摘要：多重因素驱动6G发展。一是解决
5G网络投资高、功耗高、运维难等挑战的需求。二是“元宇宙”等未来新应用和新场景带来信息处理新需求。三是移动通信技术、计算机技术、
人工智能与大数据技术融合（ICDT）发展带来的创新机遇。ICDT融合的6G将是一个端到端的信息处理与服务系统，是通信网络、感知网络和算力网络融合的智能网络。本文尝试提出信息处理效率概念作为6G直观的能力度量，围绕通信能力、计算能力、感知能力、AI能力和安全能力定义了6G能力矩阵及性能指标等级，并探讨信息处理效率理论框架和最大化信息处理效率的技术途径。ICDT融合的6G网络是感知、通信、计算、智能一体化架构，资源共享、能力开放，应用协同。本文通过定义网络大脑、感知控制、计算控制、通信控制、
用户控制与业务控制等关键功能实体，构建了一体化网络控制框架，并分析了
分布式计算、分布式感知、分布式智能、内生安全和意图管理等关键技术。ICDT融合的6G空口是通信感知一体化空口、基于AI的空口，具备学习能力、通信能力、感知能力和多频段融合组网能力。其中，基于无线感知的
无线通信，以及基于无线通信的无线感知是两个重点技术方向，具有高频谱效率、高硬件效率和高信息处理效率三大优势。ICDT融合的6G终端是功能升级的智能体，一是从智能个人终端向更友好的终端体验发展，二是从刚性形态向柔性形态发展，三是从个人终端向
无人机、无人车、
机器人及其他智能化设备的垂直应用终端发展，四是从封闭架构向开放
模块化终端发展，为6G的丰富应用提供了重要支撑。ICDT融合的6G技术必然来带ICDT融合产业形态，形成以
集成电路、基础软硬件为上游，以信息处理基础设施、能力平台和终端为中游，升级的2C、2B和2G应用为下游的产业新格局。为了6G更好的发展，本文建议加快6G创新链与产业链融合发展，培养6G高端人才体系，形成创新与产业集群效应，解决6G发展面临的理论、器件和
芯片等瓶颈问题。
2. ICDT 融合的 6G 能力
2.16G 驱动力与用例
2.1.1 6G 驱动力
多重因素驱动 6G 发展。一是未来新应用和新场景带来的新需求。5G 商业 化激发人们对下一代移动网络的想象和期待。基于生产力和生产关系变革的新业 务、新应用和用例不断涌现，对网络数据速率、时延、可靠性、定位精度等性能 需求可能超越 5G 极限。二是信息、通信和大数据技术（ICDT）的深度融合，驱 动 6G 功能多维扩展，推动网络服务能力和运行效率全面提升。计算和存储等资 源将从中心扩展到边缘，网络也将具备内生计算能力和资源感知与控制能力。边 缘 AI 和分布式 AI 加速发展，促使网络设计考虑 AI 部署、支持 AI 应用。数据 已成为生活和生产要素，网络设计需考虑数据安全与合规、数据分析与应用、数 据安全流通等技术的应用。三是 5G 网络面临的问题和挑战。在设计 6G 移动网 络架构时，应继承 5G 移动网络的成熟技术和理念，深刻吸纳 5G 网络在系统设 计、商业部署和运营经验等方面的教训。5G 投资高、功耗高、运维难等挑战需 在 6G 中得到有效解决。 6G 智能化业务、沉浸式业务和数字孪生业务等新业务的不断发展，催生“元 宇宙”等典型新业态，对网络及终端提出了更高的信息处理需求，驱动通信网络 向感知网络、算力网络和智能网络升级，移动终端向智能体升级。
2.1.2 无人化业务：智能体交互
智能体是指具有环境感知、交互与响应能力的实体，如机器人、无人车、无 人机以及其他智能移动设备等。智能体信息交互已成为 6G 新业务，尤其是无人 化业务的关键支撑技术。 智能体信息交互是智能体与系统或其他智能体交换数据与信息的行为。在无 人驾驶、无人制造等关键任务型场景中，网络和智能体必须支持更低的交互时延、 更大的交互带宽和更高的交互可靠性。目前有两个明确的途径来提升信息交互性 能，一是将信息采集（感知）和信息传递（通信）流程融合处理，减少不必要的感知与通信行为，以降低交互带宽和处理时延。二是进一步增强无线通信能力和 无线感知能力。对于后者，一方面，6G 空口向毫米波、太赫兹和可见光等更高 频段发展，增强无线通信能力，与无线感知频段将产生越来越多的重叠。另一方 面，无线通信与无线感知在系统设计、
信号处理与数据处理等方面呈现越来越多 的相似性。这种技术趋势催生了通信感知一体化技术，为智能体信息交互带来了 革新思路。 从上述分析可知，智能体信息交互分为智能体与系统之间，以及智能体之间 两类。智能体与系统信息交互通过网络实现，智能体之间信息交互可以通过网络 交互，也可以直接交互。如果把基站也当成一种智能体，那么智能体信息交互就 可统一建模成智能体之间的信息交换。
2.1.3 数字孪生业务：虚实交互
数字孪生是物理系统的虚拟表达，是系统生命周期内数据、模型与分析工具 的集成，用来镜像、理解、预测和调控物理系统的状态。根据文献【】定义的通 用参考框架，数字孪生系统由用户域、数字孪生体、测控实体、物理域和跨域功 能体。数字孪生的工作基础是虚拟系统与物理系统之间的信息交互，包括从物理 系统中采集的数据以及来自虚拟系统的控制消息等，通过严格的同步使虚拟系统 与物理系统趋于一致，并优化物理系统。为此，数字孪生还具有模型学习能力促 进自身演进升级。 一个新的应用场景是人的数字孪生，数字孪生人是真实物理世界中的人在虚 拟世界中的完整映射，包括外形、动作、器官、语言、思维、情感等。数字孪生 人的未来业务场景分为三个不同层级：第一层级为体征孪生，实现人体体征全方 位远程监测和精准预测；第二层级为通感孪生，实现人体情感和五官感受的传递； 第三层级为控制
移植，实现意念控制、思维移植、脑机通信，甚至脑脑交互。通 过预测人的个性化行为习惯、生理特点和思维方式，可以实现更好的交互体验。 数字孪生系统是典型的感知、通信、计算融合系统。首先需要感知技术去读 取物理系统某个维度某个层次的属性与状态信息，然后低时延高可靠地传输到虚 拟系统进行计算（建模、分析与预测），然后形成决策命令，再次低时延高可靠 地传达到物理系统，驱动物理系统（包括人体）改变状态以优化其性能或完成任 务目标。
2.1.4 沉浸式业务：多模态人机交互
沉浸式业务是以增强的 AR/
VR/XR（视觉）、全息（视觉）、通感互联（多感 官）等形式提供感官体验的业务。多模态人机交互是沉浸式业务的关键，它包括 人通过语言、动作、表情、脑电波等自然形态的图意表达，以及视觉、听觉、触 觉、味觉和嗅觉等逼真的多感官感受。 感知通信计算一体化的 6G 能力，支持 XR 云渲染和三维重建。三维重建技 术为用户打造超逼真的数字模型，通过云渲染和低时延交互让用户沉浸在三维虚 拟环境中。 构成超现实用户体验的图像内容、
区块链网络、人工智能技术都离不开算力 的支撑。算力支撑着虚拟内容的创作与体验，更加真实的建模与渲染显示需要更 强的算力作为前提。以算力为支撑的 AI 技术能够辅助用户创作，生成更加丰富 真实的内容。依靠算力的 POW(工作量证明机制)是目前区块链使用最广泛的共 识机制，保障虚拟资产权益和流转。 6G 强大的基础能力，将支撑虚拟世界中的数字形象、数字身份、数字资产、 数字权益、数字情感和价值的确认、共识和尊重，逐步形成“元宇宙”生态。
2.1.5 网络自治业务：意图交互
意图驱动网络可以屏蔽服务供应商和
操作系统的差异性，将网络从逐个节点 的零散管理转变为自治网络管理，系统可以在意图对标的参数范围内进行自动操 作、自发调整、自主修正。其中，意图是一种针对预期结果的声明性语言，即表 明用户对网络的服务需求。意图交互旨在消除用户管理网络的鸿沟，为用户提供 按需的差异化服务，是 6G 的重要体现，更是网络自治业务的基础。
意图交互是用户与网络输送数据与需求，以及网络自身感知运行状态的过程。 意图交互的信息主要包括：输入意图、物理网元的拓扑结构、节点和链路的可用 资源、网络节点的供应商和操作系统版本等。因此，意图交互的流向包含自顶向 下的意图下发过程和自底向上的状态感知过程。意图交互环路如图 2 所示，声明 意图与意图使能系统交互需求信息，意图使能系统完成意图转译、服务编排后与 网络基础设施组件交互配置信息，网络基础设施组件与意图使能系统主动交互网 络状态数据。通过用户、意图使能系统与网络基础组件之间的信息交互，能够实 现网络自治业务的闭环感知与实时验证。
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发表于 2022-4-15 17:29:31
