6G网络面向终端用户的六大创新应用

6G将通过性能提升、维度拓展,与其他创新技术协同一体,实现诸多全新应用,将给各行各业带来全新体验和模式的变革,本白皮书将基于6G创新应用将具备的三个"泛在”属性,提出6G将实现面向终端用户的六大创新体验。

泛在的智能技术

使用包括以物联网、6G、边缘计算等为代表的连接智能，以及以神经网络，机器学习为代表的强智能技术。

泛在的智能形态

表现形态多种多样,包括半智能(部分流程智能化,如智慧家居)、全智能(端到端智能化，如无人驾驶)，单体智能、联网智能，拟人智能、拟物智能等。

泛在的应用场景

应用场景丰富多彩,小至智能门锁、智能电视等生活场景,大至智能经济决策、智能政府管理、智能军事系统等关乎国家发展的社会场景。

六大创新体验

根据由信通院联合多单位开展的专家调研按照相关场景在未来数字化社会中的需求普遍程度,将依次为虚实共生，多维感知，空天地海，身临其境、全息通信、机器智能。

虚实相生

融合数字孪生,沉漫式XR,全息技术等多项数字技术未来将实现虎实相生的元宇宙体验。元宇宙被称为下一代互联网,将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统等层面密切融合,是一个既可以映射现实的孪生世界,又是独立于现实世界的虚拟数字空间。

元宇宙具有虚实融合、随需接入、感官互联等特点。在虚拟世界中，多维图像、视频、交易等信息与现实中的人进行语音、手势、眼球以及意念交互时，6G可以满足用户在元宇宙里流畅、实时的交互体验。各类元宇宙终端设备将需要随时随地高度稳定的接入网络,这和6G全域泛在的愿景吻合。元宇宙中的用户体验需要高度仿真，随着无线网络能力和高分辨率演染及终端设备的不断提升，6G可以为感官信息的传输提供毫秒级时延以及有效保证的安全性和可靠性,通过视觉，听觉，触觉乃至嗅觉，呋觉的全方位感知,产生对于语义、情感的及时捕获,形成面向感知互通的网络。

数字孪生技术将实现物理世界,物理实体的实时数字化表示。通过物理实体与数字孪生体间的实时数据交互,借助AI与大数据等技术，对变生体进行模拟操控预先获得物理实体实际操控结果,从而提升对物理实体的预测,决策等能力，能实时或定期更新，从而尽可能的四起真实世界。数字享生将在工业、医疗、城市治理等方面拥有广泛应用。在工业方面，企业可以打造映射物理世界的虚拟工厂,及时发现和预防工业生产中的各种问题，帮助企业调整生产工艺,提高生产效率。在医疗方面,数字孪生通过借助各类可穿戴设备和大量的生物传感器获取人体的生理指标，利用VR或全息技术与数字孪生体交互,可实现远程健康检查及诊断甚至是远程手术。在城市治理方面,利用数字孪生技术,可以将整个城市包括资源供给系统和城市基础设备,以及实时的人群动态映射到数字世界中,从而做到实时监控与预警,提高城市治理的效能。

无论是数字孪生,还是元宇宙体验的实现,云网算力均是核心的基础设施:均需要对现实数据进行海量采集和呈现，需要满足巨大的设备连接数，高吞吐量、低时延传输,以便能够精确实时捕捉物理世界的细微变化和传输交互信息,当前,5G时代,凭借其大带宽。低时正，高可党。广连接的特性，以乃与增强现实、云计算等前沿技术的交汇融合，已足够支撑元宇审的雏形出现。但5G网络对于承载此类业务具有较大的瓶颈,若欲达到人们的预期，构建一个比较成熟的元宇审,需要借助6G远高于5G的数据速率。带宽，毫秒级时延等网络性能提升，支持全息内容传输、实时化身互动等流量密集型应用。例如，以飞机组装为例,一架客机有数百万个零件，因此为了实现飞机组装工厂的数字孪生,每平方公里的连接数会达到10'量级。为了复制1*1米区域,以500压缩比计算,我们需要约0.5Tbos的网络传输速率。

多维感知

5G移动通信网络能够支持人与物。人与人之间的语音交互，规觉交互和体感交互。未来6G时代，智能交互技术有望在情感交互和脑机交互(脑机接口)等全新研究方向上取得突破性进展,从三维交互扩展到听觉、视觉、触觉、嗅觉和味觉的多维感知交互。依赖于未来6G网络，人与人、人与智能设备，人与环境间可以直接通过意念进行交右。人与人之间布满了孪生体域网,在6G赋能下,承担着人与环境交互的任务,成为未来网络个性化服务的基础，人与机器间的交方在意念直接作用的影响下，向着有灵着肉，更加平等的类人交互转化。现实世界能通过6G网络监测环境条件和物体的物理和基本特性，并随时通过传感、通信和计算能力来完成环境中的实体数字虎拟化,帮助人们获得“弹指一瞬间,万物触手及”甚至"一念百物生，一念高楼灭”的生活体验。

由于多维感知交互的核心仍然为个人，它的网络性能瓶颈主要取决于变生体域网,体域网中单个设备的数据传输速率为10Mbit/s,当附着在人身上的传感设备密集度为100个/人时,传输要求速率约为1Gbit/s。为了支持实时的数字模拟，多维感知体域网对时延有很高要求，由于它需要快速捕提系统产生的变化并成像,当前的5G网络无法来载此类业务，理想的支撑多维感知交互的网络时延为0.1ms左右。

空天地海

6G时代无所不在的空天地海连接体验，将帮助人类实现不限于地面无线通信的广泛连接需求,实现对包括陆地、海洋,天空的广泛网络无缝覆盖和全天候网络接入服务体验。空天地海连接服务弥补以往通信服务仅覆盖大陆人口聚集地区,对海洋,天空的覆盖能力有限的缺陷，实现网络服务覆盖广度的跃升。

当前结合5G应用，业内对通信的环境扩展已经有了积极的尝试。2022年8月,T-Mobile和SpaceX联合成立了一个新的"覆盖和超越"技术联盟,开展"手机讯号无死角"计划。两家公司计划将T-Mobile的一部分5G中频频谱整合进第二代Starlink卫星。未来无论手机身在何处，都可以与卫星进行通信。

在徒步施行行、航海、自驾探险等面临恶劣环境时，该功能帮助客户与急束人员,朋友或家人取得紧急联系。

空天地海连接服务需要电信设备制造商、电信运营商、火箭及卫早制造商，卫星发射服务提供商和卫星通信运营商的通力合作。空天地海连接服务在交通运输、军事国防、教育、金融、农业等领域的应用场景:

在地震、洪水、泥石流等自然灾害造成地面通信网络损坏时,可以整合卫星通信网络,无人机通信网络等资源,实现无缝覆盖、随时接入的远距离应急通信保障。

大型企业、金融机构需要跨国甚至跨洲的高可靠、低延迟、高安全性网络服务,传统光缆直连或者国际漫游无法满足需求。经当前低轨卫星星座项目验证，通过卫早网络转发可以实现更高的可靠性，更低的延识。

空天地海连接服务具备后,全球科考或环境监测的海量信息可及时回传,提高对天气、空气质量、地球活动观测、碳排放监测的及时性和准确度,有效实现灾害及极端天气视警，降低碳挂放污至效应，推动地球科学研究。

农业耕地草场和海域养殖场管理、近海捕捞等可以利用空天地海泛在网络,实时监控气压、湿度、温度、资源状况等，规避极端天气事故，维护资源可持续利用。

空天地海连接服务市场空间巨大。据统计，全球落后地区尚有30亿人以上无法接入互联网:全球每年有3800万次航班43亿人次客运量,8万艘船舶3800万次航程,以及超过500亿的物联网设备,这些都是空天地海连接服务的目标客户。

身临其境

沉浔式XR的广泛应用,将给用户创诰身临其境,感同身受的逼真体验。沉浸式XR是XR更深入发展的形式,被称为是未来交互的终极形态。它通过对视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官信息的完全模拟和实时交互,实现用户体验扩展与人机互动。沉浸式XR极为丰富的业务体验,需要6G提供更高速率、更低时延、更高可靠的网络性能。

目前,XR是一个结合了VR,AR和MR的技术概念集合,在娱乐、医学、科学、教育、培训、营销、地产、远程协作等各个领域都具有巨大的发展潜力。XR技术在5G赋能下实现了演染及内容云化,摆脱了线缆束缚，需要强大的计算能力和能耗承载。

本白皮书基于人类视觉极限、5G实现程度、XR标准演进等方面判断,沉浸式XR将需要6G更低的端到端时证保障不眩晕体验。人的双眼在水平方后上有120度的视野,垂百方向上有135度的视野,在视野范围内人眼的像素极限是1.16亿像素,恰好接近16K分辨率的标准(1.32亿像素)，16K分辨率也是AMD和三星认为的理想VR标准[2]。按照RGBA洁染方式，4个属性每个像素的信息用12bit表示，由于人眼在集中精神时帧数不会超过30帧/s，按照未来350的视频编码压缩比计算，沉浸式XR网络传输速率需求达到0.98Gbit/s.此外，基于3GPP R17 XR项目的研究，目前XR业务的传输速率是下行30/45Mhns.上行10Mhns(AR场号)现网源的5G云VR业条横开时延达到了70ms,如果想让人们在使用XR时不产生眩晕感,沉浸式XR的端到端时延必须低于MTP要求，即小于20ms，这需要更先进的6G网络承载。

全息通信

全息通信将广泛应用于生产生活的各大场景,将带来信息交互模式和体验的巨大变革。全息技术可以立体重现包括人体、设备、建筑、景观等在内的任意物体，基十裸眼或借助HMD.将被摄对象的全息信息流通过网络传输至指定地点,再利用全息投影或成像技术立体重现被摄对象，并实现和被摄对象间的通话、操控等实时交互性操作。

全息会议

与传统的音视频会议业务相比，全息会议改变了会议参与者的呈现模式。

全息会议将参与者的全息图像通过网络传送至指定地点，以全立体的形式展现并和指定地点的其他参与者的立体图像进行语音和文本交互。根据传输对象的大小和清晰度级别,全息会议的传输速率通常为几十Mbps至Gbps量级[6],传输时延为ms级。

全息远程操控

全息远程操控利用全息技术和全息采集设备,360度全方位采集远端的物本信息,并详讨刚络定时传到操作端。远端或本地的操作老可对该物惊的全息影像进行移动、旋转、拆分、安装等操作，全息影像的这些操作也将这时同步到远端的实际物体上。全息远程操控可应用干工业制造、远程维修等领域，其传输速率通常为Gbps量级，时证为ms至亚ms量级，可靠性要求为10·量级。

全息医疗

全息医疗借助全息成像、AI、传感器技术等实现人体健康监测、病情预测、远程诊断和手术等智能化、个性化的医疗服务。全息医疗对网络的实时性和可靠性有较高的要求。对于全息远程手术,网络需要捉供Gbps至Tbps量级的速率、10量级的高可靠性,以及亚ms级的超低时延,从而保障远程手术的实时性与安全性[5][20]。

全息数字空间

通过360度全方位的全息采集设备，全息数字空间把特定空间内的所有构成元素都进行了采集和存储,将采集后的信息通过网络传输到远端。经过演染处理后而重现，异地异时的爸与者可以身临其境地体验包括舞台演出、球类比赛、博物馆展览、量点观光、游戏等在内的相关业务。全息数字空间需要实时传送和处理庞大的空间数据,同时还需要精准同步传送各方参与者的动作、操作等交互信息。因此，网络需要提供Tbps量级的速率、 ms量级的时延,以及超高的网络算力。

机器智能

未来机器智能的广泛存在，一方面将人类从危险、繁重和枯燥的工作中解放出来,专注于更加高级的创造性、艺术性工作。另一方面，机器智能将成为连接人与信息以及人与服务的最佳工具,是用户获得智能服务的重要入口。通过赋予工业机器人、汽车、无人机、家用电器等机器设备以学习能力,让它们可以充分利用周边的海量数据,自我纠正在工作中出现的错误并不断提高效率。

人工智能构成这些机器的大脑,进行思考和学习。传感和控制技术构成这些机器的“感官”和“肢体”，获取外界信息并准确执行动作，而6G网络就像机器的神经网络,支持高速数据传输和智能设备间的协作与学习,确保机器可以在无人监督的情况下，在任何时间,任何地点精准执行控制明令，来完成任何工作。

6G既可满足面向公众服务的机器智能的连接需求,又可满足面向行业服务的特定机器智能的特殊连接需求,例如于人驾驶汽车要求端到端传轮和处理时延小于1ms,无人机要求最高1.2万米高空广域网络覆盖。未来机器智能服务将被广泛用于工业制造、农业、医疗、交通、商业和军事等领域，极大改善整个社会的生产与生活质量。预计到2035年全球终端连接数超过500亿,个人终端已发展到70亿极限,其余均为物联网终端,承载机器智能服务。

【来源：中国电信研究院《6G愿景及技术白皮书》】