6G网络性能指标、关键技术及愿景分析初探

吴启宗* WU Qi-zong 摘　要 5G牌照的发放标志着6G技术研发的开始，文章结合各类研究资料，预测6G的商用时间，对5G和6G

主要性能指标进行对比，重点论述了6G采用的太赫兹通信、可见光通信、空天地海一体化系统、人工智能等关键技术，并针对6G的典型愿景进行了总结。

关键词 6G网络；性能指标；关键技术；愿景分析

doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.06.048

0 引言

2019年6月6日，工信部向中国电信等四家运营商发放5G牌照，标志着中国5G时代的开启。结合1980年的1G到2020年的5G发展规律，移动通信网络基本上每十年更新一代，5G商用意味着6G技术研发的开始。2019年11月3日，科技部会同工业和信息化部等五部委召开6G技术研发启动会，正式推动6G技术研发工作[1]。

5G网络侧重提供物理世界的人、机和物的通信服务，而6G将进一步拓展到虚拟世界的“境”，通过物理世界和虚拟世界的连接，实现满足人类关注的生活、环境和精神层面的需求

[2]

等大约10年6G才会到来。2019年9月，华为创始人任正非说现在6G还处在早期研发阶段，至少还要等10年才会到来。2020年1月NTT DoCoMo公布的白皮书中指出，移动连接技术会以相对稳定的速度进化，认为到了2030年6G将会迎来黄金时代。1 主要性能指标

6G无论是峰值传输速率、用户体验速率、流量密度、定位精度、端到端时延、可靠性、移动性，还是频谱效率、连接数密度、网络能耗及基站智能化计算能力等方面，相比5G均有大的提升，从而满足未来垂直行业个性化多样化的需求。主要性能指标对比参见表1。

。

2019年，爱立信CTO Erik Ekudden解释说，可能还要

表1 5G和6G网络主要性能指标对比表[4-6]

序号1233456789101112

关键性能指标峰值传输速率用户体验速率流量密度定位精度端到端时延误码率(可靠性)

移动性标准频谱频谱带宽频谱效率连接数密度网络能耗

20Gbps(DL)/10Gbps(UL)0.1-1Gbps10Tbps/Km2

1米（室内）、10米（室外）1ms10-5500Km/h

5G参数值

＞1Tbit/s10-100Gbps100-104Tbps/Km2

0.1米（室内）、1米（室外）小于0.1ms10-9

1000Km/h

-50-100倍2-5倍100倍2倍5-10倍

6G参数值

能力提升100倍100倍1000倍10倍10倍10000倍

450MHz–6GHz（FR1）、95GHz～3THz

24.25GHz–52.6GHz（FR2）

FR1：常用载波带宽100MHz，多载波聚合可以达到200MHz；常用载波带宽20GHz，多载波聚FR2：常用载波带宽400MHz，多载波聚合可以达到800MHz；合可以达到100GHz30-100bps/Hz200-500bps/Hz10个/Km100bits/J

6

2

10个/Km200bits/J1000T ops

82

基站智能化计算能力100－200T ops（operation per second）

* 中通服咨询设计研究院有限公司 江苏南京 210019

2020年第6期153电子与通信技术信息技术与信息化2 关键技术

2.1 太赫兹（Terahertz）通信技术

太赫兹波频率在0.1T-10THz范围内，在长波段与毫米波相重合，在短波段与红外光相重合，兼有微波和光波的特性，具有光子能量低、频谱资源丰富、传输速率高、穿透能力强等特点。

太赫兹波波长为0.03～3mm，波长很短绕射能力差，信号对阴影衰落敏感，雨雪雾天气、树叶、建筑物、行人等遮挡都会对信号传播产生影响，因此信号传播距离受限。采取大规模天线阵列是有效克服距离受限的手段之一。相比于中低频段，太赫兹波更容易通过AiP（antenna in package）技术将天线集成到芯片上或电路板上，从而实现大规模天线阵列的小型化，Massive MIMO提供的波束赋型及空间复用增益可以很好地克服太赫兹传播的雨衰和大气衰落，可以满足密集城区（如200米小区半径）覆盖需求，具有广阔的应用前景。

2.2 可见光（Visible Light）通信技术

可见光通信是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术，可以有效缓解当前通信频带紧张的问题，为短距离无线通信提供一种新的选择方式。可见光通信与无线电通信相比具有多方面的优势。首先，可见光波长范围为380nm至780nm，频谱宽度大于420 GHz，远远大于当前无线电通信频谱宽度。其次，无线电通信中的射频信号对人体有害，容易对其他设备产生电磁干扰，不适宜在电磁敏感区使用，如飞机、医院等；而可见光通信不产生电磁辐射，也不易受外部电磁干扰影响，可广泛应用在对电磁干扰敏感的场合。再次，无线电磁波容易被窃听，不利于信息保密；而可见光传输限制在视距范围内，不能穿透墙壁等遮蔽物，具有更高的网络安全性[4]。2.3 空天地海一体化通信技术

6G无线网络将覆盖太空、陆地、海洋、空中等空间，陆地通信系统将与卫星通信系统、海洋通信（水下通信）系统深度泛在融合。空天地海一体化网络以陆地通信系统为基础，为空基（飞机、无人机、热气球通信网络）、天基（卫星通信网络）、地基（陆地通信网络）、海基（海洋水下通信+近海通信网络+远洋船只/岛屿通信网络）用户活动提供信息保障。通过空天、空地、星间、星地链路将陆海空域内的各种用户和飞行器密集联合在一起。[5-7]

2.4 人工智能（AI）技术

人工智能（AI）技术在6G时代会被充分集成，将在网络端到端方面占据主导地位，通过对网络中的大量数据（网络数据、业务数据、用户数据等）进行分析与学习，进而对

1542020年第6期传输链路、网络节点的状态或资源进行及时调整，持续优化升级网络自主进化管理（可使用性、可修改性、可维护性、可扩展性等），从而提升移动通信网络运行效率，明显改善用户业务体验。3 愿景分析

可以预计，6G技术将以5G提出的三大应用场景（eMBB、mMTC、uRLLC）为基础，在人-机-物-境协作的基础上，进一步拓展未来移动通信系统的基础服务能力及应用范畴[9]，下面给出几个主要愿景分析。

3.1 基于全息通信的扩展现实技术（XR）

全息通信技术是指能够实现视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉等五官全方位感知的通信技术。扩展现实技术（XR）取决于虚拟现实、增强现实和混合现实的发展，往往被称为未来交互的终极形态。6G网络中超高速的无线网络、超低的端到端时延、海量的连接数密度将使得基于全息通信的XR成为现实，无论是商业领域，还是消费领域，XR技术都将产生非常大的影响。它将完全改变人类的工作、生活和娱乐方式，改变许多行业（娱乐、营销、培训、房地产等）的发展模式。

举个例子，利用可穿戴设备足不出户就可以置身于非洲热带雨林，不仅能看到森林、听到鸟鸣，还能感受到温度、空气湿度，闻到泥土的芬芳，品尝野果的甘甜，满足五官全方位的感知，提供身临其境的旅游体验。3.2 互联网机器人和自主系统

互联机器人和自主系统，包括无人机配送系统、无人驾驶汽车、无人机机群、自主机器人等，将成为6G时代最重要的应用之一。2030年以后，世界上将有数以亿计接入6G网络的自动驾驶车辆，每一辆车都将配备许多传感器，包括摄像机、里程计、扫描仪和雷达等[8]。6G网络将有助于互联网机器人和自主系统的部署，运输和物流都将变得更为高效。3.3 智能工厂+

利用6G超高速率、超可靠、超低时延和海量连接数等特性，可以对工厂车间内的机械车床、原材料、半成品、产品等生产要素实时监测采集，利用AI和边缘计算技术，实时下达指令，提升制造的效率和精度，真正做到智能制造。4 结束语

移动通信技术升级速度越来越快，相比5G，已经在路上的6G具有超高的网络速率、超低的端到端时延和更广的覆盖深度，将融合陆地通信、海洋通信和卫星通信等通信系统，使用太赫兹和可见光等超高频资源，打造一个更智能、更灵活、更安全的网络，为人类提供无处不在、无时不在、无人不在和无事不在的多彩信息服务。

信息技术与信息化电子与通信技术区块链技术在医疗数据存储方面的应用研究

褚孝鹏*

CHU Xiao-peng 摘　要 针对当前各医疗相关机构间数据共享困难、数据隐私易泄露等问题，本文提出了一个基于区块链的电子

医疗数据的安全存储和共享方案。基于区块链不可篡改、去中心化、分布式存储的特点，设计了基于联盟区块链的医疗数据共享模型，将联盟节点分级管理，采用混合共识机制，在不需要中心节点的情况下，各医疗相关机构达成快速共识，对医疗信息采用分级加密处理和访问权限控制，保护患者隐私。该方案可以满足医疗机构在现有医疗条件的基础上对数据进行有效的共享和管理。

关键词 区块链；医疗数据；数据共享；隐私保护

doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.06.049

0 引言

随着医疗行业信息化的不断加深，电子医疗数据急剧增多，如何对其进行合理的整合存储和有效共享，一直是医疗系统信息化建设方面的研究热点。区块链技术的发展及应用为解决医疗数据存储与共享的问题提供了新的方向1 区块链技术

1.1 区块链技术的发展历程

2008年11月，Satoshi Nakamoto阐述了一个基于P2P网络技术、时间戳技术、加密技术和区块链技术的电子现金系统的框架理念[2]。2009年1月该理论步入了实践，区块链诞生。随后几年比特币的地位起起落落，区块链技术却日益* 天津光电信息技术有限公司 天津 300000

[1]

得到重视。2014年区块链与智能合约相结合，出现可编程区块链，即区块链2.0。2016年12月，我国《“十三五”国家信息化规划》中把区块链作为一项重点前沿技术，明确提出需加强区块链等新技术的创新、试验和应用，以实现抢占新一代信息技术主导权［3］。目前，区块链的应用已超出金融领域，正向我们生活的方方面面扩展。在各类社会活动中，包括在司法、医疗、物流等各个领域，区块链技术的应用可实现信息的自证明，实现信息的共享，解决信任问题，提高整个系统的运转效率，显示出广阔的应用前景。

在医疗领域的应用近几年获得了很大发展，但仍在起步阶段，Azaria 等利用以太坊区块链，提出MedRec方案，采用POS共识算法进行身份管理和验证，确保共享医疗数据的安全存储[4]。薛腾飞等利用改进的DPOS共识机制提出了一个医疗机构的联盟服务器集群（Medical Institution

。

参考文献：

[1]吴勇毅. 6G:未来国之重器 全球抢占的战略制高点[J]. 通信世界, 2019(31):39-40.

[2]陈亮,余少华. 6G移动通信发展趋势初探(特邀) [J]. 光通信研究, 2019(04):1-8.

[3] 尤肖虎,尹浩,邬贺铨. 6G与广域物联网[J]. 物联网学报，2020, 4(01): 3-11.

[4] 朱振坤. 可见光通信应用前景与发展挑战[J]. 通信电源技术, 2019(02):217-218

[5] 孟维晓,张景.空天地海一体化[J]. 移动通信，2019（05）：1.[6] ZHANG L,LIANG Y C, NIYATO D:6G visions:mobile ultra broadband,super Internet of things,and artificial intelligence[J].

China Communications,2019,16(8): 1-14.

[7] ZHU X M，JIANG C X，KUANG L L ,et al. Cooperative transmission in integrated terrestrial-satellite networks[J]. IEEE Network, 2019,33(3):204-210.

[8] 董宏伟,刘志敏. 5G商用后，6G还有多远？[J]. 中国电信业, 2019(12):52-55.【作者简介】

吴启宗(1980—)，男，汉族，山东高密人，高级工程师，注册咨询师，一级注册建造师，造价工程师，硕士研究生，主要从事无线网规划设计工作。

（收稿日期：2020-04-01 修回日期：2020-04-23）

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