6G：繼續(xù)體系結(jié)構(gòu)的變革

摘要：6G將是5G無線移動通信體系結(jié)構(gòu)變革的延續(xù)與深化。以增強寬帶與萬物互聯(lián)為應(yīng)用驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)，必然會從陸地蜂窩移動通信網(wǎng)向全域接入的無線通信網(wǎng)發(fā)展。5G開始了移動通信體系結(jié)構(gòu)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(wǎng)中，有諸多全域接入架構(gòu)技術(shù)需要6G去探索。

關(guān)鍵詞：6G； 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；萬物互聯(lián)

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(shù)是什么？全球業(yè)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究。

毫無無疑，與5G相比，6G應(yīng)該有更快的速率、更廣的覆蓋，且更加智能、安全、節(jié)能。但6G網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)如何才能達到這樣的目標(biāo)？唯有繼續(xù)進行5G無線移動網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的變革！

一個巨系統(tǒng)體系的建立和變革是具有革命性的。

半個世紀前，互聯(lián)網(wǎng)體系的建立，開創(chuàng)了全球數(shù)字化信息互聯(lián)互通時代；陸地移動通信蜂窩結(jié)構(gòu)的創(chuàng)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(biāo)準(zhǔn)時，就認識到要實現(xiàn)在任何時間、地點，與任何人的通信，僅靠地面通信系統(tǒng)是不行的，還需要天地一體化通信系統(tǒng)的支撐，因此人們試圖將衛(wèi)星通信納入移動通信標(biāo)準(zhǔn)體系。在討論4G標(biāo)準(zhǔn)時，人們進一步認識到要在人與人之間實現(xiàn)任何一種媒體的通信，僅靠陸地蜂窩移動系統(tǒng)是不行的，還須將廣域的蜂窩系統(tǒng)與有線域、局域、個域、空天域系統(tǒng)融為一個網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)時，這些設(shè)想都無法實現(xiàn)，因為這涉及移動通信的重大體系結(jié)構(gòu)的變革。體系結(jié)構(gòu)的變革需要兩大驅(qū)動力：迫切的應(yīng)用需求和變革所需的技術(shù)經(jīng)濟能力。在3G/4G標(biāo)準(zhǔn)建立時，這些驅(qū)動力都不存在，理想之花無法結(jié)出現(xiàn)實之果。因此，3G/4G僅聚焦于無線通信傳輸?shù)膶拵Щ夹g(shù)，而將體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展留給了未來。

隨著移動通信體系結(jié)構(gòu)變革兩大驅(qū)動力的出現(xiàn)，5G開始了移動通信網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)變革。一方面，隨著全球信息化的高速發(fā)展，移動通信迫切需要從人與人的互聯(lián)服務(wù)轉(zhuǎn)向物與物的互聯(lián)服務(wù)。面對未來萬物互聯(lián)的巨大需求，以人的信息交流為核心的移動通信體系結(jié)構(gòu)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(lián)網(wǎng)、中低軌衛(wèi)星通信等技術(shù)的高速發(fā)展，以及信息通信技術(shù)的深度融合，通信網(wǎng)絡(luò)開始走向軟件化、智能化、互聯(lián)網(wǎng)化、天地一體化，變革所需的技術(shù)經(jīng)濟條件開始具備。

以增強寬帶和萬物互聯(lián)為應(yīng)用驅(qū)動，5G開始將技術(shù)焦點從傳輸轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。面向萬物互聯(lián)的服務(wù)化接入網(wǎng)與核心網(wǎng)架構(gòu)變革是5G的技術(shù)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(jié)構(gòu)變革的延續(xù)與深化。以增強寬帶與萬物互聯(lián)為應(yīng)用驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)，必然要從陸地蜂窩移動通信網(wǎng)向全域接入的無線通信網(wǎng)發(fā)展。這樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)是以廣域移動網(wǎng)為核心，將有線域、局域、個域、空天海域融為一體，實現(xiàn)頻譜、功率、時空資源全域優(yōu)化，以及人與物信息無縫互聯(lián)的全域接入互聯(lián)分層網(wǎng)。新的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)實現(xiàn)多域系統(tǒng)的架構(gòu)統(tǒng)一，使萬物信息能夠快捷互聯(lián)互通。各域系統(tǒng)須針對不同需求，進行技術(shù)分層，從而實現(xiàn)功能互補。

在6G全域接入的無線通信網(wǎng)中，有諸多全域接入架構(gòu)技術(shù)需要人們?nèi)ヌ剿鳎纾?/p>

（1）增強寬帶與萬物互聯(lián)如何有效地進行架構(gòu)分層？如何有效地進行功能與應(yīng)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(tǒng)統(tǒng)一接入架構(gòu)？技術(shù)與應(yīng)用如何實現(xiàn)優(yōu)勢互補？天地技術(shù)與平臺如何實現(xiàn)互相支撐？

（3）廣域與局域、寬帶與窄帶、低頻與高頻如何統(tǒng)一架構(gòu)？如何簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)？如何進行功能協(xié)同？如何提高頻譜與功率效率？如何實現(xiàn)資源按需分配？

（4）公眾萬物互聯(lián)與行業(yè)萬物互聯(lián)如何實現(xiàn)分層結(jié)構(gòu)與控制？如何建立滿足公網(wǎng)與專網(wǎng)不同需求的技術(shù)體系？如何實現(xiàn)公網(wǎng)與專網(wǎng)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(shù)進行分級定義？如何構(gòu)建高安全、高可靠分級分層技術(shù)架構(gòu)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(lián)的不同需求？如何滿足公網(wǎng)與專網(wǎng)的不同需求？

今天， 移動通信網(wǎng)絡(luò)已是巨系統(tǒng)，無論是產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用規(guī)模，還是技術(shù)復(fù)雜度，都居全球信息產(chǎn)業(yè)的首位。一個巨系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的變革將會循序漸進地持續(xù)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(shù)目標(biāo)仍將是有限的，技術(shù)與應(yīng)用都不可能一蹴而就。

參考文獻

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

作者簡介

李少謙，電子科技大學(xué)教授、博導(dǎo)，IEEE Fellow，通信抗干擾技術(shù)國家級重點實驗室主任，國家新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)重大專項總體組成員，工業(yè)和信息化部通信科學(xué)技術(shù)委員會委員；四川省學(xué)術(shù)與技術(shù)帶頭人，國務(wù)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(shù)；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(fā)表論文200余篇，出版專著多部，獲授權(quán)專利70余項。