1、本白皮书版权专属中信科移动通信技术股份有限公司（以下简称“中信科移动”）所有，并受法律保护。如需基于非商业目的引用、转载、传播或以其他方式合理使用本白皮书的全部或部分内容，应完整注明来源。违反前述声明者， 中信科移动将追究其法律和商业道德之责任。6G 场景、能力与技术引擎白皮书（V.2021） 序 6G研究的现状与进展 5G 的延伸6G 发展现状6G愿景场景提炼能力要求网络智能能力可信安全能力可编程能力算网协同能力立体组网能力网络感知能力6G技术引擎空天地融合技术超维度天线技术高精度定位技术编码技术新型多址接入技术通信感知一体化技术 灵活频谱共享技术太赫兹技术可编程网络网络智能6G 安全确定性
2、网络算力网络智能网络架构结束语缩略语目 录 CONTENTS 01020203 06 06 07 10 1010 111111 12 12 1416 17 19 20 21 23 25 2628293132 3536全域覆盖场景智联01中信科移动通信技术股份有限公司 ( 后简称中信科移动 )、无线移动通信国家重点实验室（中国信科）于 2020 年底联合发布全域覆盖场景智联 - 6G 愿景与技术趋势白皮书的一年以来，6G 愿景、需求、能力以及关键技术的研究，也成为通信学术界、产业界以及标准化组织中热烈讨论的焦点议题。在 6G 研究行业大潮的推动，以及国内各相关组织指导下，中信科移动、无线移动通信
3、国家重点实验室（中国信科）的 6G 专家团队在 6G 的各个新领域中持续深入探索。2021年的这本白皮书进一步深入地阐述了这一年来对 6G 研究当前阶段的现状与进展、6G 愿景的进一步认识以及多个具有市场潜力的具体 6G 技术浅析。序全域覆盖场景智联02IMT-2020（5G）技术于 2020 年底在 ITU 正式发布成为全球 5G 核心标准，5G 技术在全球范围大规模商用化，快速地进行产业化落地。截止 2021 年 10 月份，中国 5G 基站数量达到 129 万站，5G 终端用户达到 4.5 亿户。一方面在以产业公司为主的标准组织中，例如3GPP，对于 5G 技术进行了演进性的增强，在今年
4、提出了 5G-Advanced（简称“5G-A”）的标准发展阶段，其中也不乏为 6G 准备而开展的技术研究。5G-A 在 3GPP 中从 Rel-18 启动，目前在无线接入网和网络技术均进行了技术的持续演进和标准化。无线接入网 (RAN) 方面着重在性能、垂直行业创新应用和面向未来的新技术探索。性能方面将通过多天线和其它相关的物理层技术增强，继续全面提升上、下行频谱效率，并解决上行覆盖的短板，缩小上下行的性能差距；将包含全双工和动态 TDD帧结构等增强，探索相应的干扰检测和管理方案，显著提升系统容量并降低传输时延；也将进一步研究网络能耗的科学评估方法以及网络节能机制，顺应低碳和绿色网络的趋势。
5、为更好地支持垂直行业创新应用，3GPP 继续推动非地面网络（NTN）、高精度定位、NR 广播多播、Sidelink 和无人机（UAV）等技术的演进。对于新型业务 XR、cloud gaming，3GPP 也展开了流量模型、QoS 需求等业务特征，以及针对终端能耗及系统容量的建模和评一6G研究的现状与进展估方面的研究，进一步探索技术增强方案。人工智能和机器学习 (AI&ML) 应用于无线接入网的工作将会在 5G-A 的演进中不断深入，具体将探索 AI&ML用于优化负载均衡、节能和移动性管理等场景，研究和标准化相应的网络接口、信令和流程，也将探索 AI&ML 在空中接口，特别是物理层优化中的应用场
6、景，包含信道估计和反馈、波束管理，以及高精度定位以及合理的建模和评估方式。网络技术方面，目前 3GPP 在网络人工智能、卫星网络等方向已经开展了标准化工作。在网络人工智能方向，3GPP SA2 在 Rel-15 引入了网络数据分析功能 (NWDAF)，自动为网络提供特定的网络数据分析。在 Rel-16 中对 5G 系统架构进行了增强以支持网络数据分析服务，定义了标准化框架来实现数据收集并向消费者提供分析；在 Rel-17 主要研究通过网络数据分析支持网络自动化；并将在 Rel-18继续对网络人工智能技术进行进一步的研究，以适应不断增长的网络人工智能需求。在卫星网络方向，3GPP SA2 在 R
7、el-17 开始进行标准化工作，只是针对透明模式进行了架构上的一些增强。在 Rel-18 的立项中，除了网络人工智能和卫星方向外，也有关于通信与感知融合、算力网络等方向的研究立项提出。另一方面随着 5G 商业化，业界也普遍发现了一些痛点和难点，例如难以寻求突破性的应用，难以寻求更高的增长点。5G的延伸全域覆盖场景智联03ITU-R WP5D负责IMT无线通信研究和标准化，包含IMT-2000(3G)、 IMT-Advanced(4G)、 IMT-2020 （5G）以及当前开展的 IMT for 2030 and beyond(6G)。面向新一轮启动的 6G 无线通信系统工作，除了在 2020
8、年 2 月启动的未来技术趋势报告（Report ITU-R M.IMT.FUTURE TECHNOLOGY TRENDS）重点关注 6G 的无线技术外，在 2021年分别启动了IMT 愿景(ITU-R M.IMT.VISION 2030 and Beyond) 建议书和100GHz 以上频段的 IMT 技术可行性报告（Report ITU-R M. IMT.Above 100 GHz Technical feasibility of IMT in bands above 100 GHz）的相关工作。对于 6G 的无线技术，未来技术趋势报告草案收到了超过十余个国家、技术与标准化组织以及联署公司的
9、多轮输入，在当前阶段整理了 AI、通信感知一体化等 8 个主要的新兴技术趋势和使能技术方向，极致 MIMO、新型编码、定位等 8 个用于空口增强的技术方向，新型网络架构与卫星网络互通等9 个用于无线网络增强的技术方向，以及 2 个面向终端的技术方向。虽然技术方向的具体内容仍然有待进一步讨论和收敛，但已为 6G 技术演进展开了一幅全面丰富的整体画卷，该报告预计将在 2022 年完成。6G 的 IMT 愿景建议书在用例、应用趋势、使用场景以及彼此的关系展开广泛的讨论，并将逐步开展 6G 关键能力、演进目标等议题。这项 6G 的愿景研究将在 2023 年世界无线电通信大会 (WRC-23)之前完成，
10、届时由各国、业内组织、企业共同商讨的 6G 愿景建议书，将作为下一代移动通信工作开展的关键指南。无论是未来技术趋势报告，还是愿景建议书，相比于 5G 时间线，规划节奏均有提前，各成员单位及外部组织输入空前踊跃积极。同时 ITU-R WP5D对 6G 关键时间线及工作计划展开热烈的讨论，目前已明确将在 2030 年发布 6G 移动通信全球核心标准，面向 2030 年的 6G 标准时间规划也将于 2022年公布。同时在网络方面，ITU-T 负责电信标准的 SG13工作组在 2022-2023 年研究周期开展了多项 IMT-2030 网络架构及关键技术的标准化工作，包括确定性网络技术、天地融合网络技
11、术、算力网络技术、基于意图的网络技术、网络人工智能技术、区块链安全技术等。ITU-T 已经开始布局 AI/ML、算力网络、云网协同、天地一体化等新兴技术方向，提前储备5G-A 和 6G 关键使能技术。除了标准组织，以政府为代表的区域性组织及各类国际性组织，均在从事 6G 的相关活动。欧盟在 Horizon 2020 框架下成立了 Hexa-X 项目，提出“通过 6G 技术搭建的网络连接人、物理和数字世界”的愿景，关注的重点技术方向为太赫兹技术、高精度定位和无线成像、AI/ML 驱动的无线接入网技术、未来网络架构等。北美 ATIS 主导成立了面向 6G 的“Next G”联盟，着力开展支持 AI
12、 的高级网络和服务、多接入网络服务技术、智能医疗保健网络服务、多感测应用、触觉互联网和超高分辨率3D影像等研究方向。 此外，美国 FCC 及多个高校正在从事太赫兹技术的研究，Space-X、OneWeb、Amazon 等纷纷推出卫星互联网计划，作为后续 6G 的潜在赋能技术。日本成立了 B5G 推进联盟（B5GPC：Beyond 6G发展现状全域覆盖场景智联045G Promotion Consortium） ， 将太赫兹技术列为 “国家支柱技术十大重点战略目标” 之首， 把 “光半导体”作为支撑 6G 的信息处理技术，积极开展多项技术研发试验。韩国的 5G Forum 发布了 6G 愿景 1
13、.0 版本，积极推进卫星通信、量子密码和通信、6G 通信和自主导航业务、100GHz 以上超高频段无线器件等技术研发。6G Flagship 依托芬兰 Oulu 大学开展了三届6G 技术峰会，具有浓厚的学术色彩，推出了远程区域的连接、6G 网络、6G 无线通信网的机器学习、边缘智能、宽带连接、安全、高要求和大连接机器通信、定位和感知、频谱等多个方向的 6G 白皮书。各个组织除外，6G 也是学术界的热门话题，自 2019 年 IEEE 的知名学术会议和研讨会均有 6G相关的议题，并且议题数目和论文数目逐年增多。例如，2021 年 6 月，IEEE ICC 以“Connectivity Secur
14、ity Privacy”为主题，针对 6G 开展“6G用例、需求、路标”、“6G 之路关键技术及对 6G 架构的影响”的技术议题，以及 6 个 6G 主题的 Workshop，包括：6G 新兴主题，多址接入，OTFS 波形，面向 6G 连接的极端 URLLC，未来网络的超高速、低延迟和大规模通信，卫星巨型星座。2021 年 12 月，IEEEGLOBECOM 以“Connecting Cultures around the Globe”为主题，设立了 5 个Workshop 来探讨 6G，包括通信系统网络管理、新兴话题、可信通信、联邦学习、网络人工智能。中国也一直在积极开展 6G 研究，目前国
15、内有多个组织在进行积极推进。IMT-2030（6G）推进组于 2021 年 6 月发布了6G 总体愿景与潜在关键技术白皮书，提出沉浸式云 XR、全息通信、感官互联、智慧交互、通信感知、普惠智能、数字孪生、全域覆盖共八大应用场景，展望了内生智能的新型网络、增强型无线空口技术、新物理维度无线传输技术、太赫兹与可见光通信技术、通信感知一体化、分布式自治网络架构、确定性网络、算力感知网络、星地一体融合组网、支持多模信任的网络内生安全共十大关键技术方向。2021 年 9 月，IMT-2030 推进组进一步召开了以“6G愿景展望”为主题的 6G 研讨会，围绕 6G 无线融合通信及新频段技术、6G 新物理维
16、度及技术研究、6G网络架构与技术等三个领域进行了 10 场技术主题研讨，并发布了6G 网络架构愿景与关键技术展望白皮书， 以及 超大规模天线技术 等6份研究报告。FuTURE 论坛的 5G/6G SIG 探讨 6G 的潜在关键技术，包括 ICDT 融合的 6G 网络、感知通信计算融合、空天地融合通信系统、面向云网融合服务的6G 网络技术、6G 新天线技术、面向 6G 的数字孪生技术、新型多址接入技术等，目前已发布了 10 余本 6G 关键技术白皮书。2020 年，FuTURE 论坛举办了全球 6G 技术大会。中国通信标准化协会（CCSA）下属无线通信委员会前沿技术组（TC5WG6）也发起了 1
17、0 余项 6G相关的研究课题， 并于2020年完成了 无线新技术 、后 5G 愿景与需求等课题的研究工作，目前正在进一步探讨无线网络架构、通信感知融合、智能超表面、 内生智能、 多频段融合组网等关键技术方向。此外，新兴组织 6GANA 于 2021 年成立，聚焦6G Network AI，从技术和生态角度，积极推动人工智能成为 6G 网络的内生能力和服务 (AIaaS)。全域覆盖场景智联05在这一年中，国际和国内都持续开展了大量 6G 相关的研究工作。在权威标准化组织 ITU开展的早期工作中， 6G 愿景与未来技术趋势的研究相比于 5G 时期，不仅时间规划提前 2-3 年，各成员单位的参与研究
18、与积极输入的程度也是空前高涨，几乎在各个学术界和工业界涉及的潜在方向上都可以观察到相应的思考和研究。同时我们也观察到国际上有更多面向 6G 研究的新成立组织加入，更好地支撑技术的演进和创新。业界对于 6G 研究的工作模式和方法上也在开展积极探讨，希望借鉴 5G 以及以往几代的经验，更好地探索 6G 之路。预计 ITU 还需要 2年左右的时间确定 6G 愿景，主要包括场景和能力，之后的 3 年具体开展性能指标和评估指南的制定， 3GPP 预期在 2025 年左右正式启动 6G标准制定工作，满足 ITU 在 2030 年完成 6G 的全球标准发布需求。大规模的技术试验验证和产品研发工作，预期也将伴
19、随着技术研究和标准制定工作逐步开展，确保在 2030 年左右 6G网络能够正式投入商用。在各个组织中，传统的通信技术仍在进一步增强和演进中，如 MIMO 技术、NTN、高精度定位等，未来也期待这些演进的技术在 6G 中有更深厚的开拓土壤。5G 后期进一步加快了 2C 和2B 领域业务的发展，推动了 ICT 等领域融合，6G 可持续发展也离不开与 IT、DT 和 OT 领域技术融合的深化，而智能化也贯穿在各领域及其融合深化上，由此业界也提出了 ADOICT 的概念。未来的 6G 网络，更多的元素将进入系统研究的范畴，具体包括：AI 能力支撑内生智能，助力无线网络增效降本；感知功能通过通信系统获得
20、新的实现方式，同时助力通信系统更为精准高效；云化和虚拟化的进一步深入应用，将成为未来通信架构的主流；数据安全和隐私保护技术将保障用户对数据的自主控制；安全内生的机制，解决分布式的网络架构导致的安全边界模糊的潜在问题；星地融合立体覆盖，将极大扩展移动通信网络的应用空间等。全域覆盖场景智联06广域覆盖：强调未来支持超大覆盖半径、全球覆盖和立体覆盖为特征的移动覆盖，关注大覆盖范围与部署经济性间的平衡；移动宽带覆盖：强调注重频谱效率，关注传输速率与覆盖范围平衡的移动宽带传输场景；热点覆盖：强调以高速峰值传输、小范围覆盖为特征的场景。二图 2-1 呈现了 6G 场景提炼的方式。其中包含全网覆盖能力，代表
21、移动宽带在空间、地面的服务能力，以及在热点区域提供的超高容量，同时也体现对 2B 业务、垂直行业与物联网连接特性等服务能力的拓展。扩展且具有业务针对性的覆盖能力可以有效地支撑新服务新业务所需覆盖，保障通信以及新功能，例如广域覆盖和移动宽带宏覆盖支持富场景的海量连接，而热点覆盖和移动宽带宏覆盖可支持低时延高可靠需要服务的场景。6G愿景6G 全网覆盖分为三种场景：图 2-1 6G场景提炼场景提炼全域覆盖场景智联076G6G 的无线接入网性能指标不仅包含 5G 愿景(Ref. ITU-R M.2083) 中已经涉及的八大关键性能指标峰值速率、谱效、用户体验速率、区域流量密度、网络能效、移动性、连接密
22、度以及时延的进一步提升，预计也将包含未来网络新的重要指标，如覆盖、可靠性、时延抖动和定位精度等，来支持更为宽广的场景和业务需求。在考虑这些指标时，也应同时考虑未来有哪些潜在的演进或者创新技术来进行支撑。用户体验速率2-3X峰值速率Tbit/s时延0.1ms连接密度10/m2时延抖动us定位精度cm可靠性99.99999%谱效3X流量密度 23X移动性1000km/h网络能效100X覆盖上千公里用户体验速率Mbit/s连接密度devices/km2网络能效100X流量密度Mbits/s/m2移动性km/h时延ms谱效3X峰值速率Gbit/s图 2-2 6G 关键能力极致低时延高可靠：强调在 5G
23、 低时延高可靠场景上，除了原有的指标进一步提高外，更是增加了传输时延确定性需求； 泛在海量连接：强调在 5G 海量连接基础上，除了连接数量提高以外，更是增加了传输速率要6G 提供连接特性分为三种场景：图 2-2 是 5G 和 6G 关键能力的对比图。其中IMT-2020(5G) 的八大关键性能的参考取值来自于2015 年 ITU 发布的 M.2083（5G 愿景建议书），也最终用于评估 ITU 的 5G 空口技术。至 2020 年，对于 5G 的三大使用场景，5G 技术的不断演进已经一定程度超越 5 年前所制定的要求，但 6G 新兴业务带来的需求将大幅提升。在本图中，也展现了我们对于 6G 空
24、口技术指标的期待。求，要求支持中低传输速率，以支持更多场景下应用低功耗海量终端的场景；感知与定位：强调在通信感知一体化上，提升感知分辨率与定位的精度。能力要求5G全域覆盖场景智联08移动性的性能要求在不同的环境下，满足不同移动速度用户的业务服务需求。在 5G 阶段，针对高铁等高速移动场景，最高速度要求 500 km/h；在 6G阶段，为支持广域的移动覆盖，考虑飞机等高速运动场景，期待可以支持大于1000 km/h 的移动速度。这需要更为先进的编码、信号处理、超维度天线和移动性管理等技术。连接密度主要面向需要海量连接数的业务，表征单位区域内支持的满足特定服务质量的设备数量。5G 在相对稀疏的业务
25、模型下要求每平方公里百万连接数，即每平米 1 个用户。6G 为满足智能家庭、智慧城市、医疗健康与农业、工业的发展，面向物联网的泛在连接将是主要应用场景，我们期待在更密集、数据量更高的海量连接业务中，可以通过更为先进的网络架构、无线接入技术以及多址技术等达到每平米 10 以上接入设备的水平。全球面对气候变化问题要努力达成节能减排的“双碳”目标。对于无线移动通信网络，随着带宽的增加和高频段的使用，现有网络能耗在不断增长。我们期待在网络容量和用户传输速率要求不断提高的同时，网络能效，即单位能耗单位面积下所能传输的数据量，也能随之提高，实现绿色节能。谱效包含峰值谱效、平均谱效和 5% 用户谱效，相比于
26、 5G 增强的移动宽带场景，期待 6G 有 23 倍的提升，具体的谱效提升在不同的场景中会有差异。主要需要超维度天线技术、AI 技术、新型波形和双工等技术来实现。峰值速率网络能效移动性谱 效连接密度无论是强调呈现带给人类感官感受的新兴业务，例如 XR 和全息呈现，还是垂直行业中精密制造、远程驾驶、精准医疗带来的需求，业界对于时延都有进一步降低的追求。用户面空口传输时延期待从 5G 的 1ms 缩短到 0.1ms 的量级。时 延单用户在理想条件下的最大可达数据速率，该指标与天线传输流数、编码码率、调制阶数与频谱带宽直接相关。相比于 5G 下行峰值速率要求 20Gbits/s，6G 中出现的新型应
27、用与业务，例如 XR、全息呈现等，要求的峰值速率达到Tbits/s 量级。6G 需要通过超维度天线技术、先进的编码和调制技术以及超高频点 (THz) 提供超高带宽来实现。全域覆盖场景智联09时延抖动在确定性网络中为保障传输和中间节点环节不出现额外延时抖动，需要保证数据包到达的偏差时间范围。从目前工业界提出的要求来看，该指标至少达到 us 量级。可靠性是在预定的时间内传输一定量业务包并达到高成功率的能力。在 6G超高可靠和低时延的垂直行业应用，可以通过更为先进的物理层和高层技术叠加进一步提升该性能，成功率将实现 1-10-7，相对 5G 要求有百倍提升。在 5G 阶段，对于普通的商业需求和工业物
28、联网场景均出现了对于定位精度的性能目标，特别是对于卫星难于正常定位的室内环境。上述需求驱动了利用无线通信技术定位的增强及创新技术，这将在 6G 中结合感知技术进一步发展。6G 潜在的定位精度要求期待可以控制在厘米级，以提供更为精准的定位服务。传统移动通信网络覆盖半径有限，主要针对人口密集区域。6G 支持天地融合全域立体覆盖，可将小区覆盖大幅提升，通过星地融合通信，期待单小区覆盖最大半径至少达到上千公里。可靠性定位精度小区覆盖范围以上预测的关键性能指标对于图 2-1 中的各个提炼场景的相关性以及要求程度是有所不同的。在广域覆盖场景中，单小区覆盖能力指标最为重要，而增强的谱效、移动性对于宽带移动场
29、景，超高速率、较低时延对于热点覆盖高速率场景中更为关键。在泛在海量连接场景，在较低时延的前提下，支持更高数量的设备接入是迫切需要的，而且相对于 5G 只能支持低速率的海量传输，6G 支持的速率将进一步增强。在确定性低时延高可靠场景，低时延高可靠是基本要求，同时为了满足工业确定性传输要求，时延抖动、稳定性至关重要。而对于高分辨力感知和高精度定位场景，通过通信与感知融合，可以利用通信信号实现对物体的精细化感知与高精度定位，满足大量不同业务的需求，同时，通过对物体的感知与定位也可进一步提升通信性能。全域覆盖场景智联10网络智能内生目前已成为业界公认的 6G 网络关键能力和重要特征之一。6G 网络智能
30、内生能力即为内生自主化的智能能力。在适应全行业和提供差异化服务方面，利用各行业的数据，推理并自构建适应各行业最佳的网络架构、功能和服务，最大化的满足各行业极致的差异化需求；在对外提供 AI 服务方面，借由泛在的 AI 能力，自主为第三方 AI 服务需求编排 AI 服务资源，提供精准的 AI 服务能力。6G 智能内生网络将具备“一超多体智能化”的特征。“一超”即为网络中央的超能大脑，解决网络全局性的问题， 协调层级间和域间的AI任务； “多体”即为分层分域、全行业具备的差异化智能能力，“多体”的“个体”可以本地化处理个体管理域内的 AI 任务，“个体”的智能环境和功能将根据需求差异化构建；“智能
31、化”即为网络中各网元、信息处理单元、管理功能模块等都将原生具备可部署 AI 环境的能力，网络的每个组成部分都可部署 AI 能力。面向2030年 “海量级、 人机物、 天地融合、 安全、感知、智能”的 6G 网络愿景驱动了网络架构向分布式、可编程和标准化演进。为了应对业务动态变化以及网络灵活扩展的需求，6G 网络应具备按需部署网络功能或服务的能力，以及网络资源动态编排和按需调度的能力。因此，6G 网络将从以“控制面”为中心的可编程转变到了“控制面”和“用户面”的深度可编程。6G 网络端到端的可编程技术可以为用户提供更好的网络性能和业务编排能力，实现以用户为中心的网络架构。可编程技术作为满足业务需
32、求动态变化、网络灵活扩展、快速部署网络应用、灵活编排和资源调度的关键网络能力，各个网元均应支持控制面和数据面的可编程，构建灵活的端到端可编程网络，实现网络资源的智能管控。 通过网络资源的动态调配、网络智能能力可信安全能力可编程能力6G 的万物智联、感知通信等新一代的通信服务要求提供多方、跨域的安全可信体系；工业互联网、大数据服务、边缘计算、设施虚拟化等技术与信息通信技术的融合使得 6G 网络安全边界愈发模糊。因此，传统的安全信任模型不再能够满足 6G 网络安全需求，需要不仅能够支持中心化还能支持去中心化和分布式的多种信任模式共存。安全可信的网络能力是构建一个多种网络技术共存、多运营主体协同运作
33、、多层次异构的 6G 网络关键基础。通过灵活扩展的分布式架构可实现灵活、普适的组网，而安全可信也需要借鉴去中心化的管理控制理念，追求灵活的身份认证和可靠的数据保护机制，同时提升安全架构的可扩展性和灵活性。可信的网络能力要求在对网络和用户的行为可预期与可管理的基础上，同时能够满足人们对于个人信息和隐私保护的需求。可信网络应围绕移动网络中各方信任的维护和行为管理形成一个有机整体。在 6G 的研究中，系统和网络能力也尤为重要，这些能力支撑未来的通信系统更强大、智能和可信：全域覆盖场景智联11网络感知能力随着 6G 新业务和新技术的不断涌现和发展，6G网络将是集通信、 计算和存储为一体的信息系统，6G
34、 网络和计算融合已经成为 6G 的重要特性。随着信息化进程以及全球互联互通技术的发展，计算及存储的服务架构不断演进，从以集约化为主的中心云方式向到计算能力下沉的边缘计算发展，新兴应用驱动数据处理越来越向边端扩散，形成“云、边、端” 三级异构计算部署模式， 通过广泛分布在云、 边、端的计算及存储能力的协同，来满足海量、分散的数据处理场景。在网络和计算深度融合的趋势下，6G 网络需要提供算网协同能力，实现云、边、网高效协同。6G网络通过网络和计算实时感知和高度协同，基于用户的业务需求、网络资源状况和计算资源状况，通过灵活动态的资源调度，快速将网络和算力资源匹配至最优，提高网络资源和计算资源利用效率
35、，满足不同应用对计算能力的需求。6G 网络通过网络资源和计算资源的全面融合，实现计算能力通过网络内生，网络提供泛在协同的连接与计算服务。6G 网络为了实现全球立体覆盖，满足地表及立体空间的全域、全天候的泛在覆盖需求，通过星地融合通信的多接入融合体制，实现天基、空基网络与地面移动通信网络的深度融合，组成天地融合立体网络，实现用户随时随地按需接入。为了应对卫星快速动态拓扑变化、发送功率受限、信息处理能力受限、传输时延大的特点，为了充分挖掘无线信号的潜力，5G 已经部分支持基于蜂窝无线信号的较高精度定位能力，6G 将进一步支持更广泛的无线感知能力， 比如雷达、 成像等，以获得目标、 环境、 物质等多
36、维度多层次的感知信息，服务于产业升级、社会治理和智慧生活。通信与感知可以在业务层面、服务层面、空口层面等多个层次进行融合，从而实现两者的互利互惠。利用多维度多层次的无线感知数据，6G 可以实现在用户终端、目标物体以及用户环境时变的情况下的服务场景实时多维刻画，从而可以更精确地进行动态调度、传输方案选择、波束管理、算法参数配置等，提升无线通信的能力。特别的，利用无线感知的主动数据获取能力，可以为人工智能技术的应用提供了更丰富的数据来源，从而提升 6G 网络的智能化能力。除了对通信和网络能力的提升外， 利用6G网络，可以对感知数据进行分布式的传递、汇总与融合，拓展感知的广度、 深度， 提高感知的准
37、确性、 时效性，从而提升无线感知的服务能力。面向 6G 的星地融合网络将卫星和地面移动通信网络在网络架构、网络功能和空中接口传输，以及无线资源管理和调度等方面进行深度融合，通过统一的用户管理和安全机制实现全网统一网络管理。星 地 融 合 网 络 将 利 用 分 布 式 人 工 智 能、SDN、NFV 等技术建立可按需调整、弹性伸缩、具有自组织、自演进能力的分布式网络，尽量减少网络层级、接入类型、数量和接口，降低运营和维护的复杂性和成本。星地融合网络应具备可编程能力，实现网络的灵活可控制、融合可演进、以及弹性可定制的特征，便于网络和业务的快速部署和保障，让网络更加智能和灵活，具有更高的适应性和灵
38、活弹性。算网协同能力立体组网能力智能的策略下发、服务的按需定制、业务的适配编排和快速部署、应用分布式部署等机制构建一个弹性自治、 可重构柔性、 自主可控、 安全内生、 虚拟共生、泛在融合、智简的可编程网络。全域覆盖场景智联126G 安全智能网络架构可编程网络网络智能算力网络确定性网络新型多址接入技术高精度定位技术太赫兹技术通信感知一体化技术编码技术超维度天线技术空天地融合技术网络技术AI技术空口技术灵活频谱共享技术三6G技术引擎随着学术界以及产业界的不断探索和研究，一方面传统的通信技术进入了新的演进和增强的阶段，另一方面也涌现出众多的创新技术，将有效的支撑 6G 提出的诸多场景和能力需求，成为
39、不可或缺的技术引擎。在“万物互联、全球覆盖、泛在智能”等需求的多重驱动下，6G 网络应能在任何地点、任何时间、以任何方式为用户提供服务，实现全场景全域下各类用户的接入。由于卫星移动通信网络在覆盖范围和移动接入等方面与地面移动通信网络具有极强的互补性，构建统一的空天地融合网络成为 6G 网络的重要特征。6G 网络将通过高轨卫星网络（GEO）、中低轨卫星网络（MEO/LEO）、临空网络和地面蜂窝网络等共同组成立体覆盖移动通信网络，实现全球无盲区宽带移动通信的发展目标。空天地融合技术空天地融合技术图 3-1 6G 技术引擎全域覆盖场景智联13图 3-2 天地融合移动通信网络空天地融合网络架构随着卫星
40、处理能力的不断增强，卫星将具备星上信号再生处理和路由交换等功能，并通过星间链前期，基于 5G 蜂窝系统，3GPP 标准化组织已经开展了 5G 应用于空间网络通信（Non-Terrestrial Network, NTN）的相关标准制定工作，其中 3GPP SA1 和 SA2 工作组从业务需求和网络架构入手在 5G系统中支持卫星接入，3GPP RAN 针对 GEO 和 LEO轨道类型分析研究 S 频段和 Ka 频段的空口接入技术。ITU 在 2016 年开始研究卫星通信与地面通信的融合， 2021 年 ITU-R 4B 工作组通过了中国提出的制定SRI for IMT-2020 建议，并形成了愿
41、景与需求 PDNR，将持续推进 IMT-2020 卫星通信空口技术的研究和标准制定。相比于 5G 卫星通信的研究，未来 6G 将更加强调空间网络与地面网络融合发展的方向。路建立广泛的、全面的连接。面向 6G 大时空尺度多维异构空天地融合网络，研究基于软件定义的弹性可重构的天地融合网络架构，实现星地、星间网络功能柔性分割和智能重构， 网络功能与平台解耦，分布式网络部署，并通过智能化网络管理与控制，智能生成网络组网策略。同时，研究多维异构网络的网络管理架构，研究星地融合移动性管理架构、异构跨域网络资源管理架构等关键技术，实现高效网络资源管理架构设计。通过网络的柔性适配能力实现融合网络的灵活部署、优
42、化和扩展，满足 6G网络按需服务的网络需求。空天地融合统一空口体制空天地融合网络是具有大时空尺度的多维异构网络，针对空间网络与地面网络在无线链路距离、时延、传播特性、移动性等方面存在的差异性，为 中低轨道卫星（MEO/LEO）天基网络临近空间陆基网络偏远住户移动通信网宽带用户信天站管控中心地面互联网万物互联海基网络静止轨道卫星（GEO）全域覆盖场景智联14终实现高效率、高鲁棒的星间 / 星地通信，解决星地融合网络下的卫星通信网高效传输问题。空天地融合的组网技术面对空天地融合通信中异构跨域多维资源、高时变网络拓扑、高速极频繁切换、大时空尺度协作、按需确定性服务等技术挑战，探究跨域异构统一资源管理
43、、弹性高效动态路由与移动性管理、高动态拓扑环境下的按需确定性服务保障机制，实现融合网络高效资源智能管控，提升网络效率。了实现无感知无差异化的网络服务能力，空天地融合网络通过采用统一空口机制实现卫星地面体制一体化、接入与馈电一体化，形成统一、全面、覆盖空天地所有场景的空口体制。同时，面向 6G 空天地融合通信背景下大规模高 / 中 / 低轨异构混合卫星组网、空间网络与地面网络异构共存融合的复杂通信场景，研究多星多波束高效协同传输技术、星地融合新波形与多址接入技术、面向星间和星地通信的极简接入与同步控制技术、星地融合异构网络的高效频谱共享技术，最相比于 5G 系统，未来 6G 网络，将实现移动通信
44、无处不在的全球立体组网。通过对网络架构及关键技术的研究，空天地融合网络将实现业务融合、体制融合、架构融合、空口融合、终端融合和系统融合，通过对天基网络和地面网络资源的统一管理和控制，解决由于卫星网络的特点带来的天地融合组网复杂问题，满足 6G网络的智能、极简和按需定制的要求。作为支撑 6G 全域覆盖的典型技术，空天地融合技术将在未来十年以及更长的时期内，成为扩展网络服务广度和深度、改变用户之间时空连接方式的重要技术。同时，作为新型的信息服务基础设施，空天地融合的6G 网络，将全面提升其支撑公共安全、应急通信、社会治理、产业升级等方面的服务能力。多种多样的新兴业务形态以及终端连接数和数据流量规模
45、的爆炸式增长，给未来移动通信系统带来巨大挑战，因此对无线信道资源的拓展及对其的充分利用一直是无线传输链路设计中最为核心的两大问题。多天线（Multiple Input Multiple Output，MIMO）技术作为拓展信道资源、提升无线资源利用率的一种重要手段，在提升 4G、5G 的频谱效率和可靠性、扩展覆盖、抑制干扰等方面起到支撑性作用。随着 5G 大规模天线商用化应用，多天线技术超维度天线技术维度不断扩大成为提升空口传输频谱效率的主要手段。但是，随着天线数量不断增长，天线的成本、重量以及耗电量都大幅度提升。目前 5G 大规模天线的天线规模在 Sub-6G 频段可达 64 通道上百根天线
46、，成本约占整个基站成本 60% 以上，占整个基站耗电量的 80% 以上。如果未来网络采用更大规模，如数千根的超大规模天线，并采用现有的天线解决方案，将面临着无法实用的工程难题。近年来，一些新的支撑技术为多天线技术的进全域覆盖场景智联15一步发展创造了新的条件，使得多天线技术能够向更多的维度去扩展并能够更加灵活地使用。未来 6G系统，基站可以在三维空间形成具有高空间分辨能力的高增益波束， 能够提供更灵活的空间复用能力，改善接收信号质量并更好地抑制用户间的干扰，实现更高的系统容量、频谱利用效率和传输可靠性。天线维度的扩展面向下一代移动通信系统，对 MIMO 维度的有效扩展仍然将是多天线技术进一步演
47、进和发展的重要方向。从性能角度出发，对 MIMO 维度的扩展不仅仅在于天线数量的增加，在数字域对天线阵列的灵活处理能力和信道信息获取能力也同等重要。这就要求在更大规模的天线阵列中能够支持更多的数字通道和更为强大的基带处理能力。从系统设计的角度出发，当天线阵列的面积增加到一定程度后，终端位于近场区域的几率会大幅度提高，导致系统整体的设计思路可能都会发生改变。例如，随着天线数量的增加，系统在信道信息获取、参考信号设计、链路自适应、调度、干扰协调、预编码及检测算法等诸多基本技术方案的设计都将面临新的挑战，而功耗、复杂度、成本、部署方式等现实因素也将从根本上影响天线规模和技术方案的选择。新的支撑技术随
48、着业务类型与应用场景的日渐丰富，根据不同的场景、应用与需求构建更为灵活的系统方案，更好地实现性能与复杂度、成本、功耗之间的平衡多天线技术将依旧在提升未来网络频谱效率方面发挥重要作用，其技术的演进也将成为 6G 网络不可或缺的一环。在大规模天线理论的支撑下，业界正朝着其实用化和产业化方向不懈努力，预期未来多天线技术的发展，将以更低的成本、功耗与复杂度实现。同时，挖掘多天线的全息维度增益，也存在技术突破的可能性。是 MIMO 技术更加广泛地应用于未来系统并发挥更基础性的支撑作用的重要条件。分布式多天线系统可以有效地改善对边缘用户的服务质量，规避干扰，实现服务质量在服务区域内的均衡化分布。 这很大程
49、度上会影响到网络构架、资源分配、干扰管理的设计，也会对天线技术与部署形态提出新的需求。面向更大的协作规模以及更高的指标要求，如果需要采用多节点联合预编码 /波束赋形传输的方式，则需要在更大规模的协作集合中保持更为严格的定时和同步，并需要在更多数量的分布式节点之间进行联合天线校准。可重构智能表面（RIS）能够以较低的成本和功耗以轻量化的方式提升等效天线阵子的数量，实现天线维度的扩展，从而获得更好的赋形效果。此外，利用 RIS 还可以实现对传播环境的改造，延伸超大规模天线赋形系统的有效服务范围，提升信道的自由度，支持更多的并行数据流；还可以用于构建分布式超大规模多天线系统，与发射机联合进行超大规模
50、的波束赋形 / 预编码。另一种拓展 MIMO 维度的手段是全息 MIMO，通过连续孔径或近似连续孔径天线阵列实现超大规模天线阵列，获取高精度信道状态信息并精准调控电磁波的空间分布特性，进一步提升未来系统多天线技术的性能增益和传输效能。人工智能技术的兴起也为多天线技术的未来发展提供了新的支点。使用 AI 技术解决多天线信号处理与检测、估计、资源调度等问题，将会给多天线系统设计带来全新的变化。全域覆盖场景智联16载波相位定位 (CPP，CarrierPhasePosi-tioning)该技术成功地应用在全球卫星导航系统 (GNSS)的厘米级甚至毫米级定位，是一种具有厘米级高精度定位潜力重要技术，但
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