中国联通6G业务白皮书

2023年6月版权声明XR)..................................................................................................全息通信....................................................................................................................3.远程多感官互联........................................................................................................4.社交互联网..............................................................................................................(二)极高可靠低时延通信......................................................................................1.全自动化和工业控制与操作..................................................................................2.机器人交互..............................................................................................................3.无人机操作..............................................................................................................4.远程手术..............................................................................................................................................................................................(三)超大规模通信..................................................................................................慧城市..................................................................................................................2.交通运输..................................................................................................................农业..........................................................................................................................4.智能制造.................................................................................................................. (一)沉浸式通信 4579(四)泛在连接 361.全域覆盖 372.物联网 39 (五)人工智能与通信的融合 421.网络辅助自动驾驶 432.医疗设备自主协作 453.3.硬件设备计算卸载 474.数字孪生 495.面向复杂任务的协作机器人 51 (六)感知和通信的融合 551.智能导航5766参考文献69..............................................................2.智慧姿势识别..........................................................................................................3.智慧跟踪..................................................................................................................4.XR空间构建.....................................................................................................................................................................................................................................................................................-1-前前言三类需求，“6”代表沉浸式通信、超大规模通信、极高可靠低时延编写组成员(排名不分先后)：-2-从1G发展到5G，每一代移动通信技术的发展都需要平衡向后术，即6G的业务和发展方向，在讨论6G的业务和技术的过程中，创新和进步。VG接，这标志着6G概念的初步确定，6G应用场景基本收敛，包括3-3-信、人工智能与通信的融合、感知和通信的融合、泛在连接六大6GX信、人工智能与通信的融合、感知和通信的融合、泛在连接六大6GXG景下多元化的典型业务案例。"3+6+X"体系将2021年发布《中国联通6G白皮书V1.0》以U。在推进6G发展和实践时的决策和规划。-4-G始走向体验和场景纵深化演进，深度的沉浸式性。 (一)沉浸式通信面向2030及未来，社会发展将会逐步进入到数字智能化时代，6G典型的沉浸式通信应用场景将在5GeMBB场景基础上不断的拓带来不一样的视觉和感官体验。此场景围绕以人为中心的发展理念，[2]。-5-实XR、全息通信、远程多感官互联、远程移动机器人和社交互联网和时延等方面进行全面优化，为沉浸式体验提供更加稳定、低时延、键技术、6G能力映射等方面的内容。沉浸式扩展现实实XR、全息通信、远程多感官互联、远程移动机器人和社交互联网和时延等方面进行全面优化，为沉浸式体验提供更加稳定、低时延、键技术、6G能力映射等方面的内容。沉浸式扩展现实(XR)VR(虚拟现实)、AR(增强现实)、MR(混合现实)等技术的集合统称为XR。沉浸式扩展现实XR通过数字化手段来增强我们的-6-沉浸式扩展现沉浸式扩展现实(XR)对于网络带宽、容量、高数据速率、精确可靠传输。6G将提供更快的数据传输速率、更低的延迟和更高的可和更高质量的虚拟现实体验。6G将通过异构网络融合，宽带实时交协作的方式。例如，沉浸式扩展现实(XR)可以实现影视、广播、报告会和产品发布会等模式，为用的多人互动与沉浸式感官体验。图图2.1-1XR示意图-7-未来，沉浸式扩展现实(XR)为了减轻未来，沉浸式扩展现实(XR)为了减轻UE视频压缩与解压，将借助6G高速稳定的承载网络，实现，实现了用户与环境的多重业务交互，全新模式，将原有的物理硬件迁移浸式扩展现实(XR)实现轻便化、智能化、低碳化的商业化新模式2]采集来自人、物和环境的数据信息，构建出用户可以通过全息方式，视觉盛宴。-8-数据分析。随着6G技术的发展，全息通信会逐步从概念走向现实。6G将以超高带宽、超高的数据速率、超高频谱效率、超可靠性和超图图2.1-2全息通信示意图-9-s、高还原度和强参与度的特点。3.远程多感官互联妆试用体验；可以获得精准操控平台硬件设施的云端协同办公体验；智能感知设备可以实时获取用户的动作、姿态、心率、体温等信息，互通与情感交流。-10-图图2.1-3远程多感官互联示意感官交互行为需要大量的计算资源。4.社交互联网社交互联网是指利用互联网和网络技术来支持和促进人与人之-11-下一些场景：真实的社交体验G高的数据传输速度和更大的网络容量，更低的息通信和身临其境的感知体验。图2.1-4社交互联网示意图个性化智能社交体验-12-泛在社交互动通信数据传输和网络性能指标，使人与人之间的通信方式向着多元化、G映射分析.-13-表2.1-1典型业务的6G能力需求映射表相关关键6G能力现实(XR)bps10ms以下bpsbps10ms以下00Mbps20ms以下99.999%-14- (二)极高可靠低时延通信6G极高可靠低时延通信场景是从5G高可靠低时延场景演进而输速率、更加智能的无线网络以及更加高效的信号传输和处理技术。现。G志着通信技术的一个新纪元的到来，它将会带来更为广泛、更为复杂的通信场景,这些场景需要低时延和高可靠性6G技术的发展将推动这些领域的数字化、智能化转型，为人类社会-15-在在6G极高可靠低时延通信场景中，6G的发展旨在克服5G在本章节针对6G极高可靠低时延通信场景下五个主要应用方向，程、应用场景、关键技术等方面的内容。1.全自动化和工业控制与操作全自动化涉及到对整全自动化涉及到对整个生产、制造或工艺过程的自动化管理和控动作控制，5G网络暂无法满足亚毫秒甚至微秒级的时延要求及99.9999%的超高可靠性要求[3]。图2.2-1全自动化和工业控制与操作示意图-16-控制与操作业务在超级可靠和低延迟通信能力条件下发挥着重要作续发展[4]。化和工业控制与操作的严格要求。在6G极高可靠低时延通信场景下，全自动化和工业控制与操作业务倚赖于6G通信技术所提供的超低超低时延通信G来的超低时延特性，全自动化和工业控制与操时响应。动作控制、监测和决策过程可以在几乎带来更高的精确性和效率。在高速关键。高可靠通信G可靠性确保了自动化和工业控制与操作的稳定的工业环境中，即使在严峻的干扰条件-17-器人与人之间的通信更加顺畅和高效。问题的解决都至关重要。工业设备和系进数据的准确传输和及时响应，从而实确定性通信指令的精确传递和执行器状态的准确反精确可靠的动作控制。动作控制的精确性。2.机器人交互-18-GG和低延迟将促进机器人多模态交互的发。图图2.2-2机器人交互示意图机器人交互的发展经历了多个重要阶段。在20世纪50年代和60年代，机器人主要通过物理按钮、手动操纵杆和控制面板来进行加速多模态交互的发展推动机器人在更广泛领域的应用-19-应用到无人机中，例如6G、人工智能、机器视觉、自主飞行等。未应用提供更大的空间和可能性，G围将为机器人在农业、医疗和教育等领域的例如，机器人可以通过远程控制和传输技生产、医疗诊断和教育教学等工作。改善机器人和人类之间的协作G靠的通信技术，可以在机器人和人类之间建，从而实现更加紧密的协作G技术的不断发展和成熟，它将会成为机器人交互领域的重要驱动力。3.无人机操作-20-，无人机可以在灾害现场上空搜寻受灾情的信息。无人机还可以用于物资配送，如向图图2.2-3无人机操作示意图工业制造G、更智能化的工业制造。无人机可以在工厂工厂可以做出更好的决策，以提高设备效率和灾害救援-21-城市管理境污染状况、城市安全等方面的信息，从而提还可以用于城市安防监控和城机动性，可以快速响应事件，并提供实时监控农业测农作物的生长情况、植物病害，提高农业生产效率和农产品质-22-4.远程手术-23-..图图2.2-4远程手术示意图有更多的机器人手术系统和智能医疗设备能够使用6G技术进行连接和控制，远程手术将有望实现更加高效、精准和安全的手术操作，-24-图图2.2-5能源传输与分配示意图建立全球能源通信网络G建全球范围内的高速、低延迟的能源通信网监控和管理，提高能源的效率和可靠性。强化能源通信安全G应用于能源通信安全方面，通过建立高度安现对能源设备、输电线路、输气管道等的。推动能源共享经济G动能源共享经济的发展，通过数字化技术实享利用，促进能源的可持续发展。实现能源智能化管理现对能源的自动化、智能化管理，提高能节能减排效果。-25-推动能源数字化转型G能源生产、环节的数字化，促进能源行业的创新和发G新和进步，为实现能源的高效、可靠和可持续发展提供更加强大的支持和保障。6.典型应用与6G能力映射分析这节分析中希望突出6G极高可靠低时延通信场景下的关键需表2.1-2典型业务的6G能力需求映射表相关关键6G能力100us~1ms99.99999%107个/km2>99.9999%支持距离/速度/角度估-26-射等传感应用99.999%>99.9999%满足4K/8K通信>99.999%>106个/km2 (三)超大规模通信6G超大规模通信场景是从5G大规模机器类型通信场景演进而-27-用程序与大量真实世界的对象相连接。本章节针对6G超大规模通信场景下四个主要应用方向，探讨典术等方面的内容。G达到前所未有的程度，通过空天地一体化的网本章节针对6G超大规模通信场景下四个主要应用方向，探讨典术等方面的内容。活质量和资源利用效率的目标。5G在智慧城市方面有一些局限性，-28-展将为智慧城市带来更多的机遇和优势。6G展将为智慧城市带来更多的机遇和优势。6G超大规模通信场景下，好的基础:建设，实现智能能源监测、优化能源分配式能源系统和能源互联网等技术将实现能，推动智慧城市向低碳、高效的能源体智慧环境监测智慧环境监测是保障城市环境质量和居民健康的关键。6G超感器和监测设备，实时收集和监测空气质量、水质状况、噪音水平等施来改善城市环境质量。智能能源管理-29-智能垃圾管理、智慧旅游等领域也将得到G深度支持。并改善交通流量管理和道路安全等方面的挑战。6G超大规模通信场智慧生活环境、能源、水务等)以及新兴的物联网设备(如智能家居、智慧健-30-心、无人机等交通要素之间的即时通信和协同，提升交通运行效率、交通感知辆和个人感知和数据共享，为交通运输提供更础。智能交通网络G合地面、空中和海洋等多维网络，包括地面蜂窝络架构将为交通运输提供更广泛的服务范围和更交通数据分析与决策G带宽和低延迟通信能力，交通运输可以结合人工智能和边缘计算-31-化交通流动性、化的交通服务。自动驾驶与智能交通系统监控和导航论是城市中的交通拥堵监测和导航，还是乡监控和导航论是城市中的交通拥堵监测和导航，还是乡3.农业智慧农业的发展历程可以追溯到早期的自动化农业和精确农业。-32-支持。智能农田/养殖场管理智能农田/养殖场管理数据分析技农业供应链管理、运输和销售环节可以通过物联网技术进和肥料的使用情况、采摘和包装的信息等可可以通过扫描产品上的二维码获取农产品-33-农业教育和培训综上所述，6G超大规模通信场景在农业中将提供更强大的连接G景为农业提供了更多的教育和培训机会。综上所述，6G超大规模通信场景在农业中将提供更强大的连接4.通过数据的采集、传输、分析和应用，-34-G模通信场景下使得智能制造可以更好地实现个性通过与消费者的实时互动和反馈，生产系统可以进行快速调整和定制化生产。这将提高产品的个。控、预测性维护和质量控制，提高生产效率和产品质量。6G超大规实时监测和预测维护。通过对这些数据进行分析。智能仓储和物流管理G场景下可以实现仓储和物流管理的智能化。时跟踪物料和产品的位置和状态，优化仓储布化的仓储操作和物流调度。个性化定制生产跨地域协同生产-35-G模通信场景下将推动智能制造的协同生产向跨地域G不同地域的工厂和供应链可以实现实时协跨行业融合创新G合创新。智医疗等进行跨行业的合作综上所述，6G超大规模通信场景下智能制造的应用和业务分析推动产业的发展和转型。5.典型应用与6G能力映射分析这节分析中希望突出6G超大规模通信场景下的关键需求，重点表2.1-3典型业务的6G能力需求映射表相关关键6G能力108个/km2-36-107个/km2500~1000公里/小时106个/km2>99.9999%107个/km2 (四)泛在连接技术和概念。6G的泛在连接场景的概念和发展历程目前还在G的通信频段和无线传输技术来进一步扩展网络的覆-37-和卫星网络，可以缓解地面网络在城市和郊区的过载和高容量需求。洋还是其他地形，都能够实现无缝、稳定和高质量的通信信号覆盖。用场景、关键技术等方面的内容。1.全域覆盖-38-远程地区连接供更广泛和更可靠的覆盖。这意味着无论是上还是在具有复杂地形的农村地区或海洋环境高精度导航服务G确、可靠的位置定位和导航能力，对于无人农业等领域非常重要。对于无人驾驶车G精度传感器、实时地图数据和通信技术实动驾驶体验；对于航空航天，通过6G网络中的-39-费和环境影响室内连接图2.4-1全域覆盖示意图2.物联网G图2.4-1全域覆盖示意图2.物联网等连接起来，并实现数据交互和智能化控制的网络。到了5G时代，6G超大规模通信场景和6G泛在连接场景下的物联网在连接密度、通信需求和应用重点等方面有所不同。6G超大规模通信场景注-40-够实现互联互通。村和偏远地区等各种地形和环境中的全面连接。无论是在高楼大厦、善人们的生活质量。-41-图图2.4-2物联网示意图3.典型应用与6G能力映射分析这节分析中希望突出6G泛在连接场景下的关键需求，重点突出表2.1-4典型业务的6G能力需求映射表相关关键6G能力保护用户的隐私和数据106个/km2-42-支持距离/速度/角度估射等传感应用保护用户的隐私和数据 (五)人工智能与通信的融合连接、感知、计算、智能等多重服务于一体的综合性服务范式演进。和处理、分布式人工智能模型训练、跨IMT系统的模型共享和分布-43-场景、关键技术等方面的内容。1.网络辅助自动驾驶车智能上限得以拓展。-44-图图2.5-1车路协同示意图目前，5G边缘云辅助车辆完成的任务主要局限于部分数据存储、合了人工智能的6G系统可为自动驾驶车辆提供基于AI的数据服务、6G辅助自动驾驶实时信息交互在无人驾驶出租车场景中，为了保障驾驶的安全性和可靠性，6G网络通过实时数据采集，并通过基于AI的模型推理得到可交互信息，反馈至自动驾驶车辆和交通系统，从而为车与车、车与道路、车与网-45-6G赋能自动驾驶精准远程导航供了更高水平的智能支持，进一步提高了自动驾驶的安全性和可靠性。供了更高水平的智能支持，进一步提高了自动驾驶的安全性和可靠性。景。医疗设备间的自主协作是智能医疗设备互联互通的高价值场景享、同步操作、远程控制等互操作行为，有助于打破医疗信息壁垒、打破医疗资源失衡。当前5G智慧医疗主要应用于对网络性能需求不严苛以及对智-46-共享，协同操作以及精准控制。因此，6G有望实现对网络性能要求更严苛以及智能服务等级需求更高的医作用，进一步提升用户医疗体验。通过增强现实技术远程诊断患者，并操作手；同时，可实现对设备数据的实时监控、对训以及对医院资产配置的优化咨询，帮助偏务机构提高医疗质量，扩大医疗资源的覆盖范6G辅助医疗方案实时优化G提供的连接与智能服务，可穿戴医疗设备生成的患者不同的治疗和恢复期，制定精准的医疗部分功能障碍患者的智能可穿戴设备及时优化设备参数。6G助力远程高精度医疗-47-计算中。随着通信技术的不断演进，终端智能化，终端设备侧产生大量原始数据，同时繁重的计算任务。但是，单个设备的计算计算任务卸载到外部服务器(云中心、边缘计算中心等)，可以突支持更复杂的计算任务。设备远程协作示意图3.硬件设备计算卸载-48-节能的、安全的AI服务和计算服务的能力。因此，在云计算和边缘计算的基础之上，6G网络系统本身也可承担硬件设备繁重的计算任务，同时进一步降低了传输时延和成本，助力硬件设备轻量化发展。6G网络系统可以为基于网络的AI应用提供从部署到运营的端数据隐私泄露。6G赋能高算力应用服务络之上进行进一步的数据分用服务的应用层提供有效的输出。6G助力数据安全计算-49-诊断、预测、决策，进而实现物理实体与数字孪生体的诊断、预测、决策，进而实现物理实体与数字孪生体的图图2.5-36G网络算力服务架构图[6]4.数字孪生、-50-能源等领域得以广泛应用。6G赋能人体数字孪生G医实现完整的“人体数字孪系统、呼吸系统、泌尿系统、肌肉骨骼、确实时的“镜像映射”，形成一个完整人体的虚6G赋能人体数字孪生G医实现完整的“人体数字孪系统、呼吸系统、泌尿系统、肌肉骨骼、确实时的“镜像映射”，形成一个完整人体的虚为专业医疗机构下一步精准诊断和制定个重要参考。6G赋能智能自主孪生技术字孪生系统提供更智能化的数据处-51-AI持新的、未经事先定义的通信QoS而实现数字孪生系统中的“智能自图2.5-4数字孪生在汽车制造中的应用图[5]5.面向复杂任务的协作机器人器人的要求进行开发的机器人UR5的诞生，协作机器人才得到了市分拣、点胶、涂胶、自动化测试等工作场景。-52-G望赋能更高级的协作机器人应用。6G协助复杂环境下机器人协同工作G为协作机器人之间传递信息，提高它们的协调性和排查方案和路径规划。6G助力多功能护理机器人残疾人担任护理助力，从事人类的繁G服务与智能服务，护理机器人可加载更多智-53-相关关键6G能力100us~1ms99.99999%图图2.5-5多功能护理机器人示意图6.典型应用与6G能力映射分析G力和优势,更好地理解6G技术对于实现典型应用的重要性。表2.1-5典型业务的6G能力需求映射表-54-可提供算力服务，模型训练、服务>99.9999%bps可提供算力服务，模型训练、备计bps可提供算力服务，模型训练、-55->99.9999%bps可提供算力服务，模型训练、务用可提供算力服务，模型训练、务 (六)感知和通信的融合-56-感知主要利用电磁波被其发射路径上的物体阻挡而发生反射的原理，与1970年，由于在通信和雷达(感知设备)都基于无线电的系统，因此在通信和雷达发展之初就有学者将感知和通信的融合作为研究3GPP从GSM时代就致力于通信和定位一体化。近10年，通信和-57-开发和试验。此外标准化也开展了SA和RAN的立项和研究，通感。互联、分析、预测、控制等能力，对每个应用下都选取了1-2个典型的应用场景进行介绍，下面对四绍。-58-。面临频谱、性能、成本等众多挑战。基于通信与感知融合技术，使用新一代无线网络的无线通信信为ivingAssistanceSystemADAS-59-的定位和Gbit/s级的数据下载要求，满足高清地图的下载及车辆追图2.6-1面向交通的智能导航的示意图[6]2.智慧姿势识别知或感知+通信是5G-A、6G系统开拓新业务的手段，位置感融合应用场景。比较常见的场场合。工业场景主要考虑工业设备如要考虑特殊的、管理性等手势和姿势-60-高精度工业控制要求，需要对物体的姿势等进行精确线路管理对危险区域的人员进行监控等，基站将感知到的感知数据发送给感知服务器(可能是工厂的边缘服务厂管理平台高精度工业控制要求，需要对物体的姿势等进行精确线路管理运送，需要避障和线路管理。通过无线并对机器人的行进路线进行管理。线路管行米级(室外)到分米级(室内)的距离规划。手势识别-61-别，例如对机器人进行手作主要指整个手臂的大动作，按照动作幅微动作识别主要是手部的小动作，感知进级。手势/姿势识别类通感融合业务其他通感融合业务图2.6-2手势/姿势识别应用场景3.智慧跟别，例如对机器人进行手作主要指整个手臂的大动作，按照动作幅微动作识别主要是手部的小动作，感知进级。手势/姿势识别类通感融合业务其他通感融合业务图2.6-2手势/姿势识别应用场景3.智慧跟踪-62-感知精度应当满足米级(室外)到分米级(室内)。下面主要对无人的分析和介绍。无人机进行监测并进行跟踪。图2.6-3智慧跟踪示意图-63-利用利用移动通信网络在进行通信的同时实现对无人机实现低空探和控制过程。4.和混合现实(MR)的发展，这些技术统称为“扩展现实”(XR)。图2.6-图2.6-4移动通信网络无人机跟踪检测示意图-64-维信息感知采集，维信息感知采集，现有的技术覆盖局限性和点状定位难以满足形成一个综合的立体多种感官能力的模拟体，这就需要对视频、间利用5G、6G广泛部署的无线系统的感知能力，网络能够对二维移动或者非移动物体的位置感知可以通过感知功能将需要进行XR呈现的物体的3D图像进行实感知环境感知XR间。微小动作感知动作进行检测，从而逼真的还-65-平面构建物体识别XR重构材料颜色识别3D重构微小动作识别图2.6-5XR空间构建图5.典型应用与6G能力映射分析平面构建物体识别XR重构材料颜色识别3D重构微小动作识别图2.6-5XR空间构建图5.典型应用与6G能力映射分析重要性。表2.1-6典型业务的6G能力需求映射表相关关键6G能力100~1000Gbit/s500~1000公里/小时定位及位置跟踪-66-可提供算力服务，模型训练、别100~1000Gbit/s500-1000公里/小时小于1msXR空间构建100~1000Gbit/s6G通信技术具有广泛的应用前景和深远的意义。随着5G技术-67-表，将在未来十年内逐步落地。研用协同。-68-各方共同努力下，6G技术的发展将会取得更加显著的成果，并引领和社会进步。-69-[3].IndustrialWirelessControlNetworks:FromWIAtoFuture[J].Engineering,2022,8(1):18-24.[4].