6G新一代移动通信技术发展态势及展望

6G新一代移动通信技术发展态势及展望

蓝天,韦建磊,林海,康迎冰,王羽,刘霄

中国移动通信集团设计院有限公司广西分公司   广西  南宁市  530001

摘要：科学技术的发展，促进我国6G移动通信技术的发展，6G网络将驱动无线网络进入万物智联，但也面临能耗巨大的挑战。提出了构建泛在智简、绿能降碳的6G绿色网络的愿景，并分析了6G绿色网络的关键技术问题，包括网络架构和协议智简技术、先进天线技术、智能资源管理技术和动态关断技术等。本文就6G新一代移动通信技术的发展进行研究，以供参考。

关键词：6G；关键技术；通信标准；网络安全

引言

大规模接入设备成为当前以及未来移动通信、物联网（Internet of things，IoT）系统发展的主要趋势之一，复杂多样化的服务需求、实时变化的通信场景导致了复杂多变的通信环境，面对如此大规模复杂多样化接入设备，超可靠、低时延及超高密度连接的服务需求成为未来移动通信发展亟需解决的重要难题，也是推动第六代（The six thgenera⁃tion，6G）移动通信技术发展的重要研究方向。伴随移动通信技术的快速发展，超密集网络部署、大规模复杂多样化设备接入成为未来移动通信发展的必然趋势。

1 5G发展遗留问题仍需6G攻克

1.1应用深度不够

当前，5G市场需求尚未被充分激发，应用深度仍显不足，新增的现象级应用未能显现。5G赋能行业数字化集中在垂直应用场景，如无人巡检及维护、视频监控、远程诊疗、远程课堂等，而深入生产和生活的业务拓展仍处于起步状态。5G专网设计及产品多为公网标准、集采产品，不能满足个性化、差异化的行业应用需求。5G相关项目的研发周期长，导致产品无法快速上线。5G相关产品的技术融合程度要求较高，其他融合技术的成熟度直接影响5G产品的完善程度，制约了5G行业应用的发展深度。6G将进一步拓展应用空间，实现通信与感知、计算、控制的深度耦合，与卫星、高空平台、无人飞行器等空间网络相互融合，从而构建全球广域覆盖、“空天地海”一体化的通信网络，支持催生新的现象级应用。

1.2信道估计问题

RIS技术提出的初衷便是以无源、低成本且低功耗特性为出发点，以上特性为RIS提供了前所未有的技术优势，同时也面临着无法避免的CSI获取难题。移动通信系统的优化设计离不开通信环境的CSI获取。然而，RIS技术却由于其无源特性而无法实现CSI的获取，当前研究考虑从基站侧获取级联CSI、RIS部署有源模块实现CSI获取等克服这一难点，但没有形成一个统一标准，也没有得到一种最有效的RIS辅助通信系统CSI获取方案。RIS的CSI获取是其未来研究与应用无法避免的难题，只有突破RIS的CSI获取这一基本问题，才能进一步推动RIS技术的发展，从而推动移动通信技术的快速发展。

1.3投入收益不高

5G的成本投入较高，实际上抑制了5G的应用需求。对于企业客户而言，中小企业受限于人力成本、数字化转型成本，只能负担得起有限的通信连接成本，很难发挥规模效益；行业龙头企业虽然拥有足够的资源，但目前开展5G数字转型工作的比例仅在10%左右。在运营商方面，2022年1—9月，中国移动通信集团有限公司的5G专网业务收入超过20亿元、5G带动数字化信息通信服务收入超过250亿元，但远低于5G建设投资的587亿元（2022年上半年财报）。整体上，5G数字化行业市场仍处于供应大于需求、供应创造需求的阶段。

2 6G未来发展趋势

2.1 6G设备与绿色能源深度融合技术

为解决6G网络耗电量大、增速快、碳排放量高的问题，6G网络需要提高清洁能源供给效率，因此可在6G前端设备中融合光伏电池、新型储能电池、热电转换器等技术，并内置传感器采集绿色能源相关的参数数据，如光照、风速、温度等，增强6G网络对绿色能源的感知与调节能力，提升6G设备清洁能源的就地消纳能力，减少6G设备高碳排能源输入占比，直接降低6G设备运营阶段碳排放。

2.2数字孪生标准化进程

数字孪生是一种旨在精确反映物理对象的虚拟模型，通过感知和采集物理世界中的实体信息进行建模，将物理模型映射到虚拟数字世界中，通过模拟计算物理世界的实际运作，展现对应实体的全生命周期，还可借助数字化的方式来预测并介入未来。在大型、复杂项目中，数字孪生的应用表现出色，可以有效地简化操作流程，提高工作效率。随着6G技术的普及，6G将为数字孪生提供更高的传输速率、更低的时延、更大的连接规模，从而更好应对复杂的应用场景（如数字孪生城市）。在未来的6G时代，数字孪生技术的运用将驱动人类进入充满虚拟元素的数字世界。数字孪生将在工/农业、医疗、城市管理等领域得到广泛应用，这些应用依赖具备微秒级的极低时延特性、超高速的传输效率、万亿数量级的设备互联网络。数字孪生会对6G标准的制定起到一定的参考作用，加快我国数字孪生标准制定并申请国际标准有助于巩固我国6G标准化的优势。

2.3基于RIS技术的近场通信

6G移动通信场景下，大规模接入设备、复杂动态多变链路传输环境以及新型高频频谱资源的应用对RIS技术提出了更高服务需求，RIS需要部署超大规模的反射单元以进一步实现复杂通信环境的动态调控。因此，RIS中超大规模反射单元部署不可避免地形成近场通信效应，也是未来6G研究的关键技术之一。在近场通信环境下，电磁结构发生根本性变化，传统平面波信道模型将不再适用，进而转向球面波信道建模。如何在RIS辅助未来6G近场通信中较好地建立球面波信道模型，进一步利用球面波特性，将RIS技术优势发挥到极致，实现RIS技术近场通信的完美结合，最大程度提升系统性能，将是推动未来6G移动通信发展的关键驱动力之一。

2.4攻关6G核心技术，建立安全可控技术体系

面对信息技术及国际市场的激烈竞争，筑牢6G技术基座，凝练6G重点应用场景，推动移动通信技术原创性发展。一是完善“智简”基础理论创新体系，用于突破发达国家基于经典语法信息论建立的传统生态优势。深化通信、计算、感知、AI、互动、区块链等方面的理论基础研究，在融合创新基础上构建泛在精准感知、协同高速计算、安全可信可管的6G架构体系。二是依托IMT–2030（6G）推进组、产业联盟等组织，凝聚“产学研用”优势力量并形成6G技术攻关合力，发挥国家级实验室、高校、科研机构的基础研究主力军、关键核心技术策源地作用，鼓励优势企业深度参与合作。三是面向复杂融合场景，实施6G应用示范项目。在社会/城市治理、健康大数据、智慧交通、智能制造等重点领域/方向开展6G产业应用示范，发挥产业链龙头企业的需求引领、标准研制、产业推动等作用；完善科技成果转化机制，支持关键核心技术突破并抢占发展制高点。

结语

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的双碳目标与中国6G技术与网络发展时间正好契合。本文中，我们提出了在网络架构、关键技术、协议简化、绿色设备、绿能融合等方面的技术演进方向，打造绿色低碳的6G绿色网络。未来，我们希望6G网络碳排放强度（单位信息流量碳排放）相比2020年下降90%以上，为2030年实现通信领域碳达峰夯实基础。

参考文献

[1]张平,许文俊,王凤玉,等.智简空天地一体化网络[J].无线电通信技术,2022,48(3):381‒384.

[2]赵亚军,郁光辉,徐汉青.6G移动通信网络:愿景、挑战与关键技术[J].中国科学:信息科学,2019,49(8):963‒987.

[3]袁晓志,彭莉,张琳峰.全息通信对未来网络的需求与挑战[J].电信科学,2020,36(12):59‒64.

作者简介：蓝天（1992-）男，汉族，广西玉林人，本科，中级工程师，主要从事移动通信无线网络咨询设计工作。