6G移動通信中的未來應用與服務類型探討

夏鵬銳

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

一直以來，無線通信的發展是由更高的速率需求驅動的。隨著萬物互聯網（Internet of Everything，IoE）的出現，為連接海量的機器與人，以速率為中心的增強型移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）服務正在逐步轉向高可靠低延遲通信（Ultra Reliable &Low Latency Communication，URLLC）。5G通信被看成IoE的使能技術，一些基礎的IoE與URLLC服務也正在用于工廠自動化。同時，新的IoE服務正在不斷出現與發展，如擴展現實（ Extended Reality，XR）服務，其中包含增強現實（Augmented Reality，AR）、混合現實（Mixed Reality，MR）以及虛擬現實（Virtual Reality，VR）。其他的IoE服務包括觸覺通信、飛行載具、腦機接口以及全連接的自動系統等。

1 驅動6G的應用

為支持以上的IoE服務，無線通信系統必須同時在上行與下行鏈路為眾多的異構器件提供高可靠性、低延遲以及高數據速率。下一代基于VR和AR的應用，如全息傳送將需要微秒級的延遲與Tb/s級的數據速率，而這超出了當前的5G系統性能指標[1-3]。5G和6G通信系統在一些重要性能參數上的比較如表1所示。

表1 5G與6G參數比較

每一代蜂窩移動通信技術的進步都是由創新性的應用驅動的。下面將介紹多感知XR應用、全連接的機器人與自動系統以及無線腦機交互3種新型應用。

1.1 多感知XR應用

XR將產生一系列面向6G的殺手級應用。XR應用需要非常低的延遲，而5G系統仍不能捕獲所有的感知輸入，無法提供全方位沉浸式的體驗。真正的沉浸式AR、MR以及VR體驗需要工程上（無線通信、計算以及存儲等）和源于人類感官、認知以及心理的感知要求。最低與最高感知要求與限制必須被考慮到工程研究過程（計算和處理等）中。因此，對人體體驗質量（QoPE）的度量將會非常重要。影響QoPE的因素包括大腦認知、人體生理學以及姿態等。在這方面的研究工作已有一些進展，如在URLLC的范圍內，人腦能夠區分不同的延遲[4]。視覺與觸覺是最大化資源利用的關鍵，XR業務要求的是傳統URLLC、eMBB以及相關人體感知因素的混合。

1.2 全連接的機器人與自動系統（CRAS）

CRAS的即時部署是6G系統的一項主要推動力量，包括無人機運貨系統、自動駕駛汽車、自動無人機蜂群以及自動機器人等。對于蜂窩移動通信系統來說，引入CRAS不僅僅是一項“短包上行IoE業務”，同時CRAS會提出控制系統驅動延遲方面和eMBB高清地圖傳輸方面的要求。對于CRAS來說，QoPE概念再一次適用，只不過此時所處的物理環境是可能涉及AI增強的控制系統。

1.3 無線腦機交互（BCI）

最近出現的無線腦機接口與移植將會為此領域帶來革命性的變化，需要引入6G連接性的新用戶場景。使用BCI技術取代智能手機，人們將會通過分離器件，如可穿戴的、可植入的以及嵌入到周邊環境中的器件與環境和其他人進行互動。這使得個人能夠通過手勢來控制周圍環境，通過視覺、聽覺以及觸覺等信息來與他人通信。此類的情緒與觸覺通信，伴隨相關的情感計算。其中情感驅動的器件具有基于用戶情緒的匹配功能，將會構成6G移動通信中的主要用例。此外，BCI服務將需要完全不同的性能度量。與XR類似，BCI服務需要高速率、低延遲以及高可靠性。然而，無線BCI在人體感知上將會更敏感，這需要QoPE來保證。

2 新的6G服務類型

毫無疑問，以上所述的6G通信系統中可能會出現的新應用將會驅使產生新的服務類型。主要包括移動寬帶高可靠低延遲通信（MBRLLC）、大規模URLLC（mURLLC）以及以人為中心的通信服務。

2.1 移動寬帶高可靠低延遲通信（MBRLLC）

為支持像XR、無線BCI以及CRAS之類的應用，5G中eMBB與URLLC間的區分將越來越不明顯。由于這些應用不僅需要高可靠性和低延遲，同時還需要5G eMBB級別的數據速率，因此可以展望的是在6G中將出現融合了eMBB與URLLC各自特點的新業務類型，即移動寬帶可靠低延遲通信（Mobile Broadband Reliable Low Latency Commucation，MBRLLC）。MBRLLC使得6G通信系統能夠在速率、可靠性以及延遲空間內取得所需的理想性能。其中，能量有效性是一個關鍵點，不僅在于其對可靠性和速率的影響，更在于6G設備的資源受限特性。

2.2 大規模URLLC（mURLLC）

5G URLLC給IoE應用（如智能工廠）提供了滿足可靠性和延遲要求的上行鏈路。然而，6G需要擴張5G傳統URLLC的器件規模，這會帶來新的大規模URLLC服務，一種融合了URLLC和mMTC特性的新技術，即mURLLC。與基于平均值指標（如平均吞吐量和時延）的網絡設計不同，mURLLC需要考慮可靠性、延遲以及可擴展性上的均衡[5]。

2.3 以人為中心的通信服務

5G提供了一系列諸如基本的AR和VR服務、高清視頻流以及網絡電視等服務。與5G不同，以人為中心的通信服務需要一種新的度量標準。這種度量標準著重于人的生理體驗。因而以人為中心的通信服務考慮的將不僅僅是傳統的服務質量（Quality of Service，QoS），而會是QoS與體驗質量（Quality of Experience，QoE）的結合。

3 結 論

5G移動通信系統能夠提供一些簡單萬物互聯網服務，但隨著新應用的不斷出現，現有的5G移動通信系統將逐漸不能勝任。本文探討了6G移動通信中可能會支持的未來應用，如多感知XR應用、全連接的機器人與自動系統以及無線腦機交互，還介紹了支持相關應用的服務類型，以期可以為6G的發展提供參考。