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vivo通信研究院：2020年6G愿景-需求与挑战白皮书（29页）.pdf

编号：63832

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1、vivo 通信研究院6G愿景、需求与挑战vivo 6G系列白皮书之二6G愿景、需求与挑战V1.0版权信息：本白皮书版权专属维沃移动通信有限公司（以下简称” vivo “）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，vivo将追究其法律和商业道德之责任。目录第一章 6G 愿景 .6第二章 2030+ 的数字世界 .8第三章物理与数字融合世界的自由连接 .12第四章物理与数字融合世界的泛在服务 .16第五章终端成为连接物理世界与数字世界的桥梁 .20 5.1 终端是构建数字世界的神经末梢

2、.21 5.2 终端是物理世界与数字世界相互作用的媒介 .22 5.3 终端提供物理与数字世界融合服务 .23第六章：6G 关键能力需求和挑战 .25 6.1 6G 系统关键能力 .25 6.2 6G 终端挑战 .28参考文献 .305G在全球开始大规模商用，业界对6G的研究和探索提上日程。全球各企业、研究机构、高校已经启动了6G愿景需求和潜在技术的研究，预期到2023年左右，行业将对6G的愿景和需求达成共识15。在vivo 6G系列白皮书之一数字生活2030+ 中6， vivo通信研究院对2030年及以后与人们生活息息相关的11个方面进行了发展趋势分析，并呈现了20多个鲜活的

3、场景用例。本白皮书基于2030年及以后人们数字生活的场景，结合未来技术发展趋势，给出6G愿景需求的初步观点，并分析6G对网络和终端的挑战，为达成6G愿景需求的行业共识添砖加瓦。引言016G愿景、需求与挑战6G愿景6G愿景面向2030年及以后， 6G将构建泛在数字世界，并自由连接物理世界和数字世界，实现二者相互作用和高度融合4，从而提供丰富的业务应用，促进社会高效可持续发展，提升人类幸福度。因此， 6G愿景是自由连接的物理数字融合世界。6G愿景建立在通信系统、网络、终端、计算、存储等软硬件基础设施能力高度发达的基础上，所以广义6G将基于ICDT （信息，通信，

4、数据技术）融合构建软硬件基础设施，支撑物理数字融合世界78。相比5G移动通信系统， 6G移动通信系统将融合更多接入技术，覆盖更广的物理空间，提供更强的通信、计算、存储、数据等基础能力，支持更多的业务和服务79。6G终端功能和型态将更加丰富，在构建、连接与融合服务上发挥更加重要的作用，终端将成为连接物理世界与数字世界的桥梁。2030年及以后，我们将构建什么样的数字世界？物理世界与数字世界实现多高的连接自由度？物理世界与数字世界高度融合，提供哪些新的业务和服务，为人们的生活带来什么改变？6G终端将在连接物理世界与数字世界中发挥什么作用？实现6G愿景对应什么样的终端

5、和网络性能需求，因此带来哪些挑战？在白皮书的第2章到第6章，我们将回答这些问题，给出初步的6G需求指标，以及6G网络和终端的挑战。自由连接的物理-数字一体化世界数字生活2030+物理世界数字世界6G基础设施终端，网络，计算机科学、内存，大数据，人工智能，应用程序6026G愿景、需求与挑战2030+的数字世界面向2030年及以后，我们将要构建一个什么样的数字世界？信息与通信技术经历了近30年飞速发展，各行各业都在加速数字化进程，但当下的各种数字系统仍然是相对局部的、粗放的、静态的、孤立的，没有形成跨领域、跨部门、全流程互通的完整系统，所以尚不构成真正意义上的数字

6、世界。面向2030年及以后，6G将构建一个泛在的、精细的、实时的、融合的数字世界49。2030年及以后数字世界特征描述如下表2-1。2030+的数字世界表2-1： 2030+数字世界特征部分的泛在的粗放的精细的静态的孤立的动态实时的融合的通信连接数目和密度，连接可达性和自由度连接的综合收益（经济、社会、战略等方面）大于连接成本通信连接的能力（带宽、时延），系统传感与存储能力数据应用综合收益大于维护成本（采集、通信、存储）实现精准控制、高效运作的物理数字融合世界实现实时更新、高效运作、安全可靠的物理数字融合世界实现互联互通、高效运作、持续发展的物理数字融合世界

7、数据分享的收益高于互通成本，数据开放安全风险可控，通过技术及法律法规打破数据壁垒系统的AI能力，以及信息安全与隐私保护、通信能力，法律法规数据驱动收益大于数据更新和存储成本通信带宽和时延，系统存储能力实现万物互联的物理数字融合世界主要挑战约束条件需求原由2030+2020年数字化特征数字化范围数字化程度数字化更新数字化融合82030年，一座城市，一个工厂，一座建筑物，一间教室，一个人，一棵树木，一只昆虫等都可数字化。下面以人的数字化为例，探讨2030年将构建什么样的“数字人 ” ，如下表2-2。表2-2：人的数字化注1：区别于系统峰值速率，上表中的速率需

8、求为用户体验速率需求。注2：初步判断， 2030年存在较大挑战。9人脑数字化注2通信速率注1（10 GB/每年，随着阅历丰富增加肉眼视网膜精细度级别的等比例尺寸全息人像重现30 Gbits每帧图像，每秒30帧以上人体各个部位的CT， B超，X光片等数字医疗影像，植入设备监控GB n (每个人体部位），需要秒级别远程传输或者更新远程诊疗服务，智慧医疗管理。智能推荐，衣食住行等各方面的智慧化服务（100 Kbits - 100 Mbits） n (很多方面的画像)，更新周期天级别游戏、购物、饮食、阅读、视频等等各方面对人的兴趣爱好性格特征等综合画像智能健康管理，如：智能饮

9、食助理、健身助理约MB n(多个类型) ，更新周期天级别体检类、营养类、基因类信息身份（户口）类，如：鉴权认证等身份、 Face ID、照片、 “户口” 类信息基本信息健康信息个人画像数字医疗全息人像81011认知与技能数字化纳米级数字化孪生注2约1 MB，更新周期月级别数字化类型信息量大小与更新周期典型应用举例技术分析主要内容到2030年，对人的数字化将从当前基本个人信息和少量数字画像信息，逐步扩展完善并规范化管理。对人物理层面的数字化将包括更加丰富的基本信息，实时准确的人体健康数据信息、超高清数字医影像、全息人像等，以及潜在纳米级的人体特征等。精神层面则包括更

10、加全面体系化的“个人画像” ，个人认知和技能水平数字化，以及潜在的人脑记忆存储信息的数字化。个人数据隐私安全保护和规范化访问非常重要，除了更加安全的技术手段外，还需要政府主管部门建立更加完善的法制体系，确保个人数字化信息可合理的应用。随着脑机接口、生物技术和纳米技术的不断发展，对人脑以及人体器官的数字化水平会不断提升，用于教育、医疗健康等领域。但是，对人脑记忆和存储精准数字化，以及对人体纳米级孪生，在脑机接口、纳米技术和生物技术上还存在诸多难题有待突破，典型通信速率的要求超过Tbps，将成为6G后系统持续追求的目标。 10036G愿景、需求与挑战物理与数字融合

11、世界的自由连接物理与数字融合世界的连接，包括物理世界与数字世界，物理世界与物理世界，数字世界与数字世界之间的各类泛在的连接需求47。连接的自由度越高，系统间融合越紧密，带来的相互作用效果越好。 6G将实现如下6个方面连接自由度的提升：空间自由度： 6G通信系统覆盖区域持续扩展，以及无线环境下无缝的连接，将提高连接空间自由度；时间自由度： 6G通信系统速率持续提升，延迟不断降低，稳定可靠性进一步提高，将提高连接时间自由度；范围自由度： 6G通信终端功能和形态更加多样化，成本体积功耗以及使用寿命的不断优化，可以实现更多场景和物体的连接，将提高连接范围自由度；感官

12、自由度：由于6G超高通信速率、算力和传感能力的支撑，人的通信将进一步实现全感官自由度；交互自由度： 6G通信能力提升，加持人机接口、脑机接口技术的持续完善，将进一步提高连接交互的自由度；财务自由度： 6G通信持续不断的能效、谱效以及综合运营成本效率提升，将确保上述各自由度的真正落地，实现连接的 “财务” 自由度。物理与数字融合世界的自由连接12注 1：根据中国移动 2019 年年报，人均 ARPU 值 58 元 /月，根据国家统计局数据，我国 2019 年人均 GDP 超过 70000 元 /人 .年。连接自由度2020年2030+约束条件主要挑战低成本广域覆盖技

13、术、多接入网络融合设计、多频多制式终端复杂度挑战通信带宽、通信时延、通信成本、通信可靠性的挑战连接数目、连接可达性挑战；通信能力和信息安全挑战通信速率和时延挑战；高体验人机接口的挑战体积成本功耗对电池、材料、工业设计挑战；人机接口，脑机接口，仿生技术， AI能力挑战持续降低覆盖成本、网络运维成本，提高频谱效率、网络及终端的能耗效率单位比特的价值大于比特价格考虑通货膨胀的影响，在人均通信开销不变的情况下，预期100倍以上的流量提升我国为例:人均移动通信开销相对人均GDP占比约1%注1，每人月均流量超过8 GB电池、材料、工业设计支撑；触觉传感、姿势识别、脑机接

14、口等相关技术的成熟型态方面:扩展到可嵌入、可植入终端；交互方面:扩展实现自由触觉互联，成熟体感交互，初级脑机接口按键、触屏、语音识别、姿势识别、表情等交互方式逐渐丰富触觉、嗅觉和味觉的人机交互技术达到较好的体验现场级听觉、全视觉通信；触觉、嗅觉、味觉等全感官通信扩展1811听觉和部分视觉（平面超高清、 VR）通信连接综合收益（经济、社会、战略等方面）大于连接成本连接人口渗透率达到100%。物联节点数目提升100倍，各系统安全互信互通313连接全球人口渗透率约80%，物联网终端约100亿，跨系统互通率较低端到端100 Gbps用户体验速率0.1-1 Gbp

15、s1 Gbps用户面时延最小1-5 ms最小0.1 ms通信性能26选取其中8个可量化能力指标：峰值速率、用户体验速率、时延、连接密度、可靠性、定位精度、时延抖动、移动速度， 6G相对5G关键能力提升如图6-1。5G6G定位精度10倍可靠性100倍时延抖动100倍时延 10倍移动速度5倍图6-1： 6G系统关键能力提升示意图276G终端将成为连接物理世界与数字世界的桥梁，未来终端发展将呈现泛在化、智能化、轻量化、多样化等特征14，对应的问题和挑战包括：泛在覆盖需求与上行覆盖受限的矛盾；泛在连接场景带来的部分场景下对终端成本体积功耗的苛刻需求；全频段多制式高吞吐量对

16、终端成本体积功耗的挑战；用户多终端协同体验提升问题；小型化终端的 AI能力受限问题；个人隐私安全与数据共享红利的矛盾；电池和供电技术有待突破；传感、存储以及显示能力的技术瓶颈；人机接口和脑机接口有待突破；健康和安全使用问题。面向6G，终端需要解决的4个关键难题包括：上行覆盖问题，成本体积功耗问题，泛在智能问题，几乎 “0” 功耗通信问题。vivo将携手行业伙伴，丰富未来应用场景，结合技术发展趋势，形成行业共识的6G需求指标，并持续开展6G关键技术的探索和研发。6.2 6G终端挑战28缩略语29AI Artificial Intelligence 人工智能 AR

17、Augmented Reality 增强现实 ARPU Average Revenue Per User 每用户平均收入 CAPEX capital expenditures 资本性支出（基建费用） CDN Content Delivery Network 内容分发网络 GDP Gross Domestic Product 国内生产总值 ICDT Information，Communication and Data Technology 信息，通信和数据技术 IMS Internet protocol Multimedia Subsystem 互联网协议多媒体子系统 MEC Mobile Edge Computing 移动边缘计算 NEF Network Exposure Function 网络开放功能 OPEX Operating Expense 营运资本 QoS Quality of Service 服务质量 TxRP Transmission Reception Point 发射接收点 VR Virtual Reality 虚拟现实

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