。隨著具有更高性能要求的應用出現,保障新應用的良好用戶體驗也將面臨挑戰。特別是面向用戶級的體驗優化,現有機制通常難以準確獲得某一用戶體驗差時的網絡數據和 UE 數據,因為現有的數據收集和優化以小區級或網絡級的總體性能或平均性能提升為目標。目前運營商或終端商的測試工程師可能需要在用戶投訴區域測試來獲得更多數據來進行分析,但這一方式人力開銷大,時間周期長,并且有時難以復現問題。因此,在商用網絡中需要通過實時數據收集來識別問題、分析原因和優化用戶體驗。圖 3.6-2UE 收集網絡數據同時,手機
197、制造商可以通過調整終端的參數(例如接收天線的數量)和終端策略(例如視頻緩存設置),在網絡參數保持不變的情況下,仍然能夠在特定場景中實現用戶體驗的優化。例如,在Release 18的移動性增強項目LTM(L1/L2-triggered mobility,L1/L2 觸發的移動性)中開始允許暴露網絡拓撲給 UE,即 UE 基于網絡提供的節點標識判斷源小區和目標小區是否同屬一個 DU,進行判斷切換過程中如何執行 RLC 層和PDCP 層的處理。但是,由于 UE 可用的數據有限,識別問題需要很長時間,并且解決方案可能不是最優的。因此,6G 數據服務應支持 UE 收集網絡數據。UE 可以按需向網絡發送數
198、據請求81來觸發網絡數據收集和獲得所需數據。6G 數據服務還可以支持雙端數據收集模式。在雙端數據收集模式中,網絡和 UE 可以基于事件或周期同步地收集和交換相關數據。例如,尋呼失敗是導致語音被叫失敗的原因之一,這里我們以尋呼失敗作為事件舉例?;陔p端數據收集模式,UE 可以獲得尋呼失敗事件通知,尋呼發起涉及的 RNAID,RAID,TAID,gNB ID,小區 ID,以及尋呼消息發送的時間等?;谇笆鰧ず粝r間,網絡可以獲得尋呼期間的 UE 異常狀態(如不在服務區、不在覆蓋范圍、沒有接收尋呼消息等)、UE 位置、下行測量等。雙端數據收集模式有助于提升數據集的質量(如完整性),避免無效數據收集
199、。雙端數據收集模式還有助于提升 UE 上報數據的意愿。具體需求如下:表 3.6-2 網絡數據收集需求多點異步數據轉發多點異步數據轉發ITU-R 建議書1中明確指出,IMT-2030 將把感知和人工智能相關的功能融合到通信中,作為實現新業務和應用趨勢的基礎設施。這些新型業務將為網絡帶來大規模的新數據傳輸。圖 3.6-3 多點異步數據交換典型超越連接的業務,比如網絡 AI 或者無線感知,都涉及到由多個數據源、數據處理功能和數據最終消費者組成的數據拓撲。AI 和感知業務正在將移動網絡轉變為類型具體需求網絡數據收集UE可以觸發網絡收集和提供所需數據UE可以發送數據請求給網絡,包括無線接入網節點和核心網
200、網絡功能等雙端數據收集模式支持雙端數據收集模式網絡和UE可以基于事件或周期同步地收集和交換相關數據82數據密集型計算和大數據分析平臺。顯然,以通信會話為中心的點到點的數據傳輸方法無法處理“多輸入多輸出”的數據流量模式。為了解決 6G 網絡中占主導地位的感知和 AI 數據傳輸,提出一種稱為數據交換代理的新邏輯功能,以適應具有復雜拓撲和數據隨路處理的新數據流量模式,同時克服傳統業務只能支持點到點傳輸的缺陷,來支持高效的多點到多點的數據分發。對比之前的架構中,用戶面數據直接送到 UPF,而 DCP 執行數據收集中轉代理功能。它首先接收采集的數據,然后高效地將其分發到相應的網絡功能(訂閱了該數據的用戶
201、)。通過解耦數據生產者和數據消費者,DCP 實現了多點異步數據交換即數據生產者不需要等待消費者的響應,而是可以獨立進行。表 3.6-3 多點異步數據交換需求數據隨路處理數據隨路處理6G 網絡新技術、新業務、新需求等對數據的管控和處理提出了新的需求?,F有基于云化架構的數據管控和處理,包括網絡數據分析功能 NWDAF,對數據的處理,都是先匯聚到云,再進行預處理、存儲、分析等操作,最后把分析結果返回。由于通信感知和網絡 AI 的引入,未來 6G 網絡流量模型將發生變化,有 70%的流量將終結在網絡邊緣,現有這種集中到云端的方式就不再適用。需要把在云端集中數據處理的方式打散到網絡中,數據在其數據管道的
202、各節點轉發的同時,進行預處理、匯聚、分析等處理,這種由于分布式算力和數據帶來的邊處理邊轉發的模式,我們稱之為數據隨路處理。數據流量邊緣化驅動了數據處理也分布化,從而有效支撐網絡 AI、通感一體化等需求。因此,為適應 6G 數據流量更邊緣化的趨勢,以及數據不出本地的需求,要求 6G網絡節點具備邊轉發邊處理的隨路處理數據能力。類型具體需求基站和 NFs 之間的異步數據交換基站和 NF 能夠按照特定的協議格式封裝數據并發送給 DCP基站和 NF 能夠訂閱感興趣的數據基站和 NF 能夠從 DCP 獲取數據DCP 框架網絡支持數據的發布和訂閱網絡支持將數據推送給 BTS/NF,或者 BTS/NF 從網絡
203、拉取數據83圖 3.6-4 數據隨路處理具體要求如下所示:表 3.6-4 數據隨路處理能力需求類型具體需求網元設備/網絡功能能力需求網元/NF 具備上報數據服務能力的功能;網元/NF 能力:可以在 UE、RAN、NF、MEC 等節點新增隨路處理的新功能支持在 UE、RAN、NF 上按需部署數據服務功能可編程數據承載需求全局編排能力:基于各網元/NF 上報的數據服務能力,構建全局網絡視圖;可以按需編排節點的處理能力數據存儲卸載數據存儲卸載大模型的蓬勃發展催生了各行各業的應用,其中端側大模型已成為一個確定的趨勢,未來將對 ICT 的應用生態產生前所未有的影響,并能夠滿足用戶保護端側隱私數據的需求。
204、端網云數據協同技術有望助力端側大模型訓推。端側大模型實現之前,需要將通用大模型用垂域知識微調。為了保證垂域大模型的實時性,需要對其定期微調;如果通用大模型更新,垂域大模型也需要隨之微調更新。聯邦微調作為一種大模型微調方式,可以廣泛利用端側豐富數據資源,同時端側數據無需上傳,有效保護隱私。84圖 3.6-5 端側數據存儲卸載大模型微調往往需要幾天甚至幾周的時間,訓練中斷后若不能及時恢復,會降低成功率,使訓練成本居高不下,因此需要利用 checkpoint 周期性存儲微調的大模型參數?,F有的 checkpoint 備份的參數存儲在本地,只發生在端側訓練小模型的場景。然而,聯邦微調大模型所需的端側存
205、儲空間是遠遠超過小模型的,需要通過端網云的協同,來進行存儲的卸載。具體需求如下:表 3.6-5 端側數據存儲卸載需求類型具體需求網元設備/網絡功能能力需求網元/NF 能力:支持在 UE、RAN、NF 上按需部署數據業務功能;可以在 UE、RAN、NF、MEC 內置負責數據處理和存儲的新功能現有用戶面增強:為了后向兼容,在 RAN 側增加會話代理(SP),以觸發 RAN側的 RAN-UPF 間數據路徑的建立。從而最大限度地重用 PDU 會話的現有技術可編程數據承載需求全局編排能力:基于各網元/NF 上報的數據服務能力,構建全局網絡視圖靈活拓撲能力:根據業務需求和節點數據能力,動態靈活構建網絡拓撲
206、;滿足端網聯邦微調等對復雜拓撲的需求數據面與控制、計算面等的交互能力超越連接的策略機制對于新業務,數據傳輸的源節點和目的節點可以在 UE、RAN 節點和 CN 中的NF 上,而不是錨定在 UE 或 UPF 上。應引入新的 NF 來執行策略(包括策略定義)決策、下發和執行功能支持提供數據傳輸的源節點到目的節點之間的數據傳輸 SLA 保障,滿足 6G 業務功能對數據傳輸的差異化需求85數據交易和共享數據交易和共享內生感知和智能將是 6G 網絡的兩大主要新增能力,前者產生海量數據,后者基于數據進行自動決策以提升網絡性能或作為服務提供給上層應用。得益于大數據技術以及人工智能,尤其是大模型的巨大成功,其
207、在無線網絡中的應用也日趨成熟。據華為預測,到 2030 年全球每年產生的數據總量將達到 1YB,相比 2020 年增長 23 倍。數據的真正價值體現依賴于其流動性和隱私性,數據的開放共享是實現數據流動并體現價值的重要機制;數據的擁有者或提供者把數據一種服務的形式提供給數據消費者使用才能實現價值變現。數據變現不是一次性買賣,需要保證數據在隱私保護下的交換,實現數據的重復變現。6G 時代,需要在滿足法律法規的要求下,通過數據的交易和共享,以實現數據增值的最大化。圖 3.6-6 數據交易和共享ISAC、AI 等新興數據具有重要的價值,6G 系統要為網絡參與者(例如 AI 平臺,數據處理平臺,數字平臺
208、)提供訪問這些數據的能力,通過數據交易和共享,以實現數據驅動的新業務。數據消費者應用這些共享數據驅動的業務來改進產品(例如,網絡資源優化、路由優化、基于位置的服務提供等)。ITU-R 建議書1中規定 ISAC 等數據的共享應支持安全機制、數據提供者和數據消費者的隱私保護,以滿足訪問控制策略(例如:PIPL/GDPR 等法律法規的要求)。網絡收集和管理針對不同用途的 ISAC、AI 等數據,例如,用于公共/私人區域(例如,在智能家居中或周圍、在高速公路或鐵路上、在停車場、在盲人移動中、在旅游點、在工廠中)檢測、環境(例如,降雨、洪水)監測,物體(如車輛、UAC、行人、86障礙物、商品)檢測和跟蹤
209、,個人健康(如非接觸睡眠、心率)監測。網絡在 UE 的協助下,通過 RAN 或其他運營商部署的感知基礎設施收集數據。網絡也可以收集和管理其他不同類型的數據,例如定位數據、網絡功能數據、AI 數據(例如 AI 模型)等。數據所有者(如個人或機構)要求網絡保護其數據(如 ISAC 數據、定位數據、個人健康數據)的安全,并有專門的要求。數據提供者的所有數據都以安全的方式收集和存儲。而且可以隨時請求刪除數據。網絡執行數據分析(例如,數據分類、關聯、構建和挖掘)以獲得數據知識(例如,數據關聯、表示和合成數據),用于未來的數據發現和數據檢索。將數據知識與數據一起存儲,以備將來使用和共享。該過程中,網絡也可
210、基于所收集的數據(ISAC數據、網絡數據、AI 數據等)執行模型訓練,如構建物理對象的數字孿生模型,并以模型數據的形式對外提供服務開放,以降低原始數據直接開放所帶來的潛在隱私風險。數據消費者可基于該模型執行二次開發以實現與跨域分層的數字孿生模型構建,以提供更為復雜的孿生仿真驗證能力;或是通過該數字孿生模型獲取面向物理對象的分析/預測/決策能力,輔助業務平臺執行動態決策。數據資產市場中的消費者(例如,個人、機構)請求使用網絡管理的數據,例如,進行 AI 訓練。網絡根據存儲的數據知識發現并檢索數據消費者請求的數據。網絡(例如,安全數據存儲)驗證請求者的信息(例如,權限,或合法位置),以滿足對數據的
211、訪問策略(例如,數據提供者和消費者的位置符合 PIPL/GDPR 的要求,數據可以共享或不共享,不同級別的訪問權限對應不同的費用)。網絡選擇數據請求者需要的數據,對數據進行預處理(如數據格式化、加密、隱私保護等),并將預處理后的數據分享給請求者。請求者接收預處理后的數據,進行 AI 訓練?,F有 5G 系統中,可以在沒有數據訪問控制策略和 UE 同意的情況下,從UDM/UDSF/UDR 檢索 NF 數據和 UE 的訂閱數據。在 6G 系統中,數據資產(例如,ISAC 數據、UE 訂閱數據、NF 數據、AI 訓練數據、模型數據)應在 6G 系統的參與者(例如,UE,RAN,NF)中共享及交易,以開
212、發新的數據驅動服務。數據資產交易及共享機制中,需要具備支持 6G 安全訪問控制的措施,及支持安全共享機制。在數據收集、數據存儲、數據處理、數據共享過程中,需要對原始數據和數據消費者進行安全/隱私保護,并滿足隱私法規/法律的要求。在 5G 中,隱私保護只關注特定數據(例如定位數據、用戶識別數據)。在 6G 中應提供與其他服務解耦的自定義數據隱87私服務,以執行按需隱私保護操作。具體需求如下:表 3.6-6 數據交易和共享需求類型具體需求隱私數據的保護需求端到端加密通道的需求;數據傳輸策略至少應包括安全機制(例如加密保護、完整性保護)、敏感數據的隱私保護解決方案與數據所有者相關的敏感數據應在交付給
213、數據控制者之前得到保護應對數據所有者(如設備)進行身份認證,以避免未經授權的用戶(如設備)加入數據平臺數據存儲需求要實現對數據所有者或服務的訪問控制,通過授權的方法來限制用戶收集數據加密存儲是保證重要數據機密性的必要條件,建議修訂完整性檢測機制,以確定由于數據存儲而導致的數據損壞和丟失。必須維護記錄對存儲數據的任何更改的審核日志數據存儲策略至少應包括安全機制、敏感數據的隱私保護解決方案數據交易和共享需求實現對用戶或服務的認證和授權能力:在共享任何數據(包括輸出數據)之前,必須獲得數據所有者的明確同意建議在相關利益相關者(例如,在其中傳輸數據的運營商)之間進行安全保護機制的協商,包括共享數據傳輸
214、、存儲、訪問、銷毀的安全策略以及共享數據泄露時的備份方案等訪問控制策略至少應包括數據使用策略、用戶隱私保護機制等對于模型類數據,支持提供基于模型的協同機制,使能數據消費者基于該模型進行二次開發或是調用模型能力獲取數據關聯對象的狀態感知/預測結果88第四章第四章終端用例終端用例終端作為連接網絡和用戶的載體,是用戶感知 6G 的第一觸點,6G 終端與網絡在通信、感知、計算等技術能力高效協同與融合將極大增強 6G 愿景的實現。本章節主要介紹 6G 中與終端相關用例。終端形態及能力終端形態及能力面向 2030 年及未來,人類社會將進入智能化時代,數字世界與物理世界將無縫融合,終端作為新一代 6G 技術
215、的“神經末梢”在 6G 典型場景:超級無線寬帶,超大規模連接,極其可靠通信,普惠智能服務,通信感知融合等場景中發揮關鍵作用。6G 網絡將成為智慧內生、泛在連接、多維融合的基座,是未來經濟和社會發展的重要基礎,作為使能“萬物智聯,數字孿生”6G 總體愿景的最終載體,6G 終端將以不同的終端形態進行承載,如可穿戴設備,智能手機,傳感器設備,智能汽車,機器人等;并遵循兼容并蓄、開拓創新的設計理念;具備深度沉浸、高度智能、全域通信、內生安全等四大特征。圖 4.1-1 6G 終端能力5G 終端作為 5G 應用的關鍵平臺和控制中心,給傳統終端設備與人工智能等新興技術融合落地提供物理實現基礎。面向 5G 技
216、術三大應用場景的終端主要分為增強移動寬帶的終端設備、海量物聯的終端設備、超可靠低時延的終端設備,如智能手機、AR/VR、智能家居、工業制造及檢測、機器人等。但在面向 6G 發展需求時,現有終端并不一定能很好地滿足這些需求,6G 會具備新的形態及更高的能力需求,例如:896G 智能手機:可集成感知、計算等融合服務能力及協同通信能力,具備泛在覆蓋能力及更靈活的頻譜接入能力;智能穿戴設備:頭戴式:如支持全息播放的全息設備、沉浸式 XR,AR/VR 等;手戴式:如智能手表/手環/戒指等;身著式:如智能運動服/運動襪等;智能家居設備:保護家居信息和控制權的安全網關,可提供虛擬數字人服務的用戶設備等;機器
217、人:如家政機器人、護理機器人、寵物仿生機器人等;AI 設備:如 AI 手機、AI 平板、AI Pin/AI agent 等智能硬件、指環/眼鏡等 AI穿戴設備,AI 助理終端,AI 訓練終端等;工業應用設備:AGV、AMR、智能叉車;智能車:可實現數字座艙、車載網聯 C-V2X、ADAS 自動駕駛和云側終端管理等智能網聯解決方案;無人機:有更優的數據傳輸速率和低時延特性,并且在感知能力、定位精度、智能決策等方面均進一步提升,用于感知監測等;可參與構建空基網絡,或作為中繼引入到?;W通信中,適應更多場景的通信需求。6G 終端的發展與 6G 應用需求緊密相連相互依存,通過結合 6G 應用場景,6G
218、 終端的形態和能力將展現出豐富的多樣性和先進性,以適應不同領域的需求。以下從面向個人應用的 2C 場景和面向垂直行業的 2B 領域兩個典型應用分類出發,探討 6G 終端在一些典型應用中的形態及能力需求。面向個人應用的 2C 場景個人多媒體交流與娛樂:以個人為中心體驗多媒體內容,使用手機、個人電腦、平板、穿戴式設備等,實時媒體為主要流量智能家居:通過手機、電腦、平板等客戶終端與電器、家具、智能汽車等家庭級設備連接,實現家具環境的感知與控制,以及智能管家等個人 AI 推理與訓練:手機、智能車、機器人等向個人提供 AI 助理服務90的 AI 智能體通過 6G 網絡與云端 AI 服務器交互 AI 模型
219、,實現聯合 AI推理與訓練虛擬數字人:用戶通過 AI 智能硬件、可穿戴等用戶設備使用虛擬數字人與用戶定制化虛擬偶像互動。用戶設備收集用戶的語音和動作等并傳輸給用戶定制化虛擬偶像,虛擬偶像基于用戶的輸入信息進行相應的語音、動作等響應。移動個人辦公:通過具備感知功能、智能能力以及可做到高分辨率沉浸式體驗的手機、平板等設備,來自不同國家的數千位用戶通過虛擬現實、增強現實等技術手段同時召開高清視頻會議等,能讓辦公用戶的體驗感達到新的高度智慧養老:基于智能機器人、傳感器等終端設備協作組成泛在智能個人網絡,為老年人提供安全、便捷、健康的生活環境面向垂直行業的 2B 領域智能物流:基于高清攝像機的倉儲監控,
220、基于倉儲智能機器人、AGV、AMR、智能叉車等的倉儲揀選,智能園區等沉浸式會議:通過沉浸式 XR 設備、裸眼三維全息設備實現沉浸式會議教育領域:通過裸眼三維全息設備實現遠程教育工業領域:通過支持設備間協同通信的傳感器、視頻監控、機器人、工業應用設備等來擴展支持多樣化的工業化需求。從而實現基于規?;酒嫿ㄐ滦凸I化終端農業領域:通過具備感知功能的無人機、傳感器、視頻監控等設備協作實現精準、自動、智能農業醫療領域:通過傳感器和醫療設備協同構建數字人,借助數字孿生、全息和人工智能等技術實現遠程醫療這些終端形態和應用需求在通信、計算、感知、顯示、智能、開放拓展、安全隱私、續航環保方面都有更高的能力
221、需求,是當前 5G 所無法滿足。具體需求如下:91表 4.1-1 6G 終端能力需求類型具體需求通信能力更高的速率能力、更低的時延支撐 6G 終端提供沉浸式云 XR、3D 視頻、超高清視頻、全息交互等場景更多的連接數支撐泛在互聯場景:人與人,人與物的連接,并拓展支持智能體之間的高效連接更廣的覆蓋支撐 6G 終端在全域覆蓋場景通信,終端與地面基站、中高空飛行器、衛星等各類節點進行通信,實現空天地及全球無縫地理全域覆蓋更精準的同步支撐感官互聯場景中多種感官信息(視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺)的有效與精準同步傳輸更高的可靠性支撐機器設備在生產作業中所需要的高精度、高確定性控制,以及多機器設備之間的精
222、確協同通感融合支撐通信與感知的集成與融合,提供高精度定位、環境重構、成像、識別等多元化能力計算能力更強的算力支撐對海量數據的收集與分析,數據模型的訓練與推理,以及應對全息圖像的編碼、壓縮、渲染處理等所需要的巨大算力高效的算力協同支撐算力網絡的泛在化、異構化特征,支撐端側與云側、邊側、其他端側之間進行多樣的算力協同,實現算力的按需調度、路由和共享感知能力多維感知支撐 6G 終端實現原生的感知能力,從視覺感知、聽覺感知進步到觸覺、嗅覺、味覺、位置、距離、速度、角度、動作、環境等方面的感知,其中:通信感知能力是重要的特性之一高精度感知支撐數字孿生場景中的高精度定位、精細環境成像、細微動作及表情識別等
223、顯示能力更多維度的顯示支撐顯示多維度的全息信息:視覺信息、聽覺信息、觸覺信息、嗅覺信息、味覺信息等更高分辨率的顯示支撐在多種顯示信息達到并超越自然人所能感知的分辨率,實現沉浸式的極致體驗92智能能力內生的智能支撐處理復雜的數據感知與收集,模型訓練與推理,支撐面臨的各種智能業務:智能通信、智能多媒體、智能語音、智能感知、智能識別、智能管理、智能協同、智能交互、智能優化等高級的智能支撐新型智能體設備從“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”等高級能力演進開放拓展能力開放拓展支撐終端在后摩爾時代硬件、體積、功耗、成本等受限條件下,終端自身能力需要通過開放拓展的方式
224、得到提升安全隱私能力更高的安全保護支撐 6G 終端配合 6G 安全內生網絡,解決端到端的安全問題,滿足消費者日益增加的安全保護需求。更高的隱私保護支撐保護 6G 終端采集、使用、傳輸涉及到的隱私數據,如:全息通信中所涉及的人臉、語音、觸覺、嗅覺、味覺、位置等數據。多模終端(如地面網絡與衛星網絡)的跨域隱私保密、數據主權歸屬及數據隔離。續航與環保能力更強的續航支撐 6G 終端在高速率、高計算、全息感知等方面的能量消耗,更長的續航能力用于支撐物聯網終端長期在線工作更加的環保支撐提升能量的使用效率,以及對能源的消耗,支撐碳中和、碳達峰的實現,包括使用新型的電池材料、充電技術用于提高電池使用壽命、充電
225、效率,新型的屏幕、器件等提升能量的使用效率,減少對能源的消耗適配網絡節能為了持續降低碳排放,網絡節能是 6G 設計的重要目標。為了適配網絡節能,終端需要具備能夠在基站開啟節能模式后喚醒基站等基站節能功能。多多 UE 聚合聚合未來單個用戶具有的設備數量不斷增多,且同一設備還可能具有多張 SIM 卡,即蜂窩網絡中存在多 UE 不同設備和多 UE 同一設備的不同傳輸形式。靈活的多 UE 聚合技術是指網絡側將具有較好關聯條件的多個 UE 進行動態協同傳輸,從而形成一個更強能力的虛擬設備,充分利用多 UE/設備的功率聚合、MIMO 聚合、數據聚合、感知聚合等效應,突破單個 UE 的能力限制和覆蓋瓶頸,實
226、現傳輸速率、傳輸可靠性、節93能、硬件利用率等性能的提升。圖 4.2-1 多 UE 聚合靈活的多 UE 聚合技術將在虛擬現實、工業控制、公共安全、多卡手機等場景得到廣泛應用。在虛擬現實場景中,用戶使用的智能手機,與其所佩戴的眼鏡、手套和背包等可穿戴設備可被建模為不同 UE,利用多 UE 聚合實現可穿戴設備的功耗降低、上行吞吐率提升、以及感知能力共享。在工業控制場景中,數據傳輸涉及多路視頻流、感知測量數據等,多個機器人 UE 和/或安防人員 UE 通過各類數據的聚合和共享實時協作完成安防任務。在公共安全場景中,提升極端情況覆蓋,比如 NTN 覆蓋極端差情況,當 UE 之間具有理想回程鏈路時,多
227、UE 聯合發送上行打通緊急業務。在多卡手機場景中,多張 SIM 卡可以被建模為多個 UE,在多張 SIM 卡屬于同一運營商的情況下,網絡側將多個 UE 的傳輸能力視為一個整體,并根據多個 UE 的業務量變化來動態地分配多個 UE 的傳輸能力,以提升多卡手機的傳輸性能和硬件使用率;或者,合并/減少多個 UE 的控制面過程,以節省多卡手機的功耗。目前,3GPP Release-18 SL Relay 項目支持了兩個 UE 進行數據傳輸服務的多路徑場景,但僅支持最基本的流程,仍不能支持靈活的多 UE 聚合用例。例如對移動性基本不支持、對靈活主路徑配置不支持,對于理想回程僅支持兩個 UE 之間靜態綁定
228、關系,聚合錨點位于較高的 PDCP 層等,目前的這些限制,對于場景支持、靈活性和效率均有所折損,未來網絡需要尋求更全面的解決方案。針對同運營商多卡手機場景,當前網絡中網絡側不知道多個 UE 屬于同一設備,因此將每個 UE 視為獨立的 UE。3GPP Release-18 MUSIM 項目支持了 UE 能力變更,在此基礎上多卡手機可以根據業務情況決定總設備傳輸能力在多個 UE 間的分配,由每個 UE 將能力變化情況告知給網絡側。然而,這種半靜態的能力變更機制使得多卡手機的硬件資源無法被高效地利用。此外,由于每個 UE 被視為獨立的 UE,多個 UE的配置之間沒有協同,導致多卡手機存在不必要的功耗
229、。94針對多 UE 不同設備的用例,引入多 UE 之間靈活的協作關系、支持進行多路徑低層聚合傳輸,支持 UE 同時通過多路徑進行分流和/或備份數據傳輸,在復雜度有限的前提下大大提升 UE 的傳輸可靠性和吞吐量等核心性能。針對多 UE 同一設備的用例,網絡側能夠感知多個 UE 屬于同一手機,并基于此實現動態地多 UE 能力調整、多 UE 配置協同,以提升多卡手機的傳輸性能、硬件使用率,以及降低多卡手機的功耗。具體需求如下:表 4.2-1 多 UE 聚合用例需求類型具體需求多 UE 聚合場景感知的需求網絡側感知多個 UE 關聯,構建虛擬超級 UE;多 UE 的感知能力和感知數據共享多 UE 聚合場
230、景通信增強的需求多 UE 動態能力分配:針對網絡側感知的同運營商同設備的多個 UE,實現動態能力共享和網絡資源分配多 UE 配置協同:針對網絡側感知的同運營商同設備的多個 UE,實現多 UE的配置協同,減少 UE 耗電基于底層聚合的傳輸技術:支持主 UE 設備通過輔助 UE 設備進行多路徑低層的聚合傳輸,例如匯聚節點位于 PHY 或 MAC 層,提高無線資源利用多路徑分流和/或備份的數據傳輸機制:支持主 UE 設備同時通過多路徑(超過兩個輔助 UE 設備)進行分流和/或備份數據傳輸,提升主 UE 的傳輸可靠性和吞吐量等核心性能安全需求網絡側驗證/授權建立多 UE 之間靈活的協作關系基于端網協同
231、的移動基于端網協同的移動 AI端網協同的移動 AI 是 AI 應用的未來。端側算力和效率的顯著提升是 AGI 大模型的重要保障。不久的將來處理器預計將支持高達數百億參數的大型模型的本地運行。大模型具有“云端訓練、設備端部署”的特點移動 AI 具有以下優勢:-隱私:在許多情況下,數據不會離開本地進行處理。某些場景下需要與云端交互95進行協同處理-可靠性:使用個人設備進行推理,用戶共享設備上的專有計算資源-低時延:本地處理不依賴于空口傳輸的穩定性,保證推理時延-效率:本地推理可以充分利用終端的上下文信息進行推理-個人:為用戶創建“用戶級粒度”的 AI 代理圖 4.3-1 端網協同的移動 AI具體需
232、求如下:表 4.3-1 端網協同的移動 AI 相關需求類型具體需求計算利用 6G 移動算力為終端提供按需個性化大模型運算,保證快速得出推理結果;端到端時延需要同時考慮傳輸和計算兩個方面數據6G 網絡可以提供環境信息作為重要內容輔助設備側大規模模型推理,保證有趣的推理結果,包括通信數據和感知數據連接可靠的連接速率、差異化的 AI 數據傳輸服務、按需連接拓撲、內容感知和處理;往返傳輸 KPI,例如一定量代幣的延遲和可靠性96第五章第五章安全服務用例安全服務用例在社會需求、網絡需求、業務需求以及新技術發展需求的多重驅動下,針對 6G場景所面臨的安全挑戰,6G 網絡在提供高可靠的通信能力、高可用的服務
233、能力的同時,還應當提供高可信的安全能力,實現通信、服務、安全一體化共生演進?;谌斯ぶ悄艿陌踩珒壬鷻C制使得 6G 網絡具備自我免疫、主動防御、按需提供安全服務的能力,實現從“網絡安全”到“安全網絡”的轉變。6G 網絡安全內生應具備以下特征:一是可信增強,基于可信任技術,為網絡基礎設施、軟件等提供主動免疫功能;二是彈性自治,根據用戶和行業應用的安全需求,實現安全能力的動態編排和彈性部署,提升網絡韌性;三是虛擬共生,利用數字孿生技術實現物理網絡與虛擬孿生網絡安全的統一與進化;四是安全泛在,通過端、邊、網、云的智能協同,準確感知整個網絡的安全態勢,敏捷處置安全風險。安全能力擴展安全能力擴展6G 網絡
234、將實現真正的萬物互聯,支持如衛星網絡、行業網絡、體域網等異構網絡和海量終端,實現包括陸??仗煸趦鹊娜驘o縫覆蓋。數字世界與物理世界深度融合,社會管理、經濟生產、人們生活將愈發依賴可靠的網絡運行,大量涉及社會管理、經濟運行的重要數據、資源(如空口資源)、網絡功能和個人隱私信息將通過 6G 網絡傳輸。與此同時,為不斷提升用戶體驗,6G 網絡將更趨于分布式,并以用戶為中心提供獨具特色的服務。網絡架構的變化將促使 6G 安全架構做出相應改變。圖 5.1-1 安全能力擴展6G 將面向 2030 年以后的智能信息社會,需要近乎實時地處理海量數據,支持極高吞吐量和極低延遲,實現萬物智聯,提供全方位的全域覆蓋
235、,并集成包括通信、傳感、計算、控制、定位等在內的所有功能,以支持更大范圍的行業應用。6G 將對 5G97的三大場景進行擴展,包括 5G 三大場景的增強以及沉浸式云 XR、全息通信、智慧交互、數字孿生等全新應用場景。全域覆蓋式 6G 的重要特征,6G 的空天地一體化網絡是以地面網絡為依托、以天基網絡和空基網絡為拓展的立體分層、融合協作的網絡,在網絡架構、網絡功能、空口傳輸,以及無線資源管理和調度等方面實現融合。由于網絡的復雜性,以及其上承載業務的重要性,使得保障空天地一體化網絡的安全顯得尤為重要。6G 網絡將對通信速率提出更高的要求,峰值速率達到百 Gbps 級,為了匹配超高速數據流的傳輸性能,
236、需要實現超高速數據流的加密和完整性保護,密鑰速率與通信速率難以匹配是制約其安全能力的關鍵問題,且采用傳統安全手段提高密鑰速率將大量占用通信資源,難以適用。6G 網絡的連接密度將達到 1000 萬連接/平方公里,海量能量受限的設備需接入網絡,為大規模惡意終端提供了巨大攻擊入口。傳統加密、認證協議在網絡側存在海量加密、認證密鑰分發管理難的問題,在終端側存在復雜度高、安全強度不足等問題,對安全防御提出更大挑戰。對于智慧交互、工業控制等要求接近零時延的通信場景,6G 網絡的端到端時延將小于 1ms,低時延和強安全的雙重需求進一步增大了安全方案的設計難度。傳統安全手段在終端和網絡側均需要經過高層協議,這
237、種跨協議層跨物理域的實現方式導致信息安全傳輸/處理時延大。此外,現有安全機制依賴外掛式安全字段(消息認證碼等),進一步降低了傳輸效率,變相地增加了時延,使得時延敏感場景下低時延與高安全的矛盾更加突出??仗斓匾惑w化網絡中的服務鏈路、星間鏈路、饋線鏈路都使用無線通信,無線鏈路具有開放性,更容易受到人為干擾、竊聽、重放和無線資源占用等威脅??仗斓匾惑w化網絡中,海量異構終端隨時隨地接入,且衛星節點長期運行在暴露的空間軌道,拓撲周期性高度動態變化,攻擊者更易假冒、劫持合法終端或網絡節點,所以需要考慮終端和網絡節點的系統接入和通信的安全認證。同時,衛星節點資源有限,現有的接入認證機制存在開銷大、易擁塞等問
238、題。具體需求如下:表 5.1-1 安全能力擴展需求類型具體需求機密性完整性保護超高速的用戶面數據的機密性完整性保護;6G 網絡高速通信匹配的高速密鑰生成,保證密鑰生成速率與通信加密速率匹配;98空天地一體化網絡的用戶鏈路、星間鏈路和饋電鏈路的機密性、完整性保護輕量化認證實現海量終端接入的輕量化認證;實現空天地一體化網絡的終端輕量化認證;實現空天地一體化網絡的星地認證;實現超低時延場景下的輕量化認證密碼算法抗量子算法在 6G 中的應用;256bit 的密碼算法在 6G 網絡中的應用,匹配超高速的用戶面數據的機密性和完整性保護安全防護增強支持資源受限網元的安全防護,如衛星節點、海量接入場景、感知場
239、景等用戶隱私用戶隱私6G 的愿景之一就是充分利用低中高全頻譜資源,實現空天地一體化的全球無縫覆蓋,隨時隨地滿足安全可靠的“人機物”無限連接需求。6G 將會為沉浸式云 XR、全息通信、感官互聯、智慧交互、通信感知、普惠智能、數字孿生、全域覆蓋等全新業務提供基礎網絡能力,6G 網絡承載的眾多業務將依賴于實體間共享和處理大量的數據,這些數據中包括了大量的用戶敏感數據,因此 6G 網絡應支持隱私保護機制,確保數據在各域間的可信傳播與受控共享。圖 5.2-1 用戶隱私保護6G 網絡將極大限度地滿足人們對日常生活的智能化需求,這些智能化的服務需要收集、計算、分析大量的數據,其中不乏個人身份、健康狀態、地理
240、位置、語音、手勢、人臉、生理信號等敏感數據。數據在采集、存儲、跨境跨系統流轉、使用、交易和銷毀等環節中需要對敏感數據進行保護,防止用戶的隱私泄露。6G 網絡具有數據類型多樣、傳播過程中被頻繁動態更改、傳播路徑不可預測等特99點,由于 6G 網絡具有架構泛云化、計算邊緣化等特點,傳統的數據集中式存儲與計算方式無法適應 6G 網絡的應用需求。6G 網絡具有服務環境隨時空動態變化、服務模式復雜、隱私認知差異大等特點,現有隱私保護技術大都聚焦于解決相對孤立的特定靜態應用場景中存在的具體問題,缺乏能夠將隱私信息與保護需求一體化的描述方法及計算模型,并缺乏能實現跨系統隱私信息交換、多業務需求隱私信息共享等
241、環境下按需隱私保護的計算架構,無法滿足 6G 網絡中的隱私保護需求。具體需求如下:表 5.2-1 用戶隱私保護需求類型具體需求用戶隱私保護敏感數據隱私保護;敏感數據的脫敏處理;隱私信息的全生命周期保護數據安全存儲分布式的數據安全存儲;數據的細粒度訪問控制網絡韌性網絡韌性6G 網絡將是泛在化和云化的網絡,傳統的安全邊界被完全打破,安全資源和安全環境面臨異構化和多樣化的挑戰,因此 6G 網絡安全應具備內生彈性可伸縮框架?;A設施應具備安全服務靈活拆分與組合的能力,通過軟件定義安全、虛擬化等技術,構建隨需取用、靈活高效的安全能力資源池,實現安全能力的按需定制、動態部署和彈性伸縮,適應云化網絡的安全需
242、求。與此同時,6G 時代的網絡 AI、數據服務和無線感知等新興業務和空天地立體組網需要分布式的多方協同、資源多方共建共享,將出現多方聯盟協作的多方信任模式,適配于 6G 通信網的異構多級內生區塊鏈技術承載數據透明性、審計可追溯、資源共識共享等基礎網絡能力,實現網絡韌性的能力底座。100圖 5.3-1 網絡韌性6G 多元異構云化網絡之間將逐漸形成融合趨勢,端到端網絡向著可編程、服務化、定制化的方向發展,網絡安全架構需要具備自主適應、智能協同的能力。業務需求方面,隨著網絡能力深入各類行業應用場景,輕量級、高效處理、按需編排等復雜安全需求,逐漸成為對 6G 網絡安全能力的標配需求。通過可編程、編排管
243、理能力為網絡安全防護提供了很大韌性,可快速適應、滿足 6G 網絡的彈性安全需求。6G 多方信任模型使能分布式 PKI,在提供單一信任根模式的基礎上實現信任共擔,增強了網絡信任傳遞的韌性;6G 內生分布式數字身份支持多種類數字身份生成、傳遞、屬性授權模式,對單一數字身份體系進行補充,拓展電信業務合作范圍;6G 內生區塊鏈可支持網絡資源共享的實現,實現業務各利益相關方的共識、透明審計和追蹤。為不斷提升用戶體驗,6G 網絡將更趨于分布式,并以用戶為中心提供獨具特色的服務。網絡架構的變化將促使 6G 安全架構做出相應改變。6G 網絡將支持不同智能體的智能化通信和聯合學習,實現網絡層面的智能聯結、計算協
244、同,使計算能力內嵌入6G 網絡。傳統的安全邊界和安全信任模型不適用于 6G 網絡安全架構,需要引入新技術和機制實現 6G 網絡安全的韌性。具體需求如下:表 5.3-1 韌性需求類型具體需求安全能力可編程安全資源池化與統一編排管理安全能力開放多方信任基礎能力6G 內生異構多級區塊鏈分布式數字身份與屬性授權101基于泛在智聯場景下數字身份體系基于泛在智聯場景下數字身份體系數字身份是一切信任構建的“錨點”,是網絡信任機制的基礎。以“人”為中心的數字身份,直接體現在用戶“人”的層面,自電信網誕生起就以終端側的設備為代表(智能卡、終端),在不同階段具備和使用來自于不同組織簽發的多種身份信息,如簽約階段、
245、接入階段、網絡業務階段、應用階段等,身份證、終端設備 ID/UICC卡、SUPI、GUTI、APP ID 甚至 SessionID 等,用戶線下/線上的身份伴隨用戶業務的完整生命周期,對用戶的安全性起著重要的作用?!叭恕钡臄底稚矸莅l展至今,除了“人”本身以外,還衍生出一系列依附于人而存在的實體及其身份,還包括依附人而存在的機器/設備身份、數字人身份、智能設備身份等。圖 5.4-1 泛在智聯身份接入同時,運營商作為用戶的網絡提供商,也需要與用戶建立信任關系,未來的電信網除了運營商之外,還可能引入第三方的信任能力,例如設備商、卡商、社會機構等,同樣具要身份體系建立互信的關系,需要統一的身份體系設計
246、。針對下一代電信網業務場景豐富:在物聯網場景,不僅有基于 USIM 的設備,還有大量 non-sim 設備接入,用戶需要對其身份進行安全有效的管理;在沉浸式通信場景中,代替自然人進行通信及交互的數字人,其數字形象作為一種關鍵屬性,應該成為其身份的關鍵組成;在多模態通信場景中,會引入具有 AI 交互式能力的智能設備,如何對其身份衍生權限進行管理是無法回避的問題等;多互信場景下,用戶與機構之間的身份互信,機構與機構之間的身份互信等。為滿足上述業務與場景,6G 網絡需定義靈活的身份頒發機制,滿足不同終端類型和形態,實現便捷開戶,包括身份創建、身份發布、屬性背書、安全使用等生命周期;同時通過定義新的
247、NAS 信令和控制面滿足差異化的安全隔離和接入需求。具體需求如下:102表 5.4-1 泛在智聯身份接入需求類型具體需求身份敏捷身份授予6G 數字身份定義數字身份生成和用戶綁定安全分發數字身份便捷入網基于 IdM 和數字身份的控制面演進新實體使用數字身份入網認證新實體網絡通信的用戶面增強運營商做認證中心運營商做認證中心用例用例運營商作為用戶的數據入口,天然具備各網絡和應用對接的能力。6G 定義運營商網絡作為身份認證中心,提供統一的運營商電信身份的登錄能力,以及提供適用數字錢包的電信數字身份頒發和數字錢包托管能力,打通第三方身份應用。數字身份體系也呈現多元化的趨勢,包括如中心化數字身份:即身份管
248、理方和業務提供方是一體的,典型的如運營商向用戶提供的話音業務;聯盟化數字身份:身份管理方逐漸獨立并歸并形成了專門的 ID 服務商(IdP),不同的業務提供方 SP 將其身份管理服務托管在特定的 IdP 上實現了業務的快速上線。典型的場景如:運營商手機號碼一鍵登錄 APP;自主化數字身份:即用戶自主生成的和維護數字身份,并根據業務請求方和業務用途等因素決定是否和提供什么樣的身份信息,自主數字身份形式可以同時實現用戶隱私保護和身份驗證服務。圖 5.5-1 運營商做認證中心接入103針對外部 APP 登錄需求,運營商提供認證中心,頒發跨行業可使用的數字身份,具備基于電信身份的一鍵登錄能力。進一步運營
249、商具備數字錢包能力,為電信數字身份疊加身份屬性,使能多業務場景登錄,如滿足部分應用登錄要求數字身份同時具備碼號,以及運營商合法用戶屬性。6G 網絡需定義認證中心能力,包括身份創建、身份發布、屬性背書、安全使用等生命周期;同時構建第三方互信,以及跨行業的身份應用。具體需求如下:表 5.5-1 運營商做認證中心接入需求類型具體需求身份+屬性便捷開戶(網絡集中管理)基于電信網絡打通第三方應用,形成電信身份互認身份+屬性便捷開戶;數字錢包的運營商網絡代持和集中管理數字身份一鍵登錄和管理基于電信身份的 APP 登錄全球互通基于數字身份體系的泛在驗證基于數字身份體系的泛在驗證未來信任從用戶-網絡的點對點的
250、信任模式轉變為以用戶為中心的信任分布式信任模式,用戶的身份內涵也會從傳統的 SUPI+對稱密鑰用于主認證,演進為 ID+各種憑證的認證流程。運營商作為用戶的入網接口,可以基于運營商網絡為提供憑證的簽發,或者經由運營商網絡至第三方完成憑證的簽發?;诟鱾€運營商、設備商、第三方之間的互信基礎,用戶憑證的可以被泛在的驗證。體現在:1)認證方的泛在性,即可以被任何一個驗證者所驗證;2)驗證節點的泛在性,即可以被驗證者的任何一個節點所驗證。104圖 5.6-1 泛在驗證用戶通過運營商網絡申請憑證,并加載到用戶側,用戶可以使用憑證在后續的接入、APP 訪問、授權等業務中使用該憑證。表 5.6-1 泛在驗證
251、需求類型具體需求憑證申請通過運營商網絡,用戶向運營商、第三方等機構申請憑證;運營商網絡可存儲憑證或脫敏后的憑證信息UE 的網絡接入、APP訪問、授權管理UE 使用響應憑證,由驗證者對憑證進行驗證105第六章第六章綠色低碳用例綠色低碳用例全球經濟飛速發展、數字化智能化水平與日俱增,但氣候問題卻越來越難以忽視67。為避免氣候變化給人類帶來的嚴重威脅,全球致力于在 2030 年前將全球溫室氣體排放(主要是碳排放)減半,并爭取在 2050 年前實現凈零排放8。其中,GSMA、ITU 等多家國際組織于 2020 年共同發布了信息和通信技術 ICT 行業的減排目標,要求 2020 年至 2030 年期間
252、ICT 行業需要減少溫室氣體排放量 45%910。在全球通信發展綠色可持續的基調下,6G 的發展也必須遵循綠色低碳這一重要方向?;诖?,本小節分析介紹了協同能效網絡、用戶能效服務、網絡側能效管理以及設備側能效管理等用例,推動 ICT 行業朝著更綠色和可持續的方向發展。網絡能效管理網絡能效管理網絡側能效管理技術是通信網絡向綠色低碳轉型的關鍵步驟之一,它的業務定義圍繞利用先進的人工智能和機器學習技術實現網絡側能源消耗的實時監控和智能控制。這項技術的核心目標是在保持網絡性能和服務質量的同時,最大化能源效率,減少能耗及碳排放1112。網絡側能效管理的發展標志著從傳統的固定功率運行模式向更加靈活、智能的
253、能源管理模式的轉變,這不僅體現了對環境保護的承諾,也展現了通信行業在應對全球能源危機和氣候變化挑戰中的積極姿態。通過實時監控網絡負載和用戶行為,網絡側能夠自動調整其運行狀態,優化能源分配,實現能源使用的最優化。這種方式不僅提高了能源的利用效率,還為運營商帶來了成本節約,同時減少了碳排,助力實現可持續發展目標1314。在實際應用中,網絡側能效管理將這些概念轉化為具體操作,通過動態調整功率輸出以適應實時網絡負載的變化,智能化地分配能源以匹配用戶分布和活動模式的需求,并采用預測性能源配置策略來優化高峰時段的服務質量與能源使用效率。這些策略的實施意味著基站可以在不同時間段內自動降低功率輸出以節約能源,
254、或者在用戶活動增加時提供必要的能源支持,以保持網絡性能的同時減少能耗。通過對未來網絡需求的預測,網絡側能夠提前做好準備,以滿足即將到來的高負載需求,確保網絡服務的連續性和可靠性,同時避免不必要的能源浪費。這種智能化的能源管理方式為實現高效、可持續的通信網絡運營提供了強有力的支持,是未來通信網絡發展的重要方向。106圖 6.1-1 網絡能效管理盡管網絡側能效管理展現出極大的潛力和優勢,當前網絡實施中存在的差距仍然顯著,這些差距阻礙了該技術的全面部署和效能發揮。首先,許多現有的網絡側設備還運行在傳統的、非動態的能源管理模式下,這意味著它們無法根據實時的網絡負載或用戶行為數據調整自身的能源消耗。這種
255、固定功率模式的運行不僅導致在低負載時段的能源浪費,也意味著在高負載時段可能無法有效滿足服務需求。此外,當前在硬件和軟件層面缺乏必要的支持以實施智能化的能源管理策略。許多硬件設備未經過節能設計,其信號處理算法也未考慮能效優化,限制了能源節省的可能性。同時,對于網絡流量和用戶需求的智能分析能力不足,使得網絡側無法進行有效的能源配置和預測性能源管理,從而在用戶體驗和能源效率之間難以取得平衡。此外,當前網絡側能效管理需進一步增強全網協調。具體而言,當基站等網絡節點應用節能技術組合后,該網絡節點會進入一個和能耗相關的特定能源狀態,每個能源狀態和特定節能技術組合關聯,并關聯其他網絡特性如網絡容量、覆蓋范圍
256、、支持連接用戶數、能效水平、能耗水平、干擾水平等。網絡側能效管理應能感知周邊節點支持的一組能源狀態,協調多個網絡節點在多個能源狀態之間動態切換以節能降耗,且不影響網絡、用戶性能。并進一步,實現全網節點智能協調能源狀態和網絡拓撲、數據傳輸路徑等,達到全網能效需求和業務需求一致。更為關鍵的是,現有網絡缺乏一個集成的、全面的能效管理框架,該框架能夠整合來自各個網絡的數據,實現跨網絡的能效優化。這種缺乏統一管理的情況加劇了能源利用的低效性,阻礙了能源節約措施的實施。具體需求如下:表 6.1-1 網絡能效管理需求類型具體需求能源供應優化需求分布式可再生能源利用:部署太陽能板和小型風力發電機,實現并網式和
257、離網式供電模式,提高可再生能源利用率智能電網接入:通過智能電網技術實現與電網的雙向交互,優化能源供應和消107耗D2D 通信促進:開發和優化 D2D 通信技術,減輕負載,降低能耗休眠策略優化:開發高效的休眠和喚醒機制,利用 AI 技術預測網絡負載,動態調整工作狀態,最小化空閑時段的能耗智能管理與調度需求AI 驅動的能耗管理系統:開發基于機器學習的能耗管理系統,實時監測和預測網絡狀態,智能調度資源,優化能源消耗能效自動優化:通過 AI 算法,自動調整網絡配置(如功率控制、頻譜分配等)15,以最小化能耗同時保障服務質量用戶行為和網絡流量預測:利用 AI 分析用戶行為和網絡流量模式,預測高負載時段,
258、提前調整能源配置,實現能效最優化能源狀態協調:對特定能源狀態下(和特定節能技術組合關聯)的用戶性能和網絡性能進行預測;智能化判斷特定能源狀態下向用戶提供服務的網絡拓撲、數據傳輸路徑;智能化判斷節能技術的組合應用智能管理接口需求能效信息開放:網絡節點能源狀態,該能源狀態關聯的小區容量、覆蓋等輔助信息需要對內開放;能耗和能效測量和預測信息需要對內開放;和能源狀態關聯的網絡、用戶性能測量和預測數據需要對內開放。能效、碳排需求能源效率指標:保障最佳業務性能和體驗的同時,提升網絡整體能效碳排放減少目標:依據巴黎協定碳排放目標與 1990 年相比減少 50 以上設備能效管理設備能效管理設備側能效管理技術關
259、注于通過前沿的設計理念和技術創新,實現網絡中海量設備計算與通信所耗能源的最小化16,涉及用戶終端、邊緣節點、數據中心等關鍵網絡設備。這項技術的核心目標是通過研發能夠以更低能耗運行的網絡設備,從而降低整個網絡中設備的能源消耗,推動整個 ICT 行業向更加綠色和可持續的方向發展。不僅包括硬件層面的節能改進,如采用低功耗組件、高效電源管理系統,還包括軟件層面的優化,如節能的操作系統、能效優化的網絡協議和基于 AI 的資源調度算法1718。此外,業務定義還強調了整個系統的能效管理和監控18,旨在實現對能源消耗的精準控制和管理,以支持用戶、網絡運營商和數據中心實現能源和成本的雙重節約。108圖 6.2-
260、1 設備能效管理在數據中心的實際應用中,可以通過采用具有高能效比的服務器,以及采用先進的冷卻技術如液冷系統或采用環境空氣直接冷卻來顯著減少冷卻能耗。此外,動態能源管理系統可以根據實時計算負載自動調整能源供應,確保數據中心在不同運營狀態下均能保持最佳的能效比。在網絡傳輸系統中,采用能夠根據數據流量動態調整能耗的智能路由器和交換機19,以及實施基于網絡使用情況優化能耗的軟件定義網絡SDN 協議,可以大幅度降低網絡設備的運行能耗。盡管網絡設備的節能技術發展迅速,現有網絡系統中仍存在多個具體的實施差距。首先,許多傳統網絡設備設計時未將能效作為優先考慮因素,導致這些設備在運行過程中消耗大量能源。其次,缺
261、乏統一的能效標準和評估體系使得網絡設備的能效改進難以衡量和比較。此外,現有的網絡操作系統和管理軟件往往未充分利用節能技術,缺少有效的能源管理策略。在數據中心,雖然存在一些高效的冷卻技術,但由于成本和技術實施難度,許多數據中心仍依賴于傳統且能耗高的冷卻方法。此外,網絡傳輸層面上,雖然已有低功耗路由算法和協議的研究15,但這些技術的實際部署和普及仍然面臨技術和成本上的挑戰。具體需求如下:表 6.2-1 設備能效管理需求類型具體需求能源效率優化需求綠色路由方法:通過綠色路由方法,將全網流量合并到部分設備和鏈路上,關閉其他鏈路和設備以減少能耗網絡設備關斷:在低負荷時將網絡設備置于睡眠模式以降低能耗,同
262、時保證網絡的連通性和服務質量網絡物理拓撲結構優化:通過設計能耗與負載成比例的網絡設備和優化網絡拓撲結構,降低碳排放并提高能效109智能資源管理需求智能任務卸載:基于 DRL 的任務卸載方案,優化計算任務在云和邊緣之間的分配,以最小化能耗并減少碳排放新能源云邊協同:探索新能源(如太陽能、風能)在云邊協同計算中的應用,減少對傳統能源的依賴并降低環境影響用戶能效服務用戶能效服務服務質量指的是用戶服務的網絡性能的測量,例如,數據包丟失,數據速率,傳輸延遲,抖動等。QoE 指的是用戶對應用或服務的質量和性能綜合主觀感受,直接關系到用戶對網絡服務的滿意度。在無線網絡中為實現能源效率提升所采取的節能策略組合
263、可能會改變用戶服務的 QoS 和 QoE。傳統的網絡和設備能效管理,僅僅是單獨的從網絡以及設備節能的角度出發,而沒有同時考慮和用戶協商進一步提高節能效率。用戶能效服務是指,基于節能降耗的需要,6G 運營商可以將為某用戶服務所提供的網絡能耗、能效也作為一項業務指標,這可能包括運營商需要和用戶或者垂直行業針對不同服務降耗程度、服務質量、能源來源(是否允許使用綠能)、收費標準進行約定。通常較高的服務降耗約定,意味著用戶可以接受服務質量某種程度的下降。此外,用戶約定/同意應該是動態的,即用戶可以更改其同意的狀態。當網絡向用戶提供服務的同時,網絡需要獲取用戶對該服務可接受的服務降耗和服務質量等級 SLA
264、 的明確同意,比如從核心網獲取。6G 網絡依據用戶同意,對該用戶的服務的網絡能耗進行限制,并需要保證用戶可接受的服務質量,即保證用戶可接受的服務 QoS/QoE。6G 網絡需要支持針對用戶/QoS 流/PDU 會話的能耗/能效進行度量和監控,以及對用戶服務QoS/QoE 進行測量和監控,以保證服務能耗及服務質量同時滿足約定要求。圖 6.3-1 用戶能效服務在環保節能作為普遍可接受的價值追求背景下,環保節能行動不僅僅局限在運營商和設備制造商,用戶也樂于參與環保節能,并由于所接收服務的網絡能耗的降低,110而可能獲得額外的通信計費優惠。由于用戶普遍性的參與,6G 網絡在保證用戶可接受的服務質量前提
265、下,進一步降低了網絡能耗。因此,用戶能效服務即可以用于個人用戶,也可以應用于行業用戶,以及特定群組用戶?,F有 5G 用例需求(3GPP SA1 TR 22.882)已經包含對沒有明確服務質量保證的業務,如 Best Effort 業務進行網絡能耗的限制。區別于 5G 已有用例(3GPPTR 22.882),本 6G 用例包含以下差異:不僅僅限于 Best Effort 業務,針對有明確 QoS 服務質量限定的業務,也可以依據用戶同意對網絡能耗進行限制;當網絡向用戶提供服務的同時,網絡需要獲取用戶對該服務可接受的服務降耗和 SLA 的明確同意;QoE 可以作為新增的業務質量保證指標。具體需求如下
266、:表 6.3-1 用戶能效服務需求無線能量傳輸和能量收集無線能量傳輸和能量收集無線能量傳輸是指在無線網絡中以射頻信號實現能量從網絡側傳輸給終端,從而,網絡可以為終端提供一種新的業務(能量傳輸),相應的,終端也需要具備無線能量收集的能力。相比傳統電池供能和環境能量收集供能方式,基于射頻信號的無線能量傳輸具有持續、可控、安全、距離遠、靈活、多設備同時供能的優勢,可以快速進行綠能轉換和使用,從而,打破終端待機時長限制,實現永遠在線,也減少了電池更換帶來的維護成本、資源浪費和環境污染,還可以提高綠能使用占比,為低碳減排、環境和社會可持續發展作出貢獻,也為 6G 在垂直行業應用提供助力。類型具體需求性能
267、監控需求對用戶服務的網絡能耗進行限制和監控,并對用戶服務 QoS/QoE 進行保證和監控隱私需求當網絡向用戶提供服務的同時,網絡需要獲取用戶對該服務可接受的服務降耗和服務質量等級 SLA 的明確同意111圖 6.4-1 無線能量傳輸和能量收集無線能量傳輸是將能量從網絡側傳輸到終端,具有射頻信號能量采集能力的終端在電量不足的時候,可以向網絡請求能量供給,網絡按需定制式為終端提供無線能量,該業務可以廣泛應用于市政、電力、農業、園區、家居、個人終端、醫療、礦業等眾多物聯網應用領域,可以對單設備傳輸能量,也可以對多個獨立設備傳輸能量,或者,對具有相同權限或相同需求等共有屬性的一組設備傳輸能量,針對綠能
268、網絡,可以隨時隨地進行綠能轉換和使用,從而,實現物聯網終端永遠在線,永久守護,避免因為沒電導致的業務中斷導致的損失,為萬物互聯打下堅實基礎,通過數字化轉型和萬物互聯提升各行各業低碳減排的能力和效率,無線傳能還可以簡化綠能使用流程,減少棄能占比,為實現“碳達峰”和“碳中和”提供保障。無線能量傳輸也可以作為一種新型業務,實現網絡能力拓展,助力 6G 網絡生態發展,促進各行各業以及整個社會的發展。當前 5G 網絡還不支持無線傳能服務,無法為終端實現可控主動能量傳輸,3GPPSA1 已經針對無源物聯網進行需求研究,其需求研究主要是針對通信需求的研究,沒有涉及無線傳能的需求研究,3GPP R19 正在進
269、行針對蜂窩無源物聯網的技術研究,AIoT 終端將具備無線能量采集能力,可以從 5G 網絡獲取能量,該議題主要還是側重通訊功能的技術研究,沒有關于無線傳能的用例研究,也沒有相關無線傳能業務管理研究,5G 也未提到通過無線傳能方式提升綠能使用的用例。在未來 6G 時代,無線傳能技術將依托分布式超大規模 MIMO 技術、以用戶為中心網絡、空天地一體化、內生AI、通感一體化等 6G 新技術,實時感知終端的能量使用情況,按需進行能量傳遞,使得終端隨時隨地都能獲取能量,有效緩解終端的電量焦慮,保證終端永遠在線,減少物聯網終端維護成本,實現隨時隨地按需的綠能使用,提升綠能使用靈活性,為綠色低碳 6G 提供保
270、證,為各行各業發展提供助力。具體需求如下:112表 6.4-1 無線能量傳輸和能量收集需求類型具體需求覆蓋范圍近距離(1 米以內),中距離(10 米到 50 米),遠距離(幾百米)無線傳能業務信令交互時延幾百毫秒到幾十秒;無線傳能業務信令交互傳輸可靠性99%到 99.99%無線傳能業務信令交互傳輸速率幾十 bps 到幾 kbps終端能力具備對射頻信號能量采集的能力最大忍受能量采集完成時長毫秒級、秒級,分鐘級,小時級,天級連續能量采集時長毫秒級、秒級,分鐘級終端密度每平方公里百萬級到千萬級終端移動速度靜止、低速、中速安全需求供能服務的可認證和傳輸的安全可靠管理需求需要對有能量采集需求的終端進行移
271、動性管理和能量采集狀態管理;還包括對一組用戶供能管理廣域可持續綠色網絡廣域可持續綠色網絡廣域可持續綠色網絡是指在廣泛的地理范圍內部署的網絡,旨在通過采用節能技術和低碳策略,減少網絡建設和運營過程中的能源消耗和碳排放。這種網絡強調在覆蓋范圍廣、連接點多的情況下實現環境友好和可持續發展,同時保證網絡性能和服務質量。113圖 6.5-1 廣域可持續綠色網絡廣域可持續綠色網絡適用于需要大范圍網絡覆蓋的場景,如跨國企業網絡、國家級通信基礎設施和地區性物聯網系統。在這些場景中,廣域可持續綠色網絡可以通過優化網絡架構、采用可再生能源供電和實施能效管理措施,有效降低網絡的碳足跡。例如,在國家級通信基礎設施中,
272、廣域可持續綠色網絡可以通過部署太陽能或風能供電的基站,以及采用能量收集技術,減少對傳統能源的依賴,實現綠色通信。特別的,對于偏遠地區、自然條件惡劣地區、或欠發達地區/國家,廣域可持續綠色網絡的部署具有特別的意義。這些地區往往面臨基礎設施不足、能源供應不穩定和經濟發展水平較低的挑戰,導致傳統網絡覆蓋成本高昂且難以維護。通過采用廣域可持續綠色網絡,可以利用可再生能源和節能技術降低能源消耗和運營成本,同時提供穩定可靠的通信服務。為進一步降低碳排放,站點部署的本地智能能源供電控制裝置可以對內獲取網絡節點測量的站點能耗、能效等信息,并進一步的基于網絡內生 AI,從網絡獲取預測的未來某個時間段的站點的能量
273、需求、期待的能源供應模式等信息。本地智能能源供電裝置可以根據這些信息智能化調整綠能的采集、儲能策略,以及調整站點設備的供電模式,如 DC 供電、充電儲能裝置供電、或綠能直供,從而降低綠能供應的波動性和棄能現象,并提高站點綠能使用占比。區域部署的集中式智能能源供電裝置也可以向6G 網絡獲取區域內站點當前能量需求以及未來某個時間段的能量需求,用以優化區域內的綠能如風電、水電的調度、儲能,提高全網綠能使用占比。另外,為了預測未來時間段的網絡能量需求,6G 網絡還需要對內或者對外獲取天氣、氣溫、光照、風力、濕度等感知數據和預測數據,并對站點綠能采集效率進行預測。智能能源供電裝置也需要向無線網絡提供其當
274、前狀態和未來狀態,如能源供應模式,以便無線網絡更與其適配,更好的實現綠色低碳。114當前的廣域網絡往往面臨能源消耗高和碳排放量大的挑戰,特別是在遠程和偏遠地區的網絡建設和維護中。隨著對環境保護意識的增強和可持續發展目標的提出,廣域可持續綠色網絡成為了解決這一問題的重要途徑。在未來的網絡發展中,通過集成先進的低碳技術和智能管理系統,廣域可持續綠色網絡將能夠在保證通信服務質量的同時,顯著降低網絡的環境影響,推動全球通信行業的綠色轉型。具體需求如下:表 6.5-1 廣域可持續綠色網絡需求類型具體需求制造需求需在設備制造階段考慮碳排放成本布設需求布設應以少量節點實現廣域覆蓋為目標供能需求設備應具備風能
275、、太陽能等清潔能源發電能力,同時應用能量收集技術能效需求廣域覆蓋包括大量供能困難地區,故網絡應滿足一定的能效指標,以實現能源的高效利用碳效需求不同于能效,碳效指標定義為單位二氧化碳排放基礎上對應的網絡性能,用以評估網絡的環境友好程度全生命周期碳排放需求指在設備制造、布設、運行、維護、報廢這一全生命周期內伴隨的碳排放計算/智能需求網絡側需要部署 AI 算力對能耗能效進行預測;無線網絡側的供電裝置智能化,以及智能能源供電裝置算力部署,根據相應網絡能源需求信息和綠能采集效率信息,智能化定制綠能的采集、儲能、調度策略,以及智能調整站點設備的供電方式安全需求網絡節點能源供應模式調整和網絡供電裝置綠能采集
276、、儲能、調度方式的調整會極大的影響通信網絡和用電網絡的安全可靠性,需要保證能源供應模式、綠能采集、儲能、調度調整指令、消息在網絡傳輸的安全、可靠性低碳經濟模型設計低碳經濟模型設計6G 網絡的低碳經濟模型是一個前瞻性的概念,它旨在通過經濟激勵措施促進所有網絡參與者采取節能減排的行為。在 6G 時代,隨著數據流量和網絡服務的爆炸性增長,如何在滿足未來通信需求的同時實現環境的可持續發展,成為一個亟待解決的問115題。6G 網絡的低碳經濟模型正是在這樣的背景下應運而生,它不僅關注網絡技術的高效運行,更加重視如何通過技術創新來實現能源的最優化利用和減少碳排放。這一模型通過對能源消耗和碳足跡的精確監測與分
277、析,實施一套既能展現環境責任行為互惠性,又能基于能耗和碳足跡優化實現運營成本降低的業務模式。此模型的實施不僅針對通信網絡基礎設施層面,而且延伸至垂直行業,促進整個生態系統成員的環境友好行為,推動 6G 網絡向全面的環境可持續性發展轉型。圖 6.6-1 低碳經濟模型在實際應用場景中,通過引入碳足跡和能耗作為服務級別協議(SLA)的一部分,輔助通信網絡碳排放建模與量化評估,進一步引導供應鏈綠色生產,支撐網絡綠色低碳運營。協議不僅需要考慮網絡服務的性能參數,還包含碳足跡上限的保證,從而確保網絡的環保性。此外,還可以根據實際工作負載調整資源獲取成本,通過為能效使用提供經濟激勵,從而提高整個網絡的能源節
278、約和降低運營成本。然而,目前的網絡生態系統在實現這一低碳經濟模型方面面臨諸多挑戰。首先,缺乏全面監測和分析能源消耗及碳足跡的機制,這使得難以為環境責任行為提供準確的反饋和激勵。其次,現有的業務模型未能充分考慮環境因素,缺乏將碳足跡和能耗納入 SLA 的實踐。此外,行業對于如何有效結合技術創新與經濟激勵以促進環保行為仍缺乏清晰的指導和標準。具體需求如下:表 6.6-1 6G 網絡的低碳經濟模型需求類型具體需求116能源消耗和碳足跡監測需求實時監測與報告系統:開發和部署高精度的實時監測系統,用于跟蹤和報告網絡設備、數據中心和其他關鍵基礎設施的能源消耗和碳足跡全面的碳足跡評估工具:研發全面的碳足跡評
279、估工具,幫助網絡運營商、設備供應商和垂直行業客戶理解其運營對環境的全面影響去碳化服務和經濟激勵服務協議:將能耗和碳足跡限制作為 SLA 的一部分能源效率激勵計劃:實施經濟激勵計劃,獎勵那些能夠實現能源效率目標、減少能源消耗和碳排放的網絡參與者技術創新和政策支持促進綠色技術研發:鼓勵和支持綠色技術的研究與開發,包括高效能源管理系統、低能耗硬件和軟件解決方案政策制定和標準化:與政府機構、行業協會和國際組織合作,制定和推廣支持網絡節能減排的政策和標準117第七章第七章需求總結需求總結未來 6G 用例呈現多元化和豐富性,不僅涵蓋了六大典型場景,還廣泛涉及網絡能力優化與高效運營、多樣化終端適配、安全保障
280、以及綠色低碳等多個方面。進一步,6G 用例的需求維度更為豐富、需求性能更為苛刻,且部分用例同時對多個性能指標/能力提出高要求,同時對網絡、終端、業務等之間的資源共享、按需調用和高效協同需求越發明顯?;诒緢蟾媲笆稣鹿?,本章對 6G 用例需求作進一步總結。六大場景用例需求總結六大場景用例需求總結6G 六大場景用例滲透以人為中心的數字生活和以物為中心的數字化城市和生產,對通信速率、時延、可靠性、感知能力、人工智能能力等指標均提出了更高的需求,本小節總結該部分的用例需求。沉浸式通信沉浸式通信超高帶寬:與傳統高清和 3D 虛擬視頻相比,沉浸式業務的通信傳輸的流媒體對網絡帶寬的需求將高達百 Gbps 級
281、別。并且,隨著傳感器和視點數量的增加,在更高的分辨率和幀速率下,需要的網絡帶寬會更高。超低時延:為了讓用戶獲得身臨其境的感覺,沉浸式業務的通信要求網絡必須提供小于 10ms 的端到端時延。網絡算力:網絡算力規模需要能夠承擔人與人、人與機器、以及機器互通間的通信,通用算力相較于現有平均算力水平增長 10-15 倍。多維度信息時空同步性:在沉浸式業務中,沉浸式音頻與沉浸式視頻的一個新增的挑戰與要求是“位置(或空間)同步”。只有當各個維度的信息保持嚴格時空同步,才能給用戶身臨其境的感覺。網絡安全:通過沉浸式 XR 和全息通信通信傳輸的信息中包含大量的信息數據,需要網絡提供絕對安全的保障,而現有安全技
282、術的使用會增加端到端時延。對時延和安全性的折中考慮是未來網絡需要面對的難題之一。WLAN 融合:網絡需支持用戶在全域覆蓋和泛在連接場景下,或在地面網絡覆蓋不好場景下,可通過 WLAN 無縫接入 XoWiFi 融合通信(含視、聽、觸多維信息),118并保持與其他接入方式一致的業務體驗。表 7.1-1 沉浸式通信需求帶寬時延算力同步網絡安全WLAN 融合沉浸式通信百 Gbps10ms增長 10-15 倍嚴格時空同步高安全性無縫接入,體驗一致超低時延高可靠通信超低時延高可靠通信超低時延:為了滿足機器控制與協作、自動駕駛和無人機、智能電網差動保護等典型場景對超低時延的嚴苛要求,保障業務安全性及穩定性,
283、超低時延高可靠業務的通信要求網絡必須提供小于 1ms 的端到端時延。未來,隨著海量應用對移動性、靈活性、可拓展性等要求提升,基于無線通信的超低時延的應用場景將繼續擴大,6G 有望為各種行業帶來更多的創新和機會。高可靠:在工業自動化和機器協作領域,通常要求達到 99.99999%的可靠性,以確保機器之間的協同工作和控制。在自動駕駛和無人機應用中,對于實時傳感器數據和指令的可靠傳遞至關重要,關乎安全性和任務成功,可靠性要求高于 99.99999%;而在智能電網中,高可靠性通信保障了實時監測和控制,提升了電力系統的效率和穩定性,可靠性要求高于 99.999%。6G 超高可靠通信技術演進將進一步支撐工
284、業自動化應用拓展及按需控制及交互,但如何保障突發干擾下的超高可靠底線服務是未來網絡需要面對的難題之一。同步:在超低時延高可靠通信業務中,設備間時鐘的嚴格同步是至關重要的。這同步要求確保設備之間的時鐘誤差僅為微秒級,以保證協同作業的準確性。通過精確的時鐘同步,各設備能夠以高度協調的方式進行通信和執行任務,避免通信時延引起的誤差和不同步問題。微秒級的時鐘同步在機器控制與協作以及其他對時序精度有嚴格要求的應用場景中,為系統的穩定性和可靠性提供了堅實的基礎。速率:超低時延高可靠通信業務的速率要求通常達到 MbpsGbps 的量級,以支持大規模數據的實時傳輸。這高速率的通信能夠滿足對實時性和數據傳輸容量
285、的極高需求,尤其對于機器控制與協作和其他需要大規模數據實時傳輸的應用場景而言。通過提供 Gbps 級別的通信速率,系統能夠快速、高效地傳輸大量數據,確保設備之間的119協同作業具備足夠的帶寬支持,以保證系統的性能和穩定性。表 7.1-2 超低時延高可靠通信需求時延可靠性同步速率超低時延高可靠通信 1ms99.999%99.99999%時鐘嚴格同步微秒級MbpsGbps超大規模連接超大規模連接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
286、在較大差異,包括周期、非周期以及實時檢測等,具體頻次可從一天一次到幾毫秒一次不等。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。此外,具備不同采集能力的傳感器其壽命也存在較大差異,部分物聯網終端設備存在小體積、免維護等需求,需支持免電池環境供能或長壽命電池支撐工作。表 7.1-3 超大規模連接需求速率時延連接密度定位精度并發用戶數超大規模連接KbpsGbpsmss 級高至 108個/km2亞米米數百數千感知與通信融合感知與通信融合在實際的應用需求中,感知業務需要采集的數據十分豐富,既可以通過基站側采集,也可以通過終端側進行采集?;就ㄟ^ 6G 通感融合技術進行數據采集時,其感知的性能與
287、 6G 系統的頻段、帶寬、算力、感知時延等能力息息相關。通過終端采集的數據需要回傳給基站,將對 6G 系統的通信能力存在一定需求,主要和帶寬、傳輸時延等相關。6G 無線感知關鍵指標如下,其中識別準確率可以理解為對手勢、動作、姿態、目標屬性/身份等判斷的正確概率。120表 7.1-4 感知與通信融合需求人工智能與通信融合人工智能與通信融合人工智能與通信融合需要 6G 提供分布式數據處理、人工智能模型訓練、推理和共享等能力,并結合大區域容量、高用戶體驗速率、高可靠低時延的通信能力,支持數據/模型實時共享、高精度快速模型訓練、和實時高精度模型推理。需求總結如下:表 7.1-5 人工智能與通信融合需求
288、感知能力指標范圍感知距離10m-1000m感知時延10ms-1000ms距離精度1cm-10m速度精度10cm/s-10m/s角度精度0.1-2距離分辨率1cm-10m速度分辨率0.2m/s-10m/s角度分辨率0.1-3檢測概率95%-99.9%虛警概率1%-5%識別準確率90%-99%類型具體需求通信需求傳輸速率:Gbps 量級(大量人工智能模型參數和數據)低時延:亞 ms 至十 ms 量級(包括模型推理時延)高可靠:工業機器人、自動駕駛、模型結構傳輸等場景并發連接數:百量級(模型下載或聯合訓練)區域流量密度:100Tbps/km2或更高量級(模型下載或聯合訓練中的模型參數傳輸)人工智能需
289、求用戶隱私數據的管理與脫敏,數據實時收集與更新,數據的高完整度與低冗余模型推理能力:網絡與終端協作模型推理,并對模型和通信進行管理,支持網絡自用和第三方使用的模型,支持大模型的分布式部署和執行,各類網絡功能需要適配網絡大模型的調用模型推理時延:亞 ms 至十 ms 量級(包括通信時延)121泛在連接泛在連接6G 網絡將構建起全球廣域覆蓋的空天地海一體化泛在連接網絡,為各類用戶提供無盲區的移動通信服務,尤其可滿足農村和偏遠地區、無人區、遠洋海域等覆蓋連接通信需求。具體需求總結如下:表 7.1-6 泛在連接需求類型具體需求架構需求空基:支持機載 ATG 終端接入地面基站,支持完整航線上的無縫通信漫
290、游和切換;天基:支撐衛星網絡接入,支持衛星漫游與切換彈性可擴展的網絡架構,隨業務快速增加網絡節點與覆蓋范圍通信需求數據傳輸速率:LEO 單星的數據傳輸速率可達 20Gbps,端到端傳輸時延低于 30ms連接密度:連接密度將達到每平方公里 1000 萬個設備,是 5G 連接密度的 10 倍以上覆蓋范圍:通過空基、天基和地基平臺,實現全球范圍內全地形覆蓋模型推理精度:工業機器人、自動駕駛等場景要求高推理精度分布式模型訓練能力:網絡或終端設備基于數據協同訓練模型,支持在線更新、各類高效的參數微調算法模型訓練精度:限定時間內訓練模型的準確度支持分布式算力節點之間的發現、編排調度等感知需求多模態數據感知
291、,作為數據采集的來源之一感知獲取多模態數據,作為模型推理的輸入感知獲取多模態數據,用于模型訓練精準感知輔助完成物理世界的數據采集支持跨域數據采集、實時數據處理等安全需求敏感信息需極高安全的網絡保障終端需求數據收集/存儲/處理能力、模型推理能力、或模型訓練能力、模型上傳/下載、智能代理交互122運營需求空基場景:沿飛行航路或特定空域架設地面基站,地面基站信號可以覆蓋上空不同高度的飛機;天基場景:架設地面或星上基站服務需求QoS:支持根據衛星回傳的動態高延遲來確定端到端 QoS 參數,支持感知中繼或回傳連接的天基、空基網絡類型,并根據其 QoS 支持能力作出接入控制或相應的QoS 保障終端需求支持
292、衛星通信能力管理需求支持衛星網絡資源和地面網絡資源的統一管理,支持衛星網絡接入和地面網絡接入的統一管理,保障網絡一體化服務能力網絡能力與運營用例需求總結網絡能力與運營用例需求總結未來 6G 網絡在滿足高性能指標需求之外,還充分考慮了多功能、多維度、多類型的網絡能力需求,如分布式自治、用戶中心化網絡架構、高效運營等,本小節總結網絡能力與運營用例的需求特征。分布式網絡分布式網絡未來 6G 網絡呈現分布式自治趨勢。通過構建分布式子網、設計網間交互協議,網絡從集中向集中加分布協同轉變,支持分布式組網,實現交互和協同處理,智能自治,低成本快速組網,進而實現網絡資源流通及共享,安全可信和權益保障等。具體需
293、求總結如下:表 7.2-1 分布式網絡需求類別具體需求網絡功能與管理支持分布式網絡之間及與中心網絡的能力協商,確保網絡功能和服務的協調網絡內獨立規劃拓撲,具備本地數據和信令處理能力支持信令和數據的跨網絡透傳和協同處理,確保高效通信簽約數據和用戶上下文的推送與同步,確保數據一致性和完整性簽約策略數據按需下沉本地,由本地獨立運營,提高靈活性和響應速度123網絡構建與部署快速識別新業務需求,全面洞察用戶行為根據新業務需求自動編排和部署網絡功能,實現全生命周期管理優化網絡流程,減少功能間的依賴,簡化功能交互,降低新增功能的影響按需創建和刪除網絡,快速生成新的網絡并靈活配置資源,動態優化性能網絡功能無狀
294、態解耦,支持按需定制和靈活部署,提高網絡的靈活性和可擴展性網絡協同與交互支持分布式網絡之間的互聯互通,按需協同提供服支持智能信令路由,提高網絡的智能化水平提供服務注冊、更刪、調用和路由協商等能力,實現靈活交易支持服務自定義封裝,提高服務的靈活性和可定制性支持分布式子網間的智能網絡功能發現,提高網絡的自適應能力網絡安全與信任支持分布式網絡之間的互信,確保網絡的安全性和可靠性網絡主體需具有自主數字身份,包括完善的安全認證和授權機制網絡主體的權益保障,權益包括權利和利益兩個方面,泛指特定主體被分配擁有的角色、地位、權利和益處等,權益保障可包括權益策略、權益控制和權益執行等確保節點之間的信任關系,保障
295、數據的安全和隱私。支持分布式網絡之間的互信,確保網絡的安全性和可靠性網絡容災與恢復提供個性化服務和異常事件的智能化自動運行,提高網絡的靈活性和可擴展性網絡故障時,用戶的流量和控制信令在分布式網絡間協同路由,保障業務可用智能觸發分布式網絡間的接管和協同,提高網絡的容災能力和可靠性部分節點故障時,快速恢復運行,確保網絡在部分故障時仍能正常運行網絡功能和服務的自動化部署,提高網絡的自愈能力和靈活性以用戶為中心以用戶為中心隨著未來 6G 網絡的發展,將結合傳統運營商網、衛星網絡、家庭網絡、行業網124絡和政企園區網絡,提供通信、感知、計算、數據和 AI 等多種服務,服務對象擴展至垂直行業和政企等多元用
296、戶。因此,6G 需構建以用戶為中心的多模態網絡生態,如自定義家庭網絡、面向行業的邊緣部署及多元網絡的聯盟網絡共享體系等,以滿足各類用戶的需求:表 7.2-2 以用戶為中心需求類別具體需求家庭網絡用戶用戶可以靈活定制和修改家庭網絡的各種功能和策略,以滿足個性化需求按需配置網絡資源并控制家庭設備的接入,確保資源的高效利用和設備的安全管理允許對家庭設備的接入進行控制,如限制接入、接入方式、接入時間、接入時長等支持定制化網絡根據用戶位置變化適應性完成網絡側的靈活動態調整,保障用戶體驗行業、政企、衛星網絡等多元用戶定義和規范用戶的“權益主體”、“權益內容”、“權益體系架構”、“權益管控功能”、“權益管控
297、流程”等方面。具體的技術問題對象可大致屬于“業務前”、“業務中”和“業務后”三個階段針對不同類型用戶需求,針對性進行 6G 無線系統中各個網元的資源能力使用管理,包括入網、鑒權、認證、授權、組網等控制面流程操作。涵蓋各種 6G 業務服務的流程執行和管理,包括權益交易、任務分配、協同控制、流程監督、計費獎勵、故障懲罰等功能操作。:關注 6G 系統網元產生的數字資產應用管理,包括權益管理、安全保障和高效交易流轉等控制面操作賦予用戶適當和自主使用網絡資源編排網絡功能的權益,具有相對獨立的用戶空間,向用戶提供更加靈活的調用接口和激勵機制,激勵用戶與網絡協作完成聯合的優化編排調度支持面向用戶執行特定功能
298、(如位置服務能力)的控制面模塊靈活優化整合,簡化控制面信令,減少控制面傳輸的時延;優化用戶面傳輸能力,增強邊緣用戶空間內對算力、應用服務等的感知能力,發揮下沉用戶面傳輸應用控制消息的優勢網絡運營網絡運營隨著 ODICT 融合技術的發展深入,未來 6G 網絡面對的融合應用將從技術融合探索逐步轉向為產業生態的融合重構,各行業也將共同找尋最適合的運營模式及商業模式,在不斷的探索迭代中,最終形成新的可良性運轉的融合生態。面對 6G 網絡的新125架構和新生態,未來的 6G 網絡將呈現出集中+分布的協同組網方式,從而滿足更多垂直行業應用規?;涞貢r對于成本控制、復雜定制化、快速的網絡構建等需求,同時通過
299、網絡協同、能力資源共享、簡化及虛實映射的網絡管理等,提升網絡運營效率,進而適配未來各融合應用中的多樣定制化需求。具體而言,包括如下需求:表 7.2-3 網絡運營需求類別具體需求易運營性提升網絡架構需遵循簡化設計原則,在保證功能完備的前提下在設計層面簡化網絡架構;網絡在發生故障時網絡能夠快速恢復;6G 網絡需設計互操作性強的標準化接口部署不同區塊鏈能力,滿足多方運營場景需求;根據節點能力差異性配置。核心網對區塊鏈能力進行全局調度,動態管理節點的加入和離開。對內開放區塊鏈服務,支持電信網的多方協議運營。對外開放區塊鏈服務,賦能行業應用,提供多樣化服務;支持基于區塊鏈的動態切片管理,構建多運營商間的
300、信任,保障數據的可信與安全性通過數字孿生技術,實現對物理網絡的高效分析、診斷、仿真和控制。保真呈現物理網絡,實現精確模擬和展示。高精度決策,實現對物理網絡的高效分析和優化。實現實時交互映射,提高網絡的自適應能力。賦能網絡自治閉環驗證和控制,提高網絡的智能化水平痛點場景優化痛點場景識別及通信增強需求;網絡通過輔助設備來標記痛點場景區域,并配置相應的輔助信息,例如合適的小區。終端能夠識別痛點場景,包括處于痛點場景區域內、進入或退出痛點場景區域。終端識別痛點場景后,獲取輔助信息并執行通信增強操作,例如及時準確的小區選擇或切換衛星網絡共享衛星的移動性管理、認證、授權、計費結算等;衛星共建共享過程中需對
301、衛星網絡參數進行動態配置、網絡功能動態激活等操作;實時感知衛星的移動性、服務能力等業務基礎能力業務基礎能力6G 網絡對如業務使能、網業協同、業務感知與差異化轉發等新型業務和用例的基礎能力產生了新的需求和挑戰。6G 業務基礎能力需求概括如下:表 7.2-4 業務基礎能力需求126移動算力服務移動算力服務網絡運營商通過 6G 系統可以向個人或企業客戶提供計算即服務(如數據處理、AI 訓練、AI 推理等)。與 OTT 提供的計算服務相比,6G 網絡提供的計算服務具有更好的用戶體驗,例如端到端的時延、抖動、能效、數據隱私保護等。6G 算力服務具體需求概括如下:表 7.2-5 移動算力服務需求類型具體需
302、求網元設備能力需求泛在內生算力:端、邊、云,如終端、基站、UPF 等具備可部署計算應用的計類別具體需求媒體處理需求支持對多種媒體流(音頻、視頻、觸覺、文本等)的處理、渲染、分發和同步安全需求對用戶敏感信息提供極高的安全保障終端需求提供高效的編解碼能力和三維顯示能力網絡需求支持固網、移動、衛星等多種接入方式,提供多種業務類型的 QoS 保障,提供基站的感知定位能力數據感知能力實時采集業務、網絡和用戶相關數據的感知能力數據處理能力具備按需的快速部署輕量化能力數據分析與預測能力設計和集成高效的數據分析算法,基于 AI 實時分析和對業務體驗和網絡狀態的預測業務和網絡協同感知調度能力開放接口,確保網絡和
303、業務能實時獲取對方狀態能力開放需求支持根據外部業務信息及感知信息實現動態調整業務報文及無線資源分配策略協議增強需求支持靈活的協議棧,支持業務特征在底層協議傳輸過程中攜帶127算服務功能網絡功能能力需求云邊端算網協同控制:實時感知:無線網絡對端、邊、云的算力節點/算力服務狀態的實時感知,掌控云邊端全局資源云邊端算網協同:無線網絡聯合端側、云側算力、UE 空口鏈路/PDU 會話狀態等細信息,靈活實現端邊協同、云邊協同以及端邊云的算網協同,從而動態調整終端計算卸載的網絡位置,如卸載到邊側、卸載到云側、回退到終端本地計算等邊邊協同:通過無線網絡將分散算力基站連接起來,構筑范圍廣闊、覆蓋深入的邊緣算力環
304、境算網管理編排:算網資源感知和統一管理、算力服務編排,算力服務的全生命周期管理;可以基于計算服務的需求和對通信資源和計算資源的感知、測量和管理完成從計算服務到計算任務的分解、映射,以及與編排,從而協調計算資源與通信連接資源,實現整體的資源最優與性能最優計算會話:終端與網絡內計算服務功能自閉環的計算數據交互通路,用戶卸載的計算數據交互在終端與計算服務功能間直接閉環,不需要通過 UPF路由到 DN 網絡能力開放需求對內能力開放:移動通信網自身可高效的利用算力資源,構建算力內生的增強型網絡架構對外能力開放:通過移動通信網為外部行業應用提供算力服務,賦能千行百業的多樣化應用需求計算資源平臺面向應用租戶
305、的能力開放:移動算力網絡通過能力開放接口為各類用戶提供安全隔離的端到端移動接入的租戶環境,包括算力資源類型(CPU/GPU/NPU)及形態(VM、容器、函數)、網絡切片、終端用戶群組、VPC 網關等移動性需求協同網絡邊緣算力形成本地互聯的 MEC 群組,并通過計算負載、多點協作等方式在 MEC 群組中進行最優計算任務分配,提供低時延且高可靠的算力服務128數據服務數據服務6G 數據服務旨在支持端到端的數據采集、傳輸、存儲、分析和共享,解決如何將數據方便、高效、安全地提供給網絡內部功能或網絡外部應用,在遵從隱私安全法律法規的前提下降低數據獲取難度,提升數據服務效率和數據消費體驗。通過數據服務化實
306、現數據的共享應用,提升數據的一致性;通過平臺能力的建設,提供不同的數據服務形式,滿足靈活多樣的服務需求;通過數據編排實現數據服務的自動化,提升數據服務的敏捷響應能力。6G 數據服務具體需求概括如下:表 7.2-6 數據服務需求類型具體需求網元設備能力需求網元/NF 能力:支持在 UE、RAN、NF 上按需部署數據業務功能;可以在 UE、RAN、NF、MEC 內置負責數據采集、處理和轉發的新功能(Data Agent)數據消費用戶管理:注冊、認證、鑒權授權、計費等數據采集標準化:在考慮監管要求和隱私安全的情況下,應標準化新興數據的收集現有用戶面增強:為了后向兼容,在 RAN 側增加會話代理(SP
307、),以觸發 RAN側的 RAN-UPF 間數據路徑的建立。從而最大限度地重用 PDU 會話的現有技術網絡功能能力需求可編程數據承載需求:全局編排能力,基于各網元/NF 上報的數據服務能力,構建全局網絡視圖;靈活拓撲能力,根據業務需求和節點數據能力,動態靈活構建網絡拓撲;數據高效傳輸需求:數據從 UE、RAN 節點不通過 UPF 進行數據傳輸,需要新的數據高效傳輸方案;異步數據交換:數據發送者和接收者解耦,提高系統的靈活性;多點到多點高效數據傳輸:適應分布式的多個數據源到多個數據處理節點的傳輸數據交易和共享:在相關利益相關者(例如,在其中傳輸數據的運營商)之間進行安全保護機制129的協商,包括共
308、享數據傳輸、存儲、訪問、銷毀的安全策略以及共享數據泄露時的備份方案等;對于模型類數據,支持提供基于模型的協同機制,使能數據消費者基于該模型進行二次開發或是調用模型能力獲取數據關聯對象的狀態感知/預測結果;數據合成需求:使用 AI 技術和通信相關數據進行數據合成,滿足通信大模型的多樣化數據需求超越連接的策略機制需求對于新業務,數據傳輸的源節點和目的節點可以在 UE、RAN 節點和 CN 中的NF 上,而不是錨定在 UE 或 UPF 上;應引入新的 NF 來執行策略(包括策略定義)決策、下發和執行功能數據面支持提供數據傳輸的源節點到目的節點之間的數據傳輸 SLA 保障,滿足6G 業務功能對數據傳輸
309、的差異化需求終端用戶激勵:對提供諸如感知數據和感知信號的 3GPP 終端進行激勵,以鼓勵終端參與到感知服務中,對感知用戶提供更好的業務體驗端到端加密通道的需求;數據傳輸策略至少應包括安全機制(例如加密保護、完整性保護)、敏感數據的隱私保護解決方案感知數據服務需求數字孿生模型構建:由網絡基于感知數據執行數字孿生模型構建,支持基于該數字孿生模型對外提供分析預測及決策輔助能力,實現感知數據的價值提升非 3GPP 感知數據融合:網絡中獲取非 3GPP 感知數據,并能與網絡自身產生的感知數據進行融合分析終端終端用例需求總結用例需求總結6G 終端作為 6G 總體愿景的最終載體,在 6G 中的應用涵蓋了個人
310、生活、家庭、工作、教育、醫療等多個領域,通過提供高速、低延遲、高可靠性的連接,以及強大的計算、感知、顯示和智能能力,將極大地豐富人們的生活方式,推動社會的智能化轉型。6G 終端在以下方面對 6G 提出了需求:表 7.3-1 終端需求130類別具體需求通信能力極致速率與低時延:支持沉浸式體驗,如云 XR、3D 視頻和全息通信海量連接:實現人、物、智能體間的廣泛互聯全域覆蓋:確??仗斓睾o縫通信,覆蓋全球精準同步:保障多感官信息的實時同步,提升用戶體驗高可靠性:滿足工業自動化等場景下的高精度控制需求通感融合:集成通信與感知功能,提供定位、環境監測等多元化服務計算能力強大算力:支持海量數據分析、模型
311、訓練與推理,以及全息圖像處理所需的高計算需求個性化算力服務:通過 6G 移動算力,為終端提供定制化的模型運算,確??焖夙憫咝懔f同:適應算力網絡的泛在與異構特性,實現端云邊多層級算力的協同,確保算力資源的靈活調度與共享感知能力多維感知:終端應具備全面的感知能力,涵蓋多感官(視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺)及環境參數(位置、速度、環境狀態),通信感知尤為關鍵高精度感知:在數字孿生場景中,需實現高精度的定位、環境成像和動作識別,確保物理與數字世界的精確對應顯示能力多維度顯示:支持視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺等全方位的全息信息展示高分辨率顯示:提供超越人類感知極限的分辨率,實現沉浸式極致體驗智能能
312、力內生智能:支持復雜數據處理、模型訓練與推理,賦能智能通信、多媒體、語音、感知、識別、管理、協同、交互及優化等業務高級智能:推動智能體設備從基礎能力向交流互動、端云協作、自主移動等高級功能升級,實現更智能、自主的操作模式開 放 拓 展能力在后摩爾時代,終端應利用開放接口整合外部資源,克服硬件限制,實現能力與功能的動態拓展,以滿足持續演進的應用場景和技術需求安 全 隱 私能力更高安全保護:配合 6G 安全內生網絡,保障端到端安全,滿足用戶日益增長的安全需求更高隱私保護:保護全息通信、感知等涉及的敏感數據(人臉、語音、觸覺等),確保多模終端跨域隱私保密、數據主權及隔離,維護用戶隱私權益續 航 與
313、環更強續航:支持高速率、高計算、全息感知等高能耗場景,確保物聯網終端長期穩定131保能力在線更加環保:提升能效,采用新型電池材料、充電技術及器件,減少能源消耗,助力碳中和目標適配網絡節能:終端需兼容網絡節能策略,如喚醒節能模式下的基站,共同降低整體碳排放多 UE 聚合場景感知與構建:網絡需感知多 UE 關聯,構建虛擬超級 UE,實現感知數據共享通信增強:動態能力分配與資源調度,優化網絡資源利用多 UE 配置協同,減少 UE 能耗支持底層聚合傳輸技術,如 PHY 或 MAC 層,提高無線資源利用率實現多路徑分流與備份傳輸,增強傳輸可靠性和吞吐量安全需求:網絡需驗證并授權多 UE 間的協作關系,確
314、保安全通信端網協同數據協同:6G 網絡需提供環境信息,輔助設備側大規模模型推理,確保推理準確性,涵蓋通信與感知數據連接協同:保障可靠連接速率,提供差異化 AI 數據傳輸服務支持按需連接拓撲調整,實現內容感知與處理滿足特定往返傳輸 KPI,如延遲與可靠性指標安全服務安全服務用例需求總結用例需求總結6G 網絡趨向復雜性、多樣性發展,隨著網絡云化/泛在化演進、ToB 和 ToC 業務融合,網絡開放暴露面不斷增加,傳統網絡安全的“邊界”進一步模糊,網絡攻擊手段持續升級,未來網絡難以再通過邊界隔離、外掛安全能力的被動防護模式來保障安全,需要為網絡注入更強大的安全基因,推動網絡安全體系向著原生內嵌、安全可
315、信、智能靈活的主動防御模式演進??缧袠I和地域的網絡服務引入差異化的安全能力,6G 網絡應能提供彈性擴展以保障個性化的安全功能和服務,并保障安全能力的按需擴展需求,以及根據不同業務、不同租戶的安全需求進行細?;陌踩綦x功能;AI 和通感能力的引入要求 6G 更加注重用戶個人數據、非用戶敏感/重要數據的保護,包括用戶的個人身份及屬性信息、用戶生成的業務數據、用戶的在網行為,以及敏感或具有安全等級的行業數據;6G 網132絡將會包含百萬級子網和數十億終端節點,業務形態種類變化迅速數量眾多,網絡間、網絡與終端設備間的信任關系也會持續變化,多方、多網絡間的信任鏈接將呈現多樣性、可變性,并且信任模式將從
316、單一信任錨點的模式擴展增加多方共擔、協作決策的模式;此外,6G 系統應提供自適應的信任評估和適配功能,實時動態調節不同子網間的信任關系和信任模式,從而自動調整子網間交互的安全策略和安全控制方案。表 7.4-1 安全服務需求類型具體需求安全能力機密性完整性保護:超高速用戶面數據的機密性完整性保護以及空天地一體化網絡的星間鏈路和饋電鏈路的機密性完整性保護輕量化認證:海量接入場景、空天地一體化網絡場景和超低時延場景下的終端輕量化認證密碼算法:抗量子攻擊的密碼算法應用安全防護:支持資源受限網元(如衛星節點、海量接入設備和感知設備)的安全防護能力用戶隱私隱私保護:支持用戶敏感信息的處理、隱私信息的全生命
317、周期管理數據安全存儲:支持分布式數據安全存儲和細粒度訪問控制網絡韌性安全可編程能力:支持安全能力原子化和統一編排,支持安全能力對外開放多方信任基礎能力:支持區塊鏈和分布式數字身份與屬性授權數字身份支持 6G 數字身份生成、綁定和安全分發,支持數字身份的便捷入網、開戶和管理,支持憑證管理以及基于憑證的接入和授權綠色低碳綠色低碳用例需求總結用例需求總結隨著 5G 技術的迅速普及,通信行業在推動全球經濟增長和社會進步方面發揮了關鍵作用。然而,這一發展也伴隨著高能耗和高碳排放的挑戰,給環境帶來了新的壓力。高速率、大容量和低時延的通信需求,導致網絡基礎設施的規模和復雜性顯著增加,進而使得基站、數據中心等
318、關鍵設備的能源消耗大幅攀升。此外,物聯網設備的廣泛部署,使得數以億計的終端持續接入網絡,這些設備的運行和維護進一步加劇了能源消耗和碳排放。能源資源的高消耗不僅增加了運營成本,還對生態環境造成了不利影響,引發了全球對通信行業可持續發展的高度關注。因此,6G 系統在進一步提升133通信服務質量的同時,如何有效降低能耗和減少碳排放,已成為行業面臨的緊迫課題。為應對這些挑戰,6G 技術需要在技術和標準上進行演進:首先,提升網絡和設備的能效管理,開發智能化的能耗優化方案;其次,研究無線能量傳輸和能量收集技術,減少對電池的依賴,實現設備的“永久在線”;再次,構建新型能源管理系統,實現能源供需的實時動態平衡
319、;此外,構建廣域可持續綠色網絡,通過優化網絡架構和協議,提高能源利用效率,降低整體能耗;最后,推進低碳經濟模型設計,將低碳理念融入通信技術的研發和應用,促進能源資源的高效配置和利用。這些技術演進需要在標準制定、技術研發、產業實踐、政策推廣等方面得到全面推動,以確保 6G 技術能夠有效應對能耗和碳排放的挑戰。對應的具體需求概括如下:表 7.5-1 綠色低碳需求類型具體需求能源供應優化需求分布式可再生能源利用:部署太陽能板和小型風力發電機,實現并網式和離網式供電模式,提高可再生能源利用率;D2D 通信促進:開發和優化 D2D 通信技術,減輕負載,降低能耗;基于無線信號的主動能量傳輸和終端設備能量收
320、集計算/智能需求需要部署 AI 算力對節點、小區、切片的能耗、能效進行預測,以及針對更細顆粒度的用戶、QoS 流、PDU 會話的能耗能效進行預測,利用 AI 分析用戶行為和網絡流量模式,預測高負載時段,提前調整能源配置,實現能效最優化;對特定能源狀態下的用戶性能和網絡性能進行預測;支持高效的休眠和喚醒機制;智能化判斷特定能源狀態下向用戶提供服務的網絡拓撲、數據傳輸路徑;智能化判斷節能技術的組合應用;無線網絡側的供電裝置智能化,以及智能能源供電裝置算力部署,根據相應網絡能源能耗信息和綠能采集效率信息,智能化定制綠能的采集、儲能、調度策略,以及智能調整站點設備的供電方式接口需求網絡節點能源狀態,該
321、能源狀態關聯的小區容量、覆蓋等輔助信息需要對內開放;能耗和能效測量和預測信息需要對內開放;和能源狀態關聯的網絡、用戶性能測量和預測數據需要對內開放智能任務卸載:優化計算任務在云和邊緣之間的分配,以最小化能耗并減少碳排放。新能源云邊協同:探索新能源(如太陽能、風能)在云邊協同計算中的應用,減少對134傳統能源的依賴并降低環境影響性能監控需求對用戶服務的網絡能耗進行限制和監控,并對用戶服務 QoS/QoE 進行保證和監控。對用戶能量采集狀態進行監控,并對用戶供能服務給予保證安全需求網絡節點能源狀態調整會極大的影響網絡和用戶性能,需要保證能源狀態調整指令、消息在網絡傳輸的安全、可靠性;網絡節點能源供
322、應模式調整和網絡供電裝置綠能采集、儲能、調度方式的調整會極大的影響通信網絡和用電網絡的安全可靠性,需要保證能源供應模式、綠能采集、儲能、調度調整指令、消息在網絡傳輸的安全、可靠性;供能服務的可認證和傳輸的安全可靠隱私需求當網絡向用戶提供服務的同時,網絡需要獲取用戶對該服務可接受的服務降耗和服務質量等級 SLA 的明確同意全生命周期碳排放管理需求指在設備制造、布設、運行、維護、報廢這一全生命周期內伴隨的碳排放管理,以及,對有能量采集需求的終端進行移動性管理和能量采集狀態管理,包括對單用戶或一組用戶的管理需求能效、碳排需求能源效率指標:保障最佳業務性能和體驗的同時,提升網絡整體能效;碳排放減少目標
323、:依據巴黎協定碳排放目標與 1990 年相比減少 50 以上135第八章第八章總結與展望總結與展望6G 以可持續發展的方式拓展移動通信能力邊界,使能多維度的 6G 應用,全面引領經濟社會數字化智能化綠色化轉型。6G 需具備更高速率、更多連接、更低時延、更高精度、更廣覆蓋、更高可靠性的特性,并融合通信、計算、感知等能力以支持各類智能化服務。同時,6G 將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,此外,通過結合分布式網絡架構和用戶為中心的設計理念,6G 網絡將促進技術融合向產業生態融合重構的轉變,各行業也將共同探索
324、更適配的運營模式和商業模式,最終實現“萬物智聯、數字孿生”的 6G 美好世界。面向未來,IMT-2030(6G)推進組將與產學研用各方一道,加快推進 6G 各項研究工作,深化國際合作交流,為全球 6G 創新發展與維護 6G 標準的全球統一貢獻力量。136參考文獻參考文獻1ITU-R M.2160-0:Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2030 and beyond.2023.2Kuzovkova,T.A.,et al.Matching of 6G Network Capabilities
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