6G重塑世界

5G与云计算、大数据、人工智能和物联网等技术的结合正在加速整个社会的数字化转型，推动着整个社会走向数字孪生。本书提出面向2030年的“数字孪生”和“智慧泛在”的社会发展愿景，阐述在该社会形态下的移动通信应用场景，包括通感互联、交互式全息、智能交互、超能交通、精 准医疗、孪生工/农业等，并以此推导出在这些典型应用场景下的通信需求，总结出6G移动通信网络端到端的技术需求指标。围绕6G需求指标，详细对比分析了5G及其演进系统在技术指标上的差距，以及为了满足这些技术指标可能采纳的关键技术，介绍技术原理、发展现状、未来发展方向和面临的挑战。最后，提炼出未来6G网络所需要具备的按需服务、柔性、智慧内生、数字孪生和安全内生等特征，并给出了“3层4面”的逻辑网络架构建议。
本书可作为5G、6G研发人员的参考书，高校研究生的启蒙教材，也可作为企业布局未来与移动通信相关业务的参考著作。

刘光毅
博士，教授级高 级工程师，现任中国移动通信集团有限公司专家，中国移动通信有限公司研究院专家、6G总监，中国移动通信集团有限公司技术咨询委员会无线领域专家组副组长，毫米波与太赫兹产业联盟副理事长，北京通信学会理事。

黄宇红
教授级高 级工程师，现任中国移动通信有限公司研究院副院长，NGMN董事会成员，并负责TD-LTE发展倡议（GTI）工作，先后负责中国移动GSM900/1800双频网络、GPRS、CMNet、IP专网、WLAN、3G、4G TD-LTE的技术研究、策略研究、规范制订和试验测试等重大项目的技术工作以及LTE后续演进及5G的新技术研究和标准化工作。获得省部级以上奖项25项。

崔春风
博士，中国移动通信有限公司研究院未来移动通信技术研究所所长，从事3G／4G／5G／6G移动通信新技术研究与标准化工作，主要聚焦在中国移动无线网络技术路线及演进策略的研究与制订，无线新技术及创新融合技术的创新方案研究、评估、原型验证和标准化推动，参与ITU-R、3GPP、NGMN、IEEE、O-RAN、CCSA、IMT-Advanced推进组、IMT-2030研究组、未来移动通信论坛等国内外标准及行业组织，现兼任IMT-2030研究组需求组副组长，曾兼任IMT-Advanced推进组需求组组长、未来移动通信论坛需求组组长、CCSA TC5 WG6工作组副组长

王启星
博士，现任中国移动通信有限公司研究院未来移动通信技术研究所副所长，自2008年开始先后参与4G、5G和6G的前沿技术研究和国际标准化工作，研究方向为超大规模天线、新型调制与编码、电磁超材料、可见光等，申请专利200余件，2018年获得中国通信学会科学技术奖一等奖和中国通信标准化协会科学技术奖二等奖。

出版基金资助图书
4G正在改变生活，5G即将改变社会，延续十年一代的发展规律，面向2030年，移动通信行业正在将注意力转向6G，期待6G重塑一个新的数字孪生世 界。因此我们邀请了活跃在移动通信技术研究前沿的技术人员将他们宝贵的研究成果汇编成书，为6G研究厘清思路和方向贡献绵薄之力，共同推进6G技术的突破，为ICDT行业的未来发展再添辉煌。并通过本书解读6G如何改变人们的图景

第 1章 移动通信发展概述 001
1．1　移动通信技术的特点与面临的挑战　002
1．2　移动通信系统的发展历程　003
1．2．1　语音通信的时代　005
1．2．2　移动数据的萌芽　007
1．2．3　4G改变生活　009
1．2．4　5G改变社会　013
1．2．5　6G的出现　018
1．3　本章小结　023
参考文献　024
第　2章 5G加速社会的数字化转型　025
2．1　社会经济的数字化发展趋势　026
2．2　5G的全新能力　028
2．2．1　全新空口能力　028
2．2．2　服务化和网络切片　030
2．2．3　移动边缘计算　032
2．2．4　能力开放　034
2．3　5G赋能垂直行业　034
2．3．1　5G与垂直行业结合面临的挑战　036
2．3．2　5G服务于垂直行业的模式　037
2．3．3　打造5G的能力开放平台和应用平台　039
2．3．4　5G改变社会：全连接的世界　040
2．4　本章小结　041
参考文献　041
第3章　移动通信发展推动社会走向数字孪生　043
3．1　数字孪生　044
3．1．1　概念的提出　046
3．1．2　数字孪生的应用　050
3．2　社会发展的下一阶段：数字孪生世界　055
3．3　本章小结　058
参考文献　058
第4章　2030+愿景与需求畅想　061
4．1　2030+生活畅想　062
4．2　6G愿景：数字孪生，智慧泛在　073
4．3　6G应用新场景与新业务　075
4．3．1　智享生活　076
4．3．2　智赋生产　080
4．3．3　智焕社会　082
4．4　2030年业务和应用发展趋势及网络技术需求指标　085
4．5　本章小结　087
参考文献　088
第5章　全息投影　089
5．1　过程原理分类　090
5．1．1　传统光学全息　090
5．1．2　数字全息　091
5．1．3　计算全息　092
5．2　全息应用场景及关键技术　093
5．3　呈现方式分类　093
5．3．1　蒸汽投影　094
5．3．2　激光爆破投影　094
5．3．3　360°全息显示屏　095
5．3．4　边缘消隐　095
5．3．5　佩珀尔幻象　096
5．4　典型应用　096
5．4．1　全息通信　096
5．4．2　全息医疗　097
5．4．3　全息驾驶　098
5．4．4　全息航空　098
5．5　未来发展方向——全息交互　099
5．5．1　全息交互关键技术　099
5．5．2　全息交互应用场景　100
5．6　网络性能指标需求分析　101
5．7　本章小结　102
参考文献　102
第6章　沉浸式体验XR　105
6．1　VR/AR的发展与进步　106
6．1．1　VR/AR技术发展及现状　107
6．1．2　VR/AR的应用领域　109
6．1．3　VR/AR面临的挑战　111
6．2　本地处理到云端处理的演进　112
6．2．1　云AR　113
6．2．2　云VR　115
6．3　6G云VR/AR展望　116
6．3．1　新场景　118
6．3．2　新技术　119
6．4　通信能力需求　120
6．4．1　时延、带宽分析　120
6．4．2　可靠性分析　121
6．5　本章小结　121
参考文献　121
第7章　孪生医疗　123
7．1　孪生医疗　124
7．2　体域网概述　128
7．2．1　早期的体域网应用　128
7．2．2　当前的体域网应用　129
7．2．3　当前的体域网架构与标准　130
7．2．4　当前体域网面临的挑战　131
7．3　未来体域应用潜在关键技术　131
7．3．1　潜在关键技术　132
7．3．2　未来体域网发展方向　134
7．4　通信能力需求　135
7．5　体域网的多级异构组网　137
7．6　本章小结　138
参考文献　139
第8章　通感互联　141
8．1　引言　142
8．2　通感互联网概念　143
8．3　通感互联应用场景　145
8．4　通感互联的需求　148
8．5　本章小结　150
参考文献　150
第9章　超能交通　153
9．1　交通工具的发展与展望　154
9．1．1　全自动驾驶　155
9．1．2　低真空管（隧）道高速列车　155
9．1．3　空中高铁　156
9．1．4　飞行汽车、空中巴士、空中的士　157
9．1．5　海底真空隧道列车　158
9．1．6　太空出行　158
9．2　ITS到V2X演进历程　159
9．2．1　国外ITS到V2X的演进历程　162
9．2．2　国内ITS到V2X的演进历程　163
9．3　超能交通　164
9．3．1　超能交通的概念　165
9．3．2　超能交通架构及关键技术　165
9．3．3　超能交通的潜在影响　170
9．4　通信能力需求　170
9．5　本章小结　172
参考文献　173
第　10章 孪生工业　175
10．1　传统工业发展历程　176
10．1．1　第 一次工业革命　176
10．1．2　第二次工业革命　178
10．1．3　第三次工业革命　179
10．2　第四次工业革命——工业4．0　181
10．2．1　工业4．0概念　181
10．2．2　发展现状和挑战　182
10．3　后工业4．0展望　185
10．3．1　孪生工业的定义　185
10．3．2　孪生工业应用的关键环节　187
10．3．3　孪生工业对通信能力的需求　189
10．4　本章小结　190
参考文献　190
第　11章 孪生农业　193
11．1　农业发展历程　194
11．1．1　农业1．0：以人力和畜力为主的传统农业　194
11．1．2　农业2．0：以机械化为主的小规模农业　195
11．1．3　农业3．0：以信息化为主的自动化农业　196
11．1．4　农业4．0：以无人化为主的智慧化农业　198
11．2　智慧农业发展现状与问题　200
11．2．1　国外智慧农业发展现状　200
11．2．2　国内智慧农业发展现状　201
11．2．3　智慧农业发展问题　203
11．2．4　新型农业展望　204
11．3　孪生农业展望　206
11．3．1　规划　207
11．3．2　生产　207
11．3．3　流通　211
11．3．4　智能装备　212
11．3．5　销售与溯源　212
11．4　孪生农业对通信能力的需求　214
11．5　本章小结　215
参考文献　215
第　12章 智能交互　217
12．1　引言　218
12．2　机器人的发展与进步　220
12．2．1　机器人技术发展现状　220
12．2．2　机器人应用领域分析及面临挑战　221
12．2．3　机器人技术未来发展趋势　223
12．3　智能体的定义与分类　224
12．3．1　智能体概述　224
12．3．2　智能交互的主体　225
12．4　智能体间的交互　226
12．4．1　智能体间的交互形式　226
12．4．2　智能体间的交互内容　234
12．5　智能交互对通信能力的需求　235
12．5．1　时延分析　235
12．5．2　用户体验速率分析　236
12．5．3　可靠性分析　236
12．6　本章小结　237
参考文献　237
第　13章 2030年的发展需求与5G能力的差距　239
13．1　2030年的需求指标归纳　240
13．2　5G的能力差距分析　243
13．2．1　5G关键能力　244
13．2．2　5G的能力差距　245
13．3　本章小结　247
参考文献　247
第　14章 6G关键候选技术概述　249
14．1　可见光通信技术　250
14．1．1　可见光通信发展与应用　250
14．1．2　国内外发展现状　251
14．1．3　可见光应用场景　252
14．1．4　可见光通信关键技术　253
14．1．5　可见光通信的未来展望　259
14．2　太赫兹通信　260
14．2．1　太赫兹通信发展现状　261
14．2．2　太赫兹通信应用场景　263
14．2．3　太赫兹通信关键问题　265
14．2．4　太赫兹通信发展方向　267
14．3　过采样虚拟MIMO　268
14．3．1　过采样虚拟MIMO技术背景　268
14．3．2　过采样虚拟MIMO技术发展情况　269
14．3．3　过采样虚拟MIMO技术中的关键问题　274
14．3．4　过采样虚拟MIMO技术未来展望　276
14．4　轨道角动量　276
14．4．1　轨道角动量技术背景　277
14．4．2　轨道角动量技术的发展情况　280
14．4．3　轨道角动量技术中的关键问题　282
14．4．4　轨道角动量技术的展望　283
14．5　本章小结　284
参考文献　284
第　15章 ICDT融合驱动的6G无线网络架构　287
15．1　6G网络架构变革的驱动力　288
15．1．1　新业务和新场景的驱动　290
15．1．2　ICDT深度融合　291
15．1．3　5G网络发展面临的问题与挑战　294
15．2　6G网络架构总体特征　295
15．2．1　按需服务　295
15．2．2　至简网络　295
15．2．3　柔性网络　297
15．2．4　智慧内生　298
15．2．5　数字孪生　300
15．2．6　安全内生　300
15．3　6G网络逻辑架构　302
15．4　本章小结　304
参考文献　304
名词索引　307