NGMN-6G需求与设计考虑白皮书【英译中】

2本:1.0日期:14.02.2023文档类型:最终可交付成果(批准)类:p-公众项目：6G要求和设计考虑因素领导:赵权(中国移动)大卫·李斯特(沃达丰)纳罗苏姆·萨克塞纳(美国)Erfanian)编辑/提交者:参与者:大学、多伦多大学、沃达丰、中兴通讯reg(NGMN)批准/日期:10.02.2023本文件中包含的信息代表NGMNAlliancee.V.对截至发布之日所讨论的问题所持的当前观点。本文档按“原样”提供，不作任何保证，包括对适销性、非侵权性或适用于任何特定用途的任何保证。与使用本文档中的信息有关的所有责任(包括侵犯任何财产权的责任)均不承担任何责任。此处未授予任何知识产权的明示或暗示许可。本文档仅供参考，如有更改，恕不另行通知。读者不应根据本文档设计产品。本文档包含NGMNAlliancee.V.的机密和专有信息。未经NGMNAlliancee.V.事先书面授权，不得使用、披露或复制这些信息，并且被授权的人只能将这些信息用于与授权一致的目的。©2023下一代移动网络联盟e.V.保留所有权利。本文档的任何部分均不得在本出版物中，NGMN联盟在其早期工作的基础上，阐述了网络演进的重要方面，考虑了旨在指导更广泛的行业提供最终用户重视的服务的机会、挑战和设计目标。这项工作的目标是探索设计要求并为行业提供及时指导，在避免6G标准和生态系统碎片化以实现负担得起的部署方面发挥关键作用，并与不同的利益相关者接触，监控外部6G活动并促进与外部组织的及时交流。这一贡献有助于为实现ITU-R目前正在制定的2030年及以后通信系统愿景提供指导。随着社区围绕潜在趋势、用例和相关能力达成共识，从研究和创新到实施、部署和运营模型，必须在各个方面优先考虑设计考虑因素。总的来说，发展这一贡献的基础是理解将优雅地向6G演进，在现阶段我们不排除6G是5G演进的可能性，无论是对于核心网络、RAN，还是两者兼而有之。这些要求包括与网络演进相关的一系列基本需求，例如数字包容性、控制整体网络能耗的能源效率和环境可持续性，以及与早期NGMN出版物中定义的预期通用用例相关的能力。[1],[2]并在第3节中突出显示。此外，还必须考虑与引入新服务创建相关的总体条件。我们建议，研究和未来生态系统的发展应突出解决社会和环境需求的关键挑战，包括福祉、繁荣、可持续性、安全、复原力和包容性。此外，数字化转型和自动化产业的进一步赋能有望推进，以满足未来的市场需求，扩大和差异化的机会，提高效率，提高经济可持续性。需要解决许多设计属性和要求。所寻求的结果显然是以可接受的代价确定最终用户的利益。然而，降低每比特成本的挑战仍然存在。除了在简化、能源效率和自动化方面继续努力外，还需要新的方法。需要端到端智能系统自动化、可见性/可追溯性和高效管理，以实现可持续和灵活的部署和简化的操作。考虑到广域移动系统的实际限制，需要新的范式来解决流量增长、极端要求(如沉浸式、关键、大规模、原生)、容量需求、增加的复杂性的最小化以及致密化的替代方案。必须在适用和相关的地方和时间提供服务的多功能性;所有功能可能不是并发的或同时提供的。此外，具有极端要求的用例有望在合适的解决方案和访问机制需要的地方和时间启用。必须具有灵活性，以便为部署进行交易。在服务的共存和潜在并存中，例如4与通信、计算、传感和人工智能相关的，除了隐私、数据保护、数据所有权和敏感性、本地卸载权衡、功率限制和能源效率之外，还需要考虑资源和交互的有效优化。此外，6G应该设计新颖的服务和设备，这可以验证和加速最终用户未来移动网络的必要性。最后，6G的设计还应该帮助运营商实现他们中的许多人承诺的净零目标，以及其他环境可持续性目标。预计6G系统将建立在5G引入的特性和功能以及新功能之上，以提供新的服务和价值。基本需求特别针对构建提供数字包容性的网络，这些网络在环境和经济上是可持续的，可以降低复杂性，解决流量增长问题，并通过与移动网络互补的其他功能实现新服务。NGMN的观点表明，要发生根本性的变化，必须有显着的好处，以证明技术迁移的成本和复杂性是合理的。在任何向6G的迁移中，都应仔细考虑过渡，以确保5G网络不会受到损害，并且6G提供的功能通过添加新功能或降低运营成本和随后可负担性的能力来提供最终用户价值。一个健康的全球生态系统，包括跨学科的研究和创新，以及全球标准化，对于解决6G的驱动因素以及优雅道路上的设计要求至关重要。 动机和场景设置.............................................8 4.1.5对监管和公众的支持 4.1.6的自动化 4.1.7自动化网络 4.1.8人工智能和计算 4.2潜在的新功能相关 5.4峰值和用户体验 5.5可靠性和延迟 21 5.7指标的新功能 225.8总结设计注意事项 22 6下一代移动网络(NGMN)联盟的目标是为最终用户提供创新和负担得起的移动电信服有影响力的指导。它由移动网络运营商创立，拥有全球成员，运营着一个开放论坛，讨论下一代网络基础设施并提供方向。NGMN成员和合作伙伴特别关注的是向6G的过渡，并与该主题相关NGMN之前发布了以下内容：6G驱动因素和愿景[1]用例和6g和分析[2].在本出版物中，NGMN联盟在其前期工作的基础上，阐述了网络演进的重要方面，考虑了旨在指导更广泛的行业提供最终用户重视的服务所带来的机遇、挑战和设计目标。本出版物旨在为实现国际电联目前正在制定的2030年及以后通信系统愿景提供指导。R.随着社区围绕潜在趋势、用例和相关功能达成共识，必须在所有方面优先考虑设计注意事项例如，研究、技术创新、实施、部署和运营模型，以支持这些用例和相关功能。旨在满足IMT-2020设定需求的5G网络正在全球范围内得到广泛采用。基于5G-NR接口构建的先进无线系统、与5G核心相关的新网络功能以及使用云自然方法的新架构相结合，使高性能网络能够动态部署，将分布式智能扩展到边缘，以及端到端的自动化编排，以满足特定的用户需求。随着行业向前发展以及全球范围内正在开发对未来6G系统的研究，5G及其演进的几个特点和能力旨在使5G网络面向未来。鉴于5G还处于其生命周期的早期阶段，5G的新商业模式尚未完全商业化，并且私人和工业应用等各个细分市场的采用仍有待大规模增长，因此为6G设定要求的方法仍然有些不稳定。目前尚不清楚全新的6G技术需要什么，或者它如何超越5G及其演进，推动社会和用户需求超越5G及其演进，因此值得注意的是，本文件中概述的动机，潜在用例及其对2030年代移动系统潜在需求的影响将不分，而不区分这些是否适用于任何新的6G技术，5G/5GAdvanced的演进或其组合。本出版物的开发理解是，将有向6G的优雅演进，在此阶段，我们不排除6G是5G/5GAdvanced演进的可能性，无论是核心网络，RAN还是如上所述，NGMN联盟此前发布了与6G愿景和用例相关的报告。这些活动与公认的正在进行的技术创新、构建模块以及与频谱和监管相关的发展同时进该出版物与要求密切相关，但NGMN认识到，在服务特征和服务需求仍不清楚的情况下，定义定义6G的定量措施还为时过早。因此，本出版物侧重于定性指标和高级设计注意事项。图1：本出版物在更广泛的NGMN6G计划中的位置以及本出版物涵盖的部分本文档的结构反映了图1中突出显示的(深红色框)。第2节界定了这项工作的动机;第3节回顾了用例和所寻求的功能;第4节介绍了与用法相关的一般要求;第5节介绍了设计考虑因素，包括公认的挑战。最后，第6节提出了结论和拟议的前进方向。8本研究的动机和对6G设计要求的相应描述遵循了业界长期以来的趋势，即定期审查移动网络功能，并在适当的情况下设定满足新兴社会和用户需求的目标结果。前几代产品已经以长达十年的周期推出，随着为满足IMT-2020的需求而引入的最后一代重大变革，现在是时候考虑2030年及以后IMT系统对连接和通信的需求和要求了。NGMN联盟通过制定一个大纲愿景开始了他们的6G项目，然后对来自工业界和研究界的许多合作伙伴提出的潜在用例进行了广泛的审查。在这项新工作中，NGMN被邀请贡献网络设计要求，以及关键功能，在进行这项工作时，NGMN中出现了一种新兴的观点，即6G用于定义支持广泛用例和用例的系统解决方案。因此，6G最好被描述为一个非独特的系统，它建立在移动网络的全球统一标准之上，可能包括互补的组件和不同的实施，根据特定的部署选择提供满足运营需求的功能。无论定义不明确的互补组成部分如何，全球标准的重要性都被认为是实现全球规模经济的持续至关重要。因此，标准制定组织(SDO)将在确保向市场提供基于共同规范的统一产品方面发挥核心作用。预计第三代合作伙伴计划(3GPP)将继续明确SDO采用的移动无线电、服务和系统方面。互补的组件和不同的部署反映了在适当的时候使用其他组织的规范(例如IETF和O-RAN)，并且3GPP规范支持不同的实施(例如虚拟化与非虚拟化)和不同的部署方法(包括6G时代的非地面部署)。同样，需求不仅由用户直接驱动。还必须考虑网络运营商和服务提供商对改善网络和服务性能以及提高价值创造和交付效率的需求。因此，潜在用途和部署环境的异构性需要服务和解决方案的多功能性，以最大限度地提高灵活性并实现设计权衡。总之，本出版物的目标是：•探索设计需求，突出网络运营商视角，及时引导行业。•在避免6G标准和生态系统碎片化以实现负担得起的部署方面发挥关键作用。•通过以用户为中心的观点来开发需求。•与不同的利益相关者接触，监控外部6G活动，并促进与外部组织的及时交流。在下一节中，将介绍NGMN成员和合作伙伴所识别的用例。9机器人网络结构Cobots互动机器人网络结构Cobots互动3D超精确定位定位和跟踪交互式地图，数字孪生和虚拟世界自动检测保护和检查数字医疗智能工业值得信赖的服务组成信任本地AI-理论医保覆盖面的扩大能源效率往XR沉浸式全息网真通信多模式通信遥控操作智能互动：分享感觉、技能和思想NGMN6克用例中概述和分析[2]，用例已根据其关键共同特征分为四类通用用例，如图2所示，应该注意的是，任何用例都可能出现在多个类中。NGMN联盟认识到IMT2030年及以后愿景的持续发展，并在此过程中NGMN从各种角度代表了6G的预期场景，尽管具有基本相似性。这些表示以不同的方式或组合突出了通用用例类的关键通信方面，例如沉浸式。它们还包括有望增强通信的用例，例如集成智能或传感，以及NGMN承认，未来6G服务的识别仍处于早期阶段，这些建议是推测性的。据了解，在具体制定标准中的相关正式要求之前，需要对拟议的6G服务进行与市场需求和相关性的一致性分析。在下一节中，介绍了对这些服务的要求进行定性审查，但没有就如何最经济地提供这些服务得出结论。往包括有可能丰富人类通信的用例，例如沉浸式体验、网真和多模式包括反映协作机器人和自主机器增长的用例，对感知周围环境的要求以及机器人之间以及与人类通信的需求。通过高精度定位、映射、能源效率或人体传感数据等附加功能支持新的用例。描述与总体技术发展相关的方面，包括人工智能即服务、能源效率和提供无处不在的覆盖范围。部署移动网络的基本属性是提供广域移动服务，以满足覆盖范围、速度、延迟和区域容量等关键标准的目标。这些性能标准有望随着6G的提高而提高，以解决新的用例和用例，并在第5节中介绍相应的设计含义。本节分三部分介绍这些需求：第一部分介绍与网络演进相关的一系列基本需求;第二个介绍与第3节中定义的建议用例相关的功能，第三个介绍与引入新服务创建相关的总体条件。在考虑2030年及以后的通信系统需求时，NGMN确定了一组必不可少的6G功能。这些功能不一定是新的或推测性的用例所包含的，而是反映了运营公共网络时的基本需求。每个人都应该能够以经济可访问的方式获得具有良好服务质量的数字服务。这将导致以下指导：•6G设计的设计应以经济可行的方式覆盖人口稀少的地区。•6G的用户界面应该简单且支持直观的交互。•应避免6G服务的数字不平等。自引入移动网络以来，以每个传输量消耗的能量来衡量能源效率提高了几个数量级。然而，传输的数据量以更快的速度增加，这意味着消耗的总能量随着时间的推移而增加。这会对网络的环境可持续性产生负面影响，增加运营成本，并威胁到网络继续扩展以满足未来容量需求的能力。在广告方面，许多运营商做出了强有力的承诺1关于在6G时代实现碳中和和净零碳排放。这将导致以下指导：•必须继续寻求6G能源效率的改进，并且所提供的改进应超过流量的预测增长，以降低整体能源消耗。•为了支持这一点，能源消耗数据需要在设备供应商之间具有可比性和互操作性，并且必须在系统的各个级别提供，以实现6G系统范围的监控和优化。•应支持网络功能，以实现最终用户设备的低能耗和物联网设备的清除。服务提供商越来越多地根据其环境、可持续性和治理(ESG)绩效进行衡量。与环境报告相关的指标分为四个主题：气候变化、自然资源、污染和废物以及环境机会。服务提供商不仅要报告自己的影响，还要报告其影响。GSMA报告《移动净零排放——2022年气候行动行业状况》/betterfuture/wp-content/uploads/2022/05/Moble-Net-2022年行业气候行动零状况.pdf反映购买和消费产品的供应链。因此，除了上一节提供的能源效率指导之外，6G的整体环境影响应降至最低。这将导致以下指导：•包含6G的基站应该能够记录并在需要时调整其射频发射水平，包括波束数量、波束占用率和辐射功率，使其能够遵循任何给定的射频配置文件，例如，证明符合国家EMF指南或频谱许可合规性。•应根据需要监控和报告网络设备和终端制造过程中消耗的资源。•应能够监测整个生命周期(例如，网络设备和终端的制造、运行至报废)中排放的温室气体。•应该能够监控不动产资产的影响，例如天线结构、设备机柜、数据•在6G设计中应寻求通用指标，以便进行比较并简化基于6G的服务对环境的影响。公共电信网络是关键国家基础设施的一部分，它们提供的服务对许多日常活动越来越重要。这推动了对原生可信度的更强烈关注。一个常用的可信度定义来自美国国家标准与技术研究院(NIST)，其中包括以下五个方面：安全性(包括机密性、完整性、可用性)、隐私、可靠性、弹性和安全性2.应指定本机可信度，以确保系统免受意外和未经授权的访问，个人数据和敏感的网络工作数据受到保护，系统在预期条件下提供稳定和可预测的性能，系统在意外情况下优雅地恢复到可预测的性能，并且系统在生命方面安全运行，电信系统利益相关者和物理环境的健康、财产或数据。6G需要支持可信赖的网络环境，即使在不受信任的多方生态系统中也是如此。这意味着6G必须支持跨多方基础设施的有保证的服务和数据可用性、安全性和隐私性，包括在不受信任的环境中建立可信与原生可信度相关的指南包括但不限于以下内容：•6G设计应提供确保高水平的弹性，安全性，安全性，可靠性和隐私性的手段。•面对量子计算的引入，6G系统应该是量子鲁棒的。•数字身份应受到保护并安全存储，以防止未经授权的访问。•隐私敏感数据不仅应在机密性、完整性和可用性方面受到保护，还应在匿名性以及根据最小原则方面受到保护。3.•6G系统应包括从产品设计到网络部署和运营的全生命周期的安全保最小原则意味着敏感数据应在最短时间内尽可能多地披露给用户授权的实体，并且只能用于用户明确授权的目的。与使用场景一致且隐含，6G网络设备和用户终端的上线时必须提供原生语音服务。语音通信传达情感和个性，丰富数据和信息的实际内容。移动语音服务是实时关键服务，因此用户可以注意到最轻微的延迟或中断。在多代无线接入中实现无缝和高质量的语音通话需要复杂的网络设计，并且必须成为6G基本要求的一部分。6G网络将与5G网络长期共存，因此必须支持与5G语音业务的互通和切换，以提供连续性和向6G的平稳过渡。消息传递服务已成为日常生活中不可或缺的一部分，从社交互动到业务应用程序。虽然消息传递服务的技术实现对使用者是透明的，但需在推出下一代移动网络时，必须支持国家和地区的监管要求。紧急服务仍然需要语音通信支持。网络运营商将不得不提供更大、更复杂的服务组合，以便在客户需要时为他们提供最适合其需求的服务。需要能够动态提供和动态调整针对客户确切需求的服务，以管理客户附加值和成本之间的权衡。但是，管理相关的复杂性本身就是一个挑战。在这种情况下，服务交付的自动化对于网络运营商至关重要，使他们能够有效地管理大型服务组合，并使他们能够：.优化提供定制服务所需的时间。.降低错误配置指令和相关副作用的风险。.管理动态自适应网络，例如适应不断变化的客户需求或网络拓扑结构的演变。这种自动化服务交付的能力意味着6G网络能够：到自动化算法中。.支持在几个可能的优化目标(例如，能耗、容量、弹性)之间进行不同的可配置权衡，并能够根据上下文在它们之间切换。.支持标准化或至少统一的服务描述框架。.在接入层和核心层提供灵活可配置的网络功能。级联资源段的可编程性是端到端网络切片系统范围自动化的基础，具有对系统条件、服务保障和生命周期管理的动态适应性，无需人工干预。端到端网络切片的自动化对于实现6G设想的新功能和服务至关重要。在此上下文中，给定端到端网络切片的资源分配跨越核心、边缘、传输的不同段，具有异构覆盖足迹，反映了各种部署方案。随着创新服务和灵活部署方案的不断涌现，架构转变对于有效管理IP承载网络和跨端到端系统不同隔离区的资源分配至关重要。对于给定的端到端网络切片，跨端到端系统的不同段进行资源的串联路由，增强了承载网络可编程性的粒度。资源段串联的自组织自动化带来的主要好处包括与现有网络的兼容性、异构云网络、服务供应的敏捷性、无处不在的连接、确定性质量以及通过服务意识提高资源分配的粒度。这些属性与优化的性能、可扩展性和可扩展性保持一致，以实现演进的业务和部署模型，而不是灵活的端到端网络切片模式。提供AI即服务(AIaaS)的能力被视为6G系统的新推动因素。从这个角度来看，人工智能应用程序可以由6G系统托管和照顾，这将提6G系统应该有利于AI应用，因为它能够支持大型AI模型，通过其数据共享功能简化训练并支持大规模分布式学习。因此，6G系统应加快提供可靠和准确的推理结果，同时保护数据隐私和主权。此外，与传统实施相比，6G系统有望提供卓越的能源效率。这种观点将需要6G系统支持的特定功能：•智能代理之间交换的训练/更新数据量可能是巨大的，特别是对于大规模的分布式学习部署。因此，AIaaS需要很高的上行链路流量容量。•收集和存储的训练数据可能是敏感的，需要以隐私和透明的处理方式进行处理。•对于具有严格的端到端延迟要求的AI应用程序，端到端延迟包括通信和推理计算时间。此类应用程序需要在AI的推理能力及其交付方面获得高效可靠的结果。•6G系统应支持管理训练/更新、模型部署和模型存储的能力，并促进模型下载。•6G系统应该支持管理和协调具有AI能力的计算资源的能力。仔细设计是必要的，以确保数据量的增加不会导致与降低能耗的目标相冲突的无限能量增加。本节讨论了与第3节中介绍的三种拟议使用场景(增强的人类通信，增强的机器通信和启用服务)相关的设计考虑因素。如NGMN的6G用例和分析发布中所述[2]用例已根据其关键的共同特征分为四类通用用例，尽管用例不一定限于一类。图3:不同层次的价值指标6预计将包括扩展的功能，例如吞吐量和延迟4.2.2增强人类COM免去，以及新的功能，例如与传感和成像或AI推理相关的价值指标。确定6G的有意义功能通常从用户或应用层面的角度出发，并考虑端到端系统级性能。在此背景下，子网考虑因素，特别是无线电/接入方面的考虑因素被强调为适当。图3显示了对不同级别价值指标的透在现阶段，对能力进行定性讨论，那些可能定位为定量的能力仅限于确定指标，可能与代表单位一起确定。此分组表示具有丰富人类通信能力的应用程序，例如沉浸式体验、远程呈现和多模式交互。在这一组中，有一系列拟议的适用方案。有些补充了现有的现实世界体验(扩展或增强现实)，用于远程医疗、教学或旅游等应用。其他的则更具沉浸感(虚拟现实)，可能支持与游戏相关的应用程序，复杂环境中的培训或虚拟世界中的完全托管通信。无论应用是增强现实还是完全沉浸式的虚拟现实，系统都可能支持具有多个输入和多个输出的多模态/感官通信，并通过环境传感器数据进一步增强。此类应用程序通常需要高用户体验，人类可以接受延迟和设备之间的同步性。在大多数情况下，预计该系统包括可穿戴设备，这些设备本身可能具有有限的通信能力。对私有数据的依赖意特定应用所需的特性将根据预期的“沉浸感”水平而有所不同。例如，基于文本和符号信息的增强现实服务可能具有相对适中的数据吞吐量和延迟需求，而基于高分辨率3D投影的完全沉浸式体验可能需要与执行图像渲染的本地边缘计算平台进行非常低的延迟通信。•移动性要求：应用程序的预期用途–移动性是必要的(或可能的)，还是要在受控的本地化区域内使用？•连接要求：应用是否需要可穿戴设备，如果需要，这些设备是通过网关(如智能手机或本地无线集线器)进行通信，还是需要直接连接到公共移动网络？•计算要求：边缘计算平台是否接近应用程序的使用(例如高端图形处理单元)以支持专用图像处理并减少延迟？•沉浸式通信的一些应用很容易在6G用户中被广泛采用和广泛使用。6G系统需要多大的容量来支持沉浸式应用程序的设想 (潜在大量)同时用户？根据应用的不同，终端设备(智能眼镜或沉浸式耳机)所需的吞吐量可能从几Mbps到Gbps不等，不同的应用对延迟和抖动也有其自己的敏感性。因此，单一的定量方法似乎不足以涵盖这组用例，因为解决方案是为给定目的而设计的。有了这种理解，将6G视为一组功能更为合适，这些功能反映了支持此类应用所需的互补技术和连接选项的组合。灵活的部署选项以及高水平的安全性和性能使5G成为工业环境中各种连接解决方案的解决方案。这个发展中的生态系统建立在由消费者移动宽带驱动的规模经济之上，从而能够提供成本优化的网络设备和最终用户设备。预计随着这个生态系统在6G时期的进一步发展，将有一系列与增强的机器通信相关的新需求。这组用例反映了协作机器人、自主机器的增长、对感知周围环境的需求以及机器人之间以及与人类交流的需求。•可信度要求：需要什么级别的可信度——可靠性、安全性和弹性是特定应用的重要因素吗？•与通过替代本地(组合)技术提供的服务相比，通过公共移动网络为服务付费的成本影响、总体价值和最终用户倾向是什么？•环境交互要求：对于特定用例，例如沉浸式体验、远程呈现或多模可以预见，这种用例的系统解决方案是复杂的。连接的机器人或机器将使用与其特定功能相关的传感器，信息的处理可以在机器上本地进行以支持近乎实时的反应，或者收集的数据子集(或可能所有数据)可以传输到边缘计算节点进行更复杂的处理。机器或机器人可能位于固定位置，或者在某些情况下，它可能在工厂环境中遵循自行确定的路线。此外，还可以预期在封闭工业环境之外运行的送货机器人。在这种情况下，机器人将需要感知当地环境，具有良好的位置和位置意识，并在本地或移动网络边缘获得计算支持，以做出路线管理和避障决策，以反映周围环境中人类的安全。因此，6G解决方案必须能够适应特定机器通信应用的不同用例和环境，并与现有的5G工业部署共存。设计应考虑：•移动性要求：应用程序打算如何使用–移动性是否必要(或可能)，或者机器人是否将在受控的局部区域内使用？如果机器人或机器在固定或非固定位置运行，则公共移动网络的补充解决方案可能是合适的。•计算要求：数据处理是在机器上本地形成以支持实时反应，还是•可信度要求：需要什么级别的信任度？可靠性、安全性和弹性是特定应用程序的重要因素吗？•环境交互要求：感知周围环境需要与现实世界进行多少和多大的交与关于增强人类交流的观察类似，可以预见，对机器或机器人应用的需求可能会有很大差异。在一个极端情况下，数据有效负载以及对吞吐量和延迟的要求可能相对适中。在另一个极端，高度自动化的工业流程可能需要支持Gbps速率、极低延迟和高弹性的通信链路。这样的过程也可能需要许多同时连接的机器的支持。但是，从整体上考虑时，必须了解6G系统如何最好地满足最极端的要求，以避免指定可能损害其他方面的特性。这将在第5节中进一步讨论，其中考虑了系统设计中的权衡。在之前确定6G用例的工作中，NGMN和外部利益相关者确定了一个类别，代表需要通信网络附加功能的服务，例如高精度定位，地图，环境或身体传感数据。这些特征以前超出了定义通信网络的正常范围。在开发用例时，观察到一些用例依赖于精确定位。这包括室内和室外的各种设备，涵盖低成本对象，例如自主标签到协作机器人(协作机器人)。复制现实世界各个方面的“数字孪生”的出现，如智能城市，也需要收集各种3D定位数据，以反映地图的位置和高度。补充传统定位解决方案的一个建议是使用组合传感和通信技术。在这种方法中，提出了一种改进的无线电协议，该协议使用物体的反射来支持对局部环境的感知。这种能力可能具有需要车辆、机器或协作机器人相互检测和通信的应用，并且相对位置很重要。正向、映射传感和成像数据的收集、传输和管理提出了超越4G和5G定位的新要求。必须提供能够捕获3D定位(室内和室外)，映射传感或成像数据的解决方案;通信网络中必须有足够的容量、吞吐量和足够的延迟来支持许多位置或位置更新;系统必须尊重可信原则，以便安全机制建立端到端的可信数据交换，并符合当地法规要求。预计未来医疗保健行业将对技术和通信系统有新的需求。这将包括确保医院或医疗保健场所在所有建筑资产之间完全连接的要求，确保人员和物体都可以通过强大的可信框架连接起来。健康监测和医学研究将包括体内与外部身体设备上的设备通信的设备，这些设备反过来可以将数据传输到互联网，在那里分析数字身体替身。这种a6G远程医疗范式将通过身体传感和分析以及广域连接来实现。将使用智能传感器、资产跟踪和工作流程来简化医疗保健管理的复杂性。从广义上讲，在网络边缘托管高级计算平台的6G系统功能也可用于支持用于诊断目的的图像处理和使用针对卫生部门需求优化的AIaaS进行数据管6G系统的基本要求包括支持体网子网络的能力，以及对隐私保护技术的需求。在数字技术(通常与工业4.0相关)的支持下，工业和制造业的自动化程度不断提高，不仅涉及直接生产，还涉及整个业务流程。在生产周期中，6G系统可以通过数字孪生支持多个流程，从而实现诊断、监控和流程优化。6G系统要求将包括高可靠性收集数据的能力，集成子网和传感器的能力，以及能够在可信赖的框架内现场处理数据的能力。在有现场企业计算基础设施的地方，6G系统功能可以托管在本地，并与支持广域覆盖和移动性的6G系统互通。信赖的服务组成预计加强人机通信将越来越需要融合网络，这将允许可信的服务组合，以支持未来各种日益动态和复杂的用例。预计这将为6G系统设定要求，通过在不同网络(移动和固定接入，蓝牙，Wi-Fi等)之间建立联合控制平面，为简化和可信的服务组合提供框架。控制平面管理服务注册、发现和用户平面功能配对所需的服务端点。如前所述，这些趋势指出了几类潜在的用例和新的使能范式。与这些推动因素相关的功能可能会以不同的速度发展和成熟，因此特定用例可能需要分阶段演进。作为5GAdvanced的一部分引入的新前瞻性功能预计将向6G发展，从而增加与5G投资相关的价值。除了服务建设和运营的可行性和可持续性外，优雅的演进路径也创造了市场的稳定性。另一方面，5GAdvanced的新功能表明，并非所有新用例和服务都将在新系统启动时得到解决。在6G的开发中必须考虑到这一点，同时避免短期关注架构，以便灵活地引入开发阶段早期未想象的新功能和用例。必须在适用和相关的地方和时间提供服务的多功能性;所有功能可能不是并发的或同时提供的。此外，具有极端要求的用例有望在需要的地方和时间通过适当的解决方案和访问机制启用。必须具有灵活性，以便对部署进行权衡。现实情况是，6G网络无法满足每个位置每个用户的所有性能目标和指标。在通信、计算、传感和人工智能等服务的共存和潜在共存中，除了隐私、数据保护、数据所有权和敏感性、本地卸载权衡、功率限制和能源效率之外，还需要考虑资源和交互的有效优化。根据与网络演进相关的一般要求和前面介绍的新功能，本节确定了满足这些要求的重要设计注意事项。介绍了一般注意事项，然后是与各个网络和服务方面相关的更详细的指导。在移动无线网络领域，5G独立(5GSA)处于部署的早期阶段，截至2022年第三季度，已有31家网络运营商推出了5GSA[3].预计在接下来的几年中，这一数字将显着增加，因为55个国家的123家网络运营商已表现出推出5GSA的意图。[3].这种传输的动机有几个因素：提高频谱效率和更有效地使用新频段，提高能源效率和改进与最终用户性能相关的能力，如吞吐量和延迟。为了支持这一点，许6G的设计可能包括新的无线接入技术(6G-RAT)的规范，但这尚不确定，6G成为5G-NR的演进是不容忽视的。无论如何，需要支持与5G-NR共存。对于新的6G-RAT来说，要取代5G，它必须在频谱和/或能源效率等最重要的指标上表现出比演进的5G-NR更显着的优势。还应该从是否确定新的IMT频谱，在哪个频段以及资源数量的角度来研究6G-RAT的潜力，因为这将决定经济解决方案是否适合广域移动。如果6G-RAT部署在新的IMT频段，那么它应该补充现有的5G部署，并避免5G的频谱效率降低。对于6G-RAT来说，在现有频段中取代现有的5G技术，相对于5G-NR的相对改进的门槛应该更大，以克服与技术迁移相关的额外成本和复杂性。在这种迁移过程中，6G服务应该可以G，以确保它提供有竞争力的数据速率5G，要么使用双连接架构，要么使用5G和6G-RAT之间的动态频谱共享，并具有经济高效的共享基带实现。还应该注意的是，随着服务提供商继续寻求运营和能源效率的改进，人们希望网络变得“更简单”的操作和维护，因此6G不应增加复杂性，而设计范式应优先考虑并确保优雅的引入和易于操作。这意味着向6G的迁移应避免中断现有用户，并由软件驱动，利用虚拟化等概念。支撑5G独立(5GSA)网络的5G核心网(5GC)正处于与5GSA块化结构，再加上基于5G服务的架构(5GSBA)，使得根据需要引入和扩展网络功能变得切实可行。5GCSA功能可以移动到网络边缘，满足关键通信的低延迟需求，以满足新服务和应用的需求。对于6G，预计系统架构将继值得注意的是，接入网络上分解RAN原则的出现也通过分解集中式和分布式单元(CU和DU)等网络元素，带来了部署的灵活性和新的选择。在某些情况下，面向边缘应用需求的核心网络功能正在部署到更多的边缘位置，接入和核心网络在物理位置逐渐出现重叠。6G应考虑逻在部署5G网络的同时，许多地理区域的趋势是服务提供商分离网络资产，导致塔资产由提供商管理，然后提供商使用主动或被动共享提供WHOlesale访问。其他发展包括中性宿主的出现安装共享基础结构以托管多个服务提供商。这些商业框架必须得到6G系统的完全支持。在此上下文中，并根据前面介绍的要求和新功能，下面扩展了高级系统设计注意事项。第5.2节介绍了系统架构注意事项，第5.3至5.6节讨论了与无线网络设计相关的设计注意事项。基本和新的要求将需要6G系统来支持对超越传统蜂窝基础设施的通信系统的访问。在一个极端，6G应该能够支持非常广泛的区域和无处不在的覆盖范围，而在另一个极端，它应该能够支持局部区域的完全沉浸式通信。基于继承的云和基于服务的架构方法，预计演进的6G架构将引入新的网络功能，扩展移动管理、路由、安全、策略控制、计费和用户数据管理等核心功能，以支持跨不同网络的无缝多接入。跨域和跨层调度和马-管理对于支持工业应用的端到端确定性服务的6G系统，所使用的编号系统格网这组功能的融合对于充分利用这些新功能是必要的，需要在架构级别进行更深入的集成，包括系统的运营管理，以避免增加显著的复基于零的安全系统的信任电信行业向基于零信任架构的安全模型的过渡是与基于边界安全的现有方法相比的一步变化。在零信任架构中，不对可信度做出任何假设，并且安全网络访问仅限于获得授权和批准的用户(和设备)。随着云基础设施越来越多地用于托管企业基础设施和核心网络功能，零信任的概念必须扩展到包括云环境中的执行环境和设备硬件等方面。支撑零信任的概念将是6G系统架构中的一个关键考虑因素。解决遗留问题降低网络复杂性，包括逐步淘汰2G和3G等传统技术，为未来通信网络的简单性提供了机会。新功能和网络功能应采用通过自建机制管理的独立模块，以显着降低复杂性。核心和RAN的分解和软化(硬件和软件的解耦)已经实施或在不久的将来有针对性，并且正在进行大量的4G和5G引入工作。它们为多供应商部署带来了灵活性，并在整个网络中灵活地放置了功能，如前面部6G的设计方式应保持和扩展这些概念的采用，而不会带来过度功能分解的系统集成挑战。为了给多供应商实施创造灵活性，及时在相关标移动网络运营商面临的一个重大挑战是经济地满足日益增长的移动服务需求。一些监管机构的预测[4]表明在到2035年期间，流量增长至少增加了20倍(相对于2021年的参考值)，但根据假设，这可能高达x100或x500待定。如果新的性能要求高的服务在大范围内得到普遍使用，预计从2035年开始将进一步大幅增长。这种流量增长的一部分可以通过部署更大、更先进的天线来适应。20支持多层多用户MIMO的方案。5G已经在3.5GHz频谱中使用具有高带宽的大规模MIMO天线，并且在许多较低频段中部署了4层或8层MIMO。天线尺寸和重量将限制塔架结构上可以支持的更先进的anten-na方案的范围。除了更先进的MIMO方法和尊重可以支持城市位置宏站点的位置的限制之外，还可以考虑另外两种方法来支持移动容量增长：高功率，专用，IMT频谱或小型蜂窝网络致密化的新分配。使用小蜂窝网络的致密化已经探索了很多年，并且有不同的潜在选择，包括室外或室内小型蜂窝、继电器、中继器，以及最近的反射智能表面(RIS)。每个都存在技术挑战：频谱可能需要专用，这会降低宏蜂窝层的容量，设备的尺寸和重量可能太大或太重而无法安装在街道资产上，用于前传和回传的光纤的可用性可能会限制站点的位置，并且可能无法实现建筑物内的覆盖。与提供相同区域容量的宏蜂窝网络相比，小型蜂窝网络导致更多的设备、运输和站点购置/租赁，从而导致更高的资本和运营成本。此外，还需要仔细考虑任何额外硬件的减少，因为每个新部署的硬件都可能扩大网络的二氧化碳足迹，从而分配新的IMT频谱一直是扩展容量的更具成本效益的手段，从可持续性的角度来看，作为研究，这也是首选。[5]强调较低的站点密度可降低整体功耗。该频谱需要处于适当的低频或中频带，以便在宏蜂窝网格上提供有用的覆盖范围和容量，尽管人们认识到这种资源是有限的。在处理6G系统设计时，必须考虑到这些挑战。网络运营商需要来自新服务的可靠额外收入来源，以资助在6G时代保持区域容量大幅增长所需的致密化。因此，今天不能认为这种致密化是理所当然的。新的许可IMT频谱的供应应有助于降低致密化水平，使增加的区域容量更实惠，但预计在合适的频段中此类频谱的数量要限制。减少致密化技术挑战以及相关的财务和能源成本的解决方案对于长期保持面积容量增长似乎是必要的。同时，可能需要卸载移动数据的替代方法，例如自我配置的Wi-Fi网络，专用专用网络或使用共6G系统支持。IMT-2020的最低技术性能要求包括下行链路峰值速率20Gbps和上行链路峰值速率10Gbps，目标用户体验到下行链路100Mbps和上行链路50Mbps的数据速率。3GPP提交[6]国际电联满足IMT-2020的要求，但存在一些实际考虑因素，可能会限制实现这些目标的能力。在开发IMT-2020支持峰值数据速率的假设假设无线电链路上的频谱效率最高。在下行链路上，假设无线电链路支持8层传输，在上行链路上，4层传输不受发射功率限制。然后，根据假设适当的550MHzTDD频谱带宽可用，对峰值速率进行评估。只有在特定的无线电条件下，使用具有多层传输的调制格式256QAM才能实现最高的频谱效率。无线电信道必须支持非常高的信噪比(SNR)和正确的多层传输多径条件。在实践中，这些条件是在没有干扰和短无线电链路的情况下实现的。这在广域网中并不常见;因此，峰值性能不是此类6G系统部署的有意义的指标。IMT-2020的用户体验数据速率目标是下行链路100Mbps和上行链路50Mbps。通过将频谱量乘以第5个百分位的用户频谱效率来评估它，因此考虑到体验的数据速率与带宽成线性关系。只有当接收功率保持不变时，尽管带宽更宽，这需要更高的发射功率或更低的路径损耗，这仍然是正确的。这两个选项都受到以下限制21实际考虑，例如，上行链路发射功率限制或致密化的可行性问题。寻求更高的数据率6克的后果无线电链路的可实现容量由带宽和对数1加上信噪比的乘积给出。实际上，这意味着为了实现更高的吞吐量，必须增加带宽、信噪比或空间层数。支持的空间层数受发射和接收天线的数量以及无线电信道特性的限制。香农方程的对数性质意味着，在高信噪比下，所需的致密化水平很快变得难以控制。例如，要从10dB的SNR开始将数据速率提高一倍，需要将SNR提高到20dB，即在大约一半的单元范围和四倍的位点下，路径损耗减少10dB。随数据速率调整可用频谱带宽可以避免对SNR的对数依赖。然而，对于固定辐射功率，仍然需要减少3dB的路径损耗，从而使站点增加约50%。因此，对于上行链路的第5个百分位数，即使提供更多频谱，也需要致密化以显着提高数率。但致密化可能会导致高成本、更高的整体网络能耗和更大的环境影响。因此，广域覆盖的网络致密化需要仔细地将经济和可持续性标准纳入其设计中，以避免增加整体网络能耗和环境影响，如果在没有充分考虑的情况下进行此类部署，就会发生这种情况。对于上行链路和下行链路峰值速率以及下行链路第5个百分位数，新频谱将有助于降低致密化水平，但是，可以观察到，对于IMT-2020，已经需要550MHz的带宽才能实现20Gbps的峰值数据速率。因此，如果寻求x10或x100的缩放，则所需的带宽将在5GHz到50GHz之间。需要进一步考虑将这些带宽分配到具有广域通信合理传播特性的频率范围内，并减轻对这种数据速率扩展可能变得经济和环境的担忧，包括能源消耗，不可持续。目前，考虑以下内容。根据地区和国家的情况，如果找到允许宽带宽分配并具有合理传播特性的频谱，该频谱将有助于运营商经济地提高广域宽带通信的性能。此外，如上一节所述，6G系统设计应寻求解决方案，以减少技术挑战，并降低致密化的财务和能源成本。环境因素，如能源消耗[7]，必须在6G的初始版本中考虑，该版本基于3GPP为5G确定的增强功能构建。通过这种方式，6G系统需要面对实际限制-例如固定辐射功率和避免失控的能源消耗-并提醒网络演进的目标之一是提高能源效率和减少总而言之，考虑到可持续性和经济限制，应尽可能寻求6G的UL和DL数据速率性能改进。可靠性要求imt-20204表达为:“对可靠性的最低要求是，在城市宏URLLC测试环境的覆盖边缘信道质量中，在1ms内传输32字节的第2层PDU(协议数据单元)的1-10-5成功概率，确保小应用数据(例如，20字节的应用数据+协议开销)。”可靠性和延迟对于XR来说已经足够了，并且要求是在广域网中的小区边缘测量的。但是，在支持沉浸式通信方面，另一个要求是高数据速率。IMT-2020要求对应于32B/1ms=256kbps的数据速率，而沉浸式服务需要数十Mbps。此外，该要求不包括对频谱效率的任何限制。使用5GNR，无需重传和使用强大的码率即可支持它。为了提高效率，例如，支持更多的同时用户，能够在延迟预算内重新传输将是有益的。这需要更快的响应时间和更短的传输周期。最低要求相关()22为了使可靠性和延迟与沉浸式通信更相关，6G系统要求应辅以相关数据速率和效率的要求。正如“数字包容性”一节所述，6G系统希望为所有人提供新的服务。就移动服务而言，这意味着应寻求覆盖所有地区，包括农村或山区，在这些地区，现有的基础设施解决方案可能难以提供经济服务。6G系统在其设计中应考虑如何为难以到达的农村地区开发经济解决方案，这可能包括非常规解决方案，例如非地面高空平台或提供移动服对于完全沉浸式通信服务，6G系统也应该使用适当的访问机制在需要对传感、成像和人工智能/计算等新能力的要求与彼此通信之间的相互作用将需要定性和定量地讨论，例如，引入新功能是否需要对前面各节讨论的传统通信指标进行额外的权衡。现有指标的适用性，例如覆盖新能力和可能需要定义的新指标。还需要评估新功能的能源效率，这可能需要定义新的指标，它们对整体能源消耗的影响以及它们对全球环境影响(包括温室气体排放、对新硬件的需求和相关资源消耗)。我们建议，研究和未来生态系统的发展应优先考虑解决社会和环境需求的关键挑战，包括福祉、繁荣、可持续性、安全、复原力和包容性。此外，数字化转型和自动化行业的进一步赋能有望推进，以满足未来的市场需求，扩大和差异化的机会，运营效率和经济可持下面进一步强调了许多设计属性和要求：•对于所寻求的大多数技术成果，往往在其带来的好处与其他方面的成本(如频谱资源、频谱和能源效率或与使用有限资源相关的环境后果)之间需要权衡。与前几代人相比，6G系统的部署很可能是在资源使用受到更严格审查的时期部署的。所寻求的结果显然是以可接受的代价确定最终用户的利益。然而，降低每比特成本的挑战仍然存在。除了在简化、能源效率、自动化、分类和软件化方面继续努力外，还需要采取新的办法。这些应有助于在可能和可行的情况下引入新技术插件，并应提供灵活为了通过简化操作实现可持续、灵活的部署，需要端到端智能系统自动化、可见性/可追溯性和高效管理。这包括优化网络管理的解决方案(包括使用AI)、无缝和高效的API公开，以及支持简化、灵活性和部署选项的功能。鉴于广域移动系统的实际局限性和减少整体网络能量的关键目标，需要新的范式来解决流量增长、极端要求(如沉浸式