6G網(wǎng)絡主要驅(qū)動力分析

馬紅兵，李福昌，張忠皓，馬靜艷，劉秋妍（.中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信集團有限公司，北京 00033；.中國聯(lián)通研究院，北京 00048）

1 概述

隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人們對通信質(zhì)量要求的不斷提高，移動通信經(jīng)歷了迅猛的發(fā)展。移動通信技術(shù)從最初的模擬發(fā)展為數(shù)字，從語音發(fā)展為數(shù)據(jù)，從窄帶發(fā)展為寬帶，從單工發(fā)展為全雙工。移動通信經(jīng)歷了30多年的爆發(fā)式增長，目前已滲透到生活的各個領域，并成為推動社會發(fā)展的重要動力之一。

隨著全球5G商用化進程的加快，全球多區(qū)域國家和組織已陸續(xù)啟動6G 研究［1-3］。各國紛紛加大政策支持和資金投入力度以加快推動6G研究?？梢灶A見，未來5～10年，6G技術(shù)話語權(quán)的競爭勢將愈發(fā)激烈。

目前相關(guān)研究主要聚焦在6G 業(yè)務需求與底層無線技術(shù)等方向。國內(nèi)關(guān)于6G 網(wǎng)絡愿景、場景、指標以及關(guān)鍵技術(shù)目前處于熱烈討論中，其中對6G業(yè)務需求和網(wǎng)絡架構(gòu)的探討最先開始［4-8］。各科研院所和公司從不同的立場和技術(shù)角度出發(fā)，發(fā)布白皮書，對各自的6G 觀點進行了闡述，從中可以看到業(yè)界專家對6G發(fā)展的思考，雖然尚未形成一致的意見，但是能看到6G 的觀點在不斷的交匯和收斂。對于6G 使能技術(shù)還在開放式的探討中［9］，更多的是從獨立的技術(shù)本身的可行性角度出發(fā)，尚未考慮技術(shù)之間的影響和系統(tǒng)性的關(guān)聯(lián)分析。智慧內(nèi)生和安全內(nèi)生成為重點方向，高應用潛力和高價值關(guān)鍵使能技術(shù)是目前關(guān)注的重點。

經(jīng)過2 年的積累，對于6G 網(wǎng)絡需求、愿景和關(guān)鍵技術(shù)的討論從發(fā)散走向聚焦，對于6G的場景、需求、關(guān)鍵技術(shù)和研究進度逐步有了一定的共識。在后續(xù)的討論中，對于6G 的技術(shù)觀點將進一步收斂、在一些主要的要素上達成共識。同時，不同的觀點將有更明顯的碰撞，特別在某些問題上的分歧將會更加凸顯。在6G網(wǎng)絡技術(shù)完成標準化之前，相關(guān)探討會將經(jīng)歷多次迭代式或者螺旋上升式的演進過程。

本文主要探討6G 網(wǎng)絡的驅(qū)動力。透過移動通信網(wǎng)絡發(fā)展現(xiàn)象分析通信系統(tǒng)不斷演進的驅(qū)動力，以便更準確地把握6G 網(wǎng)絡主要驅(qū)動力，避免在6G 系統(tǒng)設計中對于6G需求預估不足或追求過高技術(shù)指標，更好地推動6G的發(fā)展。

2 移動通信發(fā)展回顧

如圖1所示，從上世紀80年代開始，第1代移動通信開始走入大眾生活，僅提供語音服務；到了90年代，第2 代移動通信逐漸成熟，在語音基礎上增加的短信息服務；到了本世紀初，第3 代移動通信出現(xiàn)，為客戶提供了數(shù)據(jù)服務，以蘋果為代表的智能手機開始廣泛應用；到了2010 年，第4 代移動通信開始商用，為客戶提供了更加優(yōu)質(zhì)的體驗，催生了以微信、王者榮耀、抖音等為代表的移動互聯(lián)網(wǎng)應用。在2019年，部署了第5代移動通信。

圖1 移動通信發(fā)展歷程

a）第1代移動通信（1G）。第1代移動通信是模擬通信，僅支持語音。代表系統(tǒng)有移動電話系統(tǒng)（AMPS）和全球接入通信系統(tǒng)（TACS）等。由于1G 采用模擬信號傳輸，所以其容量非常有限，一般只能傳輸語音信號，且存在語音品質(zhì)低、信號不穩(wěn)定、涵蓋范圍不夠全面、安全性差和易受干擾等問題。

b）第2代移動通信（2G）。第2代移動通信采用的是數(shù)字調(diào)制技術(shù)。其主要業(yè)務是語音，但是文字信息的傳輸由此開始，這成為當今移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎。2G時代也是移動通信標準爭奪的開始，主要通信標準有GSM 歐洲標準和CDMA 技術(shù)，標準化程度高并為用戶提供無縫的國際漫游。但是數(shù)據(jù)通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業(yè)務的需求。

c）第3代移動通信（3G）。第3代移動通信通過開辟新的電磁波頻譜、制定新的通信標準，速率可達2 Mbit/s～50 Mbit/s，速度的大幅提升和穩(wěn)定性的提高，使大數(shù)據(jù)的傳送更為普遍，移動通信有更多樣化的應用，因此3G 被視為開啟移動通信新紀元的關(guān)鍵。CD?MA 技術(shù)是3G 技術(shù)的基礎，由此衍生的3G 技術(shù)的3 種國際標準分別是CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。

d）第4代移動通信（4G）。第4代移動通信系統(tǒng)支持IP 多媒體業(yè)務，用戶峰值速率可達100 Mbit/s～1 Gbit/s，能支持各種類型多媒體業(yè)務。4G 是以正交頻分多址（OFDMA）技術(shù)為核心，由3GPP 組織制定的全球通用標準，包括TDD（時分雙工）和FDD（頻分雙工）2種制式，二者相似度達90%，差異較小。

e）第5 代移動通信（5G）。第5 代移動通信技術(shù)，實現(xiàn)從人與人之間的通信到人與物、物與物之間的通信，實現(xiàn)萬物互聯(lián)，推動社會發(fā)展。以5G 為代表的信息技術(shù)已全面滲透到各行各業(yè)，隨著用戶的需求不斷演進，更優(yōu)質(zhì)的業(yè)務體驗，更多垂直行業(yè)業(yè)務的拓展，都將驅(qū)動移動通信網(wǎng)絡不斷向前發(fā)展。

3 移動通信驅(qū)動力因素分析

回顧整個移動通信發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)1G 到5G的演進呈現(xiàn)如下特點。

a）支持場景逐步多樣化，從簡單的語音演進至三大場景典型業(yè)務。面對多樣化場景和差異化性能需求，移動通信網(wǎng)絡通過重構(gòu)或優(yōu)化網(wǎng)絡架構(gòu)、協(xié)議方案，以多樣化的技術(shù)如新型多址技術(shù)、大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、全頻譜接入、新型網(wǎng)絡架構(gòu)等提供針對性的解決方案。

b）以通信速率的巨大提升為標志。從2G 的千比特每秒量級提升至5G 的吉比特每秒量級。移動通信向著更快的傳輸速度、更低的時延和海量數(shù)據(jù)連接的方向持續(xù)演進。

c）商業(yè)模式從連接服務向內(nèi)容服務轉(zhuǎn)變。2G 網(wǎng)絡僅支持語音與短信服務，運營商通過為消費者提供語音、短信連接服務獲得收益，話務量、短信量是收費標準。3G、4G 時代主要是流量價值經(jīng)營模式，語音、短信、流量三者并存，在按量收費的同時，“內(nèi)容流量付費”也成為重要選項。5G 網(wǎng)絡極大拓展了應用場景，服務對象涵蓋人與物，網(wǎng)絡成為打通人際交互、人機交互、機器互聯(lián)的強大媒介，商業(yè)模式逐步分化為2C與2B 2種。

如圖2 所示，移動通信發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律和螺旋上升的發(fā)展脈絡為：新業(yè)務需求、新技術(shù)驅(qū)動和新商務模式，在驅(qū)動著移動通信的發(fā)展。

圖2 移動通信螺旋上升發(fā)展

三者間是相互影響相互限制、相互作用、螺旋上升。在每一代通信系統(tǒng)，由于技術(shù)方面的限制和商務模式的限制并不能滿足所有的新業(yè)務需求。同樣地，由于需求的變化和商務模式的限制，新的技術(shù)可能并不能馬上得到應用。新的商務模式會極大地刺激業(yè)務需求和技術(shù)的迭代更新，但同時，商務模式的探索有可能由于需求和技術(shù)的不成熟受挫。從1G～5G 的發(fā)展歷程，可以看到一個螺旋上升的周期大約是10年?，F(xiàn)在業(yè)界常說移動通信發(fā)展的規(guī)律是10年，其實是指移動通信在內(nèi)在驅(qū)動力作用下，每隔大約10年就會產(chǎn)生一次更新?lián)Q代。10 年一代是既有事實，但不一定代表這就是規(guī)律，最終還是取決于業(yè)務需求、技術(shù)和商業(yè)模式的綜合作用。因此在討論6G發(fā)展的時候，除考慮技術(shù)因素外，還要考慮業(yè)務繼承、行業(yè)良性發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈能力等多方面因素。

在考慮6G網(wǎng)絡發(fā)展時，可以從5G網(wǎng)絡出發(fā)，從業(yè)務發(fā)展、技術(shù)發(fā)展和商務模式3 個維度來探討6G 網(wǎng)絡的發(fā)展和商務模式。

4 業(yè)務新需求

6G 網(wǎng)絡業(yè)務需求的根源在于社會的深刻變化和行業(yè)需求的發(fā)展。

從社會宏觀發(fā)展來看，未來5～10 年，我國經(jīng)濟發(fā)展和社會運行處于關(guān)鍵變革期。首先是國家著力構(gòu)建“雙循環(huán)”發(fā)展格局，擴大內(nèi)需是戰(zhàn)略基點，培育完整內(nèi)需體系、暢通國內(nèi)大循環(huán)，促進國內(nèi)國際雙循環(huán)，亟需數(shù)字技術(shù)貫通和賦能。其次是生活、生產(chǎn)、社會全面加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)字經(jīng)濟催生出的各種新業(yè)態(tài)，將成為我國經(jīng)濟新的重要增長點，新技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的融合奠定未來經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展基礎。再次是城鎮(zhèn)化、人口老齡化帶來社會問題的同時，對教育、醫(yī)療、養(yǎng)老的信息化提出更多的要求，如可持續(xù)性發(fā)展、改善醫(yī)療公平、增強教育公平、支撐人口老齡化、優(yōu)化城市化進程等方面。

在通信行業(yè)發(fā)展方面，未來5～10年，ICT服務市場將處于關(guān)鍵發(fā)展期，2B 類ICT 服務高速發(fā)展，2C 類網(wǎng)絡服務將再次繁榮。隨著5G網(wǎng)絡與行業(yè)深度融合，行業(yè)市場進入全面數(shù)字化轉(zhuǎn)型關(guān)鍵階段，出現(xiàn)數(shù)字孿生、柔性生產(chǎn)、線上展覽等規(guī)模應用。數(shù)字生活時代用戶個性化需求日益明顯，對網(wǎng)絡帶寬、時延、網(wǎng)絡質(zhì)量要求更高，并且新交互帶來新業(yè)務和商務模式。

社會的深刻變化和行業(yè)需求的發(fā)展，最終將轉(zhuǎn)化為業(yè)務需求，驅(qū)動網(wǎng)絡向前發(fā)展。

6G 網(wǎng)絡面對的最直接的業(yè)務需求來自2 個方面，一是當前已明確但是5G網(wǎng)絡尚無法滿足的業(yè)務需求，二是未來可能出現(xiàn)的高價值業(yè)務的需求。

當前已經(jīng)明確但是5G 網(wǎng)絡尚無法滿足的需求主要包括5G網(wǎng)絡對外業(yè)務服務能力方面的需求和5G網(wǎng)絡運營方面的需求2 個方面。在5G 網(wǎng)絡對外業(yè)務服務能力方面，當前5G 網(wǎng)絡尚不能滿足空、天、海全覆蓋，尚不能完全滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)對于高可靠低時延確定性的業(yè)務需求。在網(wǎng)絡運營方面，當前5G網(wǎng)絡尚不能滿足運營商對于網(wǎng)絡綠色節(jié)能、智能運維、柔性可編排、共享能力、安全內(nèi)生的要求。

隨著5G 網(wǎng)絡建設的逐步加速和對社會生產(chǎn)所帶來的改變將逐步深入，社會、生產(chǎn)、生活對網(wǎng)絡的需求將不斷演進和明朗。未來可能出現(xiàn)的高價值業(yè)務來自更多豐富的個人業(yè)務和垂直行業(yè)業(yè)務的拓展。從2C 角度來看，未來業(yè)務需要對消費者的社會活動和生活體驗帶來更深層次的改變，包括無人駕駛、全息、用于健康監(jiān)測的新型穿戴、虛擬互動等新型業(yè)務全面落地；更具情境感知的體驗增強，視覺、溫度及動作感知融入到日常應用，使用戶得到無感知的安全保障；數(shù)字貨幣、家庭機器人等社會演進帶來的業(yè)務升級等等。從2B 角度來看，5G 設計的三大場景已經(jīng)開始賦能垂直行業(yè)，帶來低時延、高連接性及大帶寬的網(wǎng)絡特性。但伴隨著垂直行業(yè)不斷數(shù)字化升級，新型業(yè)務場景將持續(xù)涌現(xiàn)，如倉儲物流的大規(guī)模機器人、無人機的使用，工業(yè)界數(shù)字孿生、全息圖、確定性控制等極致網(wǎng)絡連接需求，都將會給現(xiàn)有網(wǎng)絡技術(shù)帶來挑戰(zhàn)。因此，行業(yè)應用及業(yè)務需求將推動移動通信網(wǎng)絡持續(xù)向下一代演進，使得網(wǎng)絡性能不斷升級、優(yōu)化和演進，具備更廣維度的極致網(wǎng)絡能力。

5 技術(shù)新驅(qū)動

現(xiàn)階段對未來網(wǎng)絡愿景的美好展望會促使從業(yè)者不斷思考哪些技術(shù)的應用可以使能和實現(xiàn)預期目標，多種跨領域新技術(shù)的不斷引入又會催生對下一代網(wǎng)絡愿景的新期待，并不斷豐富未來網(wǎng)絡相關(guān)技術(shù)的范疇，促進多種技術(shù)的融合。兩者互相促進相輔相成，不斷推動移動通信網(wǎng)絡向前演進。

從網(wǎng)絡側(cè)看，IT與CT技術(shù)不斷融合，促使服務化、云原生、AI 等創(chuàng)新技術(shù)應用于移動網(wǎng)絡。同時，隨著區(qū)塊鏈、數(shù)字孿生等新型技術(shù)的出現(xiàn)與不斷發(fā)展，其優(yōu)勢可以給移動網(wǎng)帶來更多維度的性能提升。計算領域多芯粒技術(shù)，高速互聯(lián)技術(shù)等大大促進計算能力的提升，使得移動網(wǎng)處理更大計算量更復雜的業(yè)務成為可能。此外，其他網(wǎng)絡技術(shù)體系比如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、確定性網(wǎng)絡、衛(wèi)星網(wǎng)絡的普及和技術(shù)突破，也將帶給移動網(wǎng)不斷融合演進的動力。

從空口側(cè)看，豐富的頻率資源可用于提供極致速率連接的高頻通信技術(shù)，并將地面無線移動通信擴展至空天地一體化融合網(wǎng)絡通信技術(shù)。實現(xiàn)對無線傳播信道的主動智能調(diào)控，構(gòu)建6G無線環(huán)境智能可編程新范式的智能超表面技術(shù)，可以大幅提升通信系統(tǒng)傳輸容量和網(wǎng)絡頻譜效率的軌道角動量技術(shù)等，都是下一代空口技術(shù)的高潛力使能技術(shù)。

從終端側(cè)看，新型材料、天線、傳感器及電池制造技術(shù)不斷成熟，推動終端不斷向微型化、小型化、綠色安全和更大容量方向演進，給移動終端帶來全新能力和形態(tài)，使得新型可穿戴甚至是植入式終端設備成為可能。全息成像類技術(shù)和終端屏顯技術(shù)的革新，使新型全息類、沉浸式XR 類移動業(yè)務、人體域感知通信應用成為可能，推動移動業(yè)務及移動網(wǎng)絡不斷向前演進。

6 商業(yè)新模式

從商業(yè)模式角度看，2G 時代移動通信網(wǎng)絡是基礎連接服務模式，2G 網(wǎng)絡僅支持語音與短信服務，運營商通過為消費者提供語音、短信連接服務獲得收益，話務量、短信量是收費標準。

3G、4G 時代主要是流量價值經(jīng)營模式：3G 網(wǎng)絡初步提供數(shù)據(jù)通信功能，4G 網(wǎng)絡帶寬的提升使得數(shù)據(jù)進一步替代語音成為業(yè)務主流，并催生移動端視頻業(yè)務，“流量+視頻”價值凸顯，運營商、OTT、消費者三者逐步融合，多邊合作初現(xiàn)端倪，流量經(jīng)營成為發(fā)展關(guān)鍵，語音、短信、流量三者并存，在按量收費的同時，“內(nèi)容流量付費”也成為重要選項。

5G 網(wǎng)絡極大拓展了應用場景，服務對象涵蓋人與物，網(wǎng)絡成為打通人際交互、人機交互、機器互聯(lián)的強大媒介，商業(yè)模式逐步分化為2C 與2B2 種。5G 時代2C 模式特點依舊，除傳統(tǒng)付費模式外，帶寬/上網(wǎng)速率正在被通信運營商納入收費量綱內(nèi)；2B 模式的服務對象主要是物/機器，企業(yè)客戶對于帶寬、時延、可靠性、連接量、安全/私密性等網(wǎng)絡質(zhì)量要求更高，5G 網(wǎng)絡擁有的切片、專網(wǎng)能力成為滿足用戶需求差異化需求的新產(chǎn)品形態(tài)，網(wǎng)絡即服務（NaaS）模式正在逐步成為通信運營商面向2B市場的主要服務模式。此外，由于行業(yè)用戶需求的多樣化、個性化，運營商正在逐步構(gòu)建包含云商、設備商、垂直行業(yè)解決方案專家等的多邊合作生態(tài)，最大化釋放5G網(wǎng)絡能力。

目前6G技術(shù)尚未成熟，對于未來商業(yè)模式的展望探討有助于促使未來網(wǎng)絡潛能的充分發(fā)掘。展望下一代網(wǎng)絡通信，空天地海全維度自然空間融合網(wǎng)絡體系以及海量的感知數(shù)據(jù)不僅將徹底改變?nèi)祟悓κ澜绲恼J知，也將徹底改變我們的經(jīng)濟和社會生活，催生新的商業(yè)模式。

首先是基于產(chǎn)品的商業(yè)模式。面向個人和家庭用戶，未來網(wǎng)絡除提供傳統(tǒng)的流量+體驗+連接+新形態(tài)的產(chǎn)品外，還將增加太比特級（Tbit/s）峰值速率、吉比特級（Gbit/s）用戶體驗速率、接近有線傳輸可靠性等元素在內(nèi)的新型產(chǎn)品，滿足用戶對網(wǎng)絡的多元化和個性化需求；面向行業(yè)用戶，將按需調(diào)整網(wǎng)絡布局，實現(xiàn)產(chǎn)品形態(tài)的場景化，結(jié)合高吞吐量、超低時延抖動、超高安全、立體覆蓋、超高定位精度等特性，為用戶提供保障行業(yè)需求的彈性服務。

其次是基于服務的商業(yè)模式。物物之間、萬物與人類之間，皆可通過6G 網(wǎng)絡實現(xiàn)信息連接，形成海量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)應用服務將迎來前所未有的行業(yè)機遇，數(shù)據(jù)驅(qū)動型企業(yè)也將成為企業(yè)未來的主要存在方式。通過數(shù)據(jù)應用服務，不僅能為企業(yè)提供數(shù)據(jù)刻畫、分析、挖掘、觀測甚至調(diào)控的運營決策建議，還能協(xié)助企業(yè)進行產(chǎn)品監(jiān)測、流程優(yōu)化、生產(chǎn)管理等，提高運營效率，降低成本，改善質(zhì)量。

最后是基于生態(tài)的商業(yè)模式。6G 將實現(xiàn)多種網(wǎng)絡的融合互通，服務場景也得到極度擴充。一方面，運營商網(wǎng)絡、衛(wèi)星網(wǎng)絡等將在各自專業(yè)領域內(nèi)持續(xù)發(fā)揮作用；另一方面，6G 網(wǎng)絡性能的極致提升將持續(xù)催生應用走深、拓寬，新形態(tài)的應用如全域應急、全息通信將涉及多地域、多網(wǎng)絡、多服務，單一網(wǎng)絡將僅能作為其中某一個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，網(wǎng)絡側(cè)企業(yè)需要全力合作方能滿足新應用的所有需求，網(wǎng)絡需要有自由組合搭配的能力，各方需要適應“被模塊化”。6G 時代，多方合作、自由組合的商業(yè)生態(tài)將成為主流，專注于協(xié)調(diào)、對接、集成各方網(wǎng)絡的網(wǎng)絡集成業(yè)務可能會成為重要的新型商業(yè)形態(tài)。

7 結(jié)束語

本文通過分析移動網(wǎng)絡發(fā)展歷程，提出移動通信發(fā)展的驅(qū)動力包括業(yè)務驅(qū)動力、技術(shù)驅(qū)動力和商業(yè)模式驅(qū)動力。在此基礎上，分析6G移動通信網(wǎng)絡發(fā)展驅(qū)動力，提出社會深刻變化和行業(yè)發(fā)展將最終轉(zhuǎn)變?yōu)闃I(yè)務需求，表現(xiàn)為持續(xù)發(fā)展的業(yè)務需求和網(wǎng)絡自身的演進需求；從網(wǎng)絡、空口和終端的角度對6G 技術(shù)驅(qū)動力進行了分析；最后，對6G商業(yè)模式進行了初步探討，對基于產(chǎn)品、基于服務和基于生態(tài)的商業(yè)模式進行可行性分析。6G 網(wǎng)絡業(yè)務、技術(shù)、商業(yè)模式的驅(qū)動力因素，將隨著6G研究、標準化、商業(yè)化的進程互相影響、互相促進，共同發(fā)揮作用。對6G 驅(qū)動力的分析，將有助于了解和掌握6G 發(fā)展脈絡，更好地規(guī)劃6G 相關(guān)研究和標準化，助力6G商業(yè)化的成功。