6G到底應該是什么？進而，6G必須要有哪些突破？再進而，6G將會有哪些獨特標志及其核心技術是什么？相應地，最新取得了哪些重大突破？對于這些全球高度關注的熱點方向，IEEE Fellow，中國信息通信科技集團有限公司副總經理、總工程師、科技委主任，無線移動通信全國重點實驗室主任陳山枝博士在上海MWC大會 “6G愿景及關鍵推動力”專題會議上，作了最新深度、精彩闡釋，5G公眾號（ID：angmobile）觀察到獲得了在場全球業內大咖以及資深專業人士的高度點贊。
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6G到底應該是什么？
筆者觀察到，業內提及6G時，基本上討論的都是2030年及其以后的新需求，而陳山枝博士在業內首次系統性地提出6G除了要解決2030年及其以后的新需求，更要解決5G的行業應用挑戰問題。
在央地的大力支持、通信行業產業鏈上下游的共同努力下，我國在5G技術、產業、應用、市場方面持續取得全球引領，截至4月末，5G行業應用案例累計超過5萬個，5G應用融入97個國民經濟大類中的60個。
在5G與云、AI等融合賦能下，我國全社會的信息化和數字化步伐不斷快速加大，經濟發展和社會治理的質量和效率得到大幅提升。2022年我國5G直接帶動經濟總產出1.45萬億元，間接帶動總產出約3.49萬億元，間接帶動經濟增加值約1.27萬億元（中國信通院測算數據），發揮出巨大效益，成為拉動經濟增長的重要引擎。
另一方面隨著5G商業化逐漸走入“深水區”，業界也普遍發現了5G賦能行業數智化轉型的一些痛點和難點，5G公眾號（ID：angmobile）觀察到主要表現為5G基本尚未進入行業核心生產環節，還沒有打開toB市場規模性、價值型的空間，改變社會基本形態的行業智能化尚未達到社會期待的基本水平。
當然，我們深信，我國在5GtoB突破方面有望實現超越，同時通過在5G-A全球領先的能力，結合國內市場的行業資源與OT技術優勢，將在工業、能源、交通領域不斷實現價值型突破和全球引領。
然而，上述潛在的突破僅能在5G的范圍內盡可能實現，而行業應用的“分散性”已經“命中注定”般地決定了5G無法“一蹴而就”、“一勞永逸”地解決行業萬物互聯/智聯這一“史詩級”難題。對于5G面臨的這一“結構性”挑戰，筆者注意到陳山枝博士將其非常形象地形容為“移動通信代際演進‘首次’進入行業應用的‘成長煩惱’”，這一形容，在現場的業內大咖和資深專家有著深深的共鳴。
陳山枝博士進一步闡釋，行業應用的“分散性”一共帶來了三大挑戰，而這些挑戰在5G時代均無法得到解決或者得到很好解決。
第一大挑戰是，受限于地面移動通信建網經濟性和商業模式等，到目前移動通信網絡（含4G和5G）僅能覆蓋約20%的陸地面積（僅占地球表面積的約6%），且主要是經濟發達、人口密集的陸地區域，流量也主要分布于室內區域（約占80%），室外流量僅占約20%。5G網絡的覆蓋優勢僅對于在接入點密集的陸地適用。然而垂直行業的廣域稀疏覆蓋與人口密度和經濟發展程度不一定正相關，萬物互聯的巨大需求將更多地來源于各行各業在海洋、空間、山川、森林、沙漠、偏遠地區等的稀疏接入和數智化。這是一大不可調和的矛盾。
第二大挑戰是，萬物互聯僅是手段，推動生產效率、產品質量和競爭力的提升才是行業/企業信息化的目的。基于5G與其他ICT技術融合的“有用的物聯”要想成為行業中不可分割的核心生產要素，必須采取“定制化設計、按需服務”的模式，5G雖然通過網絡能力提升、產品和解決方案定制有可能滿足一些/少數個性化需求，但是時間成本和經濟成本很高，而且很難具備可復制性，難以規模推廣。
第三大挑戰是，行業信息化是行業生產要素的信息獲取、傳輸、處理、反饋控制與智能生產的一體化，5G僅是其中一環。5G能否成為行業信息化的基礎設施，取決于能否與行業深度融合，共同建立技術鏈、應用鏈和生態鏈。任何一個規模化行業要實現萬物智聯都取決于上述三鏈的巨大進步，但是跨界融合應用下，互為關聯的系統要素很多，“無縫”關聯起來就非常的復雜，三鏈的發展就將會很漫長，在5G時代或許可取得長足進步，但離目標仍將相當遙遠。
聽了陳山枝博士的精彩報告，5G公眾號（ID：angmobile）深感移動通信從“連接任何人”到“連接任何人與物”的愿景躍升，雖然增加一個字顯得很輕松，但愿景的最終實現卻將是異常艱巨且漫長的，面向新需求，需要不斷地開拓新技術、新業務、新模式并建立新的生態鏈，需要更多代技術與應用的變革，所以5G的重大意義就不僅僅局限于“在各代移動通信中第一次把重點轉向對垂直行業市場需求的支持”，更在于敲開垂直行業市場的大門，入局簡單、低階的場景并實現突破，戒驕戒躁，一步一個腳印，打好長期探索與開拓的“持久戰”，探好路、造好勢、展示出移動通信巨系統助力行業的堅定決心及不凡能力、展現好移動通信賦能行業的巨大可挖掘潛力，以此蓄勢，待到6G時代“一飛沖天”釋放toB更大價值。
所以我們可以看到，陳山枝博士指出5G將為行業應用奠定一定的基礎，同時給6G帶來更廣闊和更有前景的應用。他進一步提出，6G要解決好5G時代由行業應用“分散性”帶來的無法解決或不能很好解決的廣域稀疏覆蓋、靈活定制需求、跨界融合應用這三大難題。
這就是陳山枝博士對“6G到底應該是什么？”的精彩回答之一。
當然，未來的2030年及其以后，還將有很多我們目前預測不到的新需求需要屆時的6G系統去解決。那么這樣的6G將是什么呢？陳山枝博士闡釋，6G以“全域覆蓋，場景智聯”為愿景，在5G發展的基礎上得到進一步的升級和拓展，形成既有廣度、又有深度的多層立體覆蓋，以及多網絡融合的智能泛在網絡體系，構建人類社會和物理世界緊密連接的網絡空間，實現全域深度覆蓋，服務場景智慧互聯，完成由萬物互聯到萬物智聯的躍遷——面向人實現生物世界（觸覺、視覺、聽覺及情感等）與虛擬世界（元宇宙）深度交互，面向物/機實現物理世界及其數字孿生的及時更新與交互，全面支撐2030年代智慧生活、智慧行業的高質量發展。
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6G必須要有哪些突破？
解決了“到底何為6G”的問題，須在6G實現的突破，就有了明晰的方向。陳山枝博士指出，6G須實現三大突破。
① 6G要突破從1G到5G的傳統陸地移動通信系統
突破傳統的陸地移動通信系統，5G公眾號（ID：angmobile）回顧，業界此前在討論3G標準和4G標準時都曾提出過發展天地一體化通信系統以擴展覆蓋范圍，但均未實現，因為在當時無法實現，而根因是當時不具備進行這種移動通信體系結構重大變革的驅動力——迫切的市場應用需求、變革所需的技術經濟能力。
從上文看，5G也沒有進行上述的架構重大變革。但是從陳山枝博士所分析的看來，驅動力已經很明顯了。
第一需求側是，面向2030年及未來，航空、漁業、林業、能源、環保、應急、戶外、軍事等重要行業/領域對于實現空間、海洋、山川、森林、沙漠、偏遠地區等的基礎設施數智化的稀疏無線接入，需求甚為強勁。
第二供給側是，隨著集成電路、軟件、AI、移動通信、衛星通信、衛星制造與發射技術的高速發展，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、天地一體化，移動通信體系結構重大變革所需的技術經濟條件正快速走向成熟。
由此，6G將能突破從1G到5G的傳統陸地移動通信系統，實現移動通信體系結構的重大變革。
② 6G要突破從1G到5G的傳統的傳統蜂窩通信架構
6G要達到的移動通信“極端”，從陳山枝博士的報告看來，除了上述的“廣域全域覆蓋”，還有“極致體驗”。就是要解決在移動通信體系結構在重大變革后提供極致體驗的問題。
ToB方面，基于5G在垂直行業應用的深厚積累，6G將進一步朝著數字孿生、高級智能體聯網、上行超大視頻更廣闊的特殊行業應用領域拓展，由此6G服務小區和其相關部署組網必將體現出異構化、定制化、輕量化和本地化等特征，從而“去蜂窩化”述求將會很強烈。
ToC方面，6G需要滿足元宇宙、虛擬現實等業務需求，為用戶提供極致通信體驗，此處“極致”包括“泛在”——無論是在小區中心抑或在小區邊緣，頻繁小區切換亦不會造成業務中斷。然而，為提升系統容量以及向高頻段擴展，5G時代隨著蜂窩小區持續致密化，小區間干擾和頻繁越區切換等問題將愈發嚴重，用戶在小區邊緣處以及在切換時的性能由此會顯著下降，面向商城、車站、體育場館、寫字樓、密集住宅、密集街區、大學校園、景區、大型集會、地鐵、醫院、工廠數字孿生等場景的6G超密集無線接入網若繼續沿用蜂窩架構，將無法保障用戶極致體驗。
而從技術進步來看，“全頻譜”下的6G無線網，一方面，服務小區必將以更窄的波束（亞太赫茲甚至太赫茲）和光束（可見光頻段）形式體現，服務指向性更強更準；另一方面，通過波束賦型可以減少干擾，且無線側引入AI甚至AI原生后實現網絡系統多維度聯合優化不但能提升干擾預測及控制能力還可提升基站/無線接入節點（AP）間協同能力。
上述的6G極致體驗需求挑戰以及技術進步，共同驅動6G無線“去蜂窩”，轉向以用戶為中心的網絡架構。“去蜂窩”就是取消傳統蜂窩系統中以基站為中心的小區概念，代之以大量隨機分布的AP在相同的時頻資源相互協作和多天線增益為同一終端服務，使得終端突破了小區邊界的束縛，感覺到好像有一個網絡一直跟隨自己移動，實現“以用戶為中心”的電波覆蓋、信號處理和資源管理等，具有可觀的宏分集和覆蓋率、極高的信道容量和鏈路可靠性，頻繁越區切換和邊緣覆蓋率差將不復存在，在全區域提供均勻、穩定、可靠的用戶服務質量。
當然，未來ToB和ToC對于6G都有“強安全”的訴求，5G公眾號（ID：angmobile）認為“去蜂窩”的理念和技術手段將能更好地滿足用戶按需的物理/邏輯隔離性、連接可信性、隱私性等安全需求。
③ 6G要突破從1G到5G只提供通信服務
從上述第二大要實現的6G突破看來，去管道化、輕量化是6G網絡的必然趨勢，從而6G無線接入網必然是一個以用戶為中心的網絡，而且原生AI于其中將起到不可或缺之作用。
再進一步細看，上文第②部分所述的原生AI之于實現“以用戶為中心的網絡”的不可或缺之作用，將是實現對用戶業務場景和需求的感知、對用戶的定位并基于定位結果做出用戶移動性/路線預測，從而在感知、定位的基礎之上，進行6G全頻譜無線網絡資源高效智能調配，“按需”（帶寬、移動性等）提供以該用戶為中心的無線資源和網絡服務，智能構建用戶為中心的無線網絡架構，因而用戶感受不到因網絡部署等情況造成的業務體驗變化，獲得了體驗始終一致的服務。
可見在上述過程中，需要智能地調配所需要的感知能力、定位能力和算力能力。從而6G要突破從1G到5G只提供通信服務，還須提供感知服務和定位服務。所以我們還可以看到陳山枝博士在報告中提及“同時6G的超大算力、孿生平臺等能力，將加快數字孿生和虛擬世界的發展”。
6G將會有哪些獨特標志？中國信科陳山枝博士及其團隊成果很好地體現在了ITU的6G愿景文件之中
分析到此處，5G公眾號（ID：angmobile）深感未來在實現陳山枝博士所論述的“6G三大突破”后，系統能力將得到質的飛躍提升，應用場景將得到極大程度乃至可謂“無限”的豐富，從而6G將能更好地服務于產業升級、社會治理和智慧生活等千行百業的需求。
而要實現“6G三大突破”（從陸地覆蓋到全域覆蓋、從通信到通信與感知融合、從蜂窩小區架構到去蜂窩架構），就需要采取相應的手段，從而就有了相應的“6G三大標志”——星地融合、以用戶為中心的彈性可定制網絡、通信與感知融合。
ITU-R剛剛完成了面向IMT-2030（6G）的愿景建議，場景方面，在IMT-2020（5G）“鐵三角”（eMBB、URLLC、mMTC）的基礎上，IMT-2030（6G）延伸拓展出了一個六邊形，對應6G的六大場景——泛在連接，這需要實現陳山枝博士所述的星地融合突破。
第二類是通信增強擴展場景，包括沉浸式通信、超大規模連接、超可靠低時延通信，對ITU 6G愿景中IMT-2030（6G）的數據速率、區域流量容量、連接密度、時延和可靠性等能力要求很高，這需要變革無線網架構、擴展服務維度，陳山枝博士所述的三大突破都正是很好的方向。
第三類是業務擴展新增場景，包括通信感知融合、通信智能融合，正好，陳山枝博士所述的通信與感知融合（涉及原生AI）突破可賦能這兩大場景。
ITU 6G愿景之發布，意味著全球6G愿景的達成，此里程碑開啟了6G標準化之旅。在6G愿景和技術方面，自2019年以來，中國信科及旗下中信科移動一直在開展大量深入的研究工作，緊密圍繞“6G三大標志”展開全力攻關，面向提升覆蓋研究星地融合通信、面向提升容量研究無線與網絡架構、面向提升譜效/能效研究超大規模天線和智能超表面、面向連接場景研究通感融合/通智融合/高精度定位、面向內生安全研究自適應網絡安全架構等，不斷取得可喜的階段性成果，連續四年發布年度“全域覆蓋，場景智聯”6G系列白皮書，為全球一致6G愿景的形成及面向后續6G標準化的前期核心技術儲備作出了重要貢獻。
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取得一系列重大突破性成果
對于上述的“6G三大突破”方向，中國信科及旗下中信科移動分別均取得了不少重要的突破性成果。
① 突破6G星地融合通信
陳山枝博士表示，6G將實現全域覆蓋，支持任何人和任何物在任何時間、任何地點及空間通過地面通信或衛星通信按需接入，并在兩者之間無感知的切換與漫游，實現人機物場景智聯及沉浸式交互體驗。
由此可以想見，星地融合通信將使移動通信體系結構重大變革，將無法一蹴而就，是我國再次引領6G發展的一個歷史性機遇。技術路徑上，陳山枝博士從2018年開始就建議，星地融合應該以“5G兼容、6G融合”來推進。其于2020年6月在《電信科學》發表的《關于低軌衛星通信的分析及我國的發展建議》由于對我國在加快發展低軌衛星通信時面臨的技術路徑和產業路徑選擇問題以及如何發揮我國在商業航天、5G移動通信和集成電路產業的綜合優勢的獨到深刻思考以及切合實際且具戰略遠見的建議獲得了業界極大認可。于2020年12月在China Communications發表的“System Integration of Terrestrial Mobile Communication and Satellite Communication——The Trends, Challenges and Key Technologies in B5G and 6G”首次指出了星地融合融合兩個發展階段的趨勢——與5G兼容和在6G內融合，在分析兩個階段面臨的挑戰的基礎上，詳細分析關鍵技術（包括在3GPP中討論的B5G空口以及面向未來 6G的新型網絡架構和相關傳輸技術）。
核心技術探索上，陳山枝博士及其團隊持續取得重要成果并獲得廣泛高度認可，比如影響因子高達12.9的通信領域頂級刊物《IEEE無線通信》2020年4月刊發的“Vision, Requirements, and Technology Trend of 6G ---- How to Tackle the Challenges of System Coverage Capacity, User Data-rate and Movement Speed”（陳山枝博士為第一作者和通信作者）一文對6G進行了全面的討論，涵蓋了愿景和需求、技術趨勢和挑戰，以解決移動通信系統的覆蓋（基于星地融合的全球及深度覆蓋）、容量、用戶數據速率和終端移動速度的挑戰，截至2023年7月1日谷歌學術被引高達430次，很早就獲“ESI高被引論文”（排名前1%的頂尖論文）；此外中國工程院院刊主刊“Engineering”邀請陳山枝博士及其團隊撰寫“Dual Iconic Features and Key Enabling Technologies for 6G”。
核心技術研究和國際標準制定上，5G公眾號（ID：angmobile）觀察到中國信科陳山枝博士及其團隊為全球星地融合核心技術的發展貢獻了中國力量，于星地融合的網絡架構、空口傳輸、組網方式以及頻率管理四大關鍵方面不斷實現核心技術突破。在2023年3月ITU-T SG13全會上，陳山枝博士團隊牽頭和主導制定的2項星地融合國際標準獲批結項，實現了星地融合通信關鍵技術在標準化方面的突破，為星地融合通信的技術研究和標準體系構建奠定了堅實基礎，標志著中國信科在星地融合“5G兼容、6G融合”取得的又一重大成果。
② 突破以用戶為中心智能接入網架構
以用戶為中心的網絡在架構上的重要特點，是控制平面和用戶平面的解耦以及上下行解耦，從而在降低部署成本、提高網絡覆蓋范圍、提升譜效和能效等方面具有顯著優勢。但是由于突破了傳統的蜂窩架構，其在移動性管理、用戶接入、資源管理、無線節點（AP）管理等就不再適用，存在諸多痛點和難點，需要重新研究。
我們觀察到陳山枝博士及其團隊在這方面同樣有著深厚的研究積累，早在數年前就提出了以用戶為中心的超密集網絡（UDNN）架構，指出了UDNN的挑戰，并提出了移動管理、資源管理、干擾控制、安全控制的新方法，指出這些功能需要被聯合設計和同步優化以保證系統整體可以保證系統在資源利用、用戶體驗、功耗上性能優異。相關成果被《IEEE無線通信》在2016年4月以“User-Centric Ultra-Dense Networks (UUDN)for 5G: Challenges, Methodologies and Directions”一文刊發，持續產生高價值效應——截至2023年7月1日谷歌學術被引高達368次，很早就獲“ESI高被引論文”。
最近又有新的重大進展。影響因子高達9.3的業內頂級刊物《IEEE網絡》已錄用陳山枝博士及其團隊撰寫的《User-Centric Access Network (UCAN) for 6G: Motivation, Concept, Challenges and Key Technologies》（Early Access），提出了以用戶為中心的彈性可定制網絡，其可充分發揮分布式超大規模天線傳輸技術優勢，解決分布式架構下用戶接入和連接管理難題，實現智能化動態網絡節點管理，保證用戶QoS要求及網絡傳輸質量和業務服務均勻。
③ 突破通信感知融合關鍵技術
在助力6G突破“從1G到5G只提供通信服務”方面，同樣已經走得很扎實。從陳山枝博士在報告中的介紹看來，中國信科及旗下中信科移動對環境感知與輔助通信技術、基于蜂窩架構的協作感知、大時空尺度資源調度的具體方法進行深入研究并持續形成技術突破，確保無線頻譜利用率的有效提升，不斷為解決通感空口融合于技術突破、硬件實現和標準化方面面臨的諸多挑戰作出重要貢獻。
④ 突破RIS新型大規模天線傳輸
雖然此前業界的眾多測試結果表明智能超表面（RIS）對于提升移動通信系統的性能有顯著效果，但是要實現在實際工程應用中落地仍存在諸多挑戰。中信科移動在2023年4月重磅發布的基于RIS的新型大規模天線傳輸系統，是向解決上述挑戰邁出的令業界驚喜的重要一步。
該系統在業界首次實現了RIS作為基站發射機場景下的多流波束賦形高效數據傳輸，首次實現RIS天線陣列高效傳輸，達到業界領先水平，為解決6G超大規模天線技術性能提升、功耗降低等技術挑戰以及天線陣列體積、重量、復雜度、成本等工程化難題提出了新的技術路線，也為未來大規模天線系統的低成本、低功耗與輕量化發展指引了新的技術方向。
⑤ 成功完成6G關鍵技術試驗
從陳山枝博士所介紹的看來，中國信科及旗下中信科移動積極開展6G愿景、需求、能力與關鍵技術的系列研究工作，在6G星地融合通信、以用戶為中心智能接入網架構、通信感知融合關鍵技術、RIS新型大規模天線傳輸等關鍵技術上實現一系列重大突破性成果，同時順利完成IMT-2030（6G）推進組組織的2022年度6G關鍵技術驗證，智能超表面、通信感知一體化、分布式自治網絡、算力網絡等關鍵技術得到了全面驗證。
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實現“空天地海一體化”全連接的美好圖景
面向未來，6G將實現6G地面基站和地面光通信構成的地基網絡，與6G衛星基站和星間光鏈路構成的天基網絡，以及海底光纜通信網絡三大基本子網通過星間鏈路、測控鏈路、饋電鏈路等實現空天地海一體化有機全面聯通。
進一步，通過網絡管理系統、運營支撐系統和信關站、測控站，及信令、業務網管的聯合作用，可以滿足天空用戶、空基用戶、海基用戶和地基用戶的全方位覆蓋和業務需求。通過對網絡架構和高效傳輸技術、移動性管理技術等關鍵技術的研究，空天地海一體化網絡將實現包括業務、體制、架構、空口、終端和系統的全方位融合，滿足6G網絡的智能、極簡和按需定制的要求，最終實現Tbps級別峰值速率、Gbps級別用戶體驗速率、超低用戶面時延、流量密度10-1000倍提升、連接數密度10-1000倍提升。
