贝尔实验室：如何让6G成为通用技术

摘要: 2030年代，通过连接物理、数字和生物世界来服务社会和人类的需求和机遇将推动6G时代和后疫情时代的未来。新的用例将通过增强人类智能、创造新的数字世界和控制自动机/自动机器人来提供价值，以实现效率、劳动生产率和安全性的阶跃变化。我们从新的用例以及6G研究、技术和架构中提出并探索了6G复合价值的框架。该框架的关键组成部分是资本和劳动力、流程和绩效改进、:价值输出以及生态系统使能参数方面的输入。流程和性能改进将由6G使能技术推动，例如无处不在的人工智能和机器学习、亚太赫兹频谱和新频谱技术、无线电感知和通信的网络协同设计以及满足极端连接要求的技术。6G 网络架构的各种创新，如异构云转型、专业网络的利用、无线接入和核心网融合以及新的信任安全技术，都将成为预期技术推动的一部分。生态系统使能参数将需要包括开放协作、共享经济工具（例如开源）以及频谱监管方面。本文研究结果表明，6G可以被描述为-种普遍存在的新兴通用技术，具有持续改进技术的活力，并将在广泛的行业领域实现创新互补。

一、引言

        2030年代的6G时代将为社会和人类提供一系列独特的挑战和机遇，其中的许多具有全球相关性和规模。我们需要鼓起勇气为新冠疫情大流行后的未来的下一代网络制定一个大胆的愿景，以在经济增长、生产力、效率、可持续性、可信度以及完全数字包容性等方面实现价值。虽然目前正在进行的早期研究工作正在探索各种有前途的使能技术，但6G愿景和相关用例的价值最终将是证明未来15年数万亿美元6G相关研发投资合理的唯一途径。5G微信公众平台(ID:angmobile)了解到作者介绍图1显示了可能与66网络相关的价值影响的关键维度:虽然5G目标可能是“10倍”的目标，但考虑到6G和未来十年的机遇和挑战，目标应该是”10倍到x的力量”来扩大人类的可能性，其中变量“x"将代表社会和人类价值的关键维度。并非巧合的是，价值的关键维度与联合国可持续发展目标(SDGs)以多维方式密切相关。

        在下文中，将探讨如何根据我们的愿景来扩展人 类可能性的一些关键维度。 6G愿景需要从价值的"x”开始，不仅仅是经济或财务价值，还要确保6G时代的价值一致--在这个时代，人类价值观需要引导和推动基于人工智能/机器学习(AI/ML) 的转型。通过永久性增强现实(AR)叠加增强人类认知可以被描述为创造"第六感”。同时，6G时代的人类可以通过思想来控制机器，表达意图和目标宣言，而不指定如何

实现它们。在2000多年前的古希腊，我们看到了知识传播和共享从口头形式到书面形式向柏拉图时代的 有争议的转变。5G微信公众平台(ID: angmobile)了解到作者分析在2030年代，我们很可能会看到最终转向增强、移动图像导向和完全身临其境的远程呈现体验，即后柏拉图时代的开始。在这种情况下，可信度、隐私和网络弹性值得我们高度关注。6G 愿景的一 部分是在为长尾和新兴市场提供平台的意义上进行授权，超越大众市场范式;同时，6G时代终将在无人干预的情况下，通过极致自动化的方式，让人类时间倒流。与社会和人类具有关键相关性的目标包括完全数字包容，以克服城乡之间的数字鸿沟，连接未连接，以及将增长与成本脱钩，以将成本降低到接近每比特为零。主要和次要影响维度的可持续性将是关键；没有电池和接近零能量/bps范式的设备是6G愿景的一部分。

        与我们上述愿景一致，66技术和架构大大增加和增强了人类的可能性和能力，最近的几篇论文讨论了6G愿景和技术。但请注意，假设一代移动通信网络的生命周期约为10年，2030 年很可能是6G全面普及的开端。

        本文的结构如下。首先，第二部分描述了对商业模式转换和通用技术(GPT) 理论框架的简短评估。第三部分从6G关键技术和架构的角度概述了持续6G创新。接下来，第四部分分析了互补创新和关键6G用例类别与关键经济部门的相关性。第五部分探讨了6G的普遍性和经济性影响，并结合由6G生态系统环境、资源和投资投入、6G技术和架构的流程和性能改进以及6G价值的关键指标组成的GPT价值评估框改进以及6G价值的关键指标组成的GPT价值评估框架。我们在第六部分进行总结。

二、理论框架

        在本研究中，对未来6G的评估建立在商业模式文献的基础上，特别是从价值和创新的角度，以及通用技术框架。

        1、价值创造

        作为企业远见活动的一部分，最近，描述组织如何创造、交付和获取价值的商业模式被用作研究替代未来商业模式的一种手段。此外，焦点已从焦点公司扩大到生态系统商业模式概念,其中价值被共同创造、共享和共同捕获，以最大化生态系统所有利益相关者共享和获得的整体价值。已有相关研究把构建生态系统聚焦在网络治理、关键代理和补充、开放接口和创新能力和资源池以及模块化核心和外围设计方面。商业模式创新对商业模式进行新颖而重要的改变，源于以价值创造为目标的过程，以及从价值创造中获得利润并确保其在生态系统中分配的过程。此外，平衡和协调价值创造与价值获取至关重要。

        该研究的目的是探索6G作为通用技术的先决条件和价值创造范式转变。已采用的商业模式预见框架侧重于可扩展性、可复制性和可持续性维度，作为商业模式预期绩效影响的一部分。可扩展的商业模式可以定义为“敏捷，并在应用额外资源的增长方面提供指数级增长的规模回报”。可复制性讨论“创新公司学习和改进其(新)商业模式，通过选择必要的组件业模式预期绩效影响的一部分。可扩展的商业模式可以定义为"敏捷， 并在应用额外资源的增长方面提供指数级增长的规模回报”。可复制性讨论“创新公司学习和改进其(新)商业模式，通过选择必要的组件在合适的地理位置复制该模式，通过开发常规化知识转移的能力，并在模型建立及复制后维持其运行”。在有关文献中，商业模式可持续性的维度超出了经济学范畴，可持续性有助于描述、分析、管理和交流:①公司对其客户和所有其他利益相关者的可持续价值主张;②它如何创造和实现这一目标:③它如何在保持或再生自然、社会和经济资本超出其组织边界的同时获取经济价值。

2、通用技术

       通用技术可以定义为:①无处不在;②具有持续改进技术的活力;③在广泛的行业领域实现创新互补。在GPT取得进展的同时，它会在整个经济中传播，从而带来并促进普遍的生产力提高。GPT通常会推动行业的技术变革并被下游应用广泛使用，具有巨大的正静态和动态溢出效应。动态溢出与改变现有技术估值并为其他利益相关者提供机会的创新密切相关。在GPT的情况下，公司从其创新中获利的能力受到挑战，因为会有很大的积极溢出效应，随着跨行业应用和服务的下游专有性变得更强，共同的经济贡献可能变得至关重要。这将挑战早期创新者的盈利能力，并可能进一步导致研发投资不足。另一方面，如果有大量具有可行市场的下游应用开发人员，则GPT的部署会更快。此外GPT与应用部门之间以及跨应用部门之间的外部性将鼓励投资。互补性是GPT的重要组成部分，如果没有其他互补的现有或创造的技术或创新，

就无法获取价值。GPT 的创新进步将提高下游行业应用和服务的生产力和创新机会。另-方面， 在存在由一家公司独家控制的补充瓶颈资产的情况下， 从创新中获得的一般利润可能会受到影响。

三、持续的6G创新

       本研究确定了5项关键技术和架构，作为在2030年代通向下一代通信网络的道路上持续技术改进和持续创新的关键驱动因素。5G微信公众平台(ID:angmobile)了解到作者介绍这些技术是实现5G无法实现的关键性能参数的构建模块，例如高于100Gbit/s的数据速率、低于1ms的延迟和专用网络的9个9可靠性、全球覆盖范围和设备密度的规模和灵活性，定位精度和准确性，响应时间的适应性以及具有意图接口的零能耗设备。下文第四部分将讨论不同类别的用例以及它们如何映射到创新和未来业务环境中。图2展示了对6G关键技术和架构的概览。

       架构转型的四个关键主题可以与实现6G时代的灵活性能和价值范式相关联。通过异构云转换，我们将研究工作与云能力发现以及跨多供应商和分布式云拓扑的云无关网络功能(NF)的部署位置、多利益相关方云间场景的服务总线集成以及高级服务监控。5G微信公众平台(ID: angmobile) 了解到作者介绍在6G时代，网络的端到端软件化结合微服务架构方法和解耦将最终导致无线接入网(RAN)及核心网(CN)的融合。在此背景下，用于RAN和CN融合的零接触服务管理(ZSM) 集成总线和3GPP服务总线可以作为提高网络灵活性、安全性和成本的起点。子网和专网将是6G时代架构的关键要素。本地和核心控制平面需要集成，状态信息需要同步。与关键生态系统转型相关的另一一个架构领域是管理和编排(MANO):6G时代的用例范式将需要充分考虑私有和专用网络以及包括通信服务提供商(CSP)、 互联网企业和垂直行业企业在内的各种数字服务生态系统的需求。与6G架构就密切相关的五种关键使能技术将明显塑造未来几年6G研究的进程。人工智能将有助于定义超越人工智能辅助点解决方案的集成空口框架，例如人工智能支持的数据包调度或波束赋型(作为5G 演进的一部分)带来相关的效率和成本收益。5G 微 信公众平台(ID: angmobile)了解到作者介绍新的 频谱技术包括利用亚太赫兹频谱实现高于100 Gb/s的数据速率的概念和参数集，以及在低、中和高频段更有效地共享和使用频谱的认知方式。分布式多输入多输出领域的技术进步将有助于满足专用子网的极端连接要求;例如，在延迟方面，目标可能是找到设计100微秒控制周期的空口性能的方法。由于2030年代即将出现的威胁向量的新质量，安全、隐私和信任值得特别关注;例如，特别需要巧妙地保护子网免受干扰攻击。最具颠覆性和最有前途的6G技术构建模块之一是用于通信和感知目的的网络协同设计概念。

四、互补的6G创新

       6G技术和架构将通过上一节所述的关键维度中的6G相关性能参数在广泛的行业领域和新用例中实现名种创新互补我们已经确定了四个标主性的用例类别，如图3所示;这些应用被映射到工业部门，连接线的粗细表示部门相关性。其中许多用例不仅有助于提高产品和服务效率，还有助于实现可持续性、可信度和数字包容性目标。在下文中，给出了四个用例族的简要描述。

        ①融合现实网真

        在与COVID-19相关的居家政策的时代，融合现 实远程呈现引起了很多人的兴趣: 6G时代将包括针对企业和消费者环境的各种全息和沉浸式体验场景。用户将看起来在一个位置，而实际上却在另一个位置。用户体验可以通过智能可穿戴设备或植入物等新设备来增强，从而情境感知和手势控制等新的人机接口将成为常态。

        ②孪生和共创

        数字李生和混合现实共创方法将有助于推动各个行业的生产力提高人机交互可能包括触觉反馈，并且可以通过人工智能来增强。解耦的和先进的用户设备将作为关键的推动因素。

       ③可信子网络

       6G架构和技术将使能用于健康监测目的的体内网络以及工业中的各种场景等子网络。5G微信公众平台(ID: angmobile)了解到作者介绍将需要利用6G时代隐私和信任在机密计算、数据匿名化、安全身份和高级证明等方面的先进概念。

       ④协作机器人

       协作机器人将在2030年代变得可行。这些将使合作设计和价值链整合的新形式成为可能。例如，生产和物流可以在虚拟与现实世界的融合中变得无缝，并完全集成人类对e2e业务流程的指导。

五、泛在6G的经济影响

        随着6G的进步和发展，它将在整个经济中扩展，带来并促进普遍的生产力提升。经济价值评估框架包括6G技术与架构的"生态环境”、‘资源投入与投资”、“流程与性能提升” ，以及6G价值与产出的关键指标，如图4所示。

       ①6G生态赋能

        可以假设sG生态系统的些关键斌能因素将在6G时代继续发挥作用。下面将描述不断发展的5G产 业和协作环境的工具。5G 微信公众平台(ID:angmobile)了解到作者介绍5G演进生态系统不仅与基于3GPP的标准化[25-26]相结合，而且5G部署正在向基于云的网络转变，这是由设备制造商和解决 方案提供商利用标准制定组织(SDOs) [27]和 IT标准[28]的优势和开源技术以及openRAN(例如 O-RAN [29])的共同创建工具。随着open RAN越 来越活跃，开放网络基金会(ONF) [28]定义了 “软 件定义网络”这一概念。 一个专门的网络功能虚拟化基础设施(NFVI)电信工作组(云基础设施电信工作组，CNTT)已经启动，以创建具有通用参考模型和参考架构的一致NFVI框架，以推动行业发展并促进不断发展的5G时代的创新[30]。云原生演进和架构 由云原生计算基金会(CNCF) [31]驱动。一个微服务提供专用的业务功能(独立于其他微服务)，是面向服务架构(SOA)的一一个组成部分，随着向软件开发(Dev)和IT 运营(Ops) "DevOps" [32]范式的过渡，将确保用于大规模数字生产环境的持续交付和集成的敏捷框架。它将包括虚拟机和容器生命周期的自动管理以及自动监控和按需放置功能等方面133]。利用开源工具将增强与云计算平台的互操作性。O-RAN联盟的建立是为了通过定义新的开放接口来促进这些目标。

       对于6G时代，我们预计开放共创和开源工具将继续蓬勃发展，而3GPP等sDOs将保持其与6G无线电堆栈的相关性，其中互操作性是全球规模和覆盖的关键前置条件。尽管如此，地缘政治和标准碎片化的风险仍然存在，需要积极应对。除了有效的协作方式和开放标准之外，与6G时代相关的另一个生态系统赋能因素是消费者和生产的互补性，以有效地监管、标准化和平衡服务的供需，包括政府政策(如频谱监管)。频谱管理旨在有效和公平地利用稀缺的自然资源，同时推动生态系统的创新。在区域和国家的技术政治中，频谱监管越来越被视为获得竞争优势的生态系统赋能者。5G 微信公众 平台(ID: angmobile)了解到作者介绍频谱分配决策在6G网络和子网(包括公网和专网)的部署中起着关键作用，以确定谁获得6G频谱资源的访问权。频谱竞争的系统之间将存在竞争,频谱获取和频谱”所有权”越来越成为价值创造的主要因素，而实现这种获取是引导和促进价值创造与获取的一种手段。6G时代将揭示由于现有5G频段的多样性、引入具有不同传播特性的新型毫米波和太赫兹频谱而带来的新的复杂性水平:将需要低、中和高频段频谱的智能组合。具有不同频谱共享水平的频谱管理方法将使得频谱的日益碎片化将得到缓解，并可以在人工智能的帮助下通过认知频谱管理的新方法转化为机遇。移动通信网络的传统全国移动运营商部署将辅以大规模本地部署的专业网--通常是私有网络，涉及跨行业的各种不同利益相关者。在许多情况下，越来越本地化的网络部署将能够利用未经许可的频段。这样的子网可以被视为公网互补资产，它将丰富和改变传统的长期广域网部署范式[34]。如本文第三部分所述，启用多频段操作、新型波束赋型技术和密集化等无线电技术将促进频谱资源向高度本地化和高效再利用的转变。

       ②资源投入与投资

       到2025年，包括广泛类别的连接、云、AI/ML和专有网络在内的5G相关投资预计将超过1万亿美元(累计)，并在2030年达到4.5万亿美元(累计)的峰值351如图s所示预计56相关资本支出是4G网络相关投资水平的两倍。5G微信公众平台(ID:angmobile)了解到作者介绍在本研究中，当将增长率从(n-1)G外推至nG时，预计与6G相关的直接投资(CapEx)峰值在14至22万亿美元之间(假设与ICT相关的投资为从4G到5G翻倍)。考虑到6G技术和架构在各个领域和行业的普遍支持性质，以及预计IT和OT技术与具有定制性能属性的数百万个子网的全面融合，可以假设从5G到6G的转换系数为3倍到5倍。尽管如此，我们也可以假设高达25%的下一-代投资仍将用于改进先前的G相关技术。

       使6G成为通用技术的另一个关键投入和先决条件是技能和劳动力的可用性。满足合格的科学、技术、工程和数学(STEM) 毕业生的未来需求将是竞争经济体之间竞争差异化的关键因素。如[36]所述， 中国每年约有470万STEM毕业生，而美国仅约60万。在6G时代充分发挥人力资本的潜力，需要优化STEM毕业生的供需，避免就业机会与66行业对人才需求错位的结构性问题。

       ③流程和绩效改进

        如第三和第四部分所述，2030年代将为6G时代的新技术和架构以及跨行业的相关互补创新所实现的重大流程和性能改进提供绝佳机会。机会的基础是通过技术性能参数扩展2020年代正在进行的数字化。

       5G微信公众平台(ID: angmobile) 了解到作者介绍然而，在6G时代，可以预期下一代“运营地图”将超越技术性能参数的扩展:随着人工智能、自动化和分析的普遍应用，为设计流程提供无缝集成的增强，创建、交付和支持向客户交付服务;这将与6G即服务“6GaaS"的交付和商业模式转型齐头并进。

       ④价值与产出指标

      实证分析表明，通信网络和基础设施投资对生产 力的贡献很大。有趣的是，[37]表明， 虽然有证据将ICT和网络基础设施归类为通用技术，但在早期采用新一代技术与充分利用此类技术转化为过程和价值之 间友在时间差此证抿表明当5G 时代的新型网络技术渗透宰超过50% [38]时，美国在2028-2033年的生产力第二次跃升。诺基亚贝尔实验室咨询公司[35]预测IT和OT的融合、ICT投资的增加(其中75% 与e2e 5G使能技术相结合)将在2030年使全球GDP增加8万亿美元。预计实体行业将显著增加其ICT投资，以利用相关的安全、生产力、效率和弹性收益。

六、结论

       如本研究所示，存在充足的证据表明，最终将6G归类为通用技术的许多关键先决条件都已走上正轨。6G的特点是无处不在，具有持续技术改进的活力，并在广泛的行业领域实现创新互补。此外，商业模式前瞻性分析发现可扩展性、可复制性和可持续性维度 是66商业模式预期性能影响的一部分。 为数十亿台设备和数百万个子网提供服务的可扩展性、与软件驱动的hetcloud范式相结合的可复制性以及能源效率

等可持续性维度推动了商业模式对6G性能的预期影响。劳动力和资本方面的投入、与6G技术相结合的流程改进以及相关的经济价值产出，例如产品和解决方案的效率、可持续性、数字包容性和可信度。5G 微信公众平台(ID: angmobile)了解到作者介绍开放合作和公平、合理和非歧视性知识产权制度以及新形式的有效频谱监管等生态系统推动因素将是帮助6G挥其全部价值潜力并符合我们6G愿染的关键。

作者：

沃尔克·齐格勒：贝尔实验室“6G leadership”首席架构师。

塞波·伊约拉：诺基亚企业业务（Nokia Enterprise）首席工程师。

来源于B5G与6G通信

来源：6G俱乐部