[论文解读] 6G: The Next Frontier

Emilio Calvanese Strinati, Sergio Barbarossa+4 more|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2019

Advanced Wireless Communication Technologies参考文献 15被引用 51

一句话总结

本文主张移动网络的第六代（6G），概述新服务、使能技术，以及超越5G的3D、AI驱动架构，包括 sub-THz 与可见光通信。

ABSTRACT

The current development of 5G networks represents a breakthrough in the design of communication networks, for its ability to provide a single platform enabling a variety of different services, from enhanced mobile broadband communications, automated driving, Internet-of-Things, with its huge number of connected devices, etc. Nevertheless, looking at the current development of technologies and new services, it is already possible to envision the need to move beyond 5G with a new architecture incorporating new services and technologies. The goal of this paper is to motivate the need to move to a sixth generation (6G) of mobile communication networks, starting from a gap analysis of 5G, and predicting a new synthesis of near future services, like hologram interfaces, ambient sensing intelligence, a pervasive introduction of artificial intelligence and the incorporation of technologies, like TeraHertz (THz) or Visible Light Communications (VLC), 3-dimensional coverage.

研究动机与目标

• 通过分析差距与未来社会/个人需求，推动从5G向前迈进的必要性。
• 确定6G必须支持的新服务（如全息通信、高精度制造）。
• 提出一个结合陆地与空中平台的普遍AI驱动、3D覆盖的 holistic 6G愿景。
• 强调包括sub-THz、VLC和3D 边缘/云架构在内的使能技术。
• 讨论实现6G所需的安全、隐私以及架构转变。

提出的方法

• 提出对5G到6G演进的定性差距分析以证明需要升级。
• 概述6G路线图以及一系列使能技术和服务。
• 倡导将AI整合到C4（通信、计算、缓存、控制）资源管理中的整体化管理。
• 描述向近乎确定性网络和边缘支持的全息应用的架构转变。
• 展示将5G与6G进行对比的示例性关键绩效指标以推动目标性能提升。
• 讨论潜在的物理层技术（sub-THz与VLC）及其在实现Tbps中的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 是什么服务与社会需求促使从5G向6G迈进？
• RQ2 实现6G需要哪些关键使能技术和架构变革？
• RQ3 AI和面向C4的整体资源管理如何支持6G中的近似确定性、低时延应用？
• RQ4 sub-THz与可见光通信在实现Tbps级性能中扮演何种角色？
• RQ5 在高度数据中心化的6G生态中，安全与隐私有哪些考量？

主要发现

• 6G的目标是实现Tbps数据速率、近乎零时延和高可靠性连接，超越5G能力。
• 一个包含陆地、空中与太空平台的3D覆盖框架使按需云功能成为可能。
• 普遍的边缘AI和语义通信可提升效率并支持全息应用。
• 需要对通信、计算、缓存与控制（C4）进行全面管理以实现近似确定性性能。
• sub-THz与VLC被识别为实现超高吞吐量的核心物理层使能技术。
• 包括分布式账本和同态加密在内的安全与隐私机制对AI集成6G至关重要。