历史性时刻！国际电信联盟一锤定音，6G大幕正式拉开！
来源:物联网智库发布时间:2023-06-241236浏览
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作者：赵小飞
物联网智库 原创
导读
在业界看来，《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》作为6G纲领性的文件，汇聚了全球6G愿景共识，描绘了6G目标与趋势，提出了6G的典型场景及能力指标体系。
近日，国际电信联盟无线电通信部门5D工作组（ITU-R WP5D）第44次会议在瑞士日内瓦召开，本次会议通过了一份里程碑文件《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》，在业界看来，该建议书作为6G纲领性的文件，汇聚了全球6G愿景共识，描绘了6G目标与趋势，提出了6G的典型场景及能力指标体系。在目标、场景、能力指标等内容的指引下，接下来，标准化组织和全球产业界对于未来6G的发展有了非常明确的方向、达成了共识，将促进全球6G发展，而且由于5G需要进行相关技术储备，因此该建议书在很大程度上也为5G接下来技术和标准的方向指明道路。
国际电信联盟发挥的重要作用
大家注意到，ICT的重大变革性节点都有国际电信联盟（ITU）参与。ITU是联合国的一个专门机构，但ITU的历史远远早于联合国，而且ITU的诞生也是从通信标准开始的。从古至今，即使是最古老的狼烟通信方式，都需要一套达成共识的标准，否则信息传递会发生扭曲。
ITU最早可以追溯到1865年，它的出现还需要从电报说起。1844年，莫尔斯发出世界上第一封电报，为人类开启信息时代的大门，电报成为人们首个远程通信的技术，接下来20年中，电报业得到快速发展。为了顺利实现国际通信，1865年，法国、德国、俄国、意大利、奥地利等20个欧洲国家在巴黎召开会议，于5月17日签订了《国际电报公约》，并成立了国际电报联盟，此次会议可以说是奠定了国际电信标准化的基础。1906年在柏林举行的第一次国际无线电报大会上签订了《国际无线电报公约》。1932年，70多个国家代表在马德里开会，决定把原有的两个公约合并为《国际电信公约》，制定了新的电报、电话、无线电规则，并将国际电报联盟改为国际电信联盟（ITU）。
ITU与联合国的关系开始于1947年，彼时国际电信联盟在美国亚特兰大市召开会议，其目的是发展组织并使其现代化。根据与联合国签订的协议，ITU于1947年10月15日成为联合国的专门机构，总部迁往瑞士日内瓦。
作为联合国的一个专门机构，ITU是一个政府间的组织，成员国的代表大多来自于各国电信业管理部门。不过，与联合国其他机构不同的是，ITU既有成员国政府成员，也有非政府成员，如企业、国际性和区域性组织、大学，这些非政府成员经批准后可以参加ITU包括标准制定在内的部分活动。根据ITU官网信息，截至目前ITU共有193个成员国政府以及约900个非政府成员。
目前，ITU不仅仅是一个全球ICT领域的标准化组织，而是一个全球ICT领域事物的主导者和影响者，其制定的各类规则、标准、发展项目等，虽然不具有强制性，但都被各国采用，促进全球ICT技术的发展。
这样一个国际性组织似乎离我们很远，但它的工作正在对我们日常生产生活产生深远的影响。当然，很多都是专业性较强的工作，因此大众对其感知并不深，如ITU通过《无线电规则》的制定和执行，协调全球各国对于无线通信频谱的使用，确保不同国家通信设备的互联互通。
ITU拥有三个常设机构，即无线电通信部（ITU-R）、电信标准化部（ITU-T）和电信发展部（ITU-D），其中ITU-R在无线电频谱和卫星轨道的全球管理中发挥着重要作用，其使命是确保所有无线电通信服务能够以合理、公平、有效和经济的方式使用无线电频谱，包括使用卫星，研究和批准无线电通信方面的建议书。在履行这一使命时，ITU-R力求兼顾各方利益，为协调开发和有效利用现有和新的无线电通信系统创造有利条件。
ITU-R下设研究组，为世界无线电通信大会通过的决定奠定技术基础，制定与无线电通信事宜相关的全球标准（建议书）、报告和手册。来自各主管部门、电信行业和世界各地学术组织的5000余名专家参加了研究组议题的研究工作，包括频谱/轨道资源的有效管理和使用、无线电系统的特点和性能、频谱监测，以及用于公众防护和救灾的应急通信。其中，第5研究组（SG 5）主要负责地面通信系统，SG 5之下又设置了4个工作组（WorkingParty, WP），而国际移动通信系统（IMT）是由WP5D工作组来负责。
过去30多年，WP5D工作组此前在协调各国政府和产业界发展全球移动通信系统中起了主导作用，尤其是在2000年后，成功将国际移动通信系统的理念在全球推广，包括推动IMT-2000、IMT-Advanced、IMT-2020，这三大系统就是我们熟悉的3G、4G和5G系统。本次完成的6G纲领性文件《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》就是在WP5D工作组第44次会议上通过的。
而国际移动通信系统标准的验收和批准也是先由ITU-R WP5D组织的相关会议上审议。以4G国际标准确定过程为例，2009年10月，我国提交的TD-LTE-Advanced技术在ITU-R WP5D工作组第6次会议上入围4G国际标准候选技术；2010年10月，ITU-R WP5D工作组第9次会议最终确定了IMT-Advanced的两大关键技术，我国提交的TD-LTE-Advanced也在其中；到了2012年1月，ITU无线电通信全会全体会议上正式确定TD-LTE-Advanced为4G国际标准。5G标准的确定也离不开ITU-R WP5D，2020年7月，ITU-R WP5D第35次会议上，确定3GPP系标准成为5G标准，其中包括NR和NB-IoT，因此本次会议成为5G技术评估进程的关键会议。
更长时间准备，全球性共识推动6G落地
ITU-R WP5D针对6G标准和商用制定了明确的时间轴，该工作组计划第44次会议上形成面向2020和未来的国际移动通信系统建议书，目前来看这一计划已如期实现。从这一时间轴计划来看，预计到2030年ITU会批准6G的标准。
ITU-RWP5D针对6G工作的时间计划
回顾当年ITU对5G的工作计划，5G相关工作是在2014年前后启动，到2015年9月ITU-R WP5D发布了IMT-2020的愿景建议书，此后5G工作紧锣密鼓进行中，到2020年ITU批准了5G国际标准。可以看出，5G从愿景提出到国际标准批准用了5年时间，而6G这一过程则预计需要7年时间。所以，相对于此前5G的工作计划，6G工作跨度更长，中间需要做的准备工作更多。
ITU-RWP5D针对5G工作的时间计划
同时，ITU也将发挥全球协调作用，充分考虑各国和产业界对6G愿景、目标和技术指标等内容的看法，综合起来形成共识。2022年6月，在ITU-R WP5D第41次会议上，该工作组组织了一场针对6G愿景的研讨会，邀请了来自全球各国主要研究6G的组织，各组织针对6G相关话题达成了很多共识，也为本次建议书的出炉打下基础。
本次研讨会参与的组织包括：来自中国的IMT-2030(6G)推进组、来自欧洲的Hexa-X、代表欧洲和亚太组织的one6G协会、来自美国的NextG联盟、来自印度的TSDSI、来自俄罗斯的无线电研究与发展研究所以及来自埃及的NTRA，可以说代表了全球主要国家和地区对6G的主流声音。其中，关于AI原生、绿色节能、太赫兹通信、全球覆盖、通感一体等话题是各代表性组织共同认可的方向。
6G纲领性文件的主要内容
《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》提出了IMT-2030的趋势、IMT-2030的应用场景、IMT-2030的能力指标和持续性发展考虑的因素等内容，未来3GPP等标准化组织可以据此进行6G标准的研发，产业界也可以对照这些内容开展产品和应用开发。
1、七大目标和九大趋势
这一建议书提出了6G系统将应实现包容性、泛在连接、可持续性、创新、安全性、隐私性和弹性、标准化和互操作、互通性等七大目标，支撑构建包容性的信息社会，实现联合国可持续发展目标。
6G 将实现人、机、物的连接，实现物理世界和虚拟世界的连接，同时，有望将感知和人工智能等能力融合到网络中，成为承载新用户、赋能新应用的新型数字基础设施。6G用户和应用将呈现泛在智能、泛在计算、沉浸式多媒体和多感官通信、数字孪生和扩展世界、智能工业、数字医疗与健康、泛在连接、感知和通信的融合、可持续性等9大趋势。
2、在5G三大场景基础上增强扩展为六大场景
6G 在5G三大场景基础上增强和扩展，包含沉浸式通信、超大规模连接、极高可靠低时延、人工智能与通信的融合、感知与通信的融合、泛在连接等6G六大场景。
（1）沉浸式通信
此场景扩展了5G的增强型移动宽带（eMBB），并涵盖了为用户提供丰富交互式视频（沉浸式）体验的用例，包括与机器界面的交互。与5G eMBB相比，相关环境提出了额外的和新的要求。
这一场景典型用例包括沉浸式XR通信、远程多感官呈现和全息通信。沉浸式通信中，以时间同步的方式支持视频、音频和其他环境数据的混合流量是其不可或缺的一部分，包括对语音的独立支持。而且，提高频谱效率和一致服务体验的能力，以及在各种环境中利用更高数据速率和增强移动性之间的平衡至关重要。某些沉浸式通信用例可能还需要支持高可靠性和低延迟，以便与真实和虚拟对象进行响应和准确的交互，以及更大的系统容量来同时连接众多设备。
（2）超可靠和低延迟通信
此场景扩展了5G的超可靠和低延迟通信（URLLC），并涵盖了预计对可靠性和延迟有更严格要求的专业用例。这一场景通常用于时间同步操作，在这些操作中，不满足这些要求可能会对应用程序造成严重后果。
该场景典型用例包括工业环境中的高性能通信，以实现完全自动化、控制和操作，可以实现的应用包括机器人交互、紧急服务、远程医疗以及电力传输和分配监控。此场景需要支持增强的可靠性和低延迟，并且取决于用例、精确定位和连接密度。
（3）海量通信
这一场景扩展了5G的大规模机器类型通信（mMTC），并涉及大量设备或传感器的连接。
该场景典型用例包括智慧城市、交通、物流、健康、能源、环境监测、农业和许多其他领域的扩展和新应用，例如需要各种没有电池或长寿命电池的物联网设备。这种场景需要支持高连接密度，并且根据用例，需要不同的数据速率、低功耗、移动性、扩展覆盖范围以及高安全性和可靠性。
（4）泛在连接
这一场景旨在增强连接性，以弥合数字鸿沟，可以通过与其他系统的互通来增强连接性。该场景方案的一个重点是解决目前未覆盖或很少覆盖的地区，特别是农村、偏远和人口稀少的地区，典型用例包括但不限于物联网和移动宽带通信。
（5）AI与通信融合
这一场景将支持分布式计算和AI驱动的应用。它通过利用数据收集、本地或分布式计算卸载以及跨智能节点的AI模型分布式训练和推理，实现前所未有的专业用例。
该场景典型用例包括IMT-2030辅助自动驾驶、医疗辅助应用设备之间的自主协作、跨设备和网络的繁重计算卸载、数字孪生的创建和预测以及IMT-2030辅助协作机器人。
该场景需要支持高区域流量容量和用户体验数据速率，以及低延迟和高可靠性，具体取决于特定用例。除了通信方面，该使用场景预计将包括一系列与将AI和计算功能集成到IMT-2030中的新功能，包括来自不同来源的数据采集、准备和处理，分布式AI模型训练，跨IMT系统的模型共享和分布式推理，以及计算资源编排和链接。
（6）感知与通信融合
这一场景有助于需要传感功能的新应用和服务。它利用IMT-2030提供广域多维传感，提供有关未连接设备的空间信息，以及连接设备、运动和周围环境的空间信息。
该场景典型用例包括IMT-2030辅助导航、活动检测和运动跟踪（例如姿势/手势识别、跌倒检测、车辆/行人检测）、环境监测（例如雨水/污染检测）以及为AI、XR和数字孪生应用提供周围环境的传感数据/信息。除了提供的通信功能外，该场景还需要支持高精度定位和传感相关功能，包括距离/速度/角度估计、物体和存在检测、定位、成像和映射。
3、15个能力指标体系
建议书定义了15个能力指标，与5G相比，IMT-2030能力指标分为两类，即针对IMT-2020增强的功能和支持IMT-2030扩展使用场景的新功能，每种功能在不同的使用场景中可能具有不同的相关性和适用性。其中，针对IMT-2020增强的功能包括：峰值速率、用户体验速率、频谱效率、区域流量密度、连接数密度、移动性、时延、可靠性、安全隐私韧性性能9个指标，支持IMT-2030扩展使用场景的新功能包括：覆盖、感知相关指标、AI相关指标、可持续性性能指标、互操作、定位6个指标。
（1）峰值速率：即每个器件在理想条件下可实现的最大数据速率，大于5G相关速率，建议书给出50、100、200 Gbps的值作为适用于特定场景的示例，同时也可以考虑其他值。
（2）用户体验速率：即在整个覆盖区域内能够无处不在提供给移动设备可实现的数据速率，建议书给出300 Mbps和500 Mbps的值作为示例。
（3）频谱效率：是指每单位频谱资源或每个小区的平均数据吞吐量。建议书给出的频谱效率的目标是比5G高1.5倍和3倍的可能示例。
（4）区域流量密度：即单位区域能够提供的总流量吞吐量。建议书给出了30 Mbps/平米和50 Mbps/平米的值作为可能的示例。
（5）连接密度：即每单位面积的连接和/或可访问设备的总数。连接密度的目标是每平方公里106 – 108个设备，即每平方公里100万-1亿台设备目标。
（6）移动性：建议书给出的研究目标是500-1000公里/小时。
（7）时延：空口延迟，即无线网络从源头发送特定大小的数据包到目标接收数据包的时间。建议书给出的空口时延目标是0.1 – 1毫秒。
（8）可靠性：空口可靠性涉及在预定的持续时间内以给定概率成功传输预定义数据量的能力。建议书给出的可靠性目标范围为1-10−5 to 1-10−7，即99.999%-99.99999%。
（9）安全、隐私和韧性：包括维护信息的机密性、完整性和可用性，对个人信息的保护，以及网络和系统在自然或人为干扰期间和之后继续正常运行的能力。
（10）覆盖：是指在所需服务区域内为用户提供通信服务访问的能力。
（11）定位：建议书给出的定位精度目标可达1–10厘米。
（12）传感相关能力：是指在无线电接口中提供感知功能的能力，包括距离/速度/角度估计、目标检测、定位、成像、映射等，这些功能可以从准确性、分辨率、检测率、误报率等方面进行衡量。
（13）人工智能相关能力：是指在整个IMT-2030中提供某些功能以支持AI应用的能力，这些功能包括分布式数据处理、分布式学习、AI计算、AI模型执行和 AI模型推理等。
（14）可持续性：是指网络和设备在其整个生命周期中最大限度地减少温室气体排放和其他环境影响的能力。其中，重要因素包括提高能源效率，最大限度地减少能源消耗和资源的使用，例如通过优化设备寿命，维修，再利用和回收。
（15）互操作性：是指无线接口基于成员的包容性和透明度，以便使系统的不同实体之间的功能成为可能。
可以看出，ITU针对部分能力提出了明确的指标，尤其是针对IMT-2020增强的功能，因为有此前5G相关指标的对比，因此其性能指标能够显著量化；对于支持IMT-2030扩展使用场景的新功能，虽然有相应指标，但更多是解释指标的内涵，暂未提出具体的量化目标，预计在未来实践中将会逐渐提出量化指标。
6G的大幕已经开启，在笔者看来，《IMT面向2030及未来发展的框架和总体目标建议书》发布重要的意义在于形成全球的共识，不论6G研发路程多么艰辛，只要全球业界对于未来6G的愿景、目标和技术指标都形成共同的认可，就能向着同一方向努力，面向未来共同支撑构建包容性的信息社会，实现可持续发展目标。扫码即可下载报告
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