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1、Wh紫光展锐1.kJuitIsoc6G无界,有A1.紫光展锐版权所有6G白皮书紫光展锐中央研究院2020年11月IO日UU0SOC目录1 .前言I2 .6G趋势、应用场景与需求32.1. 6G趋势32.1.1. 无界32.1.2. 有A1.52.2. 6G应用场景92.2.1. 全息通信92.2.2. 沉浸式XRIO2.2.3. 数字挛生I1.2.2.4. 全域无缝覆盖132.2.5. 全自动驾驶142.3. 6G需求152.3.1. 系统性能指标152.3.2. 6G终端芯片技术需求173 .网络架构的演进213.1. 以用户为中心的全空间网络架构223.1.1. 以用户为中心223.1.2
2、. 空天地一体化233.2. 泛在算力网络243.3. 安全可信的网络架构254 .6G核心技术274.1. 太赫兹通信技术274.2. 可见光通信技术294.3. 全双工技术314.4. 增强MIMO技术324.5. 先进调制编码技术344.6. 非正交接入技术354.7. 星地协同传输技术374.8. AI辅助通信375 .总结416 .参考文献43wbr他煮再於FOMA数字iiV文字FDMArIDMA出即X字名说体业并CDMA1.IC赛体格功夫何M1.MCOH)MA方构瓦麻行业#造MBBCR1.1.CAtICOFDMA邮？技术？场景？社会影响？1.前言烽火、，拉松、驿站等信息传递方式伴随
3、人类走过了几千年的历史.19世纪,麦克斯韦、赫兹、r克尼、波波夫等先辈完成了无线电从理论、实验证明到工程化应用等一系列突破,人类首次打贼空间束缚并实现了准实时的信别交流。20世纪四五十年代.贝尔实验室的科学家们选定了现代估息系统发展的两大基石：香衣、Ring&Young的信道容收公式及蜂富概会至今仍在指引移动通信系统的发展：JohnBardeen.Wi1.1.iamShockIeyxWa1.terBrattain发明的晶体管更是现代所有信息系统的工程实现基础。现代移动通伯系统现正融入普通大众的日常生活始于1980左右，发屣过程中也被赋予了“代际Generaion)”的概念，从第一代系统(1“G
4、enenKion,1G)的语音，2G的语音马数据.3G的多媒体到4G的富媒体,移动通信系统以每代10年的更迭节奏伴随我们度过广四十多年.不断拓宽的信息高速公路带来人类社.会前所未有的加速发展.站在2020年，回里过去十年，4G的件及彻底改变了我的的社交、娱乐、购物、饮食等生活方式；遥望下一个十年，5G.按其被赋予的使命，也将渗透到生产、交通、医疗、能源、金融、教育等社会生产的各个地落，茎命性地改变人类社会基本运行方式。发展水无止境，5G之后，6G该如何被肉画？用什么样的技术去打造？将如何诳一步影响人类社会发展？本白皮H将分享紫光展锐的部分观点。4G改变生活，5G改变社会，6G将篁策世界-X1.
5、GhH图1.通信系统演进2. 6G趋势、应用场景与需求在需求和技术的双至驱动下，6G不再只是通信技术的增演演诳，而是通过通信技术与信息技术、数据技术及人工智能(AHifkia1.1.meIIigenceAI)等技术的深度融合，由移动通信网络发展为移动信息网络。2.1. 6G趋势6G移动信息网络将极大的打破传统信息交互的界限，突般信息触达的边界，智能无处不在，构造一个“无界，A,的未来世界.2.1.1. 无界技术的不断发展和信息化的不断普及将把6G技术应用到更多领域,一方面，通信产业与其他行业领域的壁柒界限将逐步被打破口至消失；另一方面，通信能力本身也将突破原有能力限制,随着应用范围的犷大而不断
6、提升,6G势必把各个产业带入继引入计算机信息化之后的第二个春天。 宏观与微观的联接自人类诞生以来，人们对天空和远方的想象，用卜了无数的神话，显微镜的发明又打开了微观世界的大门”人们既可以借助科技的翅膀，实现“可上九天榄月”的梦思，又可以透过科技的眼助，脸证”-花一世界”的哲思.6G技术也在沿着这一思路在宏观和微观世界分别展开探索.一方面,以地面移动通信和卫星通信为基础.构建空天地一体化通信系统.实现从地面到天空的扩展。另一方面，以纳米级传感器、物联网等技术为基础，构建实时感知和监控系统,实现高效精确的健康监测和病理研咒. 虚拟与现实的融合“庄周梦蝶”是虚拟与现实的交织，是财主观与客观认识的一种
7、哲学思考。我们所认为的现实，鄱是通过各种喜觉器官获得的,模拟人类五种感官的不同感受是实现比拟和现交融合的关键-借助于虚拟现实(Virtua1.Rea1.ity,VR).增强现实(AugmcntcdReaIity1AR)及6G网络技术，不仅视觉和听觉信息可以被数字化，触觉、味觉和暝觉信息将来也可以在端被采集和数字化,通过网络传静,并在另一端完整红现,提供给用户完全沉没式的体验,实现虚拟与现实的完全融合. 数字与物理的映射得益于通信、感知、计算、存储等技术的进步,当前人们已经有能力针对物理世界中的部分勒晶或较小的系统重构出一个数字学生体.陶荷6G时代的到来，发杂的大型物理实体可以被精细数字化建模，
8、并且物理实体和数字模型进行信息交换实时互动,借助大数据处理和A1.在数字世界进行推断和预测,让人们打开“上帝视角”，实现对物理世界的先知先觉.数字世界与物理世界将不再是泾消分明的两个世界,而跄可以相互映射、相互影响的空生世界。 过去与未来的穿越随着小拟现实及通信网络等技术的进步，尤其是计算机动亘、全息和沉浸式XRExtendedRea1.ity）等技术的快速发展，使得我们可以对某些已经消失或尚未出现的事物进行还原和构建，也可以对当前的W物进行全息式的保存.无论是逝去的人还是消失的物，无论是波涮壮州的战争还是灿烂辉煌的文明.无论是浪漫荚妙的太空遨游还是惊险刺激的星际穿越，都可以得到最真实的还原和
9、最完整的呈现.在某种意义上，过去、现在和未来不再是一条不可逆的单向线，人们可以随意地进行“时间旅行”，体验百味人生. 技术与需求的匹配6G信息网络将是一个通过各种技术手段按需提供资源和眼务的网络， 多层次副哈通信6G忖络实现的从微观到宏观的空间全覆盖，不是不同网络体系的孤立运行，也不是不同网络体系的单的互联互通.而是一种深度融合的多层次一体化通信体系.多层次融合通信的发展,需要从业务、频潜、网络架构、核心技术等方面进行深度融合,结合灵活的组网模式，构建多层次,体化通信系统，实现统海效的资源调度与网络管控.人机智能交互致力于实现人与机器间进行传统五大知觉视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉以及人类思维鳍
10、情的全方位立体智能交互.机器要有全感官信息接收识别能力和人类可辨识的知觉制造能力，并且要求该能力能做做到精细化和抗干扰化，例如，机器视觉除对人和物进行分类识别和判断外，还可以对手势、体态、友情和聚神等进行智能判断：机怒听觉除了对标准语言的相确识别，还要解决噪声、口吾、多语言混杂等北杂场景的精确识别.除了传统的五记交互之外，人类思维感情的交互是更加而级的应用，让人和机器之间做到“心有灵廨”,提升人们的智能化生活体的。 全资（艮活调用由于用户需求多样且差异化显著,*；对频谱、计霓、存储等资源的需求不仅是总地的提升，还要具有灵活调度分配能力。在6G网络中，频谱接入的趋势是低频段为明础，高频段以按需方
11、式开启,实现低频段、毫米波、太赫兹与可见光多频段共存与融合机网.在榄盅、速率、安全等方面满足不同的用户需求：计算资就将遍布整个系统.计驾任务可以在终然、边缘节点、公脂等实现灵活、实时的分割、下放和卸我，匹配不同节点的计算能力和能效普求：存体资源将更加丰富.除了用户终端和服务器.各类个人云、企业私有云和公彳r云等也相全面发展,依托速率低时延的6G网络显著降低唯个节点尤其是终端节点的存储压力。在不断丰富的频谱、计算和存储等资源前提卜.，基于灵活的资源调度分配,未来的6G可以随时随地满足用户的极致需求.IW1.令嫉谓接入2.1.2. 有A1.aA1.作为热点词汇，承我了6G所具备的两大特征.首先.从
12、伯息技术角度,A1.是人工智能的英文缩写。A1.技术相关业务，如语音图像识别，智能情感交流等，是6G网络的乘要应用.与此同时，A1.技术也可对6G网络进行设计优化,进而提升网络性能和用户体,其次，从社会人文角度，AI也是汉字“爱”的发音，6G技术将为发屣全球经济，消灭贫穷、饥慢和不公平等提供新的解决方案.创造一个更加有爱的世界.2.1.2.1.智慧的6G技术深度学习算法的快速发展、海量数据获取染道的增多以及硬件计尊和存储能力的显著提升使得AI技术在近些年来呈现爆炸式的发展，并在i普音识别、图像识别、情丛交流等多个领地取得突破.AI的发展不仅在消费电子领域给人类带来丰富多彩的各他应用，也在教方、
13、交通、家店、医疗、寄官和安防等多个行业有广泛应用,促进各个行业产业升级.与此同时,6G的裔速率、低时廷等特性可以很好地为塔于A1.的应用提供通信能力保障，尤其为分布式AJ技术应用提供更多可能，让更多分取的低计算能力单元能膨高效实时协作，实现万初智联。除了6G网络支持AI应用，AI技术同样也在给信息网络带来新的变化.5G网络己初步采用A1.技术来进行网络优化、资源分配和干扰协谓等.在未来的6G网络中，通信与A1.将会更加深度融合，困绕网络部署、运维管理、资源鼠置、移动性预测和空口设计等各层级进行系统设计和性能优化。 6G联合AI实现行业再造目前人们一经在医疔、交通、工业等领域对AI进行了枳极的探
14、索.可以预见,随着A1.与行业的深度融合，越来越多的A1.行业应用正在核发掘或拓展，同时A1.行业应用对M络性能的需求也不断提升.6G技术可以提供极致的通估服务体验.在医疗行业，AI帕助珍疗/癌症诊断、医疗影像智能识别等需要高质量的影像数据传输；医疔机器人需要低时延高可导的数据也输；个人健康的大数据智能分析需要大业的体城网传蹲器终然的数据传输和海信的终端连接.在交通行业,AI技术的用在智慧桥梁健康监测与运维管理.智能航道技术、智越码头、无人驾驶以及无人机配送等方面。施于大吊传盛器和机器人的检测数据收集，小故问遨定位以及移动凯逊预测是这些领域的突出需求.在工业制造行业.A1.在设计仿真、个性化生
15、产以及质品监控等多个环节均有所应用。刻于仿H设计，用于VR、AR技术进行数据传输时,尚要高顺量的影像数据传输通道：对于个性化生产和质麻监控，工业互联网枳累的大量:且有价值的生产数据,需要低时皿高可他的传输通道。图3给出了A1.应用在医疗、交通和工厂领域对不同通俗指标的琳求.曾1.然Z交通AiirZ图3.AI应用的性能需求 AI助力6（；网络智慧成长未束的6G系统是智息化的通信系统.基干深度学习川和联邦学习等算法的A1.技术.可以用于解决6G通侑中届些灾条度较高的难以建模与求解、最优检测和估计以及功能模块的联合优化等问题,具有自学习功能、联想存储功能和高速寻找优化解能力的AI算法，可以为大规模天
16、线、无线资源分配、信号检测技术,信道编解码等技术提供更优的设许和配置”此外.传统通信网络规划部署及运苜维护产理依赖人工经5面对6G时代成百上千关犍指标的联合优化，衢耍AI技术为此提供加持.你助A1.技术,可以全方位打造智抵内生的6G网络.终端借助A1.技术可以分析用户行为习惯，智能动态地实现终端资源的调用和休眠；接入网借助A1.技术可以降低空口时延和开销以及提升频谱效率：核心网借助A1.技术可以根据业务需求实现智能网络部署与管理，打造绿色节能网络.借助A1.技术,可以全方面打造安全内生的6G网络.面对不断变化的网络戒胁,任何不变或被动的安全体系椰面临籽极大的风险，6G必须打造自适应、自主和自成
17、仁的安全能力才能实现安全内生，降低网络攻击风险，保证业务安全。借助A1.技术，网络系统可以不断从信息化系统中进行学习，自我成长.在面对般的W络攻击时能誉口我发现和自我性我；在面对大鞭攻击时能弊自主预测、自动告警并自动采取应急措施：在面对极端网络灾难时,也能及时启用容灾系统,保证关犍业务不中断.在未来，6G系统将作为AI的管道来承载A1.应用，而A1.也可以助力6G系统实现全面优化.2.1.22有爱的6G世界未来整个社会将会在政治建设、经济建设文化建设、社会建设和生态文明建设等方面协调发展,实现五位一体总布局.联合国也提出了无贫穷、零饥慢、良好健康与福祉、优质教育等与政治、经济、文化、社会和生态
18、文明等息息相关的17个可持续发展目标,如图4所示“移动通信网络作为信息化建谀的柬耍祖成部分，已成为社会发展的战略性公共基础设施,6G作为面向2030年的新代移动伯息网络，在整个社会发展的方方面面都具有举足轻笊的地位.网.联合国可持续发展UmI人类社会对自身的治埋方式各有理解,求同存弁是当前世界的主流.5G标准技术的全球统一让全世界人民在求同上又前进了一步，6G的发展将继续促进这个大趋势.信息技术的广泛应用，对每个国家的政治生活带来深刻影响，目前政府正在大力推动信息化改革，打造“智怒政务”,应用现代信息和通信技术，物管理利服务通过网络技术进行集成升级，提高政府的工作效率、决策质/、调控能力，全方
19、位地向人们提供出越时间、空间的优质、规范、透明、高效的服务.6G更全面的信息获取,方便的信息分享,科进一步推动治理能力、方式的革新。 经济经济发展是当今世界的主旋律，岷合国可持续发展的第一目标就是在全世界消除一切形式的黄困.当前世界经济处于快速发展当中，但不断的自然灾害每年造成的宜接羟济损失高达数百亿美金.2020年场突如其来的新冠肺炎导致全球数十年贫困人数首次增加,在2020年有7100多万人陷入极翔苴用同。信息、通信和数据技术(InfonnationconinHmica1.ionsandDauiTechnoIogyJCDT)融合，加深社会信息化的程度，深刻膨响每个产业的发展，促进传统产业不
20、断改造、升级和转型，同时又衍生触发许多新的产业.6G与垂直行业的融合,可以充当行业发展的“助推器”.对行业发展方式和经济结构询整行着重大的引领和带动作用.6G可以促进工业离股专网逐步向统公网发展，可以实现全尔连接、全局智能的柔性生产和无人化、智能化远程控制，助力工业4。全面落地，实现工业产能大辐增加，经济飞速发展。全面却能化的工业在面对全球疫情等问题时也不会受到明显影响，6G技术应用到传统农业中，基于传修甥和物联网技术实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析，为农业生产提供精准化种植、UJ视化管理和智能化决策，是发展中国家消除贫困.利用后发优势实现经济发展后来居上的有效途径之一
21、. 文化时代的进步伴随葡文化的演进，在6G万物智联的大甘/F粗个社会文化会发扬其更加“人性化”一面.通过6G通俗的支投.可以实现人与人之间的时天涯咫尺,尤其是伴1.着全国通信等技术的成熟，远隔厂里的人们也可以实现面对面的陪伴，让亲人不再因距离而感到孤单,让朋友不再因距声而逐渐疏远.在这样的高度信息化和智能化的社会环境下,会催生大眼新的文化形式和文化内容，新的文化形式和内容具有新的文化价佗和社会价值，深远而长久地影响整个社会.此外,在整个社.会的发展中,有许多优秀的文化因为传承的断维被淹没在历史的长河中.是人类精神财窗的一大损失。优秀的文化是衢要传承和发扬的，而文化的(4承和发扬是霰要有媒介的.
22、随着科技的发展.能桃充当文化传承和发扬的媒介越来越丰富,从竹筒到纸张.从底带到毡盘，形式也越来越丰富，从文字到语音，从舲态到动态。在未来的6G世界中，借助全息、XR等技术,文化,包括非物质文化可以跨域时间和空间.以最真实的一面得到传承和发扬. 社会人们的生活圆不开衣自住行，衣住住行的发展互接影响人们的生活质鼠,未来的衣食住行不仅是满足人们的域本需求，更要满足人们更高的生活追求：衣服不仅是舒适美观，更要智旎个性：食物不仅是营养饱腹.更要美味健康：居住不仅是遮风挡雨更要温馨和谐：出行不仅是便捷高速,更要安全舒适.，个可持续发展的社会，需要确保健康的生活，增迸各年龄段人群的福祉，需要确保包容和公平的
23、优质教可，让全民终身享有学习机会，更要M少因地域差异和发展不平衡导致的医疗和教育不公平。通过6G连接,先进医疗资源和优质教育资源可以到达任何一个角落.实现即使身处偏远山区，也能享受到发达城市才能享受到的医疗和救自，让医疗和救育资源更加公平.以远程医疗为例.大型手术一般需要在大医院才能进行，医疗专家的缺失是重要因索之一，理于6G网络.借助VR或全息迪信等技术打造的远程医疗系统，可以进行实时远程手术,弥补偏远山村医护资源的不足。生态文明目前整个世界还在不可持续地使用自然资源，一方面部分资源面临眠乏的危机，另一方M.各种不合理的使用方法造成资源的污染为了建设可持续发展的生态文明.我们需要保护和管理生
24、态系统.可持续地利用自然资源.以促进可持续发展.基于物联网的数字化监管平台.结合大数据、视版云、6G和A1.等.可以全面检测环境变化并自动识别监抄目标和状态分析.通过对水质、土塔、气淑、空气质Ift等的全方面测属和分析，对环境变化做出预警,并针对性的采取有效措施.此外,在传统行业升级改造过程中借助丰富的传感活及物联网设备和技术,可以有效改善传统行业对环境的河彼，以智僵农业为例，基F对土地、气温等的检测，可以指导浇水，施肥，播种或收获的报佳时间,也可以及时拉测痕投,精准喷洒农药，从而减少校情发生和环境污染的出现.总体来说一个更有“爱”(ai)的世界,应该是一个合作共盗、规范高效的世界：应该是一个
25、消灭药穷、消除饥饿的世界；应谖是一个文化多彩，精神富足的世界：应该是一个安全和谐、公平公正的世界：应该是一个绿色环保、持续发展的世界,通过6G的支撑，可以实现一个政治更加和谐，物场更加丰富，文化更加多元,社会更加公平，环境更加美丽的有爱世界，2.2. 6G应用场景6G将实现全应用场景邀蒜，除了对5G原有的应用场景继续增强和演进，还物催生出全新的应用场块,提升生产效率，提岛生活品质.2.2.1. 全息通信全息技术是种通过录制物体的三维图像，网络传输并G线在目标宽间内呈现出具有立体视觉效果的影像方法。真实的三维立体观感的产生，需要在显示时满足人类观察现实中三维物体的所有视觉线索(颜色、强度、深度等
26、),并尽可能自然地呈现.理想的全息隘示应该是她F裸眼实现的，在必要的时候，也可以借助头显并通过ARZVR等技术辅助实现，全息技术的具体应用分为峥态全息、动态全息、实时全息和交互全息等，其中直人尺寸的实时交互全息是全息通信最为典型的一个应用，如图5所示。图5.实时全息Iff1.怡不同类型的全息应用对网络的需求差异较大，具体如下：(1)传输速率：入门级的点云(PointC1.oud)传输速率只需要几十Mbps即可，依赖AR1VR的全息显示或者光场3D交互的全息通信，对传输速率的需求在GbPS盘级，而正常人类大小的真正实时全息通信对传输速率的需求在TbPS量级加。(2)时延：对于涉及到实时显示或实时
27、交互的全息应用，对时延有严格的要求，特别的，在部分需饕触觉信息传输的全刖应用中,对时廷的要求将会达到亚ms级。(3)同步：在整个全息通信实现中,从录制、传输到显示可能由多个部分组成,比如一个地方的不同摄像机或多个地方的不同摄像机进行录制，经过不同的通信链路传输到目的地，通过多个设在进行显示，此时通信系统需要经过严格的同步，普通笠媒体数据流的同步精度大1%在ms级,而觇觉、听觉、触觉信息的同步相度需要达到ns级.(4)其他需求：安全、可喜性和计算能力在全息通信中也是需要欣点考虑的关键需求，对于终端来说，除了琨带处理能力需要进一步提升外，在终端显示能力(4K,8K视频播放和终端计算能力(解码、洎染
28、、AD方面也具有较大挑战.此外.在终端形态上,除了手持终端外,头戴式终端或齐墙挂式终端等不同形态的终地都将会在不同的全息应用中发挥各自的优势。2.2.2. 沉浸式XRXR既可以产生一个三维空间的全模拟世界,实现对现实世界的“虚拟”.又可以将虚拟物体或其他信息实时定位挣加到应实世界中，实现对现实世界的一增张”.沉浸式XR是XR发展的终极目标，通过对视觉、听觉、触觉等超官信息的完全模拟和实时交互，可以给用户创造身格其境、川同身受的逼典体验,如图6所示。图6.沉浸式XR沉浸式XR对网络的需求主要体现在传幼速率、时延和同步精度等方面.具体需求与全息通信类似.沉浸式XR时终端的要求较高，新鞭的XR终端需
29、要满足轻被、商分辨率/高刷新率显示、高保4/3D定位音频及其实触序反馈等要求.此外,还需在智能交互方面进行增强.从视觉角度说,终端需要同时满足极高的分辨率(4K,8K或更高以避近现实世界及避免“纱窗效应”，较高的刷新率(60HZ、90Hz或更高)以保隘足鲂的动作流畅度，足够大的视场角(ddofView.FOV)以提升沉浸感，同时还要有足锅低的MTP(Mo1.kmToFo)时延，以降低用户眩晕落等。从听觉角度说，现实世界中人们可以通过声音帆识出声源的大致方向和距总,使用XR达到这一点，需要终端具备高保此音频以匹配人耳听力和3D定位音频以保证在用户头部扭动时动态调整3D环段声，以提供给使用者与现实
30、世界相同的那更从触觉角度说，沉浸式XR需要提供实时的真实触感反馈，这需要依赖智能手套、衣物等来模拟出不同的触感并实时反馈到用户接触面，提升用户的沉浸！成.对于沉浸式XR来说.如果将演染任务全部放在终端上.对终端的能力和功耗会吊来极大的挑A沉浸式云XR可以解决一部分问题.即将亚杂数据处理等功能云化，利用云邮对模型进行渲染，提升模型精细度,而终端只负责聚集和播放视频波,此时时终端本身的能力要求有所降低,但对于网络的要求会进一步提升，借助于更高速率、更低时延的6G网络，沉浸式XR的云化可以得到质的提升。2.2.3. 数字李生数字拿生，即物理世界的实体在数字世界中实时复现.小至一个人体，大至一座城市，
31、都可以使用数字学生技术构建数字挛生系统,基于丰富的传感器和物联冏技术可以对系统状I1.态进行精确岷知，聪于AI、大数据分析技术可以对系统状态进行判断、夜测和优化等。借助数字学生，数字世界和物理世界相互映射并交织在一起，物隹出一个可监控可管理的信息物理世界.在众多的数字孳生应用中,数字学生体城脚和数字孳生城市最具代表性.数字字牛.体域网借助各类可穿戴设备和牛物传感器对人体的器官状态、生命体征进行施控，构建出一个数字化的人体，如图7所示，用于健战检测、病理研究及手术辅助，图7.B1.字学生体域对城市是一个极度复杂的系统，出人、基础设施和大M的裂件等殂成，通过使用数字学生技术，整个城市映射到数字世界
32、中,如包括物理世界中的水/电/燃气等资源供给系统,学校/医院用:区，道路等城巾基础设胞和实时的人群活动和事件等.数字孳生城市可以辅助城市管埋者在问时发生之前，基于某些策略诳行模拟预测，防止可能的问即发生，也可以在向阳发生后，迅速规划出以优的解决方案。18.数字学生城市整体来说，数字挛生对网络的猫求体现在如下几个方面：(1)传情速率：数字季生在构建虚拟化对象初期及使用XR对大型数字学生实体进行可视化交互时,需要较高的数据传愉速率.(2)连接数：数字率生需要大量的传那器实现精确的感知，对于部分关键区域，每平方或诲立方的连接设备数可裔达107个.(3)时延：为了保证能时物理世界能纾及时做出预测或判断
33、，数字世界和物理世界的数据交换应当尽可能快，咐于关键任务，可能需要低至InS级的时延，(4)移动性：以数字季生城力为例,大部分基础设施都是不具仃格动性的.而对于市民、汽车、地铁等，存在高移动性或群移动性，在数字学生中，也需要灵活、按需支持高度差异化的移动性.此外，在数字挛生中,安全和陷私会成为比较尖锐的问需要考虑酣到珀的安全设计.同时.时于庞大的异构数据难以依藕人工进行处理.此时AI会在数字拿生中扮演巾要角色.在数字孕生中，终端呈现多样化，从手持终擢、可穿假设爵及消费物联网设备等面向清费者的终端到智旎机设备、多智能体系统及微型传感器等面向工业的终端无所不包,满足不同的需求.2.2.4. 全域无
34、缝覆盖借助卫星网络实现全球范第内尤其是海洋、荒漠等人迹罕至地区的全域无缝黑茨，是目前移动通信发展的重要方向.在5G时代,卫星通信和空间通信作为地面通信的补充,能够满足广域照芾的要求，实现业务层面的互联互通。但是，面向未来广域智能连接与全球无缝宽带接入等迫切需求，在A1.技术、云技术、卫星技术、运或技术等技术快速发展的驱动下，空间网络1.j地而网络箭要从业务、体制、炖谐、系统等不同层次进行融合，构建全域无缝次靛通信系统，如图9所示，实现统一高效的资源谢度与网络管控.图9.全域无筵黑而全域无缝用盅场兔符为广域的智慈对象建立智能连接.提供智息服务,为人类提供全球无间断的和一致性的信息服务，全域无缝盟
35、族主要有四大类型的具体应用：广域宽带接入、广域物联网接入、广域时取连接和广域高精度定位。广域宽带接入是指为偏远地区人口、K机、无人机、汽车等提供宽带接入,缩小数字鸿沟：广域物联网接入是指为农作物监控、珍稀动物无人区监控、海上浮标信息收集、远洋集装箱信息收集、无人区探险/探测等场景提供接入：广域时敏连接是指为远程智能机擀作业等时延故感场景提供网络连接：广域高精度定位是指为远程智能交通提供拈确峥航，以及为远程作业提供高制吱定位。实现全域无缝国靛，主要有如下需求：(1) P星侧速率能力：在地面移动通信飞速发展的同时，英星通信虽然借助于塞米波.具有较大的可用带宽，但由于频谱效率低下，通信速率与地面移动
36、通信或光纤通信相比具有较大差距,在实现全域无纭陵盖的技术研究中，提升卫星仰的频谱效率是电点突破的方向.(2)时延：卫星通信相对于地面通信一个显著的差别在于传播时间长.因此尽量减少端到端时逃是目前实现全城无覆康需要重点考虑的问也.(3)计算能力：由于星上功率受限，卫星的数据处理能力受到限制，对于重大的边缘计算任务可能不能胜任，但是可以考虑轻吊级的边缘计徵，以改善用户体蕤，面向未来全域无堆桁流的通佶系统.卫星通信终端和地面通信终湘也在朝着一体化的方向发展主要有两大特征：(1)泛在化：是指要求终端支持全频段，具有卫星接入、地面接入等多种接入模式，能够以综合G优的方式选择接入资源.实现全城无缝接入，(
37、2)智能化：是指终端具备A1的能力.一体化终端通过随时随地的网络连接与云湘协作.并借助于高性旎的本地智能处理能力满足用户的极致体验,实现广域的智能感知、智慈控制和智抵服务.根据系统的应用场景和业务特点，体化通信终端主要有三类：提供连接接入服务的接入节点终端、提供全球无缝互联网接入服务的个人手持终端和为远程智能对象建立智能连接的智联网终渊.与传统地面通信终端一样，一体化通信终端能要具的传统的传输能力、定位能力、若知能力、AI能力、计算能力等。此外，由于全城比健泓盖通信系统具有空间节点高度动态和系统时空尺度极大等特点，对通信终然的接入能力、星历推算能力、天线增益、低信噪比接收能力、快速切换能力、定
38、位精度等方面也提出了更高的要求.2.2.5. 全自动驾驶全自动驾驶是汽车工程学会(SOdeIyofAutomotiveEngineers.SAE)定义的1.eve1.-5Kft自动驾驶水平，是指由车辆完成所有驾驶操作，人类驾驶员无需保持注意力.全自动驾驶的实现依赖于车本身的单体智能和车联网技术构造的群体智能.全自动驾驶是实现智能交通的重要手段,也是人们生活高度智能化程度的一个重要特征.目前白动驾驶己珞得到了全社会的关注并取得了部分进展.但距密实现全白动驾驶还行相当长的路要走。实现全自动与腴，需要依赖于网络技术、A1.技术及各类传呼技术等的共同进步，且需要有更多的政策支推。对于车联网技术本!,随
39、音4G,G6G的不断演进，为实现全自动驾驶提供更加优侦的网络技术支校。在实现全自动驾驶后，车对于人来说，不再只是一个交通工具，更是一个办公场所或娱乐休闲场所，驾驶员可以彻底样放双手双梆，将更多的时间和精力投入到其他自1.i喜欢的事情上，如图IO所示.图10.全自动力咬全自动驾咬在网络方面除了车联网技术本身对时延、可界性等方面的持续演进，A1.的在规训练、实时更新等也对时延、速率等方面有新的衢求和挑战.其中在军联网技术中，低时延和高可权是保证车辆安全的Hi要因素，可以依赖于路边设备实现超过目前车岷网的性能，即低于Inis的传输时延和高于99.999%的可卷性。此外,在全自动驾驶的实现中，感知、通
40、信、计算一体化是必不可少的.借助先进的A1.算法.根据感知信息、设备状态及网络环境,实现个性化的行车规划.提升出行效率和保障出行安全.2.3. 6G需求对于网络存即提供以用智慧安全,陶着6G应用场统的不断丰富，要在mi-个网络系统中满足差异化的需求,在极大的挑战.6G网络从整体上需要能够随时地地酒足所有用户的极致需求,户为中心的全域无缝阁鼓和按需服务的能力.另外，6G还需要做到灵活高效、节约部署和运首成本，2.3.1. 系统性能指标历史上每一次移动通信技术的更新换代，在大多数性能指标上都会有十倍到百倍的提升,包括蜂fft速率、体骁速率、网络容浆、时延、可常性、移动性、连接密度、定位精度等等,6
41、G系统需要满足所存场景下的极致需求，在各个性能指标上也需要有大幅度的提升.淙令各个应用场景及业界的主流观点，在传统的性能指标上，6G相时于5G整体上呈现IA1.Oo倍的提升,如图11所示.图II.；相时于5G的性能提升峰值速率和体验速率：由于全息通信、沉浸式XR/沉浸式云XR等应用场景的引入和增强，6G相对于5G在速率方面需要有较大的提升，真人大小的实时全息通信对速率的要求在Tbps依级。即使考虑数据压缩算法的同步演进，6G对实时全息通信的体验速率也应在100Gbps以上.时延与可靠性:工业控制、全自动驾驶等场景的进一步强化，对时延与可靠性的要求将达到新的尚度.时延方面的性能指标相对于目前的m
42、s侬，会进一步卜降至亚ms级，并且增加了对同步和时延抖动的要求.可靠性方面,对于涉及到人身安全的场景,人们的期望是绝对可辕。因此，从技术上来说，99.99999%的可舔性基本上可以达到人们的心理预期，移动性：在6G时代，机校终端(AirbOmCTCrmiMI)的应用会得到进一步普及.因此,66对移动性的要求也进一步提升，期望达到IOWknVh,连接密度：相对于SG,6G的智能终端，尤其是智能物联网终端的数目将会大大增加。性能指标方面，单位面积或单位体积的设备数目至少是5G场景下的10倍，定位精度：5G对定位的初始要求不离.而随仔5G的演进，越来越多的场然提出了对高精度定位的需求.尤其是在室内环
43、境下，商用场景需要满足20cm的定位精度要求。在6G的应用场景中，cm级的定位精度才能满足室内室外各种鬲精度的应用需求.网络容盘：随着未来用户速率及连接密度的墙黑，6G场景的区域网络容量相对于5G大约需要提升100倍。频谱效率与能此效率；在基础理论未实现突俄的情况下，频谱效率的提升有限。66通过挖掘提升领i普效率的技术潜能，实现相对于5G约3倍的提升。而5G在推广过程中面临的一个较严重的何跑在于能耗过病,6G缁要实现收大的能量效率提升来满足未来的能耗需求。此外，6G中AI的应用也需要进行性能方面的出化和评估6G不仅要满足A1.对算力和存谛的需求，还需要实现竹对不同的AI应用模块的智能化分徼和准
44、确度评估.2.3.2.6G终端芯片技术需求6G将向建成一个ICDT融合、天地Ja合、虚实融合等全新生态.在这个生态中,绛然将呈现泛在化、智能化、融合化等趋势，终端在通信、计算、存储、显示交互、传塔等功能上的要求更丰富.并与A1.云、大数据等结合带来更多产业和社会价值,创建万物智联的时代.作为科技发展基石的芈导体产业一直助力通信产业的发展，而被喻为“发动机”的芯片和器件是信息时代的琮合能力体现。新的6G系统对终端芯片和零件在带宽、频率、功耗、集成度、多模化、智能化等方面提出了更高要求.在摩尔定律的放缓和6G系统全新能力要求的双Hi压力下，半导体技术也在进行持续的演进和革新，从工艺、设计方法、新材
45、料、新器件等方面为未来终端芯片和器件提供新的解决之道。 工艺摩尔定律自诞生之后,指导若芯片行业向既定的目标前进，芯片行业的发展也促使摩尔定律调整和革新.移动通信的巨大市场驱动若半导体工艺的发展,在功耗和性能等方面的备求对半导体工艺提出了越来越高的要求，5G时代终端芯片厂商纷纷将转向7nm5nm的先进制程来提升芯片性能和降低功耗，未来6G时代，体蛟速率期里达到100GbPS时延达到亚m$级.此外,8K/12K/16K到24K剧高分辨率视频播放、沉浸式XR、数字学生/全息等关键指标和极致应用财通信能力和计算能力等要求更高。6G时代的芯片制程工艺将向着Inm甚至更低的节点迈进网。问时，未来集成电路发
46、展也籽主要沿着扩展摩尔、超越摩尔和超越互补金属氧化物半导体(ComPIemenIaryMeui1.OXidCSCmiCOndUCtor.CMOS)：个技术路线向前推进.其中.扩展摩尔是在晶体管结构、集成工艺等方面饿创新.通过诳一步微缩特征尺寸以提升集成电路密度：超越摩尔是通过功能扩展及功能集成，实现应用层面的系统性能遑高：超越CMOS是从物理工作机理与技术实现方式上突破传统硅状CMOS场效应晶体笆技术限制. SoCvs.SiP从2020年到2050年，移动终然的关键指标如中央处理器(Centra1.PnessingUnit.CPU)和图形处理器(GraphicsPwcessingUnit.GP
47、U计修傥力,掇像头数目和分辨率、传感器的数目将呈.数倍埴长，并且集成的功能也越来越多，女杂度也越来越高诵.随芾库尔定律逐渐逼近物理极限.系统级芯片(SyStemonChip.SoC)方案借助半导体芯片制程工之来实现终端系统功能集成，而系统级时装(SyMeminPackage.SiP在实现终端系统功能集成的成本和周期、芯片效能最大化等方面有优势，从设计和制作工艺的珀度,SoC公将更多应用处理器核和通怙处理器集成在同一个芯片中,并随著犷展庠尔的道路继续发展：从封装和组装的角度，SiP将不同集成电跖工艺制造的芯片和案件集成时装在起，具有技术集成度更高的优势,能喷解决异质集成何题,从超越摩尔发展方向进行系统集成方式创新.未来6G终端将会面临高集成僮、高红杂度、小型化、低功疑以及芯片器件异构等需求，SOC和SiP两种方案结合可以在追求半导体工艺提升、器件材料创新的同时，创造更多应用价值。6G场爆中更高清视频、XR、全息等应用会对存储器带宽、容依、功耗等多方面产生影响，当前，存储涔朝蓿高密度多层结构、新兴存储器类型发展，在读写速度、容收、功耗上不断提升和优化，在得率度多层方向发展上.3DNAND闪存通过把内存颗粒J隹叠在一起解决2D或者平向NAND
