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6G行业深度:驱动因素、网络架构、应用场景及相关公司深度梳理-230310(23页).pdf

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6G行业深度:驱动因素、网络架构、应用场景及相关公司深度梳理-230310(23页).pdf

1、 1/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 6G行业行业深度:深度:驱动因素、驱动因素、网络架构、应用场网络架构、应用场景景及相关公司深度梳理及相关公司深度梳理 6G,即第六代移动通信标准,一个概念性无线网络移动通信技术,也被称为第六代移动通信技术。6G的数据传输速率可能达到 5G 的 50 倍,时延缩短到 5G 的十分之一,在峰值速率、时延、流量密度、连接数密度、移动性、频谱效率、定位能力等方面远优于 5G。6G 网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。通过将卫星通信整合到 6G 移动通信,实现全球无缝覆盖,6G

2、 通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破,它更是为了缩小数字鸿沟,实现万物互联这个“终极目标”。目前全球 6G 发展还处于早期研究阶段。6G 相较于此前技术体系,最深刻的变革在于网络架构从传统的地面接入,向空天地海全方位多维度接入的转变。通过下文我们一起探讨以下问题:6G 发展的驱动因素都有哪些,网络构架及关键能力指标是怎样的,具体的应用场景及业务应用是什么,今后 6G 将带来怎样的市场趋势,相关公司又有哪些,目前我们面临的困境及挑战都有哪些?目录目录 一、6G 驱动力及技术演进.1 二、6G 网络架构.5 三、6G 关键能力.11 四、6G 应用场景及业务应用分析.12 五、6G 市场

3、趋势.17 六、相关重点公司.20 七、挑战及展望.21 八、参考研报.22 一、一、6G 驱动力驱动力及技术演进及技术演进 6G 无线网络是 6G 体系架构中的关键一环,其发展与演进既要顺应创新型社会、碳达峰碳中和、数字化转型等时代变革的要求,与国家战略高度契合;又要考虑智能化、灵活性、能力融合、产业发展等诸多新的技术、产业驱动因素的需求。从发展方向来看,6G 无线网络将从传统的移动通信网络逐步转变为通信、计算、大数据、感知、AI、安全一体融合的新型 6G 移动信息网络,开放与云化将成为未来无线网络演进的重要趋势。1.新时代国家战略的要求新时代国家战略的要求(1)构建创新型社会:打造开放基础

4、设施,构筑技术创新基座构建创新型社会:打造开放基础设施,构筑技术创新基座 当前,我国人口结构面临老龄化、少子化、不婚化三大趋势,人口增长明显放缓,甚至进入负增长,该现状的本质是在表达对“劳动人口数量”的担忧。面对人口结构的重大变化,如何对冲人口问题给经济发展带来的负面效应是一个重要的研究课题。除了积极的人口政策外,我们更应深入研究决定经济增长的 2/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 另一关键指标,即“劳动生产率”。该指标蕴含着经济增长率与人口增长率之间的差距,基本可以看作是“人均收入”的对等指标,提高该指标可以有效弥补人口深度老龄化、少子化、劳动

5、力减少等带来的负面效应,从而降低人口增长率低迷对经济的影响。能够提升社会劳动生产率,进而提升国家经济总量的驱动力就是“技术进步”,也就是我们常说的“创新”,即以科技创新驱动经济发展。6G 技术本身就是一系列面向未来的广泛、深入、系统的技术创新探索。不同于传统移动通信技术,以基站为代表的 6G 无线网络将不再仅仅是一种通信设备,而是与水电、交通、能源等设施类似的新型信息基础设施平台。基于云化技术和开放理念,6G 无线网络可以深度融合通信、计算、感知、智能等多种能力,从而面向整个社会打造的一个开放、智能、绿色的技术创新基座,成为移动互联网、云计算、人工智能、大数据、区块链等关键数字经济技术得以作用

6、到具体的人和物上的桥梁,牵引整个数字经济的发展。(2)碳中和碳达峰:依托能源优势,助力绿色发展碳中和碳达峰:依托能源优势,助力绿色发展 2030 年碳达峰,2060 年碳中和,这是中国作为一个大国对全人类生存环境的承诺。在具体实施层面,我们遵循两条路径:一是能源生产减碳,也就是清洁能源的生产去碳化;另一个是能源使用减碳,就是一切生产生活的能源用电力替代。中国在清洁能源生产领域技术领先,全球市场上超过一半的装备都是中国生产提供的,而且中国有独步全球的能源互联网系统,从供给侧来讲,我国当前的这些技术和设备囊括了光电、风电、水电、氢能、核电等清洁能源;从消费端来讲,我国拥有生产生活电器化全球领先的生

7、产制造、消费使用体系,给清洁能源一个消费的目的地。目前,我国有三横四纵能源互联网,这张网遍布了几乎整个中国,地理跨度极大。一方面,强大的清洁能源基础设施为 6G 无线网络在内的新型信息基础设施提供了坚实的能源供应基座。另一方面,庞大的能源互联网亟需数字化、智能化改造,形成全方位的监控运维体系。而基于云化技术与开放理念,6G依靠海陆空天一体化的立体、多样的覆盖体系与通信、计算、感知、智能深度融合的能力体系,不仅可以满足清洁能源发展的需求,为其提供一整套实现各类应用的基础设施平台,更是对能源基础设施进行深度信息化、智能化升级的有效助力。电力能源基础设施与 6G 信息基础设施的协同组合可以成为我国实

8、现碳达峰、碳中和的重要依托。此外,开放云化的 6G 无线网络将摆脱传统软硬件紧耦合的无线网络形式,实现软件定义下的无线网络能力,从而最大限度的降低硬件等基础设施更新迭代的成本与资源消耗,这也符合国家碳达峰、碳中和的发展战略。(3)数字化转型:提供灵活按需服务,助力千行百业数字化数字化转型:提供灵活按需服务,助力千行百业数字化 社会的数字化转型的本质是场景的数字化,场景数字化的目标是实现以数据为中心的云计算,而以数据为中心的云计算的根本目的是提升整个社会的运行效率。6G 是云计算获取现实世界数字化数据的重要载体和抓手,是实现提升整个社会运行效率的基础设施。6G 技术不仅着眼于更加优异的性能,还将

9、着重强调对复杂多样应用场景的适应性和可落地性。即 6G 无线网络不仅提供更加高质量的通信服务,还需要深度适配千行百业的应用,提供灵活的按需服务能力,助力各行业数字化转型。6G 发展前期,不仅是关键技术的研究窗口期,也是 6G 与各个行业应用达成共识的磨合期。磨合期必然有波动,甚至有对抗,这都是正常的。要实现 6G 对社会各方面深度变革的助力,产业仍需坚定的从内部找降成本的技术手段,从全行业找应用模式,继续不遗余力的细分应用场景,推动 6G 涌现新需求,尽早迈过规模临界点,才能有机会实现应用带动网络的因果反转。可以确定的一个趋势即未来 6G 网络、fY9WaYbZaVeZdXdX7N9R9PpN

10、qQtRtQfQpPtQiNoPtR8OtRsRwMpMrMNZnMqP 3/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 终端、应用等必将会更加复杂和多样。为应对这些挑战,我们必须在 6G 无线网络的设计理念方面提前布局研究,在应用场景上足够细化基础上,让网络有足够灵活性实现按需服务。6G 能在海陆空天体系发挥好多种能力融合的核心价值,必须要继往开来,强化优势。一方面,通过 5G延续至今的内生降成本新技术,继续推进 6G 成本预期与全行业达成统一共识;另一方面,通过继续强化 6G 安全与多种网络能力体系的优势,推进 6G 在未来行业应用中的迅速规模化,持续

11、摊低成本,让各个行业买的便宜、建的便宜、用的便宜、改的便宜,通过 6G 技术助力,实现行业高质量发展,形成优质的良性循环。为了实现对千行百业的深度融合,不仅需要在技术方案上有足够的多样性与灵活性,同时在网络形态、产品形态、技术实现方式上也应当有更加多样和灵活的尝试,而基于云化技术的开放无线网络是实现这一目标的重要方式。只有基于云化技术和开放理念从多个层面与维度对无线网络进行深刻重构,才能承载足够多样的技术方案与能力体系,以匹配全球不同区域,不同行业的需求,从多样的通用硬件中找出市场落地、规模应用的确定性。2.技术与产业发展的驱动技术与产业发展的驱动(1)无线网络开放的主要驱动因素无线网络开放的

12、主要驱动因素 1)网络智能化的需求网络智能化的需求 随着人工智能技术的发展,网络智能化成为了未来网络发展的必然趋势,特别是在 6G 网络中,人工智能技术将会融入网络架构,实现智慧内生。人工智能技术对 6G 网络的赋能需要基于各类数据完成模型训练等工作,而现有网络所采用的软硬件紧耦合设计受限于技术、产业等因素,难以实现对各类数据的实时、海量、按需、统一获取。虽然以 O-RAN 为代表的标准组织在数据的开放方面做出了诸多有益探索,但是要满足 6G 网络对海量数据的获取与共享的需求,网络还需要从协议、接口、数据等多个方面进一步贯彻开放的设计理念,从而实现对网络数据的高效率的获取与高质量的共享。2)网

13、络灵活性的需求网络灵活性的需求 6G 技术将面向千行百业的各类应用各类场景,复杂化的场景和差异化的需求必然要求网络具有足够灵活性,例如对于 toB 市场,灵活快速的部署能力是核心竞争力之一。而传统相对封闭的无线网络形态难以适应日益多样化的市场需求,在按需定制的要求下往往需要大量的人力和物力进行长期反复的开发与测试。因此,开放的无线网络架构是 6G 必然的趋势。基于更加开放的设计理念,无线网络将基于更多的通用硬件与 IT 化的协议模块,从而通过软件定义的基站能力实现更加快速的迭代与个性化可能。3)产业生态发展的需求产业生态发展的需求 随着无线网络功能的日益复杂,相关产业门槛也日益提高。研发完整的

14、无线网络设备,往往需要大量的人力与物力,企业在元器件、硬件系统、软件系统、通信算法等多个领域均需要大量且持久的投入,对于很多中小企业形成了巨大负担,行业集中度日趋增高。过高的行业门槛制约了产业的繁荣与协同。而通过对网络进行开放化改造,从硬件架构、软件架构、协议、接口、数据等多个层面的进行开放化设计,可以大大降低行业的槛,有利于引入更多的公司参与 6G 产业,优势互补,各取所长,从而实现跨行业的资源整合,提升行业的整体价值,构筑繁荣健壮生态。(2)无线网络云化的主要驱动因素无线网络云化的主要驱动因素 1)现网架构演进的需求现网架构演进的需求 4/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行

15、业|深度深度|研究报告研究报告 随着基站部署成本的增高与集中化管理运维的需求,集中化部署的 C-RAN 将成为无线网络的主要部署形式。预计到 2025 年,中国移动新建基站 C-RAN 的部署比例可达到 90%以上。大量集中化部署的基站构成了基站资源池,然而,目前网络的基站由于主要采用专用软硬件系统,主要通过系统内部的调用实现资源优化,还无法真正实现池化增益,资源利用率仍有巨大优化空间。而云化技术可以将大量物理资源抽象为虚拟资源,实现资源的按需分配,从而大大提高资源利用率。大量集中化的基站设备可以为无线网络平台云化提供了良好基础,也为未来无线网络承载更加丰富的业务与功能创造了可能。2)无线资源

16、管理的需求无线资源管理的需求 随着频谱资源的日益紧张与通信基础理论的逐渐成熟,通过单一频段单一制式的接入网技术已难以满足6G 多样化的应用场景。6G 网络必然基于多维度组网技术,采用多种制式、多个频段、多种架构,根据具体应用场景选择最为合理的方案,这必然带来无线资源管理的日益复杂,以及相应软件、硬件多个维度的需求变化。这一趋势要求网络能够更加动态灵活,实现动态调度资源,满足多维度组网所需软硬件资源的按需分配。而云化技术通过对将底层硬件的虚拟化以及相应的通信协议体系设计,实现云原生基础上的 6G 无线网络,从而快速实现定制化资源配置,动态扩缩容,通信协议版本迭代更新等系列新需求。3)多种能力融合

17、的需求多种能力融合的需求 6G 无线网络将深入融合通信、计算、感知、AI 等新能力,实现 DOICT 技术的一体化。然而,从目前的产业格局来看,相关能力以及应用仍然基于不同体系与平台来构建。从技术需求来看,不同能力与应用对资源的需求也存在内在差异。例如通信物理层主要采用流水线式的处理实现加速,而人工智能处理往往需要并行多核处理完成图像识别等应用,在摩尔定律日益放缓的背景下,面向具体领域的 DSA 芯片在未来会更加广泛应用。6G 云化无线网络可以实现各类资源在同一架构下的融合,将多种业务与实际物理资源解耦,从而可以承载更加丰富的 6G 无线网络能力体系,提高用户体验,促进业务创新。综上,可以看出

18、,构建 6G 开放云化的无线网络既是我国经济与社会发展的时代要求,也是 6G 自身内在的产业与技术驱动因素的需求,而基于以上理念打造的 6G 开放云化无线网络将进一步帮助 6G 实现“数字孪生,智慧泛在”的愿景,为通信、计算、大数据、感知、AI、安全一体融合的新型 6G 移动信息网络提供基础载体。3.6G 技术演进趋势技术演进趋势 近期工信部再次明确全面推进 6G 技术研发,2030 年 6G 有望实现商用。3 月 1 日,工信部部长金壮龙表示,未来产业是抢抓新一轮科技革命和产业变革的机遇,实现引领发展的重要抓手;将研究制定未来产业发展行动计划,全面推进 6G 技术研发。2019 年工信部牵头

19、组建 IMT-2030(6G)工作组,成员包括运营商、制造商、高校和研究机构。时间规划上看,推进组 6G 技术试验分为三个阶段:20222024 年是关键技术试验阶段,明确 6G 主要技术方向,开展概念样机试验验证,提升技术能力;20252026 年是技术方案试验阶段,面向典型场景及性能指标,研发 6G 原型样机,开展单站功能测试及性能验证;20272030 年左右是系统组网试验阶段,研发 6G 预商用设备,开展 6G 关键产品测试,全面验证和优化 6G 能力。5/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 二、二、6G 网络架构网络架构 1.6G 网络架

20、构全视图网络架构全视图 作为一个复杂的系统,6G 网络架构设计需从多个视图考虑,多个维度设计。下面从空间视图、逻辑视图和功能视图阐述了“三体四层五面”的 6G 总体逻辑架构。在 6G 总体逻辑架构中:1)“三体三体”是架构的空间视图是架构的空间视图,描述 6G 网络实体的客观存在形式,分为网络本体、管理编排体和数字孪生体。2)“四层四层”是架构的逻辑视图是架构的逻辑视图,展现 6G 网络设计的结构与组织,由资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、使能层组成。3)“五面五面”是架构的功能视图是架构的功能视图,展示 6G 网络功能的划分和组成,包括控制面、用户面、数据面、智能面与安全面五个基本功

21、能面。以“三体四层五面”的总体架构为基础,其在物理空间和数字虚拟空间结合的设计角度,构成数字孪生网络架构 DTN(Digital Twin Network)。6G 网络的孪生架构包括映射、反馈和闭环的空间设计。6/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 以“三体四层五面”的总体架构为基础,通过服务定义端到端的系统,构成全服务化架构 HSBA(Holistic Service-Based Architecture)。HSBA 设计了整个端到端系统的交互形式,包括组件、协议和连接,是基于服务化接口进行信息传递和业务处理,体现了整个 6G 网络架构的系统设计

22、方法。以“三体四层五面”的总体架构为基础,在组网中达到灵活智能的设计,构成分布式自治网络架构 DAN(Distributed Autonomous Network)。组网设计展现了 6G 网络之间的连接关系和组网形态,由功能自包含、同质化的、自闭环的微云单元 SCU(Small Cloud Unit)组成,采用集中加分布的方式部署,分布式部署的 SCU 采用至简设计,作为靠近用户的前台,集中式部署的 SCU 功能相对完备,作为靠近用户的中后台。2.“三体四层五面三体四层五面”总体架构总体架构“三体四层五面”的 6G 总体架构,从空间、逻辑与功能组成三个角度呈现一个跨域、跨层、多维的 6G 网络

23、。具体如下图所示:“体”是架构的空间视图,立体的描述了网络的构成。“层”是架构的逻辑视图,从逻辑上描述网络的分层架构,在实现过程中,可被一体化集成。“面”是架构的功能视图,主要是指功能类别,沿用传统 3GPP网络中控制面和用户面的“面”的概念。6G 网络在空间视图上包括网络本体、管理编排体、数字孪生体三大实体。网络在空间视图上包括网络本体、管理编排体、数字孪生体三大实体。其中管理编排体和数字孪生体是在 6G 中新定义的两个实体。网络本体是最重要的网络实体,实现网络功能和网络运行;管理编排体对网络进行实例化及变更操作,实现全生命周期编排管理;数字孪生体构建了网络的数字空间,实现了虚实映射。随着数

24、字孪生技术的发展以及整个网络运维越来越复杂,并考虑到网络故障的高代价以及昂贵的试验成本,需要在传统物理网络进行外部抽象映射,建立一个新的发展体系,构建全新的数字孪生体,通过虚实结合的闭环控制,来改变现有网络规、建、维、优的既定规则,有效保障网络运维,实时优化网络,实现未来网络自治。6G 网络逻辑层次上自下而上包含资源与算力、路由与连接、服务化功能、开放使能网络逻辑层次上自下而上包含资源与算力、路由与连接、服务化功能、开放使能“四层四层”,拉通,拉通 6G网络本体的逻辑层。网络本体的逻辑层。“四层”的设计一方面突出了 6G 架构在分层要素和能力上的丰富,另一方面体现了 7/23 2023 年年

25、3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 跨域拉通、多域协同及融合发展的理念。资源与算力层的设计理念突出了“算力”资源要素,将为 6G 提供频谱、存储、算力、网络进一步融合的基础资源。路由与连接层:延续开放协议的设计理念,不断吸收新机制和新协议(如确定性 IP、SRv6),向可编程、确定性演进。服务化功能层延续服务化的设计理念,SBA 从核心网拓展到端到端的领域,支持不同功能的有机构建。开放使能层:进一步丰富对外开放的信息和通信能力,通过提取、封装、编排、组合,为自有业务和第三方应用提供服务。6G 网络功能构成方面,增强传统控制面、用户面功能,并引入新的数据面、智能面、安全面

26、,共同组网络功能构成方面,增强传统控制面、用户面功能,并引入新的数据面、智能面、安全面,共同组成成“五面五面”。控制面进一步增强,向全服务化方向演进,实现多种接入方式的融合控制。增强用户面,向可编程、服务化、跨域确定性方向演进,实现灵活、高性能转发。新增数据面,解决用户数据迁移的历代难题,系统性地提供可信数据服务。新增智能面,通过分布式智能节点的协同提供全局 AI 能力,实现智能内生。新增安全面,以“安全数据+AI”为驱动的安全感知和主动防护,零信任的安全体系,实现安全内生。3.三体:网络本体、管理编排体、数字孪生体三体:网络本体、管理编排体、数字孪生体 随着数字孪生等技术的发展以及网络运维复

27、杂度的提升,需要在传统物理网络进行外部抽象映射,建立一个新的发展体系,构建全新的数字孪生体,通过管理编排体对网络本体实现闭环控制。(1)网络本体网络本体 网络本体包括传统意义上的基站、核心网、传输承载等物理设备。网络本体是为用户提供信息服务的真实的、实际运行的网络,是架构实现的载体。1)在基础资源上,引入“算力”作为新的资源要素。网络从调度连接向调度算力资源扩展,为 6G 新的网络能力,如感知能力、智能内生能力提供基础。2)在提供方式上,从云化、软件化进一步向池化发展。网络本体逐步发展为一个可调度的、可流动的灵活的实体。一体化、池化的提供连接、计算、存储的能力。3)在服务能力上,进一步向服务化

28、、平台化网络发展。6G 将深化 5G 开启的网络平台能力。如,以用户管理、连接管理、服务管理、移动性管理等基础模块化服务为基础,构建面向特定场景的功能和服务能力。(2)管理编排体管理编排体 管理编排体是对网络资源、网络能力进行智能的编排管理,实现网络全生命周期管理的功能实体。1)管理编排体的主要操作对象是网络本体,同时也对孪生体进行编排和优化。管理编排体根据用户的业务以及网络本身运维运营需求,统一编排所需要的资源和功能,形成所需的能力,保证用户的业务体验。管理体可通过与孪生体交互,接受孪生体输出的网络配置参数,对物理网络进行编排管理,从而实现网络自动化运营,提升网络对新业务、新场景和新需求差异

29、化需求的适应性。2)整合多方资源,端到端拉通以实现管理系统的更新换代。面向网络资源,管理编排体需具备对频谱、存储、算力等相关资源的统筹和精细化管理能力。面向网络能力,管理编排体需拉通端到端网络的各层、各面,将连接能力、算力能力、智能能力、安全能力等编排为可对内对外提供的服务,并通过开放使能层对外提供。借助网络智能化和自动化等技术手段实现网络自治的闭环管理运维。(2)数字孪生体数字孪生体 数字孪生体是物理实体对象在虚拟空间中的映射,实现网络的低成本试错、智能化决策、高效率创新。1)对网络本体进行部分或者全部孪生镜像。构建一个网络孪生体需要数据、模型、映射和交互四个关键要素。6G 网络架构中所有网

30、络功能均可以按需构建对应的网络功能孪生体,孪生体与真实物理网络可实时交互数据,通过建模和映射还原真实物理网络的运行状态和环境,进行网络部署前预验证,进而提供网络策略最优解,提升网络决策和部署的可靠性。2)通过内外闭环,助力 6G 网络实现智能面,达 8/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 成柔性网络和智慧内生等目标。网络运维和优化、网络智能化应用、意图驱动的网络智能自治、以及网络新技术、新业务创新等均可通过北向接口向孪生体输入需求,并通过网络孪生体的模型化实例进行业务的部署和验证。通过孪生体的内生闭环,验证网络能力,验证后,孪生体通过南向接口将控制

31、更新下发至物理实体网络。4.四层:资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使能层四层:资源与算力层、路由与连接层、服务化功能层、开放使能层(1)资源与算力层资源与算力层 资源与算力层是 6G 网络的物理资源,包括频谱、存储、算力、网络等基础资源。4G 完成核心网软硬件解耦,5G 核心网完成云化、并向无线云化扩展。以之为基础,6G 网络向以算力网络为典型特征的一体化网络演进。6G 网络跨域设计、分布式的设计思路,要求无线和网络架构融合,资源共享。因此,6G网络将聚合端、边、网、云的物理资源,以算力为核心,实现网络、算力和存储的深度融合,实现信息通信资源的智能调度和优化利用,为上层服务提供物

32、理资源。(2)路由与连接层路由与连接层 路由与连接层将 6G 网络中的物理节点连接成网,实现状态的感知、确定性的转发、灵活的服务化调用。(1)对下实现物理连接。路由与连接层根据时间、空间等要素,通过静态、动态连接等多种方式,将资源与算力层的各种物理节点连通,组成有机网络。并动态的感知节点状态、链路状态,实时调整网络连接,实现网络的路径最优和实时可达。(2)对上构建逻辑连接。路由与连接层为服务化功能层的各实体之间提供安全、具备 QoS 保障的逻辑连接,实时感知功能层的工作状态和负荷情况,接收并解析功能层的微服务消息、数据报文,并实现高效路由、无状态传输、确定性转发。构建高效、智能、安全、可靠的连

33、接基座。根据至简设计的原则,路由与连接层具体设计时,可以采用通用、统一的接口协议。(3)服务化功能层服务化功能层 为继承 SBA 的架构优势,该层延续 5G 服务的柔性设计,具备接入控制、移动性管理、会话管理、网络安全、数据报文处理和转发等基础功能,并支持跨域融合、漫游互通、人工智能等增强能力。功能层的不同面应支持灵活组合,按需构成微云单元并支持分布式部署及独立工作。(4)开放使能层开放使能层 开放使能层通过对下层信息和通信能力的提取、封装、编排、组合,为自有业务和第三方应用提供能力和服务。通信能力开放已成为未来网络发展的核心内容。通过开放使能层,开放运营商网络的算力服务、连接服务、功能服务、

34、数据服务、AI 服务、安全服务,为运营商带来更多增值业务的同时,也为用户带来更好的业务体验。具体实现时,可通过能力组件、服务插件、定制业务、API、SDK(Software Development Kit,软件开发工具)等方式,实现能力和服务的开放。5.五面:控制面、用户面、数据面、智能面、五面:控制面、用户面、数据面、智能面、安全面安全面 6G 系统架构中的服务化功能层有很多网络的核心环节和能力需要增加并单独考虑,因此在增强传统控制面、用户面基础上,增加独立的数据面、智能面、安全面,实现智慧内生、安全内生。(1)控制面控制面 向全服务化方向演进,实现多种接入方式的融合控制。实现无线、核心网资

35、源,以及固定、移动、卫星资源的统一、高效、精准控制,6G 将在传统控制面的基础上,进一步进行如下方面的增强:1)跨域融 9/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 合,灵活控制。将接入网功能重构为服务,提升接入网与核心网的融合协同能力,业务的快速定制和响应能力。在天地一体网络中,为了提高网络资源的利用率,提供业务连续性和服务质量保障,有必要实现多种接入方式的融合控制。通过网络功能原子化分割、网元动态编排组合、异构网元动态协作,在固定、移动、卫星融合网络中实现网络功能动态分割、部署与协作、融合控制。2)多维感知,精准控制。在尽可能不影响通信功能的前提下,

36、使用通信技术本身的可用以感知探测的能力,实现对目标、环境或者内容的智能自适应的感知,助力网络通信性能的提升或赋予通信系统新的能力。通过感知到的信息,结合人工智能等新技术,实现更加精准的网络控制。(2)用户面用户面 以传统网络用户面为基础,向可编程、服务化、跨域确定性方向演进,实现灵活、高性能转发,全面提升用户面的能力。1)可编程:通过协议无关的用户面编程语言,可以灵活定义用户面的分组处理逻辑,实现对用户面诸多网络功能的灵活定义和在各个可编程网元上的优化编排。网络可编程能够以更高的敏捷性、灵活性提供创新的通信服务,并支持业务的更快速部署。2)服务化:服务化的演进可以使得数据面获得敏捷、简化、开放

37、的优势,然而由于用户面需要实现快速转发的能力,其服务化的演进将分场景进行。在集中侧,需要大流量转发的场景下,其可以仍然采用软硬更加耦合的方式。在分布式边缘的场景下,更多的用服务化的方式灵活部署。3)跨域确定性:用户面将通过跨域融合,采用资源预留、流量整形、队列调度等技术,实现可预期、可规划的流量调度,将时延、抖动、丢包率控制在确定的范围内,从而满足新型业务的大带宽、低时延、高可靠等多样化需求,同时兼顾普通业务流量的转发。(3)数据面数据面 数据面是 6G 网络架构中新增的一个平面,其目的是实现庞大用户数据的高效安全迭代、网络状态的可靠迁移、以及通过可信的方式引入数据服务。该平面将构建高效、统一

38、的数据管理功能,支持精细化的数据采集、高效的数据传输、灵活的数据存储、分布式数据协同,兼顾考虑数据的可靠性、数据隐私和安全,实现对数据全生命周期的闭环管理,同时将数据作为一种服务产品,构建基于数据提供者和消费者的业务逻辑,提供多样化的数据增值服务。具体说来,数据面需要具备以下三方面能力:1)数据融合能力)数据融合能力 用户数据网元在 2G/3G/4G/5G/IMS 均定位为不同类型的网元,其存储的用户数据和相关接口都不一样。例如,移动用户的标识信息、鉴权信息、业务信息均有所不同,不同代际的通信网络使用的用户数据管理协议也是不同的。为了实现鉴权数据的重用、鉴权同步、被叫域选择等能力,不同系统间的

39、用户数据需要进行融合。传统的用户数据的融合方式,需要通过新建或升级部署用户数据网元,再将全网用户的存量数据割接到新的用户数据网元中,存在网络资源浪费、数据割接量巨大、升级时间长等问题。因此,6G 数据面需要具备高效率的数据融合能力,采用集中+分布的存储方式,支持不同网络间的统一鉴权、认证,向业务平台提供统一的用户视图。2)数据连续性能力)数据连续性能力 用户除了静态的签约数据、配置数据外,还会产生上下文数据,如所在的位置、网络为其分配的 ID 等半静态数据,以及在通信过程中产生的信令消息、暂态上下文等动态数据。上述数据在相关网元出现故障时,需要迅速从旧网络实体迁移到新网络实体中,以保证通信的快

40、速恢复。因此,6G 数据面具备可靠性和灵活的迁移能力,结合区块链、IPFS 等去中心化的存储方式,实现数据的分布式可靠性存储和转移。3)数据服务能力)数据服务能力 10/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 6G 网络富含数据“金矿”,但这些数据散落在运营商的不同系统中,如同金沙。因此,6G 数据面通过引入数据服务能力,在满足数据法规监管要求的前提下,通过构建可信的数据服务框架,对网络运营数据、业务数据、用户签约数据、感知数据、AI 模型数据等进行采集、处理、分析、共享,从中发现新价值。(4)智能面智能面 智能面是实现智能服务的物理载体,既可以为服务

41、对象提供本地 AI 能力,又可以通过分布式智能节点的协同提供全局 AI 能力。实现如下三方面的能力:1)AI 要素及其工作流的自动化集成。借助 AI 工程化、算网融合等技术手段,在网络内拉通 AI 要素资源(算力、算法、数据),支持 AI 要素间的交互和集成,提供本地自动化集成 AI 运行环境,实现 AI 工作流的高效运转,满足 AI 服务运行结果的实时反馈。解决当前 AI 技术在网络应用中效率低的问题,AI 服务近数据源、近服务对象部署的设计可满足 AI服务的实时性需求。2)智能服务的高效协同。支持 AI 服务的原子化抽象和分布式部署和协同,通过分布式训练和推理、多智能体协同技术,实现多节点

42、间智能业务的协同,例如终端、无线接入、核心网和应用服务间的智能业务协作,多区域节点的联邦训练、联合推理等,实现从单节点智能到分布式多节点智能的演进,解决从单领域问题到解决复杂系统问题的升级。减少传统集中式 AI 计算模式造成的大量数据传输开销,缓解数据传输中的数据隐私问题。3)智能面与相关功能体的协同。管理编排体对智能面进行 AI 业务的编排;控制面对智能面提供 AI 服务的控制和 QoS 保障;用户面为智能面提供 AI 服务所需要素间的传输连接;数据面为智能面提供数据采集和处理的数据底座;数字孪生体作为网络的数字镜像,为智能面提供智能服务构建所需的网络多维数据模型,例如流量数据模型,网络特性

43、业务模型等,同时为智能面提供智能服务的预验证环境,为智能服务在网络本体运行前提供质量保障。(5)安全面)安全面 6G 网络中的安全面,是基于网络内部建设的各项安全能力,以信任为纽带、AI 为驱动、协同为手段,形成的主动、智能、弹性、高效的安全体系。提供异网融合场景下的高安全防护能力,并对应用赋能。在传统安全防护的基础上,主要实现的新功能包括:1)内生高安全能力)内生高安全能力 将安全能力与网元/网络特性充分融合,实现网络的“高安全免疫”能力,并进一步形成 6G 内生安全体系。同时,结合移动通信网的特点,布局基于身份的网络原生的安全能力,例如:身份管理、认证、高安全密码服务等。2)安全感知与主动

44、防护)安全感知与主动防护 在现有安全被动防护的基础上,增加主动安全能力,重点包括:以“安全数据+AI”为驱动,感知威胁、发现未知攻击;以“安全数据+DTN+AI”为驱动,分析和推演安全策略,实现全局最优配置。最终在 6G网络中实现主动安全能力,实现从被动防护向主动感知与防御的方向转化。3)柔性、协同的安全能力与服务)柔性、协同的安全能力与服务 一是以信任为基础、以安全度量为手段,综合分析“安全+信任”后部署安全措施,打破安全“非 0 即 1”概念,推进动态、适度的安全理念;二是以协同为基础、编排为手段,充分协同各类分布式安全能力、与安全相关的各项机制,实现安全能力的最大化;三是基于业务需求,提

45、供灵活、可调度的安全服务。11/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 三、三、6G 关键能力关键能力 6G 关键能力指标可以分为性能指标和效率指标。性能指标体现为从用户需求的角度出发,需要未来 6G提供的关键性能水平。效率指标则主要从网络运营和可持续发展需求的角度出发,提出未来 6G 系统需达到的效能指标。1.关键性能指标关键性能指标 6G 将渗透于以人为中心的数字生活,包含办公、消费、出行等各种区域,以物为中心的数字化城市和生产,包含交通、医疗、工业、远程监测等行业应用领域,及消除数字鸿沟的普遍覆盖。以室内热点、智慧城市、工厂产线、工业制造区、医院

46、、街道、偏远区域为代表的 6G 典型部署场景,分别具有高流量、高密度、高移动、高精度、高智能、广覆盖等特征,将对 6G 网络设计和部署形成挑战。综合考虑 6G 典型业务特点、部署场景特征、用户和业务分布特点等,获得典型部署场景下的 6G 关键性能需求,主要包含体验速率、峰值速率、流量密度、空口时延、同步和抖动、连接数密度、移动性、可靠性、覆盖、感知/定位精度、AI 服务精度等。未来 6G 网络需要具备比 5G 更高的性能,支持 Gbps 至几十 Gbps 的用户体验速率,每平方公里千万至上亿的连接数密度,毫秒甚至亚毫秒级的空口时延,每平方米 0.1 至数十 Gbps 的流量密度,每小时1000

47、Km 以上的移动性,数百乃至 Tbps 的峰值速率。以上指标在原有 5G 的基础上将实现 10 至 100 倍的提升。此外,6G 还进一步扩展了新的能力范畴,将需要支持 us 级的抖动,覆盖范围也扩展至空天地海的全球覆盖,厘米级的感知和定位精度,人工智能的服务精度和效率也将达到 90%以上。2.关键效率指标关键效率指标 6G 需要大幅提高网络部署和运营的效率,支撑可持续性发展。推动绿色低碳转型是全球共同目标,也是 ICT 产业可持续发展的必然趋势。6G 将以绿色低碳作为网络设计的基本准则,既降低 6G 自身能耗,同时赋能行业低碳发展。为此,6G 将在系统设计、技术创新、产品设计、网络运维等多个

48、环节融入节能减排理念,助力绿色可持续发展。结合网络能耗支出和 ICT 技术赋能减排等因素,预计 2040 年 6G网络的能量效率相比 2022 年移动通信网络提升约 20 倍。与此同时,信息技术的跨界融合和服务场景多样化对网络可信提出新的挑战,需要从设计初始就构建一张能够满足安全泛在、持久隐私保护、智能韧性的可信网络。可信涵盖了网络安全(Security)、隐私(Privacy)、韧性(Resilience)、功能安全(Safety)、可靠性(Reliability)等多个方面。可信内生即与生俱来的可信,其可信特征与网络、业务同步产生、发展和量身定制,实现 6G 网络的自我免疫、主动防御、安全

49、自治、动态演进等能力,有效满足不同业务场景的差异化安全需求。6G 研发的过程中需要考虑网络的运营成本和维护成本,把低成本也作为核心设计目标之一,构建低成本的柔性、至简、孪生自治网络。另,综合考虑网络性能和潜在频谱,相比 5G,预计 6G 频谱效率将提升 1.5 至 3 倍。3.关键能力呈现关键能力呈现 12/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 6G 作为新一代关键信息基础设施,服务于各行各业,将满足 Gbps 体验速率、千万级连接、亚毫秒级时延、7 个 9 高可靠、厘米级感知精度、超 90%智能精度等关键性能需求,目标实现“万物智联、数字孪生”的

50、6G 美好世界。四四、6G 应用场景应用场景及业务应用分析及业务应用分析 6G 将实现全频谱利用、空天地一体化覆盖、人机物智慧互联,应用场景丰富。根据 IMT-2030 推进组2022 年 7 月发布的6G 典型场景和关键能力白皮书,6G 将与人工智能、大数据、先进计算等信息技术交叉融合,实现通信与感知、计算、控制的深度耦合,具备泛在互联、普惠智能、多维感知、全域覆盖、绿色低碳、内生安全等典型特征。从应用场景看,6G 全面支持以人为中心的沉浸式交互体验和高效可靠的物联网场景,构建超级无线宽带(沉浸式云 XR、全息通信、感官互联)、超大规模连接(数字孪生)、极其可靠通信(机器控制)、普惠智能服务

51、(智慧交互、智能互联)、通信感知融合(多维感知)等应用场景。下面我们结合五大典型场景和 6G 潜在业务应用,分析其对 6G 网络通信、计算、智能、感知、安全等关键能力的全新需求。1.超级无线宽带超级无线宽带 超级无线宽带是增强移动宽带(enhanced Mobile Broadband,eMBB)的演进和扩展,不仅将极大提升以人为中心的沉浸式通信体验,也将在全球任意地点实现无缝覆盖。超级无线宽带场景将广泛应用于生活、生产、工作、教育、娱乐等多个领域,提升人们的生活质量和工作效率。13/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 在热点部署的场景下,以人为中

52、心的通信(例如,沉浸式 XR、通感互连、全息通信等)和以机器为中心的通信(例如,视频监测控制、工业机器人触觉反馈等)均对峰值速率、用户体验速率、系统容量、频谱效率提出更高的要求。此外,6G 网络还需要提供低时延和高稳定性以保障用户体验。(1)沉浸式云沉浸式云 XR XR(extended reality,扩展现实)业务不断向超高清、3D、浸入式、实时交互方向发展。XR 将从信息娱乐、远程教育等切入,替代面对面服务,同时逐步扩展到智慧安防、智慧城市、智慧工厂、数据中心等领域,助力各行业数字化转型。未来云化 XR 系统将实现用户和环境的语音交互、手势交互、头部交互、眼球交互等复杂业务,需要在相对确

53、定的系统环境下实现低时延与超高带宽,才能为用户带来极致体验。此外,云化 XR 技术中的内容上云、渲染上云、空间计算上云等将显著降低 XR 终端设备的计算负荷和能耗,XR 终端设备将变得更轻便、更智能、更利于商业化。但同时,终端功率受限问题将更加突出,未来终端需要重点研究绿色低功耗方案。(2)全息通信全息通信 预计未来,随着 6G 网络能力的提升,以及高分辨率终端显示设备的发展,全息通信将自然逼真地还原多维度信息,实现人、物及其周边环境的三维动态交互通信,塑造智能沟通、高效学习、协同办公、健康生活、自由娱乐等生活新形态。全息通信将广泛应用于文化娱乐、医疗健康、教育、社会生产等众多领域,使人们不受

54、时间、空间的限制,打通虚拟场景与真实场景的界限,使用户享受身临其境般的极致沉浸感体验。全息通信要求网络支持实现大尺寸、高分辨率的全息显示数据传输,并行承载上千个并发数据流,同时保证全息交互的实时性,其对峰值速率、低时延等网络指标均提出了较高要求。为实现大尺寸、高分辨率的全息显示,需要终端设备具备高效的编解码压缩和强大的空间三维显示能力。(3)感官互联感官互联 14/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 感官信息(即视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉)的有效传输将成为通信业务的重要组成部分,感官互联有可能成为未来通信的重要方式之一,将广泛应用于医疗健康、技能

55、学习、娱乐生活、工业机械、道路交通、办公生产和情感交互等领域。用于工业场景的远程操控需要非常精确的动作控制,对时延有较高要求。触觉反馈的交互式 VR、UAV 遥控等应用需要与目标物体之间实现频繁交互并同步反馈多感官信息,6G 网络需要为多感官交互应用提供平滑、可靠的连接。2.超大规模连接超大规模连接 超大规模连接将在 5G 海量物联网通信(massive Machine Type Communication,mMTC)基础上,拓展全新的应用领域和能力边界。超大规模连接的对象将包括部署在智慧城市、智慧生活、智慧交通、智慧农业、智能制造等场景的各类设备,典型应用包括远程抄表、环境监测、智能灯杆互连

56、等。此外,未来数字孪生世界将通过部署大量传感器,实现对日常生活中各类设备的数据采集及传输,并通过建模、推演、决策等环节与物理世界交互。超大规模连接的场景特点是连网设备数量巨大,但其中大部分可能仅产生零星散发的流量。与 5G 中仅支持大规模设备的低速率传输相比,6G 超大规模连接设备的传输速率将从低到高不等。数据包的传递频次根据具体应用也存在较大差异,例如从一天一次到几毫秒一次不等。此外,具备不同采集能力的传感器其寿命也存在较大差异。这一场景在某些用例下也需要支持高精度定位、高可靠性和低时延能力。数字孪生数字孪生 随着感知、通信和人工智能技术的不断发展,物理世界中的实体或过程将在数字世界中得到数

57、字化镜像复制,人与人、人与物、物与物之间可以凭借数字世界中的映射实现智能交互。未来 6G 时代将进入虚拟化的孪生数字世界,应用领域包括:工业领域的数字域优化产品设计,城市领域的城市数据大脑建设,医疗领域的数字孪生人,农业领域的生产过程模拟和推演,网络管理领域的数字孪生网管等。以数字孪生城市为例,基于海量传感器、高清视频监控、无线感知等手段采集数据并进行高精度模拟,能够实现对数字城市的监测、诊断、预测,从而辅助对物理城市的精细化管控,助力构建新型智慧城市。数字孪生将对 6G 网络的架构和能力提出诸多挑战,需要满足巨大的设备连接数、高吞吐量、低时延传输,以便能够精确实时地捕捉物理世界的细微变化和传

58、输交互信息。在集中式和分布式架构下均可进行数据采集、存储、处理、训练和模型生成。3.极其可靠通信极其可靠通信 极其可靠通信将在低时延高可靠通信(Ultra Reliable Low Latency Communication,URLLC)的基础上进一步增强能力。典型应用包括智能化工业领域的机器人协作、无人机群和各种人机实时交互操作,智能交通系统中的全功能自动驾驶,精准医疗中的个性化“数字人”及远程医疗手术,以及智慧能源、智能家居领域的应用等。除更低时延和更高可靠性要求外,机器协同交互类应用对抖动、时间同步、稳定性等确定性指标也提出了极高需求,同时需要具备中高速数据传输和超高精度定位的能力。为此

59、,6G 网络设计需要考虑多维度性能需求。机器控制机器控制 未来协作式机器控制系统将基于生产作业流程,实现人机物与环境的多维度协作。协作式机器控制将从智慧工厂切入,逐步扩展到智慧农业、智慧城市、智慧交通、智慧能源等领域,从封闭场景、现场局域范围向开放场景、广域覆盖逐步拓展,助力各行各业提升工作效率,确保工作安全。协作式机器控制需 15/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 要更精准的工作环境及机器动作感知,更智能的精细化控制,更准确的控制指令执行。这需要系统能够提供安全可靠的通信服务,以满足超低时延、超高可靠、超高确定性的控制需求。此外,还需考虑物联网

60、终端的能量收集能力和低功耗设计需求。4.普惠智能服务普惠智能服务 普惠智能服务是 6G 的新增典型场景,依托网络对需要进行高效分布式智能学习或推理的智能化服务提供集成化的通信和 AI 算力。它不仅服务于特定应用服务,还将服务于未来整个通信系统,提高网络整体的性能和效率。在这个典型场景中,网络中的大量智能体将联合执行复杂的 AI 训练和推理任务,从而充分利用移动边缘侧(包括设备中)的智能算力,使快捷和灵活的智能服务覆盖社会各领域。该场景的典型应用包括数字孪生数据训练和推理过程中的图像识别、生成和预测,执行复杂任务的机器人协作,以及智能交互中人和机器之间知识传递和技能模式学习。普惠智能服务以提供

61、AI 学习和推理为目标,除了通信所需的大容量和低时延要求外,该场景还需要一组与 AI 计算性能直接相关的能力指标,如收敛时间、联合通信和计算的能效、训练效率和准确性、推理效率和准确性等。此外,实现原生可信的网络安全和数据隐私保护也是该场景的重要目标与关键基础条件。(1)智慧交互智慧交互 未来 6G 网络有望在情感交互和脑机交互(脑机接口)等全新研究方向上取得突破性进展。具有感知能力、认知能力、甚至会思考的智能体将彻底取代传统智能交互设备,人与智能体之间的支配关系将开始向着有情感、有温度、更加平等的类人交互转化。在智慧交互场景中,智能体将产生主动的智慧交互行为,同时可以实现情感判断与反馈智能,因

62、此,数据处理量将会大幅增加。(2)智能互联智能互联 在未来 6G 网络中,个人和家用设备、各种城市传感器、无人驾驶车辆、智能机器人等新型智能终端将不仅可以支持高速数据传输,还能够实现智能设备间的协作与学习。6G 将利用智能泛在的网络设计,通过有效连接局部数据,实现特定环境下不同智能终端之间可靠、低时延的通信和协作,并通过大数据学习持续提升工作效率与质量。6G 网络拥有原生智能架构,将 ICDT 技术以及工业智能深度集成到无线网络,具备大规模分布式训练、实时边缘推理和本地数据脱敏等能力。为此,6G 在性能指标上需要重点考虑传输、分布式连接、智能服务精度、高效算力等方面的能力。5.通信感知融合通信

63、感知融合 通信感知融合是 6G 新增典型场景。感知和通信的集成将提供高精度定位、环境重构、成像、识别等多元化能力,极大促进超高分辨率和精度的应用需求,如超高精度定位、高分辨率实时无线地图构建、基于设备甚至无设备的被动目标定位、环境重建和监控、手势和动作识别、产品缺陷监控、访客识别等。此外,通信感知融合也将有助于提高通信的性能和效率,例如,通过考虑用户移动轨迹和环境变化来优化无线资源利用率。通信感知融合可以广泛应用于很多领域,为车联网、智能工厂等提供更好的服务。这一场景增加了新的性能维度要求,例如对距离、速度、角度的感知分辨率、感知精度、检测概率等,其指标需求因应用而异。对于定位和环境重构等功能

64、,需要超高精度和分辨率;对于成像功能,超高分辨率是关键;对于手势和活动识别,检测概率是首要考虑因素。多维感知多维感知 16/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 未来 6G 网络将可以利用通信信号实现对目标的检测、定位、识别、成像等感知功能,获取周边环境信息,助力完成环境中实体的数字虚拟化。通信感知的典型应用包括精准定位、环境重构、安全成像、无人机送货、自动驾驶等。6G 网络将能提供更精确的感知精度和感知分辨率,同时需要 AI 服务泛在化的支撑,以及可靠的网络安全保障。此外,未来移动通信网络需要满足农村和偏远地区、无人区、远洋海域等 5G 无法满足的

65、地区的覆盖需求。地球表面以上,无人机、飞机等飞行器也需要无线宽带连接服务。随着业务的逐渐融合和部署场景的不断扩展,6G 移动通信网络将实现地面蜂窝网络与非地面网络的融合,构建起全球广域覆盖的空天地一体化的三维立体网络,为各类用户提供无盲区的宽带移动通信服务。全域覆盖业务和场景将呈现出多样性,与智慧城市、新媒体、工业、农业、医疗、教育和能源等各行各业紧密结合。全时全地域的无缝立体宽带接入将为全球非地面网络覆盖地区提供广域物联网接入,提供应急通信、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等服务,支持厘米级高精度定位与导航。此外,通过高精度地球表面成像,可实现应急救援、交

66、通调度等服务。6.小结小结 结合 6G 潜在业务应用和业务挑战分析,6G 典型场景和应用总结如下:从典型场景看,6G 将在 5G 三大场景基础上不断扩展,以可持续发展的方式拓展移动通信能力边界,引入无线感知和人工智能等全新能力维度,创新构建“超级无线宽带、超大规模连接、极其可靠通信、普惠智能服务、通信感知融合”等五大典型场景,且典型场景之间渗透、融合,共创丰富的 6G 业务应用,全面引领经济社会数字化智能化绿色化转型。从总体性能看,6G 总体性能指标将实现十至百倍提升,提供更高速率、更多连接、更低时延、更高精度、更广覆盖、更高可靠性,融合通信、计算、感知等能力支持各类智能化服务。同时,6G 将

67、构建内生安全机制来提升网络安全水平,在系统设计等环节融入节能理念以实现绿色低碳发展,并将网络建设和运营维护成本控制在合理水平,最终实现“万物智联、数字孪生”的 6G 美好世界。17/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 五、五、6G 市场趋势市场趋势 随着我国消费互联网和工业互联网的深入发展,ICDT 等数字技术不断融合,移动通信网络内涵进一步丰富,涌现出一批新功能、新业务,加快推动 5G 向 6G 演进和发展。IMT-2030(6G)推进组预测,面向2030 年商用的 6G 网络中将涌现出智能体交互、通信感知、普惠智能等新业务新服务,预计到 204

68、0 年,6G 各类终端连接数相比 2022 年增长超过 30 倍,月均流量增长超过 130 倍,最终为 6G 带来“千亿级终端连接数,万亿级 GB 月均流量”的广阔市场发展空间。18/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 1.6G 市场的主要特征市场的主要特征 预测 1:从终端数量看,预计 2040 年,智能手机业务保持稳定增长态势,物联网终端将呈现千亿级爆发式增长、连接数占比超过 98%。一方面,传统智能手机业务将在 6G 时期保持稳步增长,预计到2040 年,我国移动用户数约 20 亿,相比 2022 年增长超过 20%。另一方面,面向智能生活和

69、面向工业生产的物联网终端设备将呈现爆发式增长,总体连接规模高达 1187 亿。其中,面向智能生活的物联网终端将覆盖个人消费、零售支付等应用,到 2040 年连接规模达 311 亿,相比 2022 年增长近百倍。面向工业生产的物联网终端将融合无线感知、人工智能、数字孪生等新技术,广泛赋能汽车、能源、医疗、工业、远程监测、智慧城市、交通物流等行业领域,预计 2040 年连接规模将超过 876 亿,深层次激发工业互联网发展潜力。19/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 预测 2:从月均流量看,预计 2040 年,基于 XR 设备、全息设备等新型终端设备的

70、沉浸式业务快速发展,有望贡献超过一半的月均流量。预计到 2040 年,新型终端设备数量规模将接近 7 亿台,其中 XR设备、全息设备等面向沉浸式业务的产品趋于成熟,月均流量将突破三万亿 GB,贡献超过一半的 6G月均总流量。2.面向面向 6G 的新兴业务市场举例的新兴业务市场举例 6G 将构建人机物智慧互联、智能体高效互通的新型网络,智慧内生、多维感知、数字孪生、安全内生等新功能将成为带动终端和流量市场快速增长的重要驱动力。预计到 2040 年,具备 6G 新型感知能力的移动通信设备渗透率将超 10%,实现人、机、物等与环境的深度融合;支持 6G 智能服务的智能体设备在移动通信设备中占比超过

71、15%,实现普惠智能化服务。一是通信感知业务市场,无线感知应用走向精细化,到一是通信感知业务市场,无线感知应用走向精细化,到 2040 年通感设备规模将超百亿台,渗透率超过年通感设备规模将超百亿台,渗透率超过10%。通信感知是实现 6G 时代数字孪生愿景的重要基础性技术。从市场需求看,一方面,数字化社会转型带来通信感知业务发展机遇,无人机探测、智慧交通等场景需求强烈,市场空间广阔,感知设备数将迎来爆发性增长;另一方面,随着 6G 网络感知能力的不断提高,高精度定位、环境成像、动作及表情识别等各类应用数量及规模也将不断扩大。预测显示,到 2040 年,支持 6G 通信感知功能的设备载体将达到 1

72、26.9 亿台,设备渗透率超过 10%。二是智能体业务市场,智能化服务将融入生产生活各领域,到二是智能体业务市场,智能化服务将融入生产生活各领域,到 2040 年智能体设备规模近年智能体设备规模近 200 亿台,亿台,渗透率超过渗透率超过 15%。面向 6G 的智能体是具备人工智能能力,能够与外部交互、自我更新进化的智能实体,涵盖机器人、车、摄像头、专用机械等物理形式。面向 2030 及未来,越来越多的个人和家用设备、各种城市传感器、无人驾驶车辆、智能机器人等都将成为新型智能体设备,将呈现出从“感知、计算、联接、安全、执行”等基础能力向“交流互动、端云协作、自主移动”等高级能力拓展的发展趋势。

73、从市场需求看,智能体业务将从个人及家庭类、工业制造类、社会服务类等三大类应用赋能,广泛覆盖教育、娱乐、家务、工业生产、医疗、物流、交通、农业生产等各领域。预测显示,到 2040 年,支持智能服务的智能体设备将超过 189.1 亿台,设备渗透率超过 15%。20/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 六、六、相关重点公司相关重点公司 1.中国卫星中国卫星 公司是航天科技集团中宇航制造和卫星应用的重要力量,具有天地一体化设计、研制、集成和运营能力,专注于宇航制造与卫星应用核心业务。公司作为我国小卫星及微小卫星产业链中下游“国家队”,未来5 年的收入稳定增

74、长逻辑确定性强,具有中长期投资价值。可以预见到,“十四五”未来几年,我国以小卫星或微小卫星为主要构成的低轨卫星互联网星座空间基础设施建设也有望加速落地,也将构成公司未来中短期收入提速的重要驱动力之一。2.中国卫通中国卫通 作为亚洲第二大、世界第六大固定通信卫星运营商,公司拥有优质的通信广播卫星资源。截至 2022 年6 月 30 日,公司运营管理着 14 颗商用通信广播卫星,拥有的卫星转发器资源涵盖 C 频段、Ku 频段以及 Ka 频段等。根据公司官网披露,公司正在构建卫星运营服务、行业系统集成、综合信息服务三大主业协同发展格局。此次中星 26 号卫星的成功发射,将加快公司构建三大发展格局,使

75、得公司向打造卫星通信现代产业链链长的目标迈出坚实的一步。3.创意信息创意信息 公司子公司创智联恒从成立之初就立足于无线通信核心技术的研发,并不断拓展 5G 相关产业方向,过去几年,主要在运营商 toC 市场、公安专网、铁路专网、卫星互联网等产业方向进行了深入探索,2020年底,根据市场情况和自身的能力,抓住卫星互联网发展机遇,开始低轨卫星通信相关技术和市场的布局。当前,完成了一系列核心技术和算法的积累,并在低轨卫星通信载荷研发上处于国内领先水平。4.普天科技普天科技 公司前身为广州金蜂电子有限公司,成立于 1994 年,1999 年公司更名为“广州杰赛科技发展有限公司”,2003 年整体变更设

76、立为广州杰赛科技股份有限公司,中电科七所是主要发起人,持股比例 50.043%。2017 年收购 54 所大量优质资产,2019 年控股股东由 7 所变更为中电网通,2022 年改名为“普天科技”。公司业务集中在公网通信、专网通信与智慧应用、智能制造三大领域。公司近年来营收保持稳定水平,归母净利润持续保持较高增速。专网通信营收占比约 60%,高端装备制造毛利率显著高于通信。根据工信部,我国的 5G 网络建设正在稳步推进,网络覆盖能力持续增强。公司网规网优保持全国最大独立第三方设计院的行业领先地位,在服务省份运营商客户数量 33 个,综合排名前五,处于第一梯队。54 所是卫星通信“排头兵”,6G

77、 时代大有可为。6G 通信网络将实现“高速泛在、天地一体、算网融合”,我国卫星互联网预计 2025 年初步建成,是数字经济重要组成部分。公司控股股东中电网通公司作为电科集团通信业务唯一上市公司,是卫星通信业务的“国家队”,公司有望通过内生+外延式发展实现较快增速。5.铖昌科技铖昌科技 21/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 铖昌科技成立于 2010 年 11 月,是一家以微波毫米波模拟相控阵 T/R 芯片研发、生产、销售和技术服务为主营业务的公司,是国内少数能够提供相控阵 T/R 芯片完整解决方案的企业之一。公司主要向市场提供基于 GaN、GaA

78、s 和硅基工艺的系列化产品以及相关的技术解决方案。目前,公司已与多家科研院所及优势企业开展合作,从元器件层面助力我国卫星互联网快速、高质量、低成本发展;5G 毫米波通信方面,公司也已经和主流通信设备生产商建立了良好的合作关系,支撑 5G毫米波相控阵 T/R 芯片国产化。七、七、挑战及展望挑战及展望 6G 的目标是从根本上改变传统无线网络的能力与定位,从单纯以通信为中心逐步扩展到通信、计算、感知等多种能力融合。通过计算、数据、通信、感知、AI 等多种能力之间更加紧密的集成,有望实现DOICT 多个领域技术的融合,将 6G 无线网络将从传统的移动通信网络转变为 6G 移动信息网络,从而构筑技术创新

79、基座,服务千行百业。6G 开放云化无线网络是实现这一远大目标的重要途径。传统软硬件紧耦合的“黑盒子”模式难以适应 6G的新定位之下对灵活性和开放性的新要求,而基于云化技术与开放理念,6G 无线网络将逐步拥抱DOICT 融合的大趋势,从更深层次和更广维度拓展移动通信网络的作用范畴,从而创造更加丰富的应用和市场机会,帮助更多企业参与到 6G 产业中,构建更加开放繁荣的 6G 生态圈。同时,实现 6G 开放云化无线网络同样面临大量挑战:1.如何设计合理的软硬件架构如何设计合理的软硬件架构 随着云计算技术的发展与摩尔定律的放缓,云平台越来越向着软硬件融合的方向发展。一方面,越来多的任务通过卸载和硬件加

80、速的方式提高性能,另一方面,业务与管理的分离、异构计算理念日益融合进入系统中。该理念在更加强调时序、时延、可靠性等指标的云化无线网络中更加重要,此外,还需要考虑到系统开放的情况下如何保证性能与灵活性的平衡。因此,如何清晰定义软硬件边界,划分系统层次,实现灵活部署的系统架构,将是未来 6G 开放云化无线网络研究的重点。2.如何承载多种如何承载多种 6G 系统能力系统能力 6G 多维度组网必然带来更加复杂的系统软件栈与功能,而计算、感知、AI 等新功能的加入,更加提升了系统的复杂度。一方面,底层硬件需要更加多样化与灵活化,从而适应不同能力的需求。另一方面,上层系统软件同样在设计之初即充分考虑复杂度

81、、灵活性、性能等因素。此外,还需要一定的适配层,从而拉通上下层软硬件功能。特别的,对于通信,多个频带多个功能的拉远单元也必将带来前传网络复杂度的增加,这同样反应在无线网络平台的设计中。3.如何构建数据管理体系如何构建数据管理体系 6G 开放云化无线网络的重要特征之一即数据的开放共享。然而,从实现角度,数据的开放必然带来大量的流量与存储需求,这与强调传统强调流式处理的通信应用对资源的需求差异巨大。因此,对于云化无线网络,如何在最小的系统代价之下,对数据的获取、存储、管理等体系进行精巧设计,从而更好服务于内生 AI 等应用也是重要课题之一。22/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业

82、|深度深度|研究报告研究报告 4.如何解决安全问题如何解决安全问题 更加开放的无线网络必然带来更多样化的安全问题。虽然软硬件解耦的体系可以带来各类应用的统一管理,在一定程度上减少了系统碎片化的问题。但是,IT 化改造后的无线网络必然会面临更加复杂多样的安全漏洞问题。在网络安全日益严峻的背景下,安全问题是最为重要的研究课题之一。5.如何实现服务质量保障如何实现服务质量保障 5G 网络切片进行 SLA 保障的技术和 6G 服务化 RAN 技术可以融合,可以通过不同类型的微服务组装来实现相应的网络切片,用于支持数据通信,算力传递,电磁感知等功能,这种服务化架构将能够灵活适应“空天地一体化”的网络拓扑

83、,也能满足“人机物多元交互”的各类业务,当然由于网络功能的重定义,各类服务的物理和逻辑部署形态也将发生较大变化,服务间交互方式也需重新定义,如何在这种弹性网络下实现确定性的服务,面临很大挑战,主要的技术方向可能包括:高精度高可靠的服务间同步机制、算法、低成本硬件等;服务间接口能力协商机制、高速接口、确定性路由等;具有处理时间保证的数据流驱动机制、数据缓存排队策略、高效时间戳设置及解析方法;基于 SLA 保障的智能服务编排调度技术、随流 SLA 感知等。6.如何带动产业协同如何带动产业协同 6G 开放云化无线网络的背后,是 DOICT 融合的必然趋势。多个行业多个领域的交叉,必然带来更加复杂的协

84、同问题。一方面,6G 开放云化无线网络需要各个领域各展所长,提供最为先进的技术方案;另一方面,6G 开放云化无线网络同样需要融合各个领域的顶层设计,从而实现各类技术的有机融合。这样的工作很难由一家或者几家企业完成,因此,更加有必要在 6G 开放云化无线网络的研发中,探索新机制、新思路,从而更高效融合产学研用。6G 开放云化无线网络的实现需要跨行业、学术界、开源社区和标准组织的不同参与者的共同努力。6G开放云化无线网络也必将融合革命性的技术、商业模式和应用,为用户带来简化和便利以及令人难以置信的新体验。八八、参考研报、参考研报 1.华泰证券-通信行业:关注数字中国规划与 6G 研发 2.民生证券

85、-卫星互联网行业点评:工信部推进“6G”研发,卫星互联网就是“6G”3.北京邮电大学&中国移动研究院-通信行业 6G 研究系列白皮书:6G 全息通信应用场景 4.中国电信-通信行业:6G 愿景与技术白皮书 5.中国移动-通信行业:6G 网络架构技术白皮书 2022 版 6.中国信通院-6G 典型场景和关键能力白皮书 7.华西证券-普天科技-002544-背靠中电网通,6G 时代织天网 8.中关村泛联移动通信技术创新应用研究院-通信行业:6G 无线网络开放与云化技术白皮书 9.中国移动研究院-通信行业 6G 无线网络架构和功能 10.光大证券-信维通信-300136-2022 年三季报点评:新兴

86、业务多向拓展,增长动能强劲 11.民生证券-意华股份 2022 年度业绩预告点评 业绩整体符合预期,光伏业务发展强劲 23/23 2023 年年 3 月月 10 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 12.意华股份(002897)000009 title 光伏支架高增,减值&汇兑拖累 22Q4 业绩 13.华西证券-普天科技-002544-背靠中电网通,6G 时代织天网 14.光大证券-铖昌科技-001270-首次覆盖报告:相控阵 TR 芯片龙头有望受益于卫星互联网快速成长趋势 15.长城证券-中国卫通-601698-公司动态点评:我国首颗超百 Gbps 容量的高通量卫星中星 26 号成功发射,利好公司长期发展 16.中航证券-中国卫星-600118-公司点评:三季度收入明显增长,有望受益于卫星互联网空间基础设施建设提速 免责声明:以上内容仅供学习交流,不构成投资建议。慧博慧博官网官网: 电话:电话:400400-806806-18661866 邮箱:邮箱:

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