6G业务发展趋势及愿景

2021-03-29 来源:中国联合网络通信有限公司研究院

一、业务发展趋势

1. 6G联通新生活

6G将更加侧重于以人类个性化需求为中心,满足个人用户生活、环境和精神层面等各方面要求。6G将会向智能移动通信2.0阶段迈进,进而推动人类社会从“万物互联”演变为“万智互联”,形成真正意义上的智慧互联时代。

为了应对未来个人用户对6G网络的服务需求,6G时代的移动通信网络需要变得更智能、弹性和安全。网络需要具备自主学习能力,可以根据用户实际的情境感知信息、业务体验和个性化需求,进行智能化决策和自适应组网。6G网络从感知资源层,到功能控制层,再到服务应用层将存在无处不在的分布式计算和智能内生能力。

利用人工智能技术的强大算力和创新模型架构,具备以人类需求为中心、结合多元知识进行类脑智能训练与推理的能力。从现阶段语音识别、图像识别和机器翻译等初级智能应用,向全自动驾驶、无人快递、精准医疗和自动欺诈检测等人类社会所需要的高级智能应用演进。随着技术不断进步,6G时代网络有望支持除听觉、视觉外的触觉、味觉、嗅觉甚至是情感、意念的感知能力,人与机器可能实现深度连接,向个人用户提供前所未有的服务和应用。6G时代的网络面向万智互联,将形成具备一定自我意识的智能移动网络,与人类生活深度融合,共同演进,进入全新阶段。

2. 6G 联通新生产

2030智能信息社会将通过近乎即时和无限制的全无线连接实现高度数字化,智能化和全球数据驱动,6G将是实现这一蓝图的关键推动因素。6G网络将需要近乎实时地处理海量数据,支持极高吞吐量和极低延迟,实现泛在连接和全域覆盖,并集成包括传感,通信,计算,缓存,控制,定位,雷达,导航和成像等在内的所有功能,支持垂直行业应用。6G网络将:

1)为工业互联网提供确定性网络通信。

2)增强5G垂直行业应用,例如大规模物联网(IoT)和全自动车辆。

3)基于人工智能的各类系统部署于云平台、雾平台等边缘设备,并创造数量庞大的新应用。

4)在人工智能理论、新兴材料和集成天线相关技术的驱动下,6G的长期演进将产生新突破,甚至构建新世界。

5)工业增强现实的能力,通过全息和数字孪生等技术形成真实物理世界与数字虚拟世界的同步交互。

整体来看,6G网络将极大地改变和促进行业的技术革新和发展,进而对人类生产方式产生重要影响。

3. 6G联通新世界

6G网络关注的目标将不再仅仅是数据传输性能,而是不断向空天地海外太空、全维度感知世界和网络空间不断延伸,使网络不断向更智能、更安全和更灵活使能,为人类提供无处不在、无时不在、无人不在和无事不在的信息基础设施。同时,随着人工智能理论和技术不断创新变革,其将会与通信网络相互协作赋能,共同进化,成为6G移动通信不可分割的一部分。

对于6G来说,将人、人工智能、流程、数据和事物结合在一起使得网络连接变得更加相关和更有价值。6G将拉近万物的距离,通过无缝融合的方式,便捷地实现人与万物的智能互联。届时,智慧城市、智慧社会、智能家居等都将得到进一步发展;6G时代还有望提供基于家庭的ATM通信系统、卫星到卫星直接通信、海上到空间通信,提供家庭自动化、智慧家庭/城市/村落、防卫、灾害防治以及其他相关应用。

未来数字化世界的进化趋势包括联接场景化、泛智能化、感官极限化、网络需求波动化、网络两极化等。通过6G对整个数字化世界赋能,基于新材料、新器件和量子物理提供的新工程技术,数据得以在云网边端之间汇聚、流动、分发和处理,形成一个以6G网络、芯片、终端、软件平台等元素组成的数字化世界。在6G通信世界中,关键使能技术将共生共存并共同融合发展,尖端技术的深度融合和反复迭代将实现更大的商业价值。

二、6G网络典型应用场景

1. 感知互联网

目前用户对互联网的使用还停留在文字、语音、视频的交互阶段,但追求更接近真实的虚拟世界体验是人们一直追求的目标。未来6G时代的感知互联网有

望实现味觉、嗅觉、触觉等更丰富的人类生理感知体验,甚至有望实现人类情感情绪和意念有关的交互感知。通过感知互联网尽可能多的获取感官刺激未来将成为普遍的现实,这些前所未有的交互方式将给用户提供极丰富极新颖的用户体验和新的应用机遇。

感知互联网所需要的数据量极其庞大,同时需要极致的连接延时来保障感知的远程实时传递,内容和数据将通过6G网络传输。感知互联网最重要的应用之一是医学,通过远程控制机器人,医生能接收到触觉反馈,有助于进行更精确的工作,例如允许外科医生感觉到远程操作的手术刀施加的压力,或者使骨科医生能够操纵关节以帮助患者从受伤中恢复。嗅觉、味觉感知能力未来也会有众多有趣的潜在网络应用,例如食品行业,远程学习解决方案以及可以通过气味增强用户体验的数字广告等。

2. 智慧车联网

车联网是物联网体系中市场需求最明确的领域,随着车联网技术发展和服务水平的提升,将催生大量新的产品和业务。随着人口和全球化的增加,人员和货物的流动仍然是一个严峻的挑战。到2030年,在线消费者购物预计将在发达国家占据主导地位,需要从仓库向个人家庭递送数百万个包裹。2030年及以后的世界,将有数百万人联网,自动驾驶的车辆以不同的程度协调运行,使运输和物流尽可能高效,这些车辆可能包括自动驾驶汽车或是运送货物的自动卡车或无人机。

远程操作驾驶是一种远程操作系统,可以远距离控制汽车,这个概念被称为智能交通系统。6G需要支持极低延迟,超可靠连接和最高级别的安全性,才能满足智能交通类应用的要求。未来的车联网技术将搭载先进的车载传感器和芯片,融合6G通信技术,具备复杂环境感知、智能化决策与自动化控制功能。车联网技术的应用可以有效降低目前全球交通和物流网络造成的伤亡率,目标愿景是实现交通零伤亡、零拥堵,达到安全、高效、节能的发展要求。

3. 工业互联网

工业互联网作为制造业数字化、信息化转型的重要基础设施,是强国建设的关键支撑和核心主线,将持续在科技革命和产业变革中占据重要地位。现阶段, 5G与工业互联网的融合催生了多种新型应用场景及业务,包括工业视觉、全连接工厂、AGV智慧物流、AR/VR远程维护等,加速了工业数字化发展进程。但由于工业场景的特殊性,其网络需求较高,5G与工业互联网融合仍然存在局限,且未来工业场景随着社会不断向前推动,将向全面智能化、自动化、安全方向演进,移动通信系统演进的网络能力需要全面支撑工业互联网业务。

随着6G网络对确定性能力的提升,未来工业互联网场景将支持精细化的远程自动控制,不同厂房之间可利用无线网络进行机床等设备的高可靠、确定性时延的操作,完成生产工艺。工业全息图也将伴随着全息技术的发展,网络带宽等能力的提升,将在工业设计、仿真、实验验证中发挥更大的作用。工业机器人则是另一重要应用,通过精准的环境感知,定位、实时的控制及画面传输,多类机器人协作完成重物搬运、仓储物流及产线固定操作。此外,数字孪生技术将汇集工厂传感器、生产线、资源管理等系统的海量数据,构建完整的数字工厂,同时结合AI、新型安全技术,将打造基于数字孪生的智能工业平台,完成数据自动传输,智能化决策,智能化故障处理等流程,打通异地厂区的资源,实现工业互联网业务的全面创新。

4.空天智联网

6G网络将能够实现跨越大空间尺度的低时延业务。对于2B业务,企业可以有效地管理海外业务,对全球业务实现电信级专网管理,提升企业生产资料的安全性;对于2C业务,无论位于海洋、飞机上或在地面任意地方,用户都可以实现接入网络,随心所欲进行通信。让企业和公众体验到优质的泛在网络服务,促进社会消费、商业和娱乐等行业的全面数字化升级。

6G网络将提供无差别的服务,对于偏远地区可以实现低成本的广覆盖业务,促进生产、生活与社会的数字化进程,改善城乡教育、医疗等公共服务资源的不平衡现象,促进社会资源的共享与协作。

6G网络可以提供自然环境和城市环境的数字化管理,实现极端气候、灾难和社会事件的预警,为灾难防范预留时间;灾后提供机动快速的通信恢复和救灾逃生方案制定,为抢险救灾工作和人民群众的生命财产安全提供通信和计算基础保障。

5.全息通信

媒介对人类社会的影响越来越大,它要随着不断变化的人类社会来不断的进化,在5G阶段AR/VR作为媒介更多的是应用于娱乐休闲,它带来的体验不可替代性较低。但随着2020年新冠疫情施虐,全球局势瞬息万变带来的诸多挑战激发了全球新一轮科技和产业的革命。

全息通信作为能打破物理隔离的关键技术,在“后疫情”时代势必将深入到教育、医学、工业、商业等国民生活的方方面面。6G时代下,全息应用正朝着成为现实的方向发展。通过将全息图叠加视频和音频流,实现全息化身的完全沉浸式体验,要实现这一点,需要跨多个数据流进行紧密同步,能以交互方式将多个源发送到一个或多个目标节点,因此我们可以预测完全沉浸式三维成像将给未来的网络带来巨大的挑战。

全息临场感将允许远程参与者投射到一个空间中,通过实时捕获、传输和呈现3D图像,结合6G无线网络、可穿戴显示器、移动机器人和无人机、专用处理器等,使地理上分布的一群人能处于真实或者虚拟的同一个环境下。全息通信可用于远程培训和教育应用程序,为学生提供参与和交互能力,还可以用于复杂和危险环境下的远程故障排除和修复。未来全息通信的广泛应用会使人与人之间的互相交流和会议将呈现多种丰富的形态,并具备更多增强功能。

三、6G 愿景

综合考虑业务发展趋势,现阶段联通对于未来6G愿景的初步设想,可以用 “智能、融合、绿色、可信”八个字来概括,愿景涵义可以如用图1所示“6GDNA”来进行诠释。

1  6G DNA 示意图

垂直三层:从网络连接的空间维度看,未来6G网络会是地面通信、空基通信和天基通信三层网络的全维度自然空间融合,提供全域泛在连接服务的网络。

左右三域:从具体功能的角度来看,未来6G网络架构应该包含感知资源域,功能控制域和服务应用域等具体功能域。

感知资源域将既具备对物理世界泛在信息的感知能力,例如人类的听觉、视觉、触觉甚至是情感意念的感知,温度、湿度等环境信息感知等,也包含对网络资源状态的感知。面向差异化应用环境复杂状态信息的泛在感知、融合和重塑,可以向网络提供感知信息资源,此外感知资源域还包括算力资源、存储资源等,为网络功能提供资源保证。

功能控制域提供端到端信息处理能力和服务化弹性架构,具备业务识别和精细化控制的能力。从业务情景出发,该域将对网络架构进行有效重塑,对网络资源和安全资源服务进行智能化编排,优化资源分配并控制不同的参数,实现架构的可弹性扩展。通过解耦物理网络设备间、安全资源与网络架构间的关联,为业务服务控制和安全监控提供诸多灵活性,从而促进资源效率、能源效率和运维效率的提升。

服务应用域是指承载在6G网络上的各类服务和应用的能力域,6G网络的新特性和新能力进一步拓宽服务和应用的能力范围,服务和应用的主要属性将包括但不限于性能、SLA、时间能力、空间能力和业务连续性等。业务应用与AI深度融合,向多类型用户提供按需随愿的弹性服务。

内生两链:结合用户和业务对网络的能力需求,以及网络运维对网络的能力需求来看,智能原生和安全可信将成为未来6G网络的核心基因链,传递和表达6G网络的进化特征。

智能原生将成为6G的核心基因,实现AI6G网络全融合。网元融合AI,升级为具备多维实时感知能力的智能网元;网络与AI融合,提升网络分析和决策能力,实现“自动驾驶网络”;服务与AI融合,理解业务属性并提供差异化服务,构建起从无序到可预测、可管理的服务保障能力。6G网络整体演进为拥有自学习、自适应、自生成、自恢复、自伸缩能力的内生智能网络。

安全可信将安全设计融入到网络设计和构建过程中。在6G网元构建、网络架构设计以及应用服务研发伊始,便全方位多角度融入动态、主动的安全防护能力和可记录、可追溯的可信免疫能力设计,将以对抗攻击为目的的安全防护提升为能够自主免疫的安全可信,使能和贯穿感知资源域安全、功能控制域安全和服务应用域安全。

整体而言,未来6G网络将实现全域融合和极致连接,为用户提供随愿按需定制的弹性开放服务,同时向智能原生、数字孪生、绿色共享、算网一体、安全可信等方向进行能力演进,用以实现“智能、融合、绿色、可信”的6G愿景。

摘自《中国联通6G白皮书》