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欧盟6G愿景(全文)

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Hexa-X 6G愿景以及面临的研发挑战

在过去的四十年中,在无线网络的持续创新以及市场需求急剧增长的推动下,移动网络和电信行业已经极大地改变了人类社会和数十亿人的生活。电信网络首要的焦点总是聚焦于满足人们随时随地交流的需要。自4G时代以来,电信网络的重点已扩展到提供支持专业需求,垂直行业和机器与机器间通信的数字基础架构。随着5G的出现,这一转变将继续被放大。5G有望作为数字基础设施,为交通、物流、商业、制造、健康、矿业、智慧城市和公共安全等关键行业的数字化和转型铺平道路。伴随消费者对于数据通讯服务越加严苛、高质量的需求(例如AR/VR),这一数字化趋势将使行业更加互联、自动化和智能化,从而实现持续的发展。由此可以看出,市场对连接性服务的需求预计将继续呈指数级增长,数据带宽的需求将达到数百Gbps到Tbps。

但这还不是全部。

虽然5G使我们能够随时随地消费数字媒体,但未来的技术应能使我们融入完全虚拟或数字世界。在2030年的世界里,人类的智能将通过与网络和数字技术紧密耦合和无缝交织而得到增强。随着人工智能的进步,机器可以将数据转化为推理和决策,这将有助于人类理解我们的世界并更好地采取行动。随着当今的家用和工业机器更多的转变为多用途的机器人和无人机,可以在任何时空展开的人机交互,彼此交流的触觉和思想界面,应该成为未来网络不可或缺的一部分。如图1所示,我们设想的未来是,通过新的网络和设备技术,物理世界、数字世界和人类世界的无缝统一将丰富我们的日常体验。随着我们迈向2030年,这种转变无疑将带来前所未有的经济机遇和社会挑战;此外,这将要求移动网络的设计方式发生根本性转变。这意味着必须要协调多个关键要求,例如如何满足大规模增长的流量,爆炸性的设备增长数量以及市场,同时实现能源效率、安全性和部署(覆盖),以及运营效率方面的最高标准,并以值得信赖的方式实现可持续增长——这便是是6G无线网络愿景的背景。构建6G无线网络动机的主要因素是:

技术推动

人工智能(AI)、100ghz以上无线接入、网络虚拟化和分解概念等关键技术的出现,为无线网络增加了重要的能力和设计维度。即使其中一些技术仍处于低技术就绪指标(Technology Readiness Level TRL),依然需要及时开始进行技术和概念评估,从而了解它们的潜在性能和对整个系统架构的影响。这些工作对于将这些新技术应用到新的应用领域,使它们成为未来社会不可或缺的一部分,显得至关重要。

社会及工业拉动

气候变化,流行疾病,数字鸿沟,以及社会不平等,是当今时代前所未有面临的社会挑战。在缓解这些极具破坏性挑战的同时,我们还应创造更多的创新机会,促进经济增长和社会就业,这一点则更加至关重要。无线网络作为数字化社会的核心组成部分,必将反映这种复杂的需求和机遇,积极主动地提供可持续的数字解决方案,以帮助实现联合国(UN)和欧洲可持续发展目标(SDG)。工业部门的数字化将继续提高经济的效率和弹性,促进可持续增长和创造有意义的就业机会,支持欧洲向强大的循环经济转型。

鉴于上述情况,欧洲6G旗舰研究计划Hexa-X正式成立,它将行业的主要利益相关者与日后全产业互联解决方案的全价值链(从网络供应商、运营商、垂直市场和技术提供商(如软件和物联网的解决方案))以及欧洲著名的研究机构和在该领域的大学院校,精英专家汇聚在一起,创建了一支重要的团队来领导针对6G的综合研发工作。

首先,Hexa-X的25位参与者共同定义了6G愿景,如图1所示。考虑到上述动机因素,这一愿景将关键的技术推动者作为一个整体联系在一起,通过X-Enable Fabric模式(基础/模块化架构来发展愿景)服务三个“世界”:a)一个充满智慧和价值理念的人类世界b)由信息构成的数字世界c)川流不息的物理世界。 实时互动对于使世界融合并应对未来挑战至关重要。 在这个愿景中,确定了六个主要的研究挑战,解决这些挑战将为B5G / 6G时代的无线网络系统奠定技术基础:

1. 连接智能:6G将在更为广泛的社会中大规模部署智能设备、推进智能化方面扮演和承担关键角色及责任。6G应提供一个框架,以支持(例如,通过先进的资源管理)、增强(例如,通过补充数据、功能、见解等),并最终实现实时可信控制——将人工智能/机器学习(ML)技术转化为一个重要且值得信赖的工具,以显著提高其效率和服务体验,成为“人机共生”的重要一环。

2. 多网聚合:6G必须聚合多种类型的资源,包括通信,数据和AI处理,这些需要被互联的资源无论从广度上,还是在规模上,都需要实现最佳的连接,例如从生命体内嵌入式设备,机器设备内部,室内,数据中心,再到广域网。这种集成将造就一个巨大的数字化生态系统,该系统具备快速成长、智能化、复杂化以及异构化等特点,最终形成一个单一的网络。它将满足各种需求,支持不同的节点和连接方式,并以最佳的(成本)效率和灵活性实现应用的大规模部署和运营,满足各种需求,促进业务和经济增长,并应对重大的社会挑战,例如可持续发展、健康、安全和数字鸿沟。

3. 可持续性:6G将把现有的通信网络转变为能源优化的数字基础设施,并将对现有的无线网络的整个资源链产生深刻改变,从而以减少全球ICT环境“碳足迹”。其数字化结构还应具备实时感知和理解物理世界状态的能力,从而从环境、经济和社会角度促进可持续发展,为全球工业、社会和决策者提供有效和可持续的数字化工具,使联合国可持续发展目标落到实处并为欧盟绿色协议的实施/运作提供帮助,特别是在Covid-19流感大流行之后,旨在实现循环经济和可持续世界。

4. 全球覆盖:6G应将数字融合作为首要优先事项之一,并为全球服务覆盖、连接偏远地区(如农村地区)、跨海运输或广大陆地提供高效且负担得起的数据通信解决方案,从而使新的服务和业务能够促进经济增长,弥合数字鸿沟,并提高目前未开发/未覆盖地区的网络安全和运营效率。

5. 极致体验:6G必须提供极高的比特率(数百Gbps到几Tbps的访问速度),极低的(不可察觉的)延迟,看似无限的容量以及精确的定位和检测能力,从而使网络的性能超越5G所能实现的飞跃 ——释放GHz-THz范围内的新技术的商业价值,支持极致的服务体验,例如大规模沉浸式体验的通信或远程控制,并加快数字化的步伐。

6. 可信赖性:6G应确保端到端通信的保密性和完整性,并保证数据隐私、操作弹性和安全性,在消费者和企业中建立无线网络及其支持的应用程序的信任度——支持和促进欧洲的安全价值观 ,信任和隐私保护,以及在数字时代培育开放,可信赖和更深入的欧盟技术主权目标。

为了充分体现这一愿景,Hexa-X认识到有必要将基本的网络设计范式从以性能为导向扩展到以性能和价值为导向。在这里,“价值”虽然意味着无形,但对于人类和社会需求而言又至关重要,例如可持续性,信任和包容性。这将导致一类新的评估标准,即在面向6G的网络设计中必须理解,开发和采用的关键价值指标(KVI)。Hexa-X项目确信,推进通信网络向6G的发展需要广泛的支持和全球努力。它将通过例如组织公开讲习班,准备联合白皮书以及积极参加重大活动来争取欧洲和全球研究界,标准化机构和决策者之间的开放与合作。一个开放的、模块化的、灵活的框架,即the x-enabler fabric将作为一个基础平台,从而整合和协调,上述六个研究方向的技术挑战,并服务于Hexa-X项目本身,以及与其他6G项目展开协作。一个新的网络从成长到成熟的实现需要大约10年,在这段时间内,Hexa-X将起到引导全球的研究和创新(R&I)达到6G的任务。Hexa-X将为欧洲2030的网络奠定基础,并基于在Hexa-X项目以及其他6G项目中所获得的研究,来制定长期的战略路线图。

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