元宇宙不是6G剛需 行業應用是研究重點

在全球6G技術大會上，中國工程院院士、未來移動通信論壇理事長鄔賀銓發布題為《對6G研究的10點思考》的演講。

在鄔賀銓看來，目前5G的高帶寬沒有顯示出用武之處，以2030年光纖介入的速率為目標，6G的平均下載速率或許達到Gbps量級就夠了。

他認為，元宇宙需要6G，現在5G支持不了用戶需要的體驗速率，但是元宇宙的商業模式，相對于社交媒體和AR/VR沒有變化，而且是小眾的市場，不是6G的剛需。

鄔賀銓強調，ToB要作為6G研究的重點，更需要更重視低時延和確定性的要求，在架構和管理上提出創新的方案，并且還要為工業的應用劃分專用的頻率。

一、超寬帶不是6G的亮點。

現在5G的平均下載速率已經達到100Mbps/s，峰值速率也突破Gbps，跟光纖結構的速率是相當的。

去年中國過往的寬帶100MB的用戶占比已經到93%，平均的寬帶介入能力是100Mbps，而2020年寬帶下載的速率大概是一半左右，53Mbps/s。預計到2030年，下載速率有可能上到一個G。

6G有必要要超過光纖的下載速度嗎?目前5G的高帶寬沒有顯示出用武之處，因為內容發展是滯后的，終端的計算能力和生成VR/AR節目的門檻，也制約了高帶寬用戶產生內容的出現，目前5G還難以復制4G時代短視頻的場景。

從2G到5G，每一代移動通信都以帶寬擴展為目標，而且追求十年一代，每一代峰值速率提高1000倍，那么6G是否有必要追求將5G速率擴展到1000倍?如果以2030年光纖介入的速率為目標，6G的平均下載速率或許達到Gbps量級就夠了。

二、元宇宙難成6G的支點

什么是元宇宙?將人類想象延伸出的虛擬空間加載到現實空間。狹義的元宇宙，是一種基為AR/VR/MR的技術升級，整合了用戶化身、內容生產、社交互動、在線游戲、虛擬貨幣支付等的網絡空間。

元宇宙需要6G，因為全息的顯示，做實時交互峰值吞吐量可能達到150Gbps/s，就算100倍的壓縮，平均吞吐量也要達到1.5Gbps/s，而且用戶是在全方位、多角度的全息交互，這個時候同時承載可能上千個并發數據流，因此，用戶總的吞吐量可能要達到Tbps/s，甚至交互需要的延時也要小于一毫秒，也就是說用戶體驗速率要大于10個G，那么現在5G支持不了，可能就需要6G。

但反過來6G需要元宇宙嗎?目前元宇宙的商業模式，相對于社交媒體和AR/VR沒有變化，而且是小眾的市場，至少不是6G的剛需。

三、要在超寬帶與減碳間找出平衡點

通信網絡用戶設備是碳排放的大頭，根據預測，2030年全球信息技術碳排放中，數據中心之占28.8%，端用戶識別占17.2%，網絡識別占24%。

2020年，我國通信網絡的碳排放占全社會3.5%，當時5G才剛起步。如果5G真正大規模商用，碳排放可能還會更大。5G的單基站比4G功耗多一倍，即使基站速度相當，5G無線網的總能耗也比4G高一倍。5G單站的能效是4G的12倍。

6G帶寬更高，容量更大，可能也需要有明確的能效指標。重要的是要在超寬帶和減碳之間找出平衡點。6G的頻段更高，蜂窩更密，網絡能耗比5G更大，對超寬帶的追求應該讓位于雙碳的壓力，從6G開始移動通信換代的主要驅動力要從過去追求信道帶寬轉到追求能效。

天地通信融合的目標，抬高了6G系統的復雜性，增加了6G減碳的難度，減碳需要從6G網絡體系架構的創新入手。

四、面向行業的應用將是6G研究的重點

ToB和ToC是不一樣的。在架構上，5G ToB的架構強調扁平化，核心網下沉，甚至可能要支持DtoD，終端到終端的通信。在ToC的應用基站只處理物理層，而ToB的應用，基站可能需要集成部分核心網的功能，可能還需要實現介入回傳一體化。

關于終端，在ToB的應用，我們一般來講是多頻多模低功耗的終端。在ToB可能終端對芯片的這種功耗、體積、成本要求沒有那么苛刻，但是ToB的終端不僅僅是一個終端，還是一個智能無線路由器、是個CPE、是個邊緣計算，是個智能物聯網，所以終端比ToC要復雜得多。

關于帶寬，在ToC的應用，我們基本上是大下行，ToB的應用我們要大上行。在性能上，ToC的應用比較敏感帶寬的利用率，而ToB的應用可能更敏感時延和確定性。 在管理上，ToC的應用，運營商都非常關心切換、漫游和計費的管理。在ToB的時候，企業應用對這些反而不關心，關心的是網絡和生產安全。

在安全上，ToC的應用著重是認證的安全，而在ToB的應用，是非常關心用戶企業的數據不外泄。在可靠性方面，ToC的應用依靠密集的基站，一個基站有問題了，其它基站還可以補充。但是在ToB應用中，可能車間里只有一個基站，需要通過永遠在線、冗余并發來支持可靠性。

5G并沒有針對ToB的應用做重點的研究，將5G ToC的系統架構和設備直接搬到5G ToB，這樣既不科學也不合理。所以工業互聯網應該成為6G的研究重點，更需要更重視低時延和確定性的要求，在架構和管理上提出創新的方案。

在6G時代，需要為工業的應用劃分專用的頻率，哪怕頻率不是直接給企業，也應區別開哪些是做通訊、哪些是做工業應用的。

五、人工智能在6G應用的落腳點

人工智能技術在6G的應用，應該聚焦在怎么利用人工智能分析信道特性，而不是信源特性。5G是在原有人工智能上外加的功能。未來的6G希望是原生的人工智能，那怎么做到原生?通過分析信道，實現干擾消除、優化能效和核心網對業務的智能化適應上面。

如果要將人工智能在信道信源編碼應用的技術，捆綁6G的話，就要找出信源處理跟6G的信道處理，以及6G的網絡技術關聯。如果沒有什么關聯，那跟4G、5G有什么區別?

六、低頻段挖潛應該是6G研究的著力點

現在所謂的“6G全頻段接入”是偽命題。如果要6G做到全頻段，既不現實，也不合理?，F在成本高就是因為頻譜太多、太復雜。

Sub6G和以下的頻段，或者毫米波的低頻段，應該是6G的合適的選擇，應該作為6G頻率的主攻方向。

毫米波高頻段傳輸距離短，可以用在室內。畢竟，哪有人走在路上“戴個”元宇宙這樣玩呢?

支持AR/VR，6G需要調整現有頻譜分配的格局，6G需要更寬的頻譜。所以要改變頻率一次分配定終身的格局，頻譜的分類，過去基本只使用頻分模式，占地為勞?，F在需要考慮空分、時分、碼分的模式。

6G需要考慮跟衛星通信的頻譜兼容問題，而且工業是6G的重要應用方向，我們是時候要為6G工業應用分配專用頻率。

七、星地融合的難點

現在移動通信發展很快，但地球表面移動通信的面積覆蓋率也只有6%左右，所以有94%的面積還沒有覆蓋。這94%的面積只占6%的人口，用傳統的移動通信技術去覆蓋顯然是不經濟的。但是從國防、應急和發展海洋經濟等方面考量，我們又需要移動通信的信號能遍及全球每一個角落。

將天基互聯網融合到地面移動通信系統，是低成本廣覆蓋的解決方案。原來是衛星通信跟移動通信是沒關聯的，現在我們希望關聯起來，這就意味著移動通信要從原來地面網絡擴展到非地面網絡(NTN)。

在4G和5G的時代，也可能發展NTN，但天基互聯網自身的覆蓋能力跟不上，而地面移動通信網也缺乏相應的增強，所以之前一直做不了。

NTN雖然很理想，但是也面臨很多挑戰。首先，上到天空，即便低軌衛星也要有離地面600—700公里，時延比原來大得多，這種大環回時延，以及向下行的大時延差，導致我們需要考慮重新設計物理層，MAC層和無線鏈路層。要解決基站與終端的交互過程，來適應新的這種大時延的挑戰。

另外因為大時延，傳統的TCP/IP一旦丟包重傳了，引入的時延就更大了，所以要減少丟包的可能發生概率。網絡層需要有全新的木馬糾錯、FEC以及UDP等等的機制。

第二大挑戰是小區覆蓋的半徑大。在地面的小區大約是幾十公里的量級，而低軌衛星小區可能達百公里，小區中心跟小區邊緣，終端到衛星的傳輸時延差別很大，這會對終端的隨機介入過程以及物理隨機介入信道的設計產生影響。

第三大挑戰是多普勒頻移很大，嚴重影響幀同步隨機介入的流程。我們需要在NTN的應用上，需要考慮多普勒頻偏的補償。

第四個挑戰是高運動速度，低軌衛星相對于地面，運動速度相當于每秒鐘7.56公里，每顆星過頂服務的時間可能就分鐘級，甚至如果緯度更低，過頂的時間更短。頻繁的波速切換，需要有特殊的移動性管理方式，來簡化切換流程，降低星鏈的開銷，提高切換的可靠性。

八、空天地海通信一體化是6G的賣點

我們現在在考慮6G的需求標準的時候，空天地海信通是一個跟5G不同的賣點，通過6G的研究，可以帶熱空天地海通信一體化的研究。

天基部分，仍然是空天地海通信的難點，地面網絡改造也會增加挑戰，但是天基部分，不僅要面對技術挑戰，比如說高中低軌衛星的互聯、點波速的調度、星間的激光通信、星上處理技術等等。

除了技術因素，還有軌道和頻率資源的獲得，發現與建網成本的控制。另外對中國來講，我們缺少境外業務落地的星觀站。

空天地海通信的一體化發展，沒有迎來拐點。本來通過集成NTN，就可以實現星地融合通信，還可以推動統一的空中接口協議，和統一的地面核心網。

地面網現在行之有效的SRV6及IPV6的源地址選入即刻義從功能上應該可以用到天基網上。但傳統的TCP/IP機制，不適合天基部分的高時延，TCP肯定要改的，所以要空天地海通信的完全一體化，不見得是最佳選擇。

空天地海通信的一體化，很難成為運營商業務的熱點，全球現在還沒有面向地面移動網和非地面移動網融合的運營商。雖然邊緣地區和海上通信，或者應急通信有需求，但受眾少，6G的運營商無法指望靠這些應用來支撐收入。同時因為我們國家缺乏境外落地的信關站。我們國家的天基互聯網也很難擴展到全球業務。

可以說空天地海是6G的賣點，但絕對不是6G的熱點。

九、低成本的智簡網絡是6G研究的痛點

從1G到5G，移動通信系統的復雜性不斷升級，抵消了技術進步帶來的成本下降。

現在CAPEX與OPEX成本都居高不下。在5G時代，中國電信和中國聯通只好走聯合建網之路。

6G不僅業務類型多，而且管理更復雜。星地融合，涉及到異構網絡，天基段可能多個供應商共享，因為衛星軌道頻率資源是有限的。那么這就涉及到整個星地融合的移動通信網絡，資源的調度可能需要跨運營商。

以架構簡單、運維方便、云網協同、智能開放、安全可靠和低成本為目標的智簡網絡，是網絡技術創新的方向。但網絡體系的創新比空口技術還要難，因為要跟線網兼容是個很大的挑戰。

十、創新是6G研究的基點

5G將早年的理論借助集成電路的技術進步實現了工程化。以5G的一些關鍵技術為例，LDPC碼，最早在1962年由麻省理工的Gallager的博士論文中提出。5G在數據控制信道的使用的Polar碼，是2008年由土耳其的Arikan教授來發表的。

5G的這些基本技術，是十年前甚至更早的理論基礎?，F在6G需要從基礎理論做起，目前感覺缺乏創新性的技術積累。

6G的研究需要有定力，我們國家移動通信的研究，是從跟隨開始的，3G雖然有突破，4G雖然趕上，但前邊還是有標桿的。5G取得了領跑地位，6G已經成為國家戰略競爭的高地。

國家重視6G的研究理所當然。但是也要清醒認識到，不能因為競爭就不深入對6G的需求研究，不下決心做長期的顛覆性的原創技術研究，我們急于跟國外搶進度，脫離市場需要，這樣反而戰略上被動。我們需要有不受外界左右的定力，堅持開放合作。

要鑄牢5G的基礎，5G是6G的基礎，推動我國5G網絡以及應用成功是6G研究的動力，需要從5G的應用挖掘市場，一些的技術也可以提前用到5G來檢驗。

標簽： 6G研究 智簡網絡 網絡技術創新 星地融合 人工智能