摘 要
隨著各領域行業的數智化轉型深入,業界對于移動網絡能力需求及新應用場景的明確,未來6G新網絡有望進一步深化在各行業領域的賦能應用,與各行業相互滲透協同發展共贏。從6G網絡的新價值原點、新生態融合、新范式導入、新技術支撐4個主要方面闡述了6G網絡的構想和實踐,并論述了6G時代發展的邏輯主線和建議推進策略。
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概 述
隨著5G網絡的規模部署,5G在諸多的民生和行業應用領域逐步展現出巨大的商業社會價值;與此同時,中國在“新基建戰略和雙碳”的框架指導下,正在從“創新大國”邁向“創新強國”。面向未來6G,“創新”仍然是時代發展和科技研發的主旋律和重要目標。
本文將6G創新歸納為4大類:新價值、新生態、新范式和新技術。目前業界已有共識:6G將在5G基礎上進一步擴展在信息消費、實體經濟、民生服務等多個行業領域的融合應用,從以為手機終端用戶服務為主,升級轉向為全行業乃至全產業生態服務,因此6G新網絡將進一步成為ODICT技術融合的綜合空天地海和通感算智信業務服務的平臺,它將是“數字中國”等頂層國家政策的核心底座之一。在未來多重新價值的驅動下,各行業原有的商業運營模式經過不斷地磨合重塑和試驗級創新,將逐步完成生態重組與更新迭代,最終形成生態體系的融合革新。傳統的“中心化” “通用性”網絡設計運行范式將很難滿足6G新價值生態體系下的各種需求,“去中心化” “以用戶為中心” “可信網絡”等新范式應運而生。同時,新頻譜、新芯片、新空口技術、新網絡技術、新組網、新算力智能安全可信等技術創新,則是上述6G新范式得以落地實施的關鍵支撐。
0 2
6G網絡新價值
傳統電信級網絡以“運營商”的核心價值為主要原點,在此原點逐步衍生出電信設備商、各類用戶、生態伙伴的價值。在這種傳統價值體系下,設備商、用戶、第三方客戶實際上受到一定的技術和商業約束限制,如網絡性能與部署運營成本之間的權衡、終端極限性能與網絡各類資源共享開放等。隨著未來各類用戶主體價值地位的不斷提升和拓展(新業態重構所至),“以用戶為中心”將會成為6G新價值原點,這里廣義的“用戶”不限于單一的ToC終端用戶,可延伸至6G系統平臺設備的任意使用者,網絡功能應用的第三方企業等。此外,傳統電信級網絡還以“商業價值”為主要價值原點,將來隨著6G成為國家社會的基礎服務設施平臺,將會逐步衍生出“國家戰略價值” “創新示范價值” “社會民生價值”和“民眾心理價值”等。
2.1 階段性關鍵要素變更
隨著ODICT在行業應用的深入,通信技術應用效果的決定要素愈發多維,從對單純通信性能的要求逐步演變至對生態環境、政策、整體解決方案等多方的要求,受到各行業上下游產業鏈、外部環境等多維因素的影響。在此背景下,對通信系統的要求也隨之增加,從應用的主客觀角度,未來6G技術在適應性、演進性、商業模式、綠色發展等多個維度均受到發展的挑戰,也意味著6G網絡的價值和發展要素在不斷多維化,這些價值和發展要素既體現了6G的關鍵挑戰,同時也是6G網絡應用效果的決定要素。
如圖1所示,可將ICT技術融合到各行各業的過程分為技術設計、應用示范和生態化商業落地3個階段。不同階段的價值和發展要素也隨之不同,在技術設計階段,主要價值和發展要素為技術的客觀性能指標、標準生態以及技術創新性等,同時在對外宣傳的影響力及品牌的標簽性上也十分重要。在應用示范階段,隨著技術深入到各行業領域應用中,行業自身的數字化水平體現、整體解決方案的成熟度體現、應用企業的新技術接受度體現等都將直接決定融合應用的應用效果。而在應用示范充分驗證后,步入生態化商業落地階段,利潤率、成本因素、商業模式、運營模式等整體產業生態環境因素則更為重要,如不能形成良性的商業模式,則很難建立持續發展生態,同時在此階段也將直接體現6G對國家政策、社會民生的支撐性。目前5G技術在眾多行業應用已進行了深入的應用示范探索,部分項目已經進入規模化落地階段,未來隨著行業擴展深入,6G將更多地面臨應用生態化商業落地的需求,承擔著更多的責任并為信息消費、實體經濟、民生服務等諸多領域的各個行業提供支撐服務。
圖1通信網絡階段性關鍵要素
2.2 新評價指標體系
傳統通信網絡因應用場景較為固定,主要使用關鍵性能指標(Key Performance Indicator,KPI)來評估網絡應用效果,而在融合應用逐漸深入的情況下,僅通過KPI指標難以對網絡實際應用效果進行評估,往往存在KPI性能很好,但卻難以適配行業需求、無法商業落地等情況。因此在KPI的體系之外,還需關注面向行業復雜場景、個性化需求的偏主觀的關鍵價值指標(Key Value Indicator,KVI)因素和面向產業生態的關鍵發展指標(Key Development Indicator,KDI)因素。
具體KVI評估維度可包括:
a)協同性、適配性、可移植性等。包括對網絡間資源、網絡能力的協同以及可交易生態等內容的評估,也包括對不同行業、企業、場景的適配能力和可移植性的評估以及對網絡規模化可復制能力的評估。注重網絡的靈活柔性,更好地適配行業應用,促進多領域間合作共贏及行業應用中的網絡部署。截至2022年10月,在已發布的5G終端設備類型中,手機、CPE及模組仍是占比最多的設備類型,其中手機的占比過半,暫時沒有出現其他熱門終端類型。這種情況說明5G的主要應用仍處于對現有方案(有線、4G等)性能加強替代的階段。尤其在行業應用中,通過可移植性、兼容性加強,可以降低應用對于蜂窩通信技術的應用門檻,有望使6G應用更便于規模化推廣落地。
b)能耗、成本等。包括對行業應用中網絡建設成本及收益的評估,如特殊行業、場景下能源或成本優先的網絡建設,應注重網絡的可持續發展能力,降低行業應用中網絡建設的綜合成本,提高利潤率。在通信網絡發展的過程中,隨著網絡規模不斷擴大和復雜度提升,能源消耗和碳排放量不斷上升。在綠色發展的大背景下,全球眾多國家地區均提出碳中和目標,對移動通信網絡的建網成本、能耗要求也愈發嚴格。與此同時,未來6G技術在賦能其他行業數字化轉型的同時,也需要推進其節能減排進程。如何促進自身及賦能行業向綠色、低碳、高效節能轉型,助力全球各行各業實現碳達峰、碳中和的目標,也是未來移動通信系統演進時需要考慮的因素。
c)系統性、完備性、一致性等。對部分行業應用中復雜、碎片化、重疊化的網絡系統中的網絡功能、要素及領域需求融合的評估。注重網絡的融合一體化,使網絡功能更加完備。如在工業園區的一些復雜應用場景,同一地理場景下同時存在多種不同應用偏向的網絡需求,在此情況下,更加系統、完備的網絡可解決多類型網絡部署帶來的重復建設、成本提升等問題。
d)易用性、可維護性等。對網絡規、建、運、維、優的易用性、便捷性及網絡運維管理的匹配度評估等,注重網絡的數字化及智能化能力,降低網絡應用普及的門檻。在行業應用中,過于復雜的部署和運維模式,會造成對網絡建設投入的風險提升,通過提升行業運維人員應用的便捷性,提升短期收益,從而便于6G網絡在行業應用的推廣。
e)安全性、可靠性、韌性等。對系統級可靠性、安全性能的評估,包括通信網絡與行業應用網絡間的互信、可靠及韌性方面評估。注重網絡的可信可靠,加速網業的融合滲透。如在行業應用中,存在通信客觀指標很好,但在行業應用中的適配卻存在各類問題的情況,從而導致行業應用中實際效果不好,整體系統級的可靠性、穩定性差。同時,隨著對通信網絡的安全性要求愈發嚴格,多方安全互信的問題也亟需解決。相比之下,行業注重系統級指標,如何讓ICT能力更好地與行業應用多維度的需求相匹配,也成為后續6G發展重點考慮的問題。
而相較于KPI、KVI等面向通信性能及行業主觀需求等較容易量化的評價指標,KDI則更多面向技術因素以外的商業模式及生態環境因素,較難量化,具體可包括:
a)與法規政策適配性、契合度。
b)必備的標準體系建設是否完善。
c)商業模式和運營模式是否適配。
d)產業鏈是否健全等。
KPI指標更多關注于通信系統的客觀通信性能指標,KVI則關注于需求方的偏主觀需求,而KDI則更多關注于較難量化的產業生態相關的因素。
0 3
6G網絡新生態
得益于ODICT技術的融合,5G-A系統已呈現出“多能力” “高性能” “深智能”等新特性,未來ODICT技術融合將繼續為6G新系統設計和商用賦能。在跨界技術融合過程中,5G時代技術融合應用以技術探索及應用示范為主,但都未達到行業生態級的全面商業落地和價值兌現。隨著各行各業的數智化推進、對網絡需求的進一步明確和對新商業運營模式的不斷探索,6G時代將真正進入到新生態融合的階段。
3.1 從ODICT技術融合升級為生態融合
隨著ODICT技術的發展,產生了諸多新興領域及融合應用,目前融合應用集中在智慧城市、工業、公共安全、信息消費等領域,以傳統電信運營商運營模式為主。在融合應用的探索初期,往往以不計成本的技術可行性驗證為主,隨著新應用場景的探索發掘,在經歷了一段時期的應用示范后,融合應用的重心逐步轉移至規模化商業落地,從潛力應用到商業落地的過程中,除技術性能KPI因素和適配性、成本、易用性等KVI因素外,還涉及到各行業領域的法規、標準、新商業模式、產業鏈生態重組等KDI因素。目前連接技術及解決方案已逐步成熟,未來融合應用將從技術融合探索逐步轉向為產業生態的融合重構,各行業共同尋找最適合的運營模式及商業模式,在不斷的探索迭代中,最終形成新的可良性運轉的融合生態。
3.2 賽道制新生態趨勢
在技術應用探索階段,往往從各項技術本身特點出發,設計或尋找對應的應用場景,應用效果類似的不同技術之間多為競爭關系。但隨著融合應用的逐步商業化落地,成本、運營模式、商業模式等因素的重要性逐步凸顯,各技術間的競爭不再局限于技術指標,將逐步變成整體應用效果及成本收益的綜合取舍,未來各技術間將呈現出賽道制的生態替代及融合趨勢。
如圖2所示,6G/5G、RedCap、NB-IoT、Passive IoT等技術在設計規劃時,在傳統通信、感知、物聯、定位等場景有著不同的側重點,在不同賽道各司其職。而技術的最終落地則需要從技術特性(易用性、安全性、可靠性、兼容性、能耗等價值指標)及產業特性(運營模式、生態體系、政策成本等發展指標)來綜合選取,最終的應用場景可能會拆分為多條細分賽道,而每一個技術(Passive-IoT、RedCap、5G、Wi-Fi、UWB)將根據自身技術及生態特點,最終可能會達到某種平衡,各自占領其中1條或幾條賽道。未來應用有各類技術協同應用的趨勢,而不是完全替代、純粹競爭的關系,如某些技術在定位的主賽道為競爭關系,但由于易用性、安全性、成本因素的差別,最終將應用適配在不同的細分場景,最終共同形成了相關產業生態。此外,為了應對多樣的行業應用需求,產業特征與技術特征也是相互影響的關系,技術特征源自產業特征的需求導入,而技術特征也為產業特征做支撐。
圖2 不同技術間的賽道制生態
3.3 新商業運營模式探究
隨著ICT技術的發展,越來越多的設備接入網絡,在各行業融合應用中也搭建了諸多數據處理、分析及應用等平臺,在逐步實現萬物互聯之后,如何利用連接及數據實現新的應用創新也逐步成為各行業探索的重點,未來潛在的新商業模式可總結為以下幾個方面。
a)極致定制化。通過對用戶需求的精準定位以及模塊化組件化的網絡平臺,快速、精準且低成本地提供定制化服務;如果僅為了用戶的個性化需求而忽略相關建設成本,則很難形成良性的商業模式,因此同時也需要通過標準化、模塊化、組件化來形成低成本且靈活的網絡。
b)資產所有權模式變更。如從重資產到輕資產模式的轉變,從購買實體產品到購買應用的轉變,如從購買車輛到購買出行服務的轉變。在未來6G網絡中,網絡可能是一種功能及服務的合集,是一個可以打造多種服務模式(IaaS、PaaS、SaaS、FaaS)的綜合業務平臺,打造靈活、柔性、可擴展、可演進的網絡,從而構建多元化、高可用的網絡平臺和生態體系,并可將網絡能力資產化,客戶可根據需求選取對應的網絡應用模式,如:
(a)資源服務(IaaS模式)。如基礎連接、計算、存儲服務等。
(b)功能服務(FaaS模式)。如通信控制及執行等功能,包括尋呼、訪問、移動性等。
(c)系統級服務(PaaS模式)。如運營類,包括行業應用運營、數字孿生服務;管理類,包括網絡資源、網絡性能管理等;智能類,包括意圖引擎、用例分析、智能決策等;數據類,包括數據搜索、數據分析等。
(d)交易級服務(SaaS模式)。如數字資產、區塊鏈服務等。
c)定價模式變更。通過更多獲取數據信息,有針對性地提供更高效的定價方式,從而讓用戶可以更低的成本獲取對應的內容。
上述構想的商業模式對未來6G也提出諸多新要求,傳統的商業模式及運營模式較難適配各領域、行業應用中多樣化的需求,因此打造可與行業網絡的需求特征相適配的商業運營模式及生態體系也變得十分重要,在適配的運營及商業模式下,網絡才能更好地服務應用于各行業領域,從而形成良性運轉的生態環境。
0 4
6G網絡新范式
傳統無線網絡設計范式以“蜂窩預定義” “中心化” “通用性” “統一化”等為主要特征和指導原則。所謂“蜂窩預定義”是指在明確已知的服務場景用例和KPI指標的前提下,開展蜂窩系統的相關設計工作,因此系統自身很大程度上是被預定義限定好的。“中心化”是指網絡組網部署和業務運營以核心網和應用服務器為中心,所有業務流程離不開網絡端到端的全環節考慮。“通用性”是指蜂窩系統平臺具備廣泛且高集成的通用性能力,系統功能內核很“重”,但在面向不同對象定制化和輕量化操作方面略顯不足。“統一化”是指從1G發展到5G,從當年的各種技術制式到最終匯聚統一到3GPP 5G NR,統一標準化雖然帶來一定優勢,但其劣勢也在凸顯,如導致行業內卷、壟斷呈現、創新乏力、供應鏈的安全問題等。因此,業界希望在延承傳統范式優點的同時,積極呼吁新范式的導入。
4.1 去中心化網絡
6G恰逢互聯網向Web3.0演進的關鍵時期,Web3.0相比Web2.0不僅僅是技術上的創新,更是一種模式上的革命。Web2.0使用戶可以參與內容的生成,并與其他互聯網用戶交互,但其放大了平臺價值,弱化了網絡內容的生產價值,使得作為互聯網價值最根本來源的用戶無法獲得其應有的收益。Web3.0使用戶可以管理自己生產的內容,并且通過各種方式獲得其所有實物內容和虛擬內容的增值。6G也將具備Web3.0這一顯著特征。在6G網絡中,不管是運營商還是用戶,都將跳出以往的管道提供商和使用者的角色。
對于運營商來說,一方面未來無線網絡的共建共管共享將成為一種重要的組網方式。有些場景中可以多個運營商共同建網共同運營;也可以共享資源提高利用效率;還可以將部分網絡建設和運營分離,例如企業專網可以采取企業建網,運營商運營的模式。另一方面,6G可以成為物理世界與數字世界(如元宇宙、數字孿生等)的接口,6G將內生智能、內生安全、內生可信,不僅可以承載大規模的虛擬世界網絡,也將使用去中心化身份(Decentralized Identity,DID)鏈接現實與各種數字虛擬身份,成為物理世界與數字世界的入口。對于用戶來說,6G網絡不再是單純使用和消費的對象,用戶可以參與到網絡的建設運營維護方面,如利用家庭現有寬帶服務,只需外加無線單元,即可實現固移超融合的室內熱點,完成無線熱點的布網,從而可以在其他用戶使用網絡時收取費用。此方式投入小,用戶收益大,且可利用閑置的寬帶網絡資源,避免傳統室外無線信號穿透損耗帶來的資源損失,解決運營商在室內等高業務價值場所部署難的問題。
4.2 可信網絡
6G網絡在通信之外,也將成為可信的基礎設施。在結合DID、類區塊鏈分布式賬本(Distributed Ledger Technology,DLT)、非對稱加密等技術之后,6G完全可以成為一種對外提供可信安全認證的基礎設施。用戶的SIM卡等實體卡片天然可以成為用戶身份的憑證,6G網絡在驗證用戶身份之后即可憑借原始憑證生成多種按需身份證明,第三方通過6G可信網絡可以輕易驗證用戶身份證明,杜絕了數字身份容易仿冒和傳統身份驗證流程繁瑣的問題。并且6G網絡的可信服務不局限為用戶個體,還包含各種物和務(服務)的聯通交互。6G中物和務將超脫出用戶所用的范疇,相互之間將產生各種各樣的交互行為,如信息的互通、算力的交易、能量的中繼等。6G網絡對物聯網車聯網中的各種復雜行為依然能夠提供可信安全的保障。
0 5
6G網絡新技術
為了更好地支撐和推進前述的新價值構建、新生態融合和新范式導入,6G新技術手段將必不可少。既要強調創新性,更要突出實用性和適配性。6G新技術手段涵蓋新頻譜、新芯片、新空口技術、新網絡技術、新組網、新算力智能安全可信等諸多方面。本章主要介紹幾種具有“標簽意義的”和新空口新架構組網方面的新技術。
5.1 Meta-Cell柔性網絡和組網形態
相對于5G網絡,6G網絡使用場景和系統能力大幅擴展,用戶使用感受全面提升,為了滿足這一目標,6G網絡架構設計需要遵循“以用戶為中心”的原則,自頂向下整體優化資源自由編排、服務靈活調用以及生態開放共享,滿足不同場景用戶的需求,實現用戶可定制化。下面將從資源、服務和生態3個層面,分別去闡述如何實現“以用戶為中心”的目標。
5.1.1 資源自由編排
為了實現資源的靈活編排,新一代小區模型不再使用傳統的“煙囪式”架構,打破層間資源壁壘,使資源在層間解耦,基站可以根據用戶和業務特性靈活編排不同層面的資源。資源在層內池化形成“資源池”,解除物理資源與邏輯資源之間的耦合關系,使通信系統可以根據需求靈活生成立體多層資源,從而形成以用戶為中心的Meta-Cell元小區技術體系。元小區具體包含3個方面。
a)元小區包含多個載波形成載波池,終端可以按需使用載波資源。在高吞吐量場景進行多載波合并,無需維護多個載波;在多業務并發場景使用不同配置載波,適應不同業務需求。
b)元小區可以給一個用戶同時提供多個傳輸信道,每一個傳輸信道對應一個TB,各個傳輸信道相對獨立,優先級排序、MCS選擇、頻域位置選擇以及HARQ反饋等操作都獨立進行,使不同的業務可以在最短的時間進行差異化的發送。
c)元小區物理信道靈活編排。在小包業務場景使用終端節能編排,使用無連接模式發送同步信息和輕量的數據。在高基站密度場景使用基站節能編排,使用系統信息和控制信息集約發送。
5.1.2 服務靈活調用
6G網絡可以提供信令傳輸、數據傳輸、計算和存儲、AI、感知、可信可交易等服務,服務形成組件化,并根據用戶的需求自由編排。在信令方面,不同業務對信令的需求不同,元小區根據業務需求將不需要的信令簡化省略。如移動性場景通過L1鏈路的池化,切換時L1鏈路(載波/信道)發生變化,但L2的協議功能錨點不變,L2和L3服務可以保持連續,實現無縫移動。
在通信域之外,6G網絡引入感知域、資源域、數據域、智能域和信任域。其中感知域負責定位、感知、成像等功能,資源域負責計算、存儲和頻譜管理等功能,數據域負責系統中數據的采集、處理和存儲,并向其他域提供所需的數據。智能域提供智能全生命周期所需的流程,包括模型訓練、驗證和推理服務。信任域負責主體與主體之間身份管理、鑒權、授權管控,資源和服務使用的共識(存證)、合約、激勵等。新功能“域”的引入使用戶可用功能進一步升維,并助力網絡實現智能內生和可信安全內生。
5.1.3 生態開放共享
6G網絡支持大網網絡、垂直網絡和用戶網絡等多種網絡模式,形成多模態組網和聯盟網絡生態。大網大而全,按照運營商商業模型設計;頻譜囊括中高低頻多載波的資源,功能提供全部功能組件以及智能編排服務,并向第三方開放。垂直網絡是網絡和業務高度匹配的網絡,可以自主規劃、自主演進、自治運行,并使用大網提供的服務。用戶網絡使用輕量化組網方式,建立用戶和用戶之間的多點連接;在存在大網覆蓋的時候可以租用大網的部分服務能力,可以在獲得大網授權時使用授權頻段,也可以使用非授權頻段或兩者相結合。
5.2 Stack-free柔性的廣義協議棧新體系架構
隨著新場景、新業務不斷涌現,業務場景上的多樣性會越來越明顯。6G需要原生的柔性至簡設計,6G廣義協議棧(通感算智信綜合協議棧)更需要自適應滿足各種場景業務需要。本章將從4個角度闡述對6G廣義協議棧的設計。
5.2.1 功能組件化賦能協議可擴展
當前無線通信網絡的分層設計模型,存在多個層功能固定、可擴展性不足等問題,難以滿足未來6G通感算智信綜合服務的要求。功能組件化使用相對較小的組件顆粒度來構成功能,常用功能可做成通用組件,不常用功能通過小組件組成,并支持新功能的靈活生成。組件對功能的構建沒有冗余處理,在成本、能耗和處理時延上具有先天優勢。
5.2.2 面向項目的工作鏈編排賦能全場景定制
6G網絡場景繁多,支持感知等眾多新能力,需要定制場景化項目級QoS并進行對應的工作鏈編排。場景化項目級QoS需求能夠轉化成任務級廣義QoS指標,包括可量化的KPI以及KVI指標。廣義QoS指標會分解到各部分,進行面向場景定制的工作鏈編排,確定各部分工作執行順序和協作方式,協調各工作最終達成整體QoS目標。
5.2.3 組件開放可交易賦能泛在共建共享生態和價值鏈
多種特性的組件構成組件庫,組件庫可開放給客戶挑選和交易。如行業用戶可根據行業標準、系統方案在組件庫中挑選行業相關的組件。還可以進行多組件集成,形成通用化模組和定制化模組。模組能提供更優越的性能,并降低客戶挑選組件的難度。組件粒度較小且種類豐富,在多種形式組網上具有部署優勢,并且協議棧使用組件的方式也易于全網融合和各域數據傳輸打通。可以看到,組件化擴大了選擇的自由度,有利于網絡價值挖掘和價值最大化。
5.2.4 組件智能化管理和運用賦能用戶為中心網絡
為滿足極致的用戶體驗,需要以用戶為中心進行高質量的傳輸和服務。在大數據和AI引擎驅動下,組件庫中各個組件都可智能提取、編排和使用。根據用戶業務需要,廣義用戶面功能可彈性伸縮變形,支持通感算智信等多種能力,組件參數、過程和流程也可以智能配置。基于對網絡數據智能分析和AI模型訓練,可針對性地對用戶業務提供組件新策略生成、組件策略推優等智能化建議。
0 6
結束語
綜上所述,隨著各行業自身數智化發展的深入以及AI、區塊鏈、大數據、元宇宙等各類技術的成熟及融合,將為整個ODICT產業帶來變革與機遇,同時也對未來通信網絡在綠色低碳、數字化、智能化、安全互信、合作共贏等方面帶來更多要求。6G有望在新技術的支撐下,形成滿足各行業要求的新范式架構,從而與各行業間完成從技術、場景、商業模式的互相滲透,形成新生態融合體系,更好地賦能行業,協同發展,做好“數字中國”等頂層國家政策的核心底座。
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原文標題:6G網絡構想與實踐
文章出處:【微信號:CloudBrain-TT,微信公眾號:云腦智庫】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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