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3.1 6G潜在应用场景及业务需求

从移动中的语音到高速数据业务驱动的1G到4G移动通信系统,从“线”的角度逐步增强移动宽带性能。到了5G时代,由“线”进化为“面”,以支持增强型移动宽带、低时延高可靠通信和大连接物联网。展望未来6G,则是由“面”进化为“体”,体现在信息速度、信息广度和信息深度3个立体维度 [1] ,如图3-1所示。信息速度方面,6G旨在提高通信速率,实现由kbit/s到Tbit/s的速率提升,从而满足更多维度的应用需求;信息广度方面,6G 将实现由陆地到空天地海的通信空间拓展;信息深度方面,6G将从信息传输、信息处理及信息应用3个层次完善通信智慧,从而支撑全场景通信,实现由“人-机-物”到“人-机-物-灵”融合的跨越。

当前AI、VR/AR、三维媒体等新兴产业大行其道,这些新一代通信技术所衍生出的新兴应用预示着全球新一轮科技与产业的革命正在加速进行 [2-6] 。与此同时,人们对通信的追求也变得多元化,智能化正将改变整个已有的通信技术格局。通信与智能化相结合已经在各个领域成为一种不可阻挡的发展趋势,通信与智能化的结合正在渗透制造业、交通运输业、教育业、医疗业以及商业等各个领域。当具备高速信息传输速率和高效信息处理能力的传感器被安装在人们的车辆、住宅家居等后,则要求6G 网络具备可靠的连接性和高速率的无线通信技术来支撑这些应用,真正实现智能化通信、智能化生活。6G潜在的业务应用需求可以归纳为以下六类。

图3-1 6G在信息速度、信息广度、信息深度方面的扩展

(1)智慧医疗

医疗条件与水平的提升与信息科技水平的发展密切相关,人们借助AI技术能够更加精确有效地检测疾病,及时对人们宏观身体指标进行监测,对显性、隐性遗传疾病进行预防。另外,AI技术也将有助于常规的医疗检测,例如核磁共振、CT、彩超、胃肠镜、血常规等检测项目。未来的6G将会与生物科学、材料科学、电子生物医学等学科交叉实现完整的“智慧医疗”体系。“智慧医疗”是6G与现代医学的有机融合,即通过大量的智能传感器在人体内部署,对人体的重要器官、神经系统、呼吸系统、消化系统、内分泌系统、骨骼肌肉、植物神经系统等方面进行精准、动态、实时的“镜像映射”,形成一个能够反映人体健康水平的完整虚拟人体;对人体的全方位健康数据进行实时监控,大幅提高人类的医疗健康水平,显著延长人类的平均寿命。

(2)基于全息通信的AR/VR

6G为实现AR/VR技术提供了无限的可能,不管用户在哪里,都能够随时随地享受AR/VR服务。VR技术利用计算设备模拟产生一个3D的虚拟世界,为用户提供虚拟却真实的视觉,将用户的意识完全带入一个全新的虚拟世界。AR 技术能够将虚拟世界投影到现实世界中,并将虚拟的数字画面与现实世界相结合,使用户能够在现实世界的基础上结合虚拟画面进行信息交互。未来的6G技术能够为AR/VR技术带来更广阔的应用空间,为用户提供虚拟教育、虚拟旅游、虚拟演唱、虚拟电影、虚拟购物等全息服务,同样衍生出的混合现实(Mix Reality,MR)、影像现实(Inematic Reality,IR)、增强虚拟(Augmented Virtuality,AV)等技术的研究也在进行中。AR/VR等全息技术能将可看、可听、可触、可嗅、可品的信息甚至是情感,以一种高保真的方式在不受时间与地点限制的条件下传递给用户,给用户带来一种完全沉浸式的新体验。

(3)智慧城市群

在6G时代,人们更加渴望智慧城市群的实现,将城市变得更加智能化也是数字时代不断发展的必经之路。要实现城市的智能化,需要将城市的公共基础设施作为核心发展对象。城市的公共基础设施在建设和维护的基础上引入6G技术,为城市群提供信息感知、传递、处理分析、管理等功能的统一平台。6G将采用去中心化的网络构架,并且在网络边缘部署具备协同通信能力的节点,形成边缘云结构,构建一个更加完备的网络来支持智慧城市群。通过在城市群的公共基础设施中全方位部署传感器、智能节点,使整个城市智能化,在城市的安全、维护、日常运行等多个方面实现智能化。

(4)应急通信抢险

随着空天地海一体化通信架构的不断完善,6G网络在应急抢险、“无人区”等盲区领域的实时监测的应用需求量在不断提升。例如,当处于战时状态时,如果地面通信系统遭到破坏,就可以利用卫星网络和无人机等通信资源实现应急情况下通信质量的保障。在应急抢险通信恢复方面,利用6G 网络可以对“无人区”、易发自然灾害地区等进行实时监控:对荒漠、深海、山地、峡谷等多发自然灾害的无人区域进行动态监控,对各类自然灾害的发生进行智能预测,为人类提供预警服务,将自然灾害所带来的损失降到最低。

(5)智能工厂

随着工业物联网的不断进步发展,传统工厂即将在6G时代升级为智能工厂。6G网络将实现真正的去中心化网络架构,在网络边缘直接进行数据处理、交互,而并不需要经过核心网。6G 网络在带宽、时延以及可靠性等方面的性能优势,将为工厂的智能化提供无限可能。工厂内的车间、机床、零部件等运行的数据能够利用去中心化架构在边缘完成数据的处理,并能够动态实时地做出执行指令,实现整个工厂的智能化。在整个工厂内部,所有的终端设备之间都能够进行通信,没有经过中心网络的终端设备之间的直连通信和数据交互将提升整个工厂的生产效率。6G 为智能工厂提供了更加高效智能的部署方案,结合6G网络的高精度定位技术,工厂内部任何可连网的智能终端都可以在核心网的边缘进行灵活组网。对于不同的生产线和不同的产品需求,不同的智能终端可以在不同的时间段灵活调整布局与快速部署,形成不同职能的边缘网络,从而使智能工厂在制造业方面实现个人化和定制化。整个工厂变成一个智能的整体,不同的工厂、车间之间能够协作完成生产并且提高工厂的交付产品效率,再从物流、供应链、产品服务交付等方面严格把控,根据客户对产品的不同需求调整产品的设计,拓宽产品的市场空间,形成一条完整的智能化产业链。

(6)智能机器

智能机器正在改变着人们的生活,比如无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)、自动驾驶汽车以及在北京2022年冬奥会中为运动员配餐、炒菜、送餐的机器人等。6G系统也将为无人机、自动驾驶汽车等应用全新赋能,促进智能机器的大量部署。结合高精度定位技术,6G网络将为这些智能机器的直接通信、自组织组网等方面提供支撑能力。例如6G 系统在无人机与地面通信系统之间、无人机群之间的通信将起到至关重要的作用,使无人机在科技、农业、娱乐、监视、航拍、抢险救灾、物流运输、城市管理等诸多方面的应用前景更加广泛。此外,6G也将优化现有的车联网系统,实现真正可靠的自动驾驶汽车之间的连接、车与服务器之间的连接以及车与万物之间的连接。

结合《Network 2030白皮书》对2030年及以后的网络能力、前瞻性场景、网络体系结构进行预测和研究,6G网络作为实现网络2030的一种方式,其主要愿景可归纳为以下几点。

(1)支持新型应用

网络需支持数字社会所需的新型应用,如全息媒体应用、数字孪生应用等,网络将提供丰富的方法以支持这些新型应用。

(2)提供泛在接入

为越来越丰富的接入和边缘网络提供合适的、高性能的互联,不同的接入在时延和容量方面将具有更严格的要求和更多的变化。网络将容纳这种边缘访问量的激增,并通过精简但功能丰富的互联来支撑这些日益丰富的泛在接入需求。

(3)确保严格资源需求

对于某些特殊的垂直行业应用,需要通过严格的资源管控、时间敏感和保障服务来驱动。网络将在现有的互联网尽力而为服务的基础上,面向特殊的垂直行业应用提供超高带宽和严格时间保障的通信服务。

(4)丰富网络连接

在新连接技术的驱动下,面向未来的基础设施将支撑更丰富的网络连接,包括卫星、空间网络以及其他新的公有、私有和终端用户网络等。网络将在基础架构集成的基础上,涵盖更加丰富的网络连接。

近年来,国内外学者对6G在愿景方面展开研究,从伦理学、智能性、万物互联、多场景智能融合等角度对6G所属的无线智能化社会愿景展开畅想。学者们不仅从频谱、编码、信道、组网等无线通信技术,还从空天地海一体化、全息触觉网络等不同的角度探索6G的需求。特别值得关注的是,智能化技术在移动通信的主体化逐步达成共识。 pUzQpNQC2KEXUvPwmONsgpeI8Jy0vaOR51qTXAYm4G1u32iB3K0vEeirACHgBdzC

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