2024年ICDT融合的6G网络4.0白皮书.pdf
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1、1/68摘摘 要要信息技术的发展伴随着新技术的不断涌现和相互融合。随着信息与通信技术(ICT)向 6G演进,ICT 进一步与大数据和人工智能技术融合,呈现出 ICDT(Information,Communication,Big Data Technology)融合的特征。ICDT 融合的 6G 系统将成为一个端到端的信息处理与服务系统,是通信网络、感知网络和算力网络融合的移动信息网络。大量新技术已成为 6G 设计的候选技术,并在理论、仿真和原型等不同层面得到了验证。本白皮书通过 ICDT 融合新趋势、ICDT 融合的无线空口技术和 ICDT 融合的网络这三个方面,对 6G 潜在技术与方案进行了
2、归纳与总结,并从基本概念,技术原理,关键技术与挑战,三方面对各个潜在技术进行了分析,并给出了相应的技术建议。其中,ICDT 融合新趋势涵盖了通算融合技术、语义通信技术和 AI 大模型技术。通算融合技术基于通信与计算的资源融合共生、功能融合共生、服务融合共生等核心技术能力,实现了无线接入网算力化演进和通算智一体服务升级,推动了资源和要素的高效聚集、流动和共享。语义通信技术关注传输符合的含义和重要性,有望突破通信系统性能受香农理论限制的问题。AI 大模型作为当前最受关注的科学方向之一,在通信网络中持续提升智能自治网络能力。ICDT 融合的无线空口技术包含了通感一体、空口 AI、多址接入、编码调制、
3、超大规模天线(MIMO)和近场技术。这些方向也是对 5G 增强的关键方向。新型空口技术对于构建强连接、强算力、强智能、强安全的 6G 网络至关重要。当前,这些技术已经完成了技术方案与原型方案设计,并正在进行测试工作。在 ICDT 融合的网络架构方面,服务化网络、内生AI、数字孪生网络、多维度组网和用户为中心网络成为研究重点。新型网络架构有助于推动 ICDT 深度融合的 6G 网络向通感算智深度融合、空天地一体全域覆盖的新一代移动信息网络迈进。ICDT 融合的 6G 技术研究正逐步从单点技术研究走向体系化构建和业界共识。本文倡议加强信息通信领域的跨界融合技术研究与协同,以需求为牵引,加快基础理论
4、、瓶颈技术问题的联合攻关和协同创新。同时,注重跨界融合技术创新向应用与服务的转化,培育应用层的产业生态,孵化新业务、新应用。最后,进一步加强国际合作,各国携手,共同夯实 6G 基础,推动其全球化发展。2/68Executive SummaryThe development of information technology is accompanied by the continuous emergence andintegration of new technologies.As information and communication technology(ICT)evolvestowa
5、rds 6G,it further integrates with big data and artificial intelligence technologies,presentingthe characteristics of ICDT(Information,Communication,Big Data Technology)integration.TheICDT integrated 6G system will become an end-to-end information processing and service system,representing an intelli
6、gent network that combines communication networks,sensing networks,andcomputing networks.Numerous new technologies and functionalities have become candidatesolutions for 6G design,validated at various levels,including theoretical,simulation,andprototype stages.This white paper classifies and analyze
7、s potential 6G technologies and solutions through threeaspects:the new trends in ICDT integration,wireless air interface technologies in ICDTintegration,and network aspects of ICDT integration.It proposes corresponding technical systemsuggestions.The new trends in ICDT integration encompass communic
8、ation and computationtechnology,semantic communication technology,and AI large model technology.Communicationand computation integration technology is based on core technical capabilities such as thecoexistence of communication and computation resources,functional integration,and serviceintegration,
9、enabling the evolution of wireless access network computing and the upgrade ofgeneral intelligence services.Semantic communication technology focuses on the meaning andsignificance of transmitted information,aiming to overcome the limitations imposed by Shannontheory on communication systems.AI larg
10、e models,as one of the most prominent scientificdirections,continuously enhance the intelligent autonomous capabilities of communicationnetworks.ICDT integratedwirelessairinterfacetechnologyincludesintegrationofsensingandcommunications,air interface AI,multiple access methods,encoding and modulation
11、,massivemultiple-input multiple-output(MIMO),and near-field technology.These directions are alsocrucial enhancements to 5G.Novel air interface technologies are essential for constructing a 6Gnetwork with strong connectivity,computing power,intelligence,and security.Currently,thesetechnologies have c
12、ompleted the design of technical and prototype solutions and are undergoingtesting.In terms of the network architecture of ICDT integration,service-oriented networks,nativeAI,digital twin networks,multidimensional networking,and user-centric networks are keyresearch directions.The new network archit
13、ecture helps propel the ICDT integrated 6G networkstowards a new generation of mobile information networks with sensing,computation,andintelligence,providing comprehensive coverage across air,land,and space.The research on ICDT integrated 6G technology is gradually transitioning from isolated techni
14、calresearch towards systematic construction and industry consensus.This article advocates forstrengthening interdisciplinary research and collaboration in the field of information andcommunication technology,driven by demand,to accelerate joint tackling of basic theories andbottleneck technical issu
15、es and foster collaborative innovation.Simultaneously,emphasis shouldbe placed on the transformation of interdisciplinary innovation towards application and services,nurturing industrial ecosystems at the application layer,and incubating new businesses andapplications.Finally,further efforts should
16、be made to enhance international cooperation,with3/68countries working together to solidify the foundation of 6G and promote its global development.目目 录录摘摘 要要.1Executive Summary.21.引言引言.52.ICDT 融合融合新趋势新趋势.72.1 通算融合.72.2 语义通信.122.2.1 基本概述.122.2.2 关键技术.132.2.3 应用与挑战.152.3 大模型与无线通信.172.3.1 国内外大模型研究现状.1
17、72.3.2AI 大模型赋能通信业.182.3.3 智慧内生通信网络.20参考文献.203.ICDT 融合的融合的无线空口无线空口.223.1 通感一体.223.1.1 典型应用场景.223.1.2 关键技术与挑战.233.2 空口 AI.243.2.1 典型应用场景.243.2.2 关键技术与挑战.263.3 多址接入.273.3.1 典型应用场景.273.3.2 关键技术与挑战.293.4 编码调制.323.4.1 典型应用场景.323.4.2 关键技术与挑战.333.5 超大规模天线.353.5.1 典型应用场景.353.5.2 关键技术与挑战.363.6 近场技术.433.6.1 典型
18、应用场景.443.6.2 关键技术与挑战.464/68参考文献.494.ICDT 融合的融合的网络网络.534.1 ICDT 融合的网络架构.534.1.1 6G 网络架构概览.534.1.2 三体四层五面架构.534.2 服务化网络.544.2.1 技术概念.544.2.2 典型应用场景和潜在优势.554.2.3 关键问题与挑战.564.3 内生 AI.564.3.1 技术概念.564.3.2 典型应用场景和潜在优势.564.3.3 关键问题与挑战.584.4 数字孪生网络.594.4.1 技术概念.594.4.2 典型应用场景和潜在优势.594.4.3 关键问题与挑战.614.5 多维度组
19、网.614.5.1 技术概念.614.5.2 典型应用场景和潜在优势.624.5.3 关键问题与挑战.644.6 用户为中心网络.654.6.1 技术概念.654.6.2 典型应用场景和潜在优势.654.6.3 关键问题与挑战.66参考文献.665.总结与展望总结与展望.67致致谢谢.685/681.引言引言信息技术的快速发展一直是推动社会进步的引擎。近年来,随着信息技术、通信技术、人工智能、大数据技术、系统控制技术和感知技术的不断融合,我们迎来了 6G 技术的新时代。在 2020 年 11 月的全球 6G 大会上,ICDT 融合的 6G网络白皮书 1.0 正式发布,指出了 6G 将是一个端到
20、端的信息处理与服务系统,核心功能由简单的信息传递扩展到信息采集、信息计算与信息应用,为用户提供更强大的通信、计算、感知、智能和安全等多维内生能力。随着时间的推移,6G技术不断演进。在 2022 年 3 月的全球 6G 大会上,ICDT 融合的 6G 网络白皮书 2.0 发布,聚焦感知、通信、计算融合的网络能力、架构、空口、终端和产业,提出了全新的 6G 方案。进一步地,2023 年 3 月,ICDT 融合的 6G 网络白皮书 3.0 发布,着重介绍了 ICDT 融合的 6G 技术体系,ICDT 融合的无线通信与组网,和 ICDT 融合的架构与功能。过去一年中,全球 6G 技术呈现出加速发展的趋
21、势,其内涵和定位不断延伸,呈现出大数据 Big Data,人工智能 AI,感知 Sensing,信息 Information 和通信Communication 技术融合的新趋势。通感一体化技术、通算网络技术、AI 辅助通信技术以及语义通信技术等不同的融合技术备受关注,学术界和工业界共同努力推动这些技术在理论研究、样机实验和标准化制定方面取得突破。2023 年 6 月,国际电信联盟(ITU)发布了国际移动通信技术面向 2030 及未来发展的框架和总体目标建议书,旨在详细阐述 6G 的发展目标、趋势、典型应用场景以及技术能力指标。这一建议书的发布标志着对未来通信技术的全球共识和引领性方向的明确界定
22、。2023 年 9 月,全球移动通信网络联盟(NGMN)也发布了一份关于6G 的立场声明,该声明紧密关注 6G 技术的定位、创新、业务、运营、原则以及频谱等方面。这一声明的发布不仅在全球范围内强调了对6G技术的共同认知,而且为推动 6G 技术的创新和发展提供了行业层面的引导。2023 年 10 月,ITU-2030(6G)推进工作组成立了语义通信任务组,旨在推动语义通信技术在6G 中的研发和标准化工作。总体而言,这些国际组织和工作组的行动为 6G 技术的规范制定、研发推进以及全球范围内的合作提供了坚实的基础。全球 6G 的发展呈现出跨界融合、多面突破的局面。6/68基于 6G 的最新进展,本次
23、 FuTURE 论坛 6G 工作组在牵头完成了ICDT融合的 6G 网络白皮书 4.0 版本。该版本从三个维度全面介绍 ICDT 融合的 6G技术的发展现状和未来展望,包括 ICDT 融合新趋势、ICDT 融合的无线空口技术以及 ICDT 融合的网络架构。简要阐述不同 ICDT 融合新技术的技术概念、应用场景、关键问题与挑战,并深入探讨其发展趋势。通过本白皮书,我们致力于给出对 6G 技术研究的思考和倡议,助力 6G 技术的进一步发展。7/682.ICDT 融合融合新趋势新趋势ICDT 融合的三大新趋势具体包括通算融合,语义通信和 AI 大模型与通信。一方面,传统通信系统的能力也会随着新技术的
24、出现而进一步加强。另一方面,传统通信技术会与感知技术,大数据技术,人工智能技术进一步融合,对网络的能力和架构产生深远影响。图 2-1 ICDT 融合趋势2.1 通算融合通算融合无线通算融合共生是数字经济进入“算力时代”的背景下,因技术演进需求、业务发展需求和网络基础设施转型升级等多重因素驱动下所诞生的全新技术领域。依托通信与计算的资源融合共生、功能融合共生、服务融合共生等核心技术能力,可实现无线接入网算力化演进、通算智一体服务升级,促进资源和要素的高效聚集、流动和共享,为数字经济增长提供坚实助力。随着万物感知、万物互联、万物智联的数字时代加速到来,全社会的算力需求日益增长,算力网络建设已成为重
25、大国家战略举措。作为国家关键信息基础设施,无线接入网络具有海量基站,对其空闲算力的挖掘利用具有重要经济价值,也是打通全网算力化升级的最后环节。无线接入网络通信与算力的融合演进已经成为推进信息通信基础设施效率与服务升级的重要发展趋势。从技术发展角度看,过去几年,通信、云计算、人工智能、数字孪生等技术的融合已成为下一代网络演进不可阻挡的趋势,在 6G 中已开展 AI 内生、通感8/68一体等关键技术研究,这些新技术对无线接入网络的计算能力提出新的需求,未来网络设计需要综合考虑通信与计算的联合需求,支持技术融合发展,最大化技术优势。从业务发展角度看,云游戏、XR、车联网等新兴业务,具有深度边缘计算、
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