中國信息通信研究院 王志勤 杜 瀅

1 5G開啟萬物互聯(lián)

5G作為新一代信息通信技術(shù)領(lǐng)域的引領(lǐng)性技術(shù)，是賦能數(shù)字經(jīng)濟的關(guān)鍵底座。我國5G商用兩年來，5G基站數(shù)量超過90萬個，5G終端連接數(shù)超3.3億，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和連接數(shù)均超過全球70%，5G在文旅、工業(yè)、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域應(yīng)用探索活躍。雖然我國5G在一些重點領(lǐng)域已實現(xiàn)0到1的突破，但要實現(xiàn)大規(guī)?？蓮?fù)制，還面臨許多挑戰(zhàn)。5G消費領(lǐng)域的應(yīng)用需要更豐富的VR/AR、超高清視頻等加持。5G要為千行百業(yè)賦能、賦智和賦值，在加強與行業(yè)技術(shù)與知識結(jié)合的同時，也要增強5G技術(shù)產(chǎn)業(yè)能力。

5G技術(shù)的發(fā)展演進將提供更高的能力、不斷拓展新的應(yīng)用。5G定義的三大應(yīng)用場景，在5G技術(shù)標準中逐步定義和完善。國際標準組織3GPP在2018年6月發(fā)布了5G第一版本R15標準,重點定義了增強寬帶移動場景，2020年6月發(fā)布的R16版本完成了低時延高可靠場景，R17標準將在2022年6月完成，支持低功耗的中高速物聯(lián)網(wǎng)。3GPP將R18及其之后的5G增強技術(shù)命名為5G-Advanced，開啟了5G后半場技術(shù)新征程。

面向2030年人類社會將進入智能化時代。6G將服務(wù)于人、機、物，實現(xiàn)由萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)的躍遷。當前雖然國際電信聯(lián)盟ITU啟動了《6G技術(shù)趨勢及遠景研究》，但6G仍尚處于愿景階段，實質(zhì)的標準化工作將在2025年之后啟動。

2 5G-Advanced演進為萬物互聯(lián)提供更強支撐

今年3GPP啟動了5G-Advanced(簡稱5G-A)階段R18標準的討論，產(chǎn)業(yè)界對5G演進方向形成了一定的共識，提出了一些潛在的技術(shù)。總體來看，5G將提供更強能力、更豐富場景，向著更加綠色、更加智能和更加安全的方向發(fā)展。

2.1 更強能力：增強用戶體驗、行業(yè)支撐能力

5G標準演進持續(xù)增強網(wǎng)絡(luò)性能，精細化滿足行業(yè)需求。在寬帶移動方面，通過多天線技術(shù)、靈活雙工、毫米波靈活組網(wǎng)等提升頻譜效率；基于5G的廣播多播業(yè)務(wù)，面向XR、云游戲等網(wǎng)絡(luò)容量和性能增強，提升業(yè)務(wù)能力。在面向垂直行業(yè)的精細化場景設(shè)計方面，針對更多垂直行業(yè)應(yīng)用支持更多終端類型，如新物聯(lián)網(wǎng)終端、低功耗定位終端和近零功率終端等；提供更多低時延高可靠及大連接物聯(lián)網(wǎng)場景的增強，如與時間敏感網(wǎng)絡(luò)TSN更緊密的結(jié)合等。

1)增強提升用戶體驗

XR和云游戲業(yè)務(wù)：XR和云游戲業(yè)務(wù)要求至少30-100Mb/s數(shù)據(jù)速率、20ms端到端低時延、高至99.99%的可靠性，此外，XR和云游戲業(yè)務(wù)包含多個數(shù)據(jù)流，不同數(shù)據(jù)流的QoS要求不同，且多個業(yè)務(wù)流間需協(xié)同配合。這需要采用網(wǎng)絡(luò)編碼方案等提升數(shù)據(jù)速率；通過識別XR業(yè)務(wù)中多個數(shù)據(jù)流的端到端QoS機制，增強網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的感知；結(jié)合業(yè)務(wù)模型特點，優(yōu)化調(diào)度和鏈路自適應(yīng)方案等。

觸覺和多模態(tài)通信服務(wù)：觸覺和多模態(tài)通信服務(wù)是通過視頻、音頻、環(huán)境感知、觸覺等影響用戶體驗的多種輸入，結(jié)合超低時延、超高可靠性和安全性等網(wǎng)絡(luò)能力，來實現(xiàn)真正的沉浸式用戶體驗。這一方面要求5G網(wǎng)絡(luò)需滿足不同數(shù)據(jù)流的不同網(wǎng)速、時延和可靠性需求，識別多形態(tài)業(yè)務(wù)的多數(shù)據(jù)流，另一方面，沉浸式業(yè)務(wù)需要更豐富的環(huán)境感知信息，這將觸發(fā)如何利用5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)感知能力的研究，實現(xiàn)5G通信和感知的融合，激發(fā)5G新業(yè)務(wù)活力。

2)加強行業(yè)支撐能力

高精度定位：5G大帶寬和大規(guī)模天線設(shè)計能提供更高精度的定位能力，實現(xiàn)亞米級高精度定位。對于通用的商業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)1米的定位精度，對于垂直應(yīng)用實現(xiàn)0.2米的定位精度。在5G低時延系統(tǒng)框架下，R17標準通過按需發(fā)送的定位導(dǎo)頻信號的方案，將定位時延從秒級降低到毫秒級。在5G-A中，有望通過聚合不連續(xù)帶寬，進一步提高定位精度；針對5G中高速物聯(lián)網(wǎng)終端，進一步優(yōu)化窄帶寬定位性能，實現(xiàn)低功耗定位能力；針對車聯(lián)網(wǎng)場景，研究基于終端直通鏈路的參考信號測量進行終端定位等。

無線上行容量增強等技術(shù)：智慧工廠、視頻監(jiān)控、高清視頻等應(yīng)用，對上行數(shù)據(jù)傳輸要求高，但網(wǎng)絡(luò)的天線配置、TDD時隙配置多側(cè)重于下行，5G-A將在上行引入更高調(diào)制能力，上行數(shù)據(jù)解調(diào)參考信號的增強，更靈活的載波分配和配置等。此外，在5G框架下引入一些新技術(shù)，如在一定條件下引入全雙工技術(shù)，提高系統(tǒng)容量。增強毫米波覆蓋、毫米波波束管理等方向。

2.2 更豐富場景：天地一體綜合解決方案

隨著5G的規(guī)模部署，探索新的5G應(yīng)用場景，可服務(wù)于更多業(yè)務(wù)和行業(yè)。

非地面通信：衛(wèi)星通信與5G網(wǎng)絡(luò)融合是構(gòu)建海陸空天地一體化綜合通信網(wǎng)的解決方案。為支持更廣泛覆蓋、更密集的設(shè)備連接、更多樣的服務(wù)類型，從衛(wèi)星用透傳方式轉(zhuǎn)發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)信號的通信方式，將逐步研究支持衛(wèi)星非透明傳輸?shù)膱鼍?，在衛(wèi)星上做部分或全部的基站協(xié)議處理等。

無人機通信：研究解決成群的無人機在網(wǎng)絡(luò)中通信的路徑管理、干擾管理等問題，拓展無人機的應(yīng)用模式，滿足業(yè)務(wù)的可靠性、時延特性、安全性等多樣化需求。感知探測、無人機身份和場景識別、移動性管理、功率控制等技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化有望促進無人機的發(fā)展。

終端直通鏈路：終端與終端之間的直通鏈路通信在車聯(lián)網(wǎng)開始應(yīng)用，為增強直通鏈路的傳輸速率、可靠性、定位精度、通信距離等，多跳中繼、載波聚合、免授權(quán)、高頻通信等成為演進方向。

2.3 更加綠色：智能化、新模式降低能耗

當前5G發(fā)展中能耗問題凸顯，5G技術(shù)標準一直努力降低5G能耗，包含網(wǎng)絡(luò)側(cè)節(jié)能和終端側(cè)節(jié)能。

1)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能。移動通信網(wǎng)絡(luò)的功耗主要來自于基站，特別是基站的有源天線單元AAU，由于5G基站更高頻點、百兆帶寬、大規(guī)模天線配置，其功耗高于4G基站。網(wǎng)絡(luò)節(jié)能將研究更靈活和動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方案，如在無數(shù)據(jù)傳輸時，進一步延長常駐信號的發(fā)送周期，或優(yōu)化常駐信號設(shè)計；在低數(shù)據(jù)負載時，關(guān)閉一些射頻鏈路，并考慮利用人工智能的預(yù)測能力，實現(xiàn)智能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)能。

2)近零功耗終端。近零功耗(Almost Zero Power，AZP)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景下成為熱點。采用近零功率設(shè)計，在待機條件下終端依賴少量能量只偵聽喚醒信號，在需要工作時才喚醒主要通信模塊。

2.4 更加智能：5G與人工智能融合

與人工智能(AI)技術(shù)的融合是5G重要演進方向。從理論上看，利用AI技術(shù)，可以在無線通信傳統(tǒng)的時域、頻域和空域維度外，開啟一個智能維度。通過對大數(shù)據(jù)、算力和AI技術(shù)等基本因素的合理利用，進一步提升5G系統(tǒng)性能。5G與AI結(jié)合是利用人工智能技術(shù)增強無線側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)功能和性能，網(wǎng)絡(luò)也能夠更高效地支持人工智能的應(yīng)用。

5G與AI融合逐步從網(wǎng)絡(luò)采用AI技術(shù)發(fā)展到無線接口。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理及基于AI的邊緣計算、網(wǎng)絡(luò)切片等是當前研究熱點?；贏I的物理層增強成為R18的重點研究方向。采用AI技術(shù)，多項物理層基礎(chǔ)技術(shù)有望得到性能提升，比較典型的有基于AI的信道信息反饋，基于AI的參考信號解調(diào)、信道預(yù)測、波束管理等。5G與AI結(jié)合中相關(guān)用例的數(shù)據(jù)集、算法、模型、仿真驗證方法研究還需要探索與積累。

2.5 更加安全：構(gòu)建內(nèi)生安全體系架構(gòu)

移動通信網(wǎng)絡(luò)正進一步朝著“全維、全域”發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的智能化、邊緣化、開放化助力數(shù)字世界與物理世界深度融合。隨著網(wǎng)絡(luò)邊界模糊化、業(yè)務(wù)復(fù)雜化加劇，為了適應(yīng)新業(yè)務(wù)、新架構(gòu)、新技術(shù)及安全形勢的變化，5G-A網(wǎng)絡(luò)安全將打破傳統(tǒng)的分立、靜態(tài)、外掛式的安全機制，向著“自驅(qū)動、自適應(yīng)、自演進”的智能防御體系和彈性內(nèi)生安全架構(gòu)演進。網(wǎng)絡(luò)在確保提供高可靠通信能力、高可用服務(wù)能力的同時，還將提供可擴展架構(gòu)、差異化安全能力、安全彈性伸縮、動態(tài)部署與配置等高可信安全能力，實現(xiàn)通信、服務(wù)、安全一體化共生演進與全面發(fā)展。

提供更高的安全能力主要有以下三個方案。一是安全可信增強。異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)的集中式、去中心化和第三方信任模式(如零信任安全)并存的多模信任架構(gòu)將從根源上解決當前中心化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨的安全可信問題，增強安全可信基礎(chǔ)。二是網(wǎng)絡(luò)韌性提升。基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和深度學習算法模型對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等多維數(shù)據(jù)感知學習，根據(jù)用戶和垂直應(yīng)用的安全需求實現(xiàn)動態(tài)編排、彈性部署等安全能力，大大提升網(wǎng)絡(luò)效能、靈活性和安全韌性。三是協(xié)同防御加強。通過建立端、邊、網(wǎng)、云智能主體間的泛在交互和協(xié)同機制，準確感知網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢并預(yù)測潛在風險，助力安全策略最優(yōu)集自適應(yīng)生成與執(zhí)行，實現(xiàn)主動縱深安全防御和安全風險自動處置，強化跨網(wǎng)絡(luò)、跨層、跨邊界的協(xié)作式安全防護能力。

3 6G將助力人類實現(xiàn)萬物智聯(lián)

隨著5G的商用，全球開啟了下一代移動通信(6G)的探索研究。面向2030年及未來，人類社會將進入智能化時代，社會服務(wù)均衡化、高端化，社會治理科學化、精準化，社會發(fā)展綠色化、節(jié)能化將成為未來社會的發(fā)展趨勢。6G在5G基礎(chǔ)上，將從服務(wù)于人、人與物，進一步拓展到支撐智能體的高效互聯(lián)，將實現(xiàn)由萬物互聯(lián)到萬物智聯(lián)的躍遷，成為聯(lián)接真實物理世界與虛擬數(shù)字世界的紐帶，將持續(xù)提升人們的生活品質(zhì)，促進社會生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型升級，并且為人類社會可持續(xù)發(fā)展的終極目標做出貢獻，最終將助力人類社會實現(xiàn)“萬物智聯(lián)、數(shù)字孿生”的美好愿景。

我國IMT-2030(6G)推進組在6月份正式發(fā)布《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)》白皮書，提出了業(yè)界廣泛關(guān)注的6G十大潛在關(guān)鍵技術(shù)方向，包括了內(nèi)生智能的新空口和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，增強型無線空口技術(shù)、新物理維度無線傳輸技術(shù)、新型頻譜使用技術(shù)、通信感知一體化技術(shù)等新型無線技術(shù)，分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、算力感知網(wǎng)絡(luò)、確定性網(wǎng)絡(luò)、星地一體融合組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全等新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這些技術(shù)方向與當前5G-A演進的方向比較一致，例如內(nèi)生智能、通信感知融合、內(nèi)生安全等。6G將致力于在全新的技術(shù)架構(gòu)體系實現(xiàn)新理念，而5G-A技術(shù)將在5G基礎(chǔ)架構(gòu)下進行增強。盡早在5G-A階段引入這些新技術(shù)研究與應(yīng)用，將提升5G的性能、拓展應(yīng)用范圍，也為6G的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

5G的成功商用是6G發(fā)展的前提。希望5G-A技術(shù)不斷創(chuàng)新演進，加快萬物互聯(lián)向萬物智聯(lián)的發(fā)展，成為我國數(shù)字經(jīng)濟繁榮發(fā)展的強勁動力。