帶你讀《6G需求與願景》前言

前言

受資訊社會對通信需求的增長和摩爾定律支配的“矽基”技術産業的推動，移動通信系統從 20世紀80年代後期至今，經曆了大緻每 10年更新一代的周期律。從第一代（FirstGeneration，1G）移動通信系統到如今的第五代（Fifth Generation，5G）移動通信系統的發展，對應着業務形式、服務對象、網絡架構和承載資源等方面的能力擴充和技術變革。在 5G剛剛進入商用化階段時，為促進資訊化水準的進一步發展、增強資訊技術對經濟發展的推動作用，國際社會又啟動了6G的研發工作。

近年來，國内外學者對 6G在願景方面開展了研究，從倫理學、智能性、萬物互聯、多場景智能融合等角度對 6G所屬的無線智能化社會願景展開暢想。有學者指出“6G 更能廣泛深入地滿足人類物質和精神層面需求，尤其是人類自身感覺世界

（生理和心理等）之間的互連”。學者們不僅從頻譜、編碼、信道、組網等無線通信技術角度，也從空天地海一體化、全息觸覺網絡等不同的角度探索 6G的需求。特别值得關注的是，智能化技術在移動通信領域的主體化逐漸成為共識。

全球通信技術強國也相繼出台6G 的相關研究架構。2018年，諾基亞與奧盧大學、芬蘭國家技術研究中心合作開啟“6Genesis”項目，提出“6G forHumanity”，寄期望于 6G成為社會發展、人類進化乃至創造世界的資訊互動基石。基于對6G頻譜、無線超大容量和頻譜創新應用三大類關鍵技術的預測，美國聯邦通信委員會在2019年 2月決定開放太赫茲頻段用于 6G網絡實驗。2019年 11月，我國科學技術部會同國家發展和改革委員會、工業和資訊化部、教育部、自然科學基金委員會和中國科學院成立國家6G技術研發推進工作組，正式啟動了我國的 6G研究工作。

2020年 2月，國際電信聯盟（ITU）也正式啟動了面向 2030年及未來（6G）的研究工作，對其願景和技術趨勢開展研究，昭示着國際标準化組織也将6G正式納入研究程序。

随着人工智能、大資料、新型材料、腦機互動、情感認知等使能技術的發展，在前期幾個階段工作的基礎上，本書作者于 2019年年初提出了 6G将實作從真實世界延拓至虛拟世界的願景，将通信從5G的人—機—物三維增至人—機—物—靈

（Genie）四維。文章發表後，在業界引起了很多讨論。為了實作移動通信系統在資訊與實體空間互動更為自然、智能控制更為通達、體驗更為極緻的目标，真正實作人—機—物—靈的通信，我們對 6G“靈”的了解闡述如下。

（1）6G時代的使用者将身處于資訊量呈幾何級數爆炸增長的環境中。為保持稀缺的注意力資源的最優運用，我們認為資訊互動的主體将從人—機—物演進到人—機—物—靈。“靈”出于虛拟空間中“意識”（Consciousness）的演進設想，是使用者及  環境的智能性主體化，具備智能代理的功能，通過與人—機—物智能協同，實作對使用者所處資訊融合空間的感覺、反應、決策、優化乃至改造；基于泛在的不可見性，使用者專注于任務本身時所需的情景感覺、定向、決策、控制的多層次資訊處理環嵌入周邊環境，使得通信、計算和控制将以資訊交換、處理、施效為本質，實作在虛實融合空間的泛在通信化。更進一步地，“靈”與人—機—物的通信将達到“編譯”以及與“周邊”互動和智能協同的功能。引入人—機—物—靈的通信元素來有序建構和諧通達的智慧環境，并始終以最佳體驗方式提供“看不見”的智能服務。

（2）除通信技術自身的高速發展外，其與社會科學、認知科學、控制科學、材料科學等的深度融合，将為人—機—物—靈之間的智能互動資訊、資訊的處理模式和對信物融合空間的施效途徑引入更多的次元，回歸至“一切皆為計算和皆可計算”的哲思次元。“靈”及環境的智慧化将對人—機混合體和人—機多智體的感覺、直覺、情感、意念、理性、感性、探索、學習、合作、群體行為等進行編解碼、互動共享、計算及控制的擴充、混合和編譯。“靈”不僅是自動閉環的智能代理，也使使用者專注于任務，并在與智慧周邊協作的過程中産生互教互學的效應，進而帶來有序和平靜。

對 6G移動通信技術的研究與探索，将有助于增強我國在資訊通信領域的國際競争力、保持我國國際第一梯隊的領先地位、加速開啟萬物智聯新時代，對實作我國建設網絡強國戰略具有重大意義。

本書分為 8 章，第 1、2 章梳理了資訊通信技術、移動通信網絡的發展脈絡和發展趨勢，分析了 5G網絡的關鍵技術，并針對 5G網絡存在的不足和面臨的挑戰進行了總結。第 3章給出了 6G的總體設計思路，對 6G業務願景、網絡願景、能力願景及演進特性進行了展望。第 4章提出了面向人—機—物—靈融合的網絡體系架構需求，一方面是空天地海一體化網絡的全覆寫式和全頻譜式發展；另一方面是通信與計算的融合式發展，在此過程中有很多新型的網絡體系架構值得探讨。第5、6章分别對 6G移動通信潛在的實體層傳輸技術和網絡層技術進行了闡述。第 7章介紹了 6G典型的一些應用場景。第 8章對與 6G相關的标準化及産業方面的準備工作進行了綜述。

本書作者團隊來自北京郵電大學網絡與交換技術國家重點實驗室，長期從事無線通信及網絡領域的科研、教學和标準化工作，對該領域的研究現狀和發展趨勢有着深刻的認識，對無線通信及網絡技術有着深入的研究。目前，作者團隊承擔了我國科學技術部與 6G相關的重點研發計劃項目，對 6G的願景和需求展開了廣泛而深入的研究和探讨，并以此為基礎完成了本書的編寫工作。

在本書的編寫過程中，得到了陳俊亮院士、劉韻潔院士、陸建華院士、費愛國院士、陳志傑院士、陸軍院士的關心和指導，也得到了周凡欽、田輝、張治、董超、戚琦、商彥磊、李元傑、朱青、全興、薛秋林、李青青、趙一琨、高靜、張俊也、闫钰潔、黃亞坤、王姮力等老師和同學們的支援，在此一并表示衷心的感謝！

由于作者的知識視野有一定的局限性，書中不足或錯誤之處，敬請同行專家和廣大讀者批評指正。

2020年 12月