帶你讀《6G需求與願景》第三章6G 設計思路與願景3.4 6G 能力願景 （二）

3.4.3    時延

時延一般指端到端時延，即從發送端使用者送出請求到接收端使用者收到資料之間的時間間隔。可采用單程時延（Oneway-TripTime，OTT）或往返時延（Round-TripTime，RTT）來測量，OTT是指發送端發出資料到接收端接收資料之間的間隔，RTT是指發送端發出資料到發送端收到确認的時間間隔。移動通信網絡的時延與網絡拓撲結構、網絡負荷、業務模型、傳輸資源、傳輸技術等因素密切相關。

從 2G到 4G，移動通信網絡的演進以滿足人類的視覺和聽覺感受為主要訴求，是以時延取決于人類的視覺和聽覺的反應時間，據實驗統計測算，人類聽覺反應時間約為100ms，視覺反應時間約為10ms，是以，LTE可支援的最短時延為10～100ms。在 5G時代，由于智能駕駛、工業控制、增強現實等業務應用場景對時延提出了更高的要求，端到端時延要求最低達到了 1ms。

到 6G時代，随着觸覺、嗅覺、味覺等感官以及情緒、意識等的引入，對時延要求将進一步提高，如人類大腦對觸覺的反應時間約為 1ms。是以對于全感官類業務，對 6G網絡時延的要求為＜1ms。此外，對于具有極低延遲時間要求的工業物聯網

（IIoT）應用（如工業精密制造、智能電網控制）和遠端全息手術類應用而言，時延要求更低。是以 6G的時延目标為＜1ms，以此來支援工業精密制造、智能自動駕駛、遠端全息手術等應用。

3.4.4  連接配接

網絡的連接配接能力采用連接配接數密度來衡量，連接配接數密度是指機關面積内可以支援的線上裝置總和，是衡量移動網絡對終端裝置的支援能力的重要名額。

5G之前，移動通信網絡的連接配接對象主要是使用者終端，連接配接數密度要求為

1000個/km2。5G時代由于存在大量物聯網應用需求，要求網絡具備超千億連接配接的

支援能力，滿足每平方千米高達約 106個連接配接的連接配接數密度名額。

到 6G時代，由于物聯裝置的種類和部署範圍的進一步擴大，如部署于深地、深海或深空的無人探測器、中高空飛行器、深入惡劣環境的自主機器人、遠端遙控的智能機器裝置，以及無所不在的各種傳感裝置等，一方面極大地擴充了通信範圍，另一方面也對通信連接配接提出了更高的要求。與 5G目前可連接配接十億級移動裝置的能力相比，6G将能夠靈活有效地連接配接上萬億級對象。是以，6G網絡将變得極其密集，其容量需求是 5G 網絡的 100～1 000倍，需要支援的連接配接能力為 108～1010個/km2。

3.4.5    效率

在無線通信系統中，由于可用的頻譜資源有限，頻譜效率是一種重要的性能名額。頻譜效率越高，意味着在一定的頻譜資源内可支援的使用者數越多，網絡運作成本越低。頻譜效率（SpectralEfficiency，SE）簡稱為譜效，又稱為頻帶使用率或鍊路頻譜效率，定義為機關帶寬傳輸頻道上每秒可傳輸的比特數，機關為bit/(s·Hz)，它是對機關帶寬通過的資料量的度量，以此來衡量一種信号傳輸技術對帶寬/頻譜資源的使用效率。除鍊路頻譜效率外，無線通信系統的頻譜效率還可以通過系統頻譜效率來衡量，是指每消耗機關面積機關赫茲能量可以傳送的資料量，系統頻譜效率的測算方式可包括二維面積頻譜效率（機關：bit/(s·Hz·m2)）或三維體積頻譜效率（機關：bit/(s·Hz·m3)）。提高頻譜效率的方法很多，如采用密集組網、新的多址技術、高效的調制技術、幹擾抑制技術、多天線技術、高效的資源排程方法等。LTE要求的下行頻譜效率為 5bit/(s·Hz)（即在 20MHz帶寬上實作 100Mbit/s的峰值速率），與 4G相比，5G網絡通過采用密集組網、高階調制、動态頻譜共享、載波聚合、靈活幀結構、大規模 MIMO等技術，其理論頻譜效率提升了 3倍。預計6G頻譜效率将比 5G 再提升10倍。

另一種衡量無線通信系統效率的名額為能量效率（EnergyEfficiency，EE），簡稱為能效。能量效率定義為有效資訊傳輸速率（機關：bit/s）與信号發射功率（機關：w）的比值，機關為比特每焦耳（bit/J，或 bit/(s·w)）。能量效率描述了系統消耗機關能量時可以獲得的傳輸比特數，代表了系統對能量資源的利用效率。通過低功率基站、D2D技術、波束成形、小區休眠、功率控制等技術可以提高系統的能量效率。

頻譜效率主要衡量的是系統容量，能量效率主要衡量的是系統成本，這兩個名額之間彼此關聯又互相沖突，因為一般來說容量的提高意味着部署更多基站或增加網絡内的頻譜帶寬，成本會随着容量的提高而增長，但成本不能無限地增長，是以需要解決如何在提升整個網絡容量的同時降低網絡運作成本的沖突，6G 同樣面臨着這樣的問題。

3.4.6    吞吐量

系統吞吐量可用流量密度名額來衡量，流量密度是指機關面積内的總流量數，衡量移動通信網絡在一定區域範圍内的資料傳輸能力。通信系統的流量密度與多種因素相關，如網絡拓撲結構、使用者分布、業務模型等。

5G時代需要支援局部熱點區域的超高速資料傳輸，要求數十Tbit/(s·km2)或局部 10Mbit/(s·m2)的流量密度。6G對流量密度的要求将是 5G的 10～100倍，達到1Gbit/(s·m2)。

3.4.7    移動性

移動性是曆代移動通信系統重要的性能名額之一，指在滿足一定系統性能的前提下，通信雙方最大的相對移動速度。在移動環境下，無線通信系統會産生多普勒頻移，信道發生變化，進而降低移動通信系統的性能。移動速度越快，多普勒頻移越大，對移動通信系統的性能劣化程度越高，同時還會引起頻繁的切換，影響系統運作品質。

4G要求支援的移動性為 250km/h，5G系統要求支援高速公路、城市地鐵等高速移動場景，同時也需要支援資料采集、工業控制等低速移動或中低速移動場景。是以，5G移動通信系統的設計需要支援更廣泛的移動性，最高可支援的移動速率達到 500km/h（可支援使用者在高鐵中保持通暢的通信能力）。

6G時代對移動性的要求将更高，包括空中高速通信服務。為了給乘客提供飛機上的空中通信服務，4G/5G時代通信界為此付出了大量努力，但總體而言，目前，飛機上的空中通信服務仍然有很大的提升空間。目前空中通信服務主要有兩種模式——地面基站模式和衛星模式。如采用地面基站模式，由于飛機具備移動速度快、跨界幅度大等特點，空中通信服務将面臨高機動性、多普勒頻移、頻繁切換以及基站覆寫範圍不夠廣等帶來的挑戰。如采用衛星通信模式，空中通信服務品質可以相對得到保障，但是目前衛星通信的成本太高，且最主要的問題是終端不相容。

是以，6G在提供空中高速通信服務方面還面臨很大的挑戰，為支援空中高速通信服務，6G對移動性的支援應達到 800～1000km/h。