6G 需求與願景

張平
中國工程院院士，北京郵電大學教授、博士生導師，網絡與交換技術國家重點實驗室主任，主要研究領域為移動通信，先後擔任國家自然科學基金委員會首屆國際合作諮詢委員會委員，信息學部第三、五、六屆諮詢委員會委員，科學技術部863計劃網絡與通信技術主題專家組專家，國家科技重大專項“新一代寬帶無線移動通信網”總體組專家，IMT-2020（5G）專家組成員，國家第六代（6G）移動通信技術研發總體專家組專家，國家自然科學基金創新研究群體學術帶頭人，《中國郵電高校學報》（英文版）和《通信學報》主編等。獲得首屆“全國創新爭先獎”獎章、光華工程科技獎、何梁何利基金科學與技術進步獎。2017年帶領的團隊入選首批“全國高校黃大年式教師團隊”，2018年當選IEEE Fellow。

李文璟
北京郵電大學教授、博士生導師，主要研究領域為無線網絡管理與優化、未來網絡管理等。
作為項目負責人主持國家重點研發計劃項目、國家科技重大專項、國家863計劃課題、國家自然科學基金面上項目等。
擔任全國通信標準化技術委員會委員，中國通信標準化協會TC7無線通信管理工作組組長。
研究成果獲得國家科學技術進步獎二等獎2次、省部級科學技術進步獎一等獎2次。
2010年獲得“新世紀優秀人才”稱號。

牛凱
北京郵電大學教授、博士生導師、“泛網無線通信”教育部重點實驗室副主任，主要研究領域為極化碼、5G/6G移動通信、智能信號處理。
中國電子學會與中國通信學會高級會員，中國電子學會信息論分會副主任委員。
主持與主研多項國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目、國家863計劃與973計劃項目、國家科技重大專項。
擔任IEEE Communications Letters與China Communications期刊編輯。
所提極化碼高性能編譯碼算法成為5G標準主流方案。撰寫的普通高等教育國家級規劃教材《移動通信原理》榮獲全國電子信息類優秀教材獎一等獎。

喬秀全
北京郵電大學教授、博士生導師，主要研究領域為5G和未來網絡應用創新、Web VR/AR、移動邊緣計算、物聯網服務提供等。
作為項目負責人主持國家973計劃課題、國家自然科學基金面上項目、國家科技重大專項子課題等10多項國家/省部級項目。
2008年入選北京市科技新星計劃，擔任SCI檢索期刊《中國通信》和Computing編委。
研究成果獲得中國通信學會科學技術類技術發明獎一等獎。

喻鵬
北京郵電大學副教授、博士生導師，主要研究領域為5G/6G無線網絡自主管理、智能電網通信網的運維管理。
主持與主研了國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃項目、國家科技重大專項、國家科技支撐計劃項目、國家863計劃項目等國家ji項目10餘項。獲得省部級獎勵1項、國際學術會議****論文獎1次。

丰雷
北京郵電大學副教授、碩士生導師，主要研究領域為無線網絡智能管理與優化、蜂窩物聯網資源分配、5G垂直行業應用等，承擔並參與了國家科技重大專項、工業和信息化部互聯網創新工程、北京市自然科學基金-海淀原始創新聯合基金、國家863項目等多項國家ji與省部級科研項目。

第1章信息技術及移動通信發展歷史001
1．1信息通信技術發展歷史002
1．1．1原始信息通信技術002
1．1．2古代信息通信技術003
1．1．3現代信息通信技術003
1．1．4信息通信技術發展趨勢004
1．2移動通信發展歷史005
1．2．1第一代移動通信005
1．2．2第二代移動通信006
1．2．3第三代移動通信008
1．2．4第四代移動通信009
1．2．5第五代移動通信010
1．2．6移動通信發展趨勢013
參考文獻014

第2章現有5G網絡的分析與挑戰015
2 ．1 5G網絡的三大場景016
2．2 5G網絡的關鍵技術017
2．2．1無線接入網側關鍵技術017
2．2．2前傳鏈路和回傳鏈路關鍵技術020
2．2 ．3核心網側關鍵技術021
2．3 5G網絡存在的不足與挑戰022
參考文獻023

第3章6G設計思路與願景025
3．1 6G總體設計思路026
3．1．1概述026
3．1． 2人、人工智能與6G 029
3．1．3 6G的第四維元素——“靈” 031
3．1．4 “靈”帶來的挑戰032
3．2 6G業務願景036
3．2．1全息類業務036
3．2．2全感知類業務039
3．2．3虛實結合類業務041
3 ．2．4極高可靠性與極低時延類業務043
3．2．5大連接類業務046
3．3 6G網絡願景047
3．3．1網絡2030的驅動力048
3．3．2網絡2030願景049
3．3．3網絡2030服務050
3．3．4網絡2030新興特徵051
3．4 6G能力願景052
3．4．1覆蓋053
3．4．2速率053
3．4．3時延054
3．4．4連接055
3．4．5效率055
3．4．6吞吐量056
3．4．7移動性056
3．4．8計算能力057
3．5 6G網絡的演進展望058
3． 5．1接入有序融合059
3．5．2資源有序編排061
3．5．3架構有序演進064
參考文獻066

第4章6G網絡架構及需求067
4．1空天地海一體化通信068
4．1．1概述068
4．1．2衛星通信068
4．1．3 UAV通信075
4．1．4海洋通信077
4．1．5一體化通信093
4．2全頻譜通信系統096
4．2．1概述096
4． 2．2毫米波通信098
4．2．3太赫茲通信100
4．2．4可見光通信102
4．3通信計算融合網絡103
4．3．1概述103
4．3．2體系架構104
4．3 ．3關鍵技術105
4．4新型網絡體系架構110
4．4．1信息中心網絡架構111
4．4．2面向移動計算的網絡架構116
4．4．3面向服務的網絡架構120
4．4． 4 NewIP網絡架構124
4．5智能內生網絡128
4．5．1定義和基本框架128
4．5．2主要原理和技術130
4．6內生安全網絡131
4．6．1概念與特性131
4．6．2內生安全網絡架構132
4．6．3 6G網絡內生安全135
4．7按需服務網絡137
參考文獻141

第5章6G潛在傳輸技術143
5．1廣義信息論144
5．1．1廣義通信系統模型145
5．1．2廣義信源和廣義熵145
5．1．3 Renyi熵150
5．2新型信道編碼技術153
5．2．1 LDPC碼153
5．2． 2極化碼164
5．3非正交多址接入技術179
5．3．1概念與分類180
5．3．2協作型NOMA方案182
5．3．3非協作型NOMA方案189
5．4新型Massive MIMO 193
5．4．1 Massive MIMO概念與特徵193
5．4．2 Massive MIMO系統模型195
5．4．3 Massive MIMO關鍵技術199
5．5毫米波與太赫茲通信205
5．5．1毫米波通信系統206
5．5．2太赫茲通信系統211
5．6同頻同時全雙工211
5．6．1系統結構212
5．6．2單節點同頻同時全雙工通信213
5． 6．3多節點間同頻同時全雙工通信214
5．6．4雙工模式性能比較215
5．7可見光通信216
5．7．1概念與特點217
5．7．2系統組成217
5． 7．3關鍵技術220
參考文獻223

第6章6G潛在網絡技術231
6．1軟件定義網絡232
6．2網絡功能虛擬化233
6．3網絡切片235
6．3．1端到端網絡切片架構235
6．3．2端到端網絡切片關鍵技術237
6．4確定性網絡242
6．4．1概念與特徵242
6．4．2確定性網絡架構244
6．4．3確定性QoS的實現機制246
6．4．4確定性網絡用例247
6．5意圖驅動網絡248
6．5．1概念與特徵248
6．5．2意圖驅動網絡架構250
6．5．3意圖驅動網絡關鍵技術252
6．5．4意圖驅動網絡應用255
6 ．6觸覺互聯網256
6．6．1概念與特徵257
6．6．2觸覺互聯網網絡架構260
6．6．3觸覺互聯網性能指標261
6．6．4觸覺互聯網關鍵技術263
6．6．5觸覺互聯網應用266
6．6．6觸覺互聯網研究現狀和發展趨勢267
6．7區塊鏈技術273
6．7．1概念和特徵273
6．7．2區塊鏈關鍵技術架構275
6．7．3區塊鏈技術發展趨勢278
6．7．4區塊鏈在6G中的應用279
6．8 6G檢測與測量280
6．9潛在網絡技術對6G需求的支持283
6．9．1支持至簡柔性的6G網絡283
6．9 ．2支持跨域融合的6G網絡284
6．9．3支持內生智能的6G網絡284
參考文獻285

第7章6G典型應用展望289
7．1精準工業控制290
7．1．1業務需求290
7 ．1．2場景展望290
7．2智能電網292
7．2．1業務需求292
7．2．2場景展望292
7．3汽車自動駕駛293
7．3．1業務需求293
7．3．2場景展望295
7．4全息視頻會議296
7．4．1業務需求296
7．4．2場景展望296
7．5遠程全息手術298
7．5．1業務需求298
7．5．2場景展望298
7． 6遠程智能養老299
7．6．1業務需求299
7．6．2場景展望300
7．7沉浸式購物301
7．7．1業務需求301
7．7．2場景展望302
7．8身臨其境游戲304
7．8．1業務需求304
7．8．2場景展望304
參考文獻306

第8章全球B5G/6G產業洞察307
8．1全球6G研究進展308
8．1． 1芬蘭308
8．1．2英國309
8．1．3美國309
8．1．4日本310
8．1．5韓國310
8．1．6中國311
8．2標準化準備312
8．2．1 ITU -T 312
8．2．2 3GPP 313
8．2．3 IEEE 314
8．2．4 CCSA 314
8．3產業準備316
8．3．1華為316
8．3．2中興通訊316
8．3．3三星電子&LG電子317
8．3．4諾基亞317
8．3．5 NTT DoCoMo 317
參考文獻318