（東南大學(xué)，江蘇 南京 210096）

移動(dòng)通信已經(jīng)融入現(xiàn)代人的日常生活。移動(dòng)通信的能力不斷發(fā)展，從剛開始專注于滿足人與人的連接，發(fā)展到滿足人與物的連接，再進(jìn)一步發(fā)展到全面解決物與物的連接。自移動(dòng)通信興起以來，每隔10年，新一代移動(dòng)通信開始大規(guī)模商業(yè)部署，為用戶提供更強(qiáng)大的連接能力和新的功能。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)和業(yè)界規(guī)劃，6G將采用最新的技術(shù)，滿足2030—2040年乃至更長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用需求。

國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）為5G定義了3種業(yè)務(wù)場(chǎng)景：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMMB）、海量機(jī)器類通信（mMTC）和高可靠低時(shí)延通信（uRLLC）[1]。5G采用了大規(guī)模多輸入多輸出、新型多載波、全頻譜接入、網(wǎng)絡(luò)切片等新技術(shù)[2]。從5G開始，移動(dòng)業(yè)務(wù)從以個(gè)人業(yè)務(wù)（2C）為主轉(zhuǎn)向個(gè)人業(yè)務(wù)和垂直行業(yè)（2B）并重[3]。2C和2B對(duì)移動(dòng)通信的需求和應(yīng)用場(chǎng)景各不相同，5G有望推動(dòng)移動(dòng)通信首次2B大規(guī)模應(yīng)用。

目前，5G已在各國(guó)陸續(xù)大規(guī)模部署應(yīng)用，同時(shí)6G技術(shù)研發(fā)正蓬勃興起[4-5]。智慧城市群是世界各國(guó)未來發(fā)展的必由之路。為了滿足2030—2040年乃至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)2B和2C并重的應(yīng)用需求，6G將提供全覆蓋、高效率、高可靠、強(qiáng)安全、低成本、低功耗和易維護(hù)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)。

1 城市群是必由之路

城市群是若干特大城市和大城市集聚而成的龐大的、多核心、多層次城市集團(tuán)，是大都市區(qū)的聯(lián)合體。美國(guó)的城市群非常發(fā)達(dá)，這些城市群的居住人口集中度高，全美大致可分為11個(gè)城市群[6]。根據(jù)2010年的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，最大的5大湖區(qū)城市群人口接近6 000萬，第2大的東北部大西洋沿岸城市群人口超過5 000萬，第3大的南加州城市群人口接近2 500萬。美國(guó)前3大城市群的人口總和占全美總?cè)丝诘谋壤^40%；全部11個(gè)城市群的人口占全美總?cè)丝诘谋壤秊?7%。前幾大城市群不僅是人口高度集聚的地方，也是美國(guó)經(jīng)濟(jì)和科教文衛(wèi)等各項(xiàng)事業(yè)最發(fā)達(dá)的區(qū)域。

如圖1所示，中國(guó)的長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀、成渝、長(zhǎng)江中游等19個(gè)城市群以25%的土地集聚75%的人口（其中城鎮(zhèn)人口占比為78%），創(chuàng)造88%的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）；但是，大部分城市群建設(shè)尚不成熟[7]。長(zhǎng)三角城市群是國(guó)際公認(rèn)的6大世界級(jí)城市群之一，但從全球維度來看，長(zhǎng)三角人均GDP、地均GDP等反映效率和效益的指標(biāo)與其他世界級(jí)城市群相比仍存在明顯差距；因此，城市群的發(fā)展質(zhì)量和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力還有待進(jìn)一步提升。

2010年上海世博會(huì)的主題口號(hào)是：城市，讓生活更美好。隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快，許多城市正經(jīng)歷深刻變革。從長(zhǎng)三角、珠三角到京津冀，城市群正在蓬勃發(fā)展。城市之間共享資源、互相開放市場(chǎng)，并進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以實(shí)現(xiàn)共同繁榮和可持續(xù)發(fā)展。智慧城市群是一個(gè)美好的愿景，可以讓人們享受跨越城市的幸福生活，它需要智能基礎(chǔ)設(shè)施的支持，這包括互聯(lián)的交通網(wǎng)絡(luò)、智能樓宇、可持續(xù)的能源以及數(shù)字化工廠。2016年12月15日，中國(guó)國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》（簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》），《規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)“支持特大型城市對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平，打造世界級(jí)智慧城市群”[8]。

2 通信是公共基礎(chǔ)設(shè)施

圖1 中國(guó)5大城市群

傳統(tǒng)的城市公共基礎(chǔ)設(shè)施主要包括自來水、電力、燃?xì)夂徒煌āｋS著信息化時(shí)代的到來，通信已成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?。通信網(wǎng)絡(luò)成為第5大公共基礎(chǔ)設(shè)施，已走進(jìn)千家萬戶。對(duì)城市管理部門而言，城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)是重要職責(zé)。目前，由于不同的基礎(chǔ)設(shè)施由不同的部門分別建設(shè)和管理，絕大部分城市公共基礎(chǔ)設(shè)施的信息感知、傳輸、分析、控制仍處于各自為政現(xiàn)狀，缺乏統(tǒng)一的平臺(tái)。

對(duì)比單個(gè)城市，不管是在中國(guó)還是在其他國(guó)家，城市群的公共基礎(chǔ)設(shè)施更加缺乏信息互聯(lián)互通，難以實(shí)現(xiàn)資源共享，幾乎無法形成協(xié)同效應(yīng)。智能城市群的建設(shè)和快速發(fā)展迫切需要建立有效的實(shí)時(shí)和準(zhǔn)實(shí)時(shí)的信息共享機(jī)制。2019年3月11日，中國(guó)移動(dòng)通信廣東公司提出，將積極落實(shí)粵港澳大灣區(qū)戰(zhàn)略，應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，加強(qiáng)信息和數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，助力大灣區(qū)智慧城市群建設(shè)[9]。這是運(yùn)營(yíng)商高層明確提出采用信息通信技術(shù)來促進(jìn)智慧城市群發(fā)展。2019年6月，中國(guó)移動(dòng)發(fā)布《5G+智慧城市白皮書》[10]。該白皮書強(qiáng)調(diào)指出，5G讓智慧城市發(fā)展迎來了新契機(jī)。城市中的人、物、組織都將變成智慧體，5G將為城市智慧體提供隨時(shí)隨地的連接能力；但該白皮書并沒有闡述5G賦能智慧城市群的問題。

3 統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)場(chǎng)景

圖2 6G統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)賦能智慧城市群建設(shè)和綠色發(fā)展

圖3 6 G統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

如圖2所示，6G需要具備滿足未來智慧城市群的建設(shè)和綠色發(fā)展需求的能力。我們認(rèn)為，賦能智慧城市群應(yīng)該成為6G最重要的愿景。如圖3所示，6G以陸地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為核心，深度融合以地球同步軌道和中低軌道衛(wèi)星通信為主的天基網(wǎng)絡(luò)、以飛機(jī)和無人機(jī)通信為主的空基網(wǎng)絡(luò)、以水聲通信為主的?；W(wǎng)絡(luò)以及以光纖、雙絞線、同軸線為主的有線接入等多種方式。6G將無線和有線的多種媒介統(tǒng)一接入，使用戶數(shù)據(jù)盡可能在底層實(shí)現(xiàn)交換，大幅縮短路由選擇和交換所需的時(shí)間，從而減少不同接入網(wǎng)用戶的端到端時(shí)延。

作為城市群的基礎(chǔ)設(shè)施之一，6G網(wǎng)絡(luò)可由多家運(yùn)營(yíng)商投資共建，采用網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)將物理網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)（或稱邏輯網(wǎng)絡(luò)）分離。人工智能（AI）深度融入6G系統(tǒng)，將在高效傳輸、無縫組網(wǎng)、內(nèi)生安全、大規(guī)模部署、自動(dòng)維護(hù)等多個(gè)層面得到實(shí)際應(yīng)用。

如圖4所示，在5G 3種業(yè)務(wù)場(chǎng)景劃分基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)全覆蓋全連接并構(gòu)建統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，6G支持第4種業(yè)務(wù)場(chǎng)景：廣覆蓋高時(shí)延通信（BCHLC）業(yè)務(wù)。這種通信業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是覆蓋區(qū)域特別廣但傳輸時(shí)延大，例如中低軌衛(wèi)星移動(dòng)通信和水聲通信。通過采用新型的無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有望進(jìn)一步顯著提升第四種業(yè)務(wù)的性能和效率，并能夠大幅降低部署與運(yùn)營(yíng)成本。

4 結(jié)束語

通信持續(xù)快速發(fā)展進(jìn)步，已經(jīng)成為城市和國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施之一。6G采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，引入新業(yè)務(wù)場(chǎng)景，構(gòu)建更高效更完備的網(wǎng)絡(luò)。智慧城市群的發(fā)展對(duì)6G設(shè)計(jì)提出新需求。采用新技術(shù)新架構(gòu)的6G網(wǎng)絡(luò)，將強(qiáng)有力地促進(jìn)智慧城市群發(fā)展壯大和完善。6G大規(guī)模部署應(yīng)用有望促使億級(jí)的人員、千億級(jí)的貨物、萬億級(jí)的資金、萬萬億級(jí)的資訊和數(shù)據(jù)在智慧城市群之內(nèi)和之間的流動(dòng)更順暢更高效，促成用戶的沉浸式體驗(yàn)。

圖4 6G業(yè)務(wù)場(chǎng)景