面向2030年的6G，將帶來什麼改變？

面向2030年的6G，將帶來什麼改變？ 

作為下一代無線通信技術，6G將從人聯、物聯過渡到萬物智聯。隨著社會邁向萬物智能，6G將成為人工智能普及的關鍵因素，將智能帶給每個人、每個家庭、每輛車和每個企業。 我們身處一場偉大的數字化浪潮中。

創新如潮水般帶給人們多樣的選擇和嶄新的機遇。 在許多國家，這種變化深刻影響著每個人、每個家庭、每輛車以及每個行業，重新定義著我們的工作、學習、生活與健康。 今天，5G在全球加速部署，帶來種種前所未想的可能。我們在見證一個時代，在這個時代，5G將全方位地改變生活、革新產業、重塑社會。 展望2030年以及更遠的未來，我們希望下一代移動通信帶給我們什麼? 1.1 移動通信的演進 自20世紀80年代以來，移動通信系統發生了翻天覆地的變化，大約每十年就會產生新一代技術。而移動網絡主流業務的普及和新頻段的成熟應用通常需要經歷兩代(也就是20年)才能成熟。 如圖1-1所示，每一代無線接入網和核心網都採用了新技術、新設計原則和新架構，能力較前一代顯著提升。 2G和3G網絡的主要驅動力來自以語音通信為主的移動用戶。隨著手機的滲透率和語音業務的使用率趨於飽和，這種依賴用戶數的商業模式開始增長乏力。 從3G到4G，數據業務迅猛發展，移動寬帶成為4G的主導業務。過去10年，移動通信的重大進步對人們的生活方式產生了深遠影響。譬如，承載各種應用的智能手機已滲透到生活的方方面面。此時，4G網絡運營商的收入主要依靠流量而非用戶數，人均流量消耗的增長驅動了業務增長。 得益於4G技術能力的進步，面向移動端的應用創新大量湧現，徹底改變了我們的日常生活。在中國，從現金支付到線上支付的轉變是一大力證。如今，支付寶、微信支付以及Huawei Pay等在線支付手段早已成為大眾喜聞樂見的支付方式。不管是購買日用百貨，還是繳納停車費，人們無須攜帶現金就可以輕鬆完成支付。另一個例子是社交媒體的興起。任何人都可以隨時隨地通過智能手機與他人分享圖片和視頻。社交媒體已然成為一個新聞載體，加速了信息的傳播。 隨著越來越多的高速率、大帶寬應用不斷湧現，這種創新趨勢在5G中得到延續。這些應用涉及高清視頻，以及增強現實(Augmented Reality，AR)、虛擬現實(Virtual Reality，VR)、混合現實(Mixed Reality，MR)等沉浸式媒體。目前，全球在用的智能手機數量約為38億。預計到2025年，這一數字將達到80億。屆時，移動互聯網用戶數將超過65億，其中80%的用戶使用移動寬帶。除此之外，AR/VR用戶數將達到4.4億，40%的車輛將接入網絡。 隨著窄帶物聯網、工業物聯網、車聯網的標準化，移動網絡已經從基於增強移動寬帶(enhanced Mobile BroadBand，eMBB)的人聯，轉向基於超高可靠低時延通信(Ultra-Reliable Low-Latency Communication，URLLC)與海量機器通信(massiveMachine Type of Communication，mMTC)的物聯。這種轉變反過來又促進企業的數字化轉型，讓企業為下一波經濟增長做好準備。 5G商用最初聚焦於消費者業務，但3GPP 5G標准後續版本(如R16、R17等版本)的演進目標是催熟車聯網、工業物聯網等垂直應用。為了在眾多企業和行業中實現不同級別的自動駕駛和工業4.0，移動通信領域正在與5G-ACIA、5GAA等各大垂直行業聯盟緊密合作，致力於加速移動技術的應用。據估計，2025年後將實現四級自動駕駛，車聯網的普及也將極大地提昇運輸效率。優化的商業流程和更高的生產效率將成為未來GDP增長的關鍵動力。 5G開啟了萬物互聯的大門，6G則有望演變為一個萬物智聯平台。通過這個平台，移動網絡可以連接海量智能設備，實現智能互聯。我們有理由相信，下一波數字化浪潮將帶來更多創新，全方位地滿足我們各方面的需求。通過人工智能和機器學習，物理世界和數字世界能夠實時連接，人們得以實時捕捉、檢索和訪問更多信息和知識，步入智能化的全聯接世界。同時，感知、分佈式計算、先進一體化非地面網絡、短距離無線通信等技術也將為未來的智能移動通信網絡奠定基礎。 1.2 關鍵驅動力 圖1-2中的三項關鍵驅動力將催生新一代智能互聯網絡。下面我們逐一說明。 驅動力一：新應用和新業務 目前，運營商的業務收入取決於每用戶流量消耗的增長。如圖1-3所示，從2020年到2030年，預計全球物聯網與非物聯網設備每月每用戶平均移動流量消耗(實線表示)和用戶數(方柱表示)將持續增長。圖中數據來自ITU-R M.2370報告。 從圖中可以看出，2020年智能手機用戶的增長已經飽和，2020年至2030年的年均複合增長率約為6%。 另外，根據全球移動通信系統協會(Global System for Mobile Communications Association，GSMA)的預測，從2019年到2025年，個人移動用戶的滲透率將只增長3個百分點，即從67%增長到70%。儘管如此，預計在10年內，每移動寬帶(Mobile BroadBand，MBB)用戶的移動數據流量將增長50倍，從2020年的5.3 GB/月增長到2030年的257 GB/月。 5G平台已經廣泛支持高速率、大帶寬應用，拉動了流量消耗，也刺激了對網絡容量的需求。在6G時代，更多應用將會湧現，擴展現實(Extended Reality，XR)雲服務、觸覺反饋、全息顯示都有可能成為主流應用，涵蓋360度VR電影、AR輔助遠程服務、虛擬3D教育旅行、觸覺遠程醫療和遠程操作等應用場景。 據華為全球產業願景報告預測，到2025年，頭戴式VR/AR設備用戶將超過3.37億，10%以上的企業將使用AR/VR技術開展業務，而這些數字到2030年肯定還會增加。隨著雲XR應用數量和普及度的增加，以及顯示尺寸、分辨率和刷新率的提高，5G能力的演進恐難以滿足速率和時延需求。每個用戶流量需求的指數級增長、對時延和可靠性的嚴格要求，以及此類用戶數量的大幅增長，將成為6G網絡設計的主要挑戰。而且，很多運營商推出了無限流量套餐，這已經成為主流的商業模式，也將帶來數據流量的增長。 從圖1-3還可以看出，到2030年，物聯網設備數量將比2020年多13倍，企業和消費者的物聯網連接都將持續增長。 GSMA在其2020年移動經濟報告中預測，到2024年，企業物聯網的體量將超越消費者物聯網。因此，人工智能將成為各種自動化的引擎，感知實時環境並利用海量數據進行實時決策。在智慧家庭、智慧醫療、智能汽車、智慧城市、智慧樓宇、智能工廠等場景中，寬帶傳感器將大規模部署，用於獲取人工智能所需的海量數據。 大數據是機器學習成功的基礎，也是6G網絡吞吐率實現數量級提升的重要驅動力。 此外，網絡感知、非地面通信等新能力將成為6G移動系統的有機組成部分，利用無線通信信號以及海量網絡節點和終端設備本身的感知能力，實現對大面積區域的實時環境監測和成像。 高性能工業物聯網應用在確定性時延和抖動方面對無線性能也提出了更高的要求，可用性和可靠性必須得到保證。例如，時間敏感的命令與控制、多機器人運動協調與協作，都要求高性能。這些應用場景也是6G極致、多樣化性能的驅動力。 驅動力二：普惠智能 未來幾十年，數字經濟將繼續成為全球經濟增長的主要動力，其增速將遠高於全球經濟增長本身。以2019年的統計為例，數字經濟的增速是全球經濟增速的3.5倍，達到15.6萬億美元，佔全球經濟總量的19.7%。預計到2025年這一佔比將達到24.3%。按投資槓桿比較，在過去30年，數字經濟投資每增加1美元，就撬動20美元的GDP增長，而非數字經濟投資的平均槓桿率僅為1:3。 移動通信是信息和通信技術(Informationand Communications Technology，ICT)產業中最具活力的領域之一，對人們的生活產生了深刻影響，縮小了數字鴻溝，極大地驅動了社會整體生產力的提升和經濟的增長。到2024年，預計移動技術與服務將貢獻全球GDP的4.9%(接近5萬億美元)，日益普及的移動服務在提升生產力和效率的同時，也會使更多的行業受益。 相信這一發展趨勢將持續到2030年及更遠的未來。隨著普惠智能成為未來商業和經濟模式的重要基礎，圖1-4所示的四個關鍵因素將驅動無線技術和網絡架構的範式轉變。 原生AI支持：儘管5G在核心網設計中引入了一種新的網絡功能(即網絡數據分析)來實現智能化，但目前AI在網絡運維管理中的應用範圍仍然有限。實際上，5G僅將AI視作一種OTT(Over-The-Top)業務。 6G則不同，在端到端移動通信系統的設計環節就考慮了對AI和機器學習的最佳支持，AI不僅僅是一項基本功能，還要實現最優效率。從架構角度看，在邊緣運行分佈式AI可以達到極致性能，同時也能解決個人和企業的數據所有權歸屬問題，滿足不同國家和地區的監管要求。 6G的“原生”AI支持旨在隨時隨地提供AI服務，並通過持續優化，不斷提升系統性能和用戶體驗。因此，智能化達到了真正無處不在的程度，並與深度融合的ICT系統相結合，在邊緣側提供豐富的連接、計算和存儲資源，成為6G的原生屬性。相應的算法、神經網絡、數據庫、應用編程接口(Application Programming Interface，API)等能力也必須作為網絡實現的一部分集成到6G系統中。具備原生AI支持的6G網絡架構將實現AI的聯網，從現在的集中式“雲AI”轉變為將來的分佈式“互聯AI”。 原生數據隱私保護：在5G及前幾代網絡安全能力的基礎上，6G將隱私保護納入關鍵設計要求和原則。為6G組網和數據提供全面的隱私保護變得至關重要。一方面，數據所有權和訪問權這兩個關鍵因素對網絡架構的隱私保護實現提出了挑戰。另一方面，原生AI的網絡架構也對分佈式數據處理和訪問能力提出了隱私保護要求。數據雖然是靠網絡和應用的服務提供商來保障隱私的，但是由數據主體的用戶行使授權的，應該讓作為數據主體的用戶來行使控制和操作數據的權利。下一代系統的設計應該將隱私保護作為首要任務，而不是一個附加特性。同時，還應確保數據主體的數據擁有權，在數據主體的授權下使能對數據的控制、操作和處理，適配數據隱私/保護條例或律法(如歐盟的《通用數據保護條例》)，為未來的技術設計和應用建立基本的指導原則。 原生可信：為支持各種應用場景和多樣化的市場，必須為6G定制可驗證和可度量的可信體系。 5G和前幾代通信網絡中的運營和授權都採用集中模式，未來6G將有可能演變成一種多方參與、共建共贏的模式。這種商業模式要求可信架構必須顧全諸多因素。一個開放包容的多模信任模型，會比以往的單一信任模型更適合6G網絡和業務。因此，一個值得信賴的6G架構除了要適配未來的網絡和業務需求，還應考慮網絡安全(security)、隱私(privacy)、韌性(resilience)、功能安全(safety)、可靠性(reliability)等多方面的可信因素。 多元生態：AI的三大要素是數據、算法和算力。然而，單個企業可能不具備這三大要素的所有能力，無法獨立地完成以智能化、快速技術創新為特徵的數字化轉型。如此一來，構建一個開放、可持續、多方協作的生態系統，是實現商業成功不可或缺的前提。 並且，隨著5G能力的逐步擴展，垂直無線市場預計將在21世紀20年代持續升 溫。 ICT領域和運營技術(Operational Technology，OT)行業的玩家已在探討如何開展合作，創造新的收入來源。在此6G時代序幕開啟之時，構建一個通用的ICT框架大有裨益。這個框架可以為所有行業提供全局視角，從而加速ICT和OT領域的合作與融合。第一波6G商用有望為消費者和垂直行業兩大市場都注入強勁動力。 驅動力三：社會責任與可持續發展 移動網絡有可能徹底改變商業、教育、政府、醫療、農業、製造和環境，以及我們與他人互