6G：繼續體系結構的變革

摘要：6G將是5G無線移動通信體系結構變革的延續與深化。以增強寬帶與萬物互聯為應用驅動的網絡，必然會從陸地蜂窩移動通信網向全域接入的無線通信網發展。5G開始了移動通信體系結構的變革，但還無法滿足未來需求，因此它僅是變革的開端，需要不斷改進。在全域接入的無線通信網中，有諸多全域接入架構技術需要6G去探索。

關鍵詞：6G； 網絡體系結構；萬物互聯

Abstract： 6G will be the continuation and deepening of the 5G wireless mobile communication architecture reformation. The applicationdriven network， which enhances broadband and interconnects all things， will inevitably develop from terrestrial cellular mobile communication networks to wireless communication networks with global access. 5G has started the transformation of mobile communication architecture， but it cannot meet the needs of the future， so it is only the beginning of change and needs continuous improvement. Among the wireless communication networks with global access， many global access architecture technologies need 6G to explore.

Keywords： 6G； network architecture； interconnection of everything

6G是什么？6G的核心技術是什么？全球業界都在研討這兩個問題，力爭在2023年前達成共識后開展技術標準的研究。

毫無無疑，與5G相比，6G應該有更快的速率、更廣的覆蓋，且更加智能、安全、節能。但6G網絡與技術如何才能達到這樣的目標？唯有繼續進行5G無線移動網絡體系結構的變革！

一個巨系統體系的建立和變革是具有革命性的。

半個世紀前，互聯網體系的建立，開創了全球數字化信息互聯互通時代；陸地移動通信蜂窩結構的創立，開始了全球個人通信的普及。

早在20多年前，人們在討論3G標準時，就認識到要實現在任何時間、地點，與任何人的通信，僅靠地面通信系統是不行的，還需要天地一體化通信系統的支撐，因此人們試圖將衛星通信納入移動通信標準體系。在討論4G標準時，人們進一步認識到要在人與人之間實現任何一種媒體的通信，僅靠陸地蜂窩移動系統是不行的，還須將廣域的蜂窩系統與有線域、局域、個域、空天域系統融為一個網絡。當時，這些設想都無法實現，因為這涉及移動通信的重大體系結構的變革。體系結構的變革需要兩大驅動力：迫切的應用需求和變革所需的技術經濟能力。在3G/4G標準建立時，這些驅動力都不存在，理想之花無法結出現實之果。因此，3G/4G僅聚焦于無線通信傳輸的寬帶化技術，而將體系結構的發展留給了未來。

隨著移動通信體系結構變革兩大驅動力的出現，5G開始了移動通信網絡的體系結構變革。一方面，隨著全球信息化的高速發展，移動通信迫切需要從人與人的互聯服務轉向物與物的互聯服務。面對未來萬物互聯的巨大需求，以人的信息交流為核心的移動通信體系結構無法滿足以感知和控制為核心的萬物互通新需求。而唯有變革才能滿足這一新需求。另一方面，隨著集成電路、軟件、人工智能、移動互聯網、中低軌衛星通信等技術的高速發展，以及信息通信技術的深度融合，通信網絡開始走向軟件化、智能化、互聯網化、天地一體化，變革所需的技術經濟條件開始具備。

以增強寬帶和萬物互聯為應用驅動，5G開始將技術焦點從傳輸轉向網絡架構。面向萬物互聯的服務化接入網與核心網架構變革是5G的技術核心，其意義十分重大。5G僅是變革的開始，目前許多探索并不盡如人意，離滿足未來的需求還差很遠，這需要不斷改進[1]。

6G將是5G移動通信體系結構變革的延續與深化。以增強寬帶與萬物互聯為應用驅動的網絡，必然要從陸地蜂窩移動通信網向全域接入的無線通信網發展。這樣的網絡應是以廣域移動網為核心，將有線域、局域、個域、空天海域融為一體，實現頻譜、功率、時空資源全域優化，以及人與物信息無縫互聯的全域接入互聯分層網。新的體系結構應實現多域系統的架構統一，使萬物信息能夠快捷互聯互通。各域系統須針對不同需求，進行技術分層，從而實現功能互補。

在6G全域接入的無線通信網中，有諸多全域接入架構技術需要人們去探索，如：

（1）增強寬帶與萬物互聯如何有效地進行架構分層？如何有效地進行功能與應用的分層和控制？全域切片在實踐中是否可行？

（2）如何建立地面與空天系統統一接入架構？技術與應用如何實現優勢互補？天地技術與平臺如何實現互相支撐？

（3）廣域與局域、寬帶與窄帶、低頻與高頻如何統一架構？如何簡化網絡結構？如何進行功能協同？如何提高頻譜與功率效率？如何實現資源按需分配？

（4）公眾萬物互聯與行業萬物互聯如何實現分層結構與控制？如何建立滿足公網與專網不同需求的技術體系？如何實現公網與專網不同需求的分級運維？

（5）如何針對不同需求對高安全、高可靠技術進行分級定義？如何構建高安全、高可靠分級分層技術架構與控制體系？

（6）頻譜資源分配與管理體系如何滿足人們增強寬帶與萬物互聯的不同需求？如何滿足公網與專網的不同需求？

今天， 移動通信網絡已是巨系統，無論是產業與應用規模，還是技術復雜度，都居全球信息產業的首位。一個巨系統體系結構的變革將會循序漸進地持續很長時間，因此6G也無法完成這個變革。6G在此變革中的技術目標仍將是有限的，技術與應用都不可能一蹴而就。

參考文獻

[1] 李少謙. 萬物互聯， 任重道遠 [J]. 中興通訊技術， 2020， 26（4）： 38-39. DOI： 10.12142/ZTE TJ.202004008

作者簡介

李少謙，電子科技大學教授、博導，IEEE Fellow，通信抗干擾技術國家級重點實驗室主任，國家新一代寬帶無線移動通信網重大專項總體組成員，工業和信息化部通信科學技術委員會委員；四川省學術與技術帶頭人，國務院政府特殊津貼獲得者；主要研究方向為無線與移動通信技術；主持完成了30余項國家級科研項目，獲國家、國防和省部級科技獎8次；發表論文200余篇，出版專著多部，獲授權專利70余項。