因為通信和傳感技術的進步、通信和計算的融合、硬件密度和數據吞吐量的更高目標，以及通過自動化和原生人工智能能力進行更快速的決策，6G代表了通信領域的一種新范式。Alliance for Telecommunications Industry Solutions（電信行業解決方案聯盟，ATIS）是3GPP的北美合作伙伴，oneM2M全球倡議的創始合作伙伴，國際電信聯盟（ITU）成員，以及美洲電信委員會（CITEL）成員。

ATIS的“Next G Alliance”旨在通過私營部門主導的努力，在未來十年提升北美無線技術的領先地位，工作將涵蓋研發、制造、標準化和市場準備的整個生命周期。ATIS在2022年2月發布《Next G Alliance Report: Roadmap to 6G》報告，內容包括北美6G目標、愿景、生命周期路線圖、時間表和關鍵技術等。本文翻譯相關部分內容，供國內同行參考。

（一）北美6G目標

Next G Alliance的最終目標是在本世紀末將6G打造成一個強大的北美和全球市場。在從研究到實現的整個生命周期中，北美私營部門和公共部門之間的合作有助于實現關鍵的社會目標，如為未來的勞動力創造條件和縮小數字鴻溝。

到本世紀末，北美在6G領域的領導地位將產生：a）在從研究到商業化的整個生命周期中，跨行業、政府和學術界進行更強大的工作協作；b）一個強大的市場，使用創新的應用程序和技術，在新的數字世界中連接社會；c）增加對部署進步技術的所有權，實現6G愿景。Next G Alliance確定了六大具體目標，這些目標描述了北美在6G未來全球標準、部署、產品、運營和服務方面的貢獻和領導地位的最高優先事項。這些優先事項考慮了整個北美的社會和經濟需求，以及北美將為世界其他地區做出貢獻的技術優勢，如圖1所示。

圖1 Next G Alliance六大目標

（1）信任、安全和彈性：未來的網絡應該得到提升，以使人們、企業和政府完全相信未來的網絡具有彈性、安全性、隱私保護性、安全性、可靠性，并且在任何情況下都可用。

（2）數字世界體驗：增強的體驗包括多感官體驗，以實現人類協作的變革形式，以及將改變工作、教育和娛樂的人機交互，從而提高生活質量并創造巨大的經濟價值。

（3）經濟高效的解決方案：應涵蓋網絡架構的所有方面，包括設備、無線接入、蜂窩站點回程、整體分布和能源消耗。在各種環境（包括城市、農村和郊區）中提供服務，同時還支持提高數據速度和未來網絡預期的服務。容量的增加必須與效率的提高相抵消，通過更節能的組件和系統架構降低網絡的總體功耗。頻譜必須在所有頻率范圍內變得更加可用，包括低頻、中頻、毫米波，甚至太赫茲/亞太赫茲。解決方案必須基于開放的、可互操作的體系結構，以提高效率，并以經濟高效的方式靈活地支持各種服務和部署。

（4）分布式云和通信系統：基于虛擬化技術的構建將提高關鍵用例的靈活性、性能和恢復能力，如MR、URLLC應用程序、交互式游戲和多感官應用程序。

（5）人工智能原生網絡：為了提高無線和云技術的穩健性、性能和效率，以應對更多樣化的流量類型、超密集的部署拓撲和更具挑戰性的頻譜情況，需要一種新的解決方案。人工智能原生6G系統將利用人工智能技術（如ML、深度學習、神經網絡）來設計、部署、管理和操作各種網絡和設備功能。從OSI分層的角度來看，AI/ML可以應用于通信系統的所有層。在物理層，從信道編碼到數字預失真和接收機處理的端到端優化，可以通過基于自動編碼器的深度學習方法或類似方法實現；在MAC層和無線資源管理（RRM）層，AI/ML可用于學習適應特定業務模型的高效新信令協議；在網絡運營和管理層，預計會有很多應用，例如負載均衡、節能優化、干擾管理和緩解、異構頻段的頻譜共享和協調、切換優化和天線調諧；最后，雖然AI/ML引入了信任問題，但AI/ML在實現安全和隱私方面也顯示出巨大的潛力，例如，人工智能可以提供安全服務，如用戶身份驗證、訪問控制、異常檢測和攻擊檢測。

（6）可持續性：與能源效率和環境有關的內容必須放在整個生命周期決策前沿，朝著實現IMT 2040碳中和的目標。將從根本上改變電力用于支持下一代通信和計算機網絡，同時加強信息技術在保護環境中的作用。

（二）北美6G愿景

北美6G愿景是2030年及以后的國際移動通信（IMT）系統將被開發為全球標準，以更好地滿足世界各大洲的通信需求。具體愿景包括：

a）到2030年，消費者將對幾乎所有的日常活動產生額外期望，從而提高用戶和社會對可靠和可信網絡的需求；

b）6G數字世界體驗將現實延伸到物理、數字和生物領域，通過多維、多方和多感官技術創造世界；

c）為城市、農村和室內環境提供經濟高效的覆蓋不僅取決于部署的技術，還取決于商業模式和政策的創新；

d）通信、計算、分布式云和虛擬化技術是網絡發展的主要驅動力，也是北美可以利用的生態系統優勢；

e）6G無線系統將從系統設計和開發一開始就采用人工智能，大大提高系統的魯棒性、性能和效率；

f）北美期望在組件設計和制造、先進數據建模和優化、高效節能無線電技術和碳中和的數據中心設施方面做出重要貢獻。Next G Alliance提出6G愿景的三級框架，如圖2所示。

圖2 Next G Alliance提出6G愿景的三級框架

（1）國家要務：包括數字權益、可持續性、生活質量、制造業和供應鏈、勞動力發展、保護數據和隱私。描述推動每個目標的社會、經濟和政府因素，以及6G與5G相比將實現的變化，并從北美的角度描述了獨特的需求和領導機會。

（2）應用和市場：包括沉浸式應用、全息服務、面向服務的機器人、數字世界體驗、環境智能、數字孿生。描述實現愿景并考慮與相鄰產業和團體的依賴性。

（3）技術開發：包括分布式云與計算、零接觸自動化、感知和定位、太赫茲/亞太赫茲、零能量設備、人工智能原生、高級天線封裝。確定實現每個目標所需的新技術領域，并解釋為什么單憑5G技術無法實現這些目標。還確定了關鍵績效指標，以設定技術目標的成功標準。

（三）北美6G生命周期路線圖

6G的生命周期包括研究計劃、開發和制造、標準領先、市場準備、商業化，以及6G系統的最終演變和新功能，如圖3所示。

圖3 Next G Alliance生命周期路線圖

基礎和應用技術研究的目的是更好地理解自然規律，并將其分別應用于解決技術問題。為了提升北美的領導地位，將應用研究機會和優先事項與6G商業化目標聯系起來非常重要。

在開發和制造周期內，6G實驗開發是一項系統性工作，這一步包括概念開發、原型設計和技術演示，為6G產品的開發和相關流程奠定基礎。產品和流程開發周期涉及子系統或系統范圍內的實施、測試和試驗，最終導致6G設備和基礎設施設備的生產和市場引入，以實現6G系統的廣泛部署和商業運營。在這一階段，行業和政府之間的早期合作可以在國內制造業、研發稅收抵免和創業激勵等領域激勵私營部門，促進更安全可靠的6G供應鏈。

6G技術標準化、開發和商業化將受益于基礎研究和應用研究階段取得的先前科學進展，以及實驗開發中的相關基礎技術組件試驗。根據現有的研究結果，標準化用于開發6G的最佳技術。標準化建立在利益相關方之間的合作基礎上，這些利益相關方致力于在協商一致的基礎上制定技術規范。標準化是對基于市場競爭的補充，通常是為了實現目標，如補充產品/服務的互操作性、商定的測試方法、功能要求和非功能要求（如安全、健康、環境性能等）。為了實現全球互操作性，國際論壇（如ITU和3GPP）對移動系統進行了規定和標準化。國際電聯的做法是由外部組織和成員提交其6G技術提案供審議。預計6G系統的主要技術規格將在3GPP中完成，以最大限度地實現全球協調。

北美在6G規范和標準的制定中發揮領導作用至關重要。6G系統的開發預計將與標準化工作的各個階段并行進行；試驗臺和試驗可用于驗證標準化過程中做出的技術選擇，并獲得實施選項的經驗。此外，在部署和商業運營期間，6G系統的發展將產生新的服務需求，并投入到研究、創新和開發生命周期中。

6G開發和標準化的進展應該導致一個積極的市場準備階段，在這個階段，政策和激勵創新可以為一個強大的6G市場奠定基礎。面向市場的頻譜政策和廣泛部署6G的激勵措施將為快速商業化和部署奠定基礎。行業和政府必須在政策和行動上進行合作，為6G提供強大的市場準備。

（四）北美6G時間表

SDO、3GPP、ITU和其他感興趣的組織正在開發6G時間表。ITU-R工作組5D（IMT系統）負責IMT（國際移動通信）系統的總體規劃，并根據SDO、規范組和行業的輸入制定時間表。

Next G Alliance于2021年10月向ITU-R工作組5D（IMT系統）提供了其對擬議的ITU“IMT展望2030年及以后”（6G）時間表的看法。ITU將繼續討論總體時間表，并計劃于2023年7月完成“IMT展望2030年及以后”建議。圖4描述了該建議的總體過程，與IMT-2000、IMT Advanced和IMT-2020的過程一致。圖中的綠色方框表示已在進行的工作；藍色框表示計劃進行的工作。

“技術趨勢報告”為整體技術支持因素/概念奠定了基礎，計劃于2022年年中完成。IMT“100GHz以上可行性報告”計劃于2023年年中完成。IMT愿景建議計劃于2023年年中結束，為最終“ITU-R關于IMT-2030及以后的建議”提供總體指導。ITU-R WP 5D時間表建議從2024年開始制定技術性能要求（待定）。這些要求用于希望向ITU-R WP 5D提交技術組織的評估標準和方法。

2026年的時間框架（TBC）中提出了一個“IMT邁向2030年及其后”研討會，該研討會基本上啟動了技術提交流程。技術建議書的提交過程計劃于2027年開始。該過程包括提交文件的時間段、評估期。在建立共識期間，可以合并/融合/協調提案，以簡化和澄清最終建議。

然后，該建議將在2030年的時間框架（TBC）內獲得批準。6G時間表尚未在3GPP中正式討論，因此，本報告不包括6G的3GPP時間表。如果3GPP或其他組織的時間表改變，這些變化將需要傳達給ITU，以便ITU可以考慮對其時間線進行任何潛在的調整。

圖4 Next G Alliance提出的“IMT邁向2030年及以后”時間表

（五）6G關鍵技術

6G關鍵技術包括組件技術、無線電技術、系統和網絡體系架構（SNA）、運營/管理/維護（OAM）/服務支持（SE）、可信度。

（1）組件技術半導體技術，硅和III-V半導體是候選技術，SiGe和InP的進步有望實現1THz以上的性能。電路和子系統，涵蓋了6G收發器，包括前端（PA、LNA等）、上/下轉換、模擬基帶、數據轉換器、電源管理，以及所有6G頻段的數字電路。需要研究新的收發器架構、電路拓撲，以及CMOS和非CMOS（如III-V）技術中的新設計方法，以實現6G的高速率通信，同時更經濟、更可持續。天線、封裝和測試，集成電路、無源器件（濾波器、電感器、電容器、匹配和調諧/開關元件）和天線等子組件需要在非常接近的位置共同封裝到子組件和模塊中，以滿足6G技術要求。需要評估新的封裝、重新分布和互連技術。

（2）無線電技術用于頻譜擴展和效率的無線電技術，包括太赫茲/亞太赫茲、mmWave增強功能、頻譜共享、高級MIMO技術、高級雙工方案、波形/編碼/調制/多址。人工智能和分布式云的無線電技術，包括AI原生空口、跨設備和網絡實現分布式計算和智能的空口。用于綠色通信的無線電技術，包括綠色網絡、設備節能、零能耗通信、超低分辨率通信系統。先進拓撲和網絡的無線電技術，需要研究與網狀網絡無線電技術、設備對設備通信、協作通信、非地面通信和極端網絡無線電相關的新要求。還需要研究增強工業領域6G應用的無線電技術。聯合通信和感知無線電技術（Joint Communications and Sensing，JCS），JCS的無線電技術將涉及MIMO感知、RIS輔助感知、RF感知、以UE為中心的感知、以基站為中心的感知、協作感知、雙工方案、新波形、通信和感知之間的頻譜共享。

（3）系統和網絡體系架構（SNA）網絡拓撲，將超越傳統蜂窩網絡，支持多樣化和集成的網絡拓撲，以解決廣泛的用例和部署場景。預計它還將繼續支持衛星網絡。此外，預計未來的用戶可能不僅包括地面設備，還包括無人機和飛機。網絡適應性，需要更大的部署靈活性。分布式云計算，將計算和數據視為通信系統中的資源，需要新的概念來處理相關問題。不僅要考慮通信，而且必須考慮在請求和響應之間必須發生的計算。通信、計算和數據之間的緊密集成有望在廣域系統中實現分布式云。除通信平面服務和資源外，計算平面和數據平面資源和服務有望成為6G系統的組成部分。網絡和設備中的人工智能，在6G網絡和設備中，已經確定了許多AI/ML可以增強和優化的功能。這方面的例子包括：基于人工智能的PHY/MAC、人工智能輔助移動、人工智能優化的資源分配、用于編排的人工智能、人工智能安全等。

（4）運營、管理、維護（OAM）和服務支持（SE）用于自動化的服務管理/協調、數據管理和基于AI/ML的智能網絡控制器，6G將把網絡OA&M從手動控制轉變為固有的智能零接觸操作，人工智能可以內置到網絡本身的設計中，以支持本地端到端人工智能。6G網絡還可以在與數據準備、建模、AI操作、策略/意圖實施和數據收集相關的領域支持AI/ML生命周期管理。突發事件和災害場景中的公共安全，允許6G系統提供網絡節點、設施和客戶端的安全發現，安全代理服務，實現安全可靠的地理定位，并確保體驗質量（QoE）。商業服務融合的技術促成因素，技術使能器允許組織協調、同步、集成、可視化、聯合和分析數據，以推動數字轉換和開發新的增值服務。未來的研究領域是安全通信和分布式云服務等公共服務的共享基礎編排器技術。節能綠色網絡，6G應提供監控能源消耗、分析和控制的工具，以降低整個網絡的能源消耗。使能技術包括零接觸網絡自動化、基于人工智能的節能網絡運行解決方案和部署。

（5）可信度通信安全，量子計算的預期進展意味著6G系統的設計和部署必須為后量子安全時代做好準備。今天大部分的公鑰密碼基礎設施將需要被后量子密碼（PQC）所取代，以確保算法能夠抵抗量子計算機進行的密碼分析。除了將量子計算視為一種威脅之外，它還可以通過量子密鑰分發（QKD）、量子密碼（QC）技術來增強安全性。系統可靠性，面對故障（軟件和硬件）、攻擊（惡意和意外）和災難（人為或自然），6G系統必須在可靠性和可用性方面可靠。保護數據和隱私，需要研究保密計算和存儲技術，以解決如何在分布式云和通信環境中訪問和保護數據、算法和專有人工智能模型。這可能需要使用區塊鏈、信任鏈和安全環境等技術。