未來十年，物聯網連接裝置的數量預計增長三倍。6G網路基於無處不在的巨量資料，將AI賦能各個領域的應用，創造出「智慧無處不在」的世界。近乎即時的無線連線性是整個數位化的主要推動力，需要更先進的通訊基礎設施來實現巨量資料高速、無延遲、安全可靠的分發。

5G的性能指標之間的關係是獨立的，預計6G的不同性能指標將存在交換關係。假設使用案例所需的性能按組劃分，一個組的所有指標都要同時完成，但是不同的組可以有不同的要求。6G的性能指標將不再是單一的，將實現不同寬頻應用的需求變得更加專業化，需要實現應用指標需求的完全相同。因此6G需要即時設定，以滿足這些不同的應用。

資料傳輸速率

6G的峰值資料速率為1Tbps，這是5G峰值速率的100倍。在某些特殊情況下，如Sub-6GHz無線回程和前端傳輸，峰值速率將達到10Tbps。95%使用者位置的使用者體驗資料速率預計將達到1Gbps，是5G的10倍。對於某些場景，如室內熱點，它還可以提供高達10Gbps的使用者體驗資料速率。

6G網路將透過使用多波段高擴頻技術，允許每秒數百GB位元到每秒兆位元的鏈路。舉例來說，Sub-6GHz、毫米波波段、THz波段與可見光波段的組合使用。這觸發了對更多頻譜資源的需求，從而推動了對FR2頻段的進一步探索。

新興應用要求有極高的使用者體驗率，使用者體驗率是指使用者在單位時間內與媒體存取層之間的資料傳輸量。在實際網路應用中，使用者體驗率受多種因素影響，包括網路覆蓋環境、網路負載、使用者規模和分佈範圍、使用者位置、業務應用等因素。良好的使用者體驗率要求更高的資料傳輸速率。

超低延遲

在6G時代，新型業務對快速回應和即時體驗的要求也越來越高，這表示對延遲有精確的要求。在需要在有限時間內傳遞資料封包的及時服務場景中，如工業自動化、自治系統和大規模感測器網路，延遲的資料封包是沒有意義的，系統中大多數機器的運行必須有時效性。

工業網際網路中的微小連接實體，如可程式化邏輯控制器、感測器和執行器，必須以10ms的延遲精度執行，並且有時可能需要達到次毫秒精度。交通系統也將具有數萬輛車、交通訊號、內容和其他元件的連接端點。為了協調這種緊密相連的機器的運行，資訊的及時傳遞是必要的。對於需要按時到達的服務，如UAV叢集的同步操作，需要同步不同的資料流程傳輸，還包括在相關時間內完成的協作服務。總之，未來很多產業不僅需要降低延遲，還包括具體延遲、相關延遲等精準要求，需要精準的延遲保障服務。

為了確保對延遲敏感的即時應用的體驗，與延遲相關的性能需要顯著提高。性能目標包括10～100μs的空中延遲、小於1ms的點對點延遲及μs級的極低延遲抖動。滿足這些要求後，使用者體驗到的延遲可以小於10ms，使用者體驗延遲包括無線鏈路、有線鏈路中所有延遲元件的總和，以及用戶端和伺服器端的計算。使用10GHz以上的頻寬允許延遲低至0.1ms，延遲抖動應低至1秒，以提供確定性延遲。

極高的可靠性

6G網路需要極高的可靠性，網路錯誤率應達到極低才能滿足一些應用的正常運行。為了支援可靠性極高的延遲敏感型服務，如工業自動化、緊急回應和遠端手術，6G網路可靠性需要比5G提高100倍。

為了提高現有網路的可靠性，需要對無線技術中的調解和編解碼技術進行改進，另外需要提高媒介存取控制層的資訊交換的正確率。通訊環境中的障礙物會降低可靠性。隨著頻率變得更高，收發器之間的障礙物對訊號的堵塞將越來越明顯，可重構的智慧表面可以透過控制通訊傳播環境來提高可靠性。

定位能力

定位能力是指對一個或多個目標進行三維位置測定與追蹤的功能及對應精度。6G預期提供高精度定位能力，保障虛實空間融合結構的一致性。6G將提供比現有5G定位技術方案更精確的時間資訊和空間資訊，進一步提高6G未來使用者的即時體驗，促進資訊社會的發展。

6G定位在智慧空間、混合現實等一般場景中需要公分級精度，在精密製造、精細手術等關鍵現場級場景中可能需要毫米級精度。隨著物聯網技術的快速發展，醫院、機場、工廠、隧道、養老院等場所對位置的需求也越來越大。醫院希望即時定位醫療裝置，方便在需要時快速呼叫；它還希望對特殊病人進行位置監控，以防止事故發生。

高危化工廠需要對人員進行當地語系化管理，防止發生安全事故等。以智慧工廠為例，智慧工廠需要即時準確地定位員工、車輛和資產的位置，零延遲地在工廠控制中心顯示人、車輛和物體的位置資訊，進行安全區域控制、人員在職監控和車輛即時追蹤監控，透過準確控制和合理排程提高智慧工廠的管理水準。

覆蓋能力

連接密度是指每單位面積可以支援的線上裝置總數。5G時代，平均每平方公尺最多支援一台5G裝置。隨著物聯網、體域網路、人工智慧和低功耗技術的快速發展，快遞物流、工廠製造、農業生產、智慧穿戴和智慧家居都需要網路連接。在6G時代，預測每個人將至少配備1～2部手機、1塊手錶、多個貼身健康監測器、放置在鞋底的兩個運動探測器等，將會使連接密度比5G增加近10倍。

6G預期提供廣域立體覆蓋能力，幫助人類擴充物理活動空間，透過空天地一體化設計和水下無線通訊等豐富的連接技術，實現天空、邊遠、遠洋、水下等多種場景的無處不在連接。壓縮感知和稀疏編碼、邊緣快取、遷移學習和光纖將有助解決網路密度的問題。壓縮感知和稀疏編碼可以透過壓縮資訊來減少使用者的通訊資料量；邊緣快取可以儲存社區中的熱門內容，降低中心速率需求；遷移學習可以透過共用DNN結構減少計算服務的資料量；光纖也可以降低回程網路和極高密度無線網路中無線速率需求。

頻譜效率

在改進MIMO技術的支援下，頻譜效率最高可達60bps/Hz，更重要的是需要在覆蓋區域上實現頻譜效率的均勻性，使用者體驗的頻譜效率將達3bps/Hz。

能量效率

通訊技術能源消耗越來越大，增大了成本效益和節能解決方案的壓力。為了實現可持續發展的目標，6G技術預計將特別關注更高的能效，包括每台裝置的絕對功耗和傳輸效率。傳輸效率應該達到1Tb/J，節能通訊策略也將是6G的核心組成部分。在6G時代，使用者期望在日常生活中獲得不間斷的服務，因此電池續航時間需要得到改善。考慮到環境可持續性發展，6G網路的功耗應該最小化。能源效率也將與工業自動化製造的經濟性密切相關。

索引和空間調解是增強能效的有效物理層方法。WPT與SWIPT可利用能量收集向無線接收器提供能量。此外，多輸入多輸出系統的低解析度多天線架構對於降低功耗和提高能效非常有效。分散式和協作式多點傳輸可以有效地降低基於密集社區的通訊的功耗，而中繼和中繼站傳輸可透過更高的複雜性和延遲為代價來降低長距離通訊的功耗。

計算性能

傳統行動通訊網路運算資源主要指完成資訊傳遞所需的計算與儲存需求，表現了網路自身運行與網路營運能力等。6G計算涉及資訊獲取、處理、傳輸、儲存、再現、安全、利用等全鏈條，除了傳統CPU等算力，還需要AI晶片、GPU、NPU及其他XPU等新算力及其組合。多種計算架構並存是6G計算的發展趨勢。保障高性能的同時，低功耗同樣是6G計算設計的重要準則。終端具有較高的資料處理速度和傳速率，這使得終端的功耗將進一步提升，為了保證良好的使用者使用體驗，6G終端應當具有更強的續航能力。透過採用新型電池材料，設定新的充電技術，實現更節能的通訊過程。另外還需要採用更先進的終端硬體及設計實現更高的計算性能。

安全能力

網路規模擴大和AI技術普及給6G安全問題帶來新衝擊。6G網路將具備內生安全能力，內生安全從被動防禦向主動防禦與預測危險相融合方向發展。透過多標識路由技術、可信計算技術、可信區塊鏈技術、量子保密通訊技術等，解決虛實融合、智慧體互聯情況下的資訊基礎設施性能不足與網路空間安全問題。在6G時代，需要整合傳統安全機制和新引入的內生安全系統，建立點對點的安全系統。傳統硬體級隔離確保安全，軟體級引入可信機制。從預測到感知、到回應、到防禦，基於業務特徵和安全需求，建立獨立的安全能力，在遇到網路攻擊時可以自我發現、自我修復和自我平衡；對於大規模的網路攻擊，它可以自動預測、警告和回應緊急情況，並可以確保關鍵服務在應對極端網路災難時不會中斷。傳統安全機制與內生安全系統的結合系統，可以保證多樣化大規模連接的安全運行。為了提高6G服務的安全性，可採用基於經典資訊理論的主要物理層技術，如安全通道編碼、基於通道的自我調整、人工干擾訊號和秘密序列提取。另外，可以採用基於深度學習的攻擊預測方法以預防網路中的惡意檢測活動。

本文節錄自《高格局超前佈署：6G網路原理精解》，由深智數位授權轉載。