前言
受信息社会对通信需求的增长和摩尔定律支配的“硅基”技术产业的推动，移动通信系统从 20世纪80年代后期至今，经历了大致每 10年更新一代的周期律。从第一代（FirstGeneration，1G）移动通信系统到如今的第五代（Fifth Generation，5G）移动通信系统的发展，对应着业务形式、服务对象、网络架构和承载资源等方面的能力扩展和技术变革。在 5G刚刚进入商用化阶段时，为促进信息化水平的进一步发展、增强信息技术对经济发展的推动作用，国际社会又启动了6G的研发工作。
近年来，国内外学者对 6G在愿景方面开展了研究，从伦理学、智能性、万物互联、多场景智能融合等角度对 6G所属的无线智能化社会愿景展开畅想。有学者指出“6G 更能广泛深入地满足人类物质和精神层面需求，尤其是人类自身感知世界
（生理和心理等）之间的互连”。学者们不仅从频谱、编码、信道、组网等无线通信技术角度，也从空天地海一体化、全息触觉网络等不同的角度探索 6G的需求。特别值得关注的是，智能化技术在移动通信领域的主体化逐步成为共识。
全球通信技术强国也相继出台6G 的相关研究框架。2018年，诺基亚与奥卢大学、芬兰国家技术研究中心合作开启“6Genesis”项目，提出“6G forHumanity”，寄期望于 6G成为社会发展、人类进化乃至创造世界的信息交互基石。基于对6G频谱、无线超大容量和频谱创新应用三大类关键技术的预测，美国联邦通信委员会在2019年 2月决定开放太赫兹频段用于 6G网络实验。2019年 11月，我国科学技术部会同国家发展和改革委员会、工业和信息化部、教育部、自然科学基金委员会和中国科学院成立国家6G技术研发推进工作组，正式启动了我国的 6G研究工作。
2020年 2月，国际电信联盟（ITU）也正式启动了面向 2030年及未来（6G）的研究工作，对其愿景和技术趋势开展研究，昭示着国际标准化组织也将6G正式纳入研究进程。
随着人工智能、大数据、新型材料、脑机交互、情感认知等使能技术的发展，在前期几个阶段工作的基础上，本书作者于 2019年年初提出了 6G将实现从真实世界延拓至虚拟世界的愿景，将通信从5G的人—机—物三维增至人—机—物—灵
（Genie）四维。文章发表后，在业界引起了很多讨论。为了实现移动通信系统在信息与物理空间交互更为自然、智能控制更为通达、体验更为极致的目标，真正实现人—机—物—灵的通信，我们对 6G“灵”的理解阐述如下。
（1）6G时代的用户将身处于信息量呈几何级数爆炸增长的环境中。为保持稀缺的注意力资源的最优运用，我们认为信息交互的主体将从人—机—物演进到人—机—物—灵。“灵”出于虚拟空间中“意识”（Consciousness）的演进设想，是用户及 环境的智能性主体化，具备智能代理的功能，通过与人—机—物智能协同，实现对用户所处信息融合空间的感知、反应、决策、优化乃至改造；基于泛在的不可见性，用户专注于任务本身时所需的情景感知、定向、决策、控制的多层次信息处理环嵌入周边环境，使得通信、计算和控制将以信息交换、处理、施效为本质，实现在虚实融合空间的泛在通信化。更进一步地，“灵”与人—机—物的通信将达到“编译”以及与“周边”交互和智能协同的功能。引入人—机—物—灵的通信元素来有序构建和谐通达的智慧环境，并始终以最佳体验方式提供“看不见”的智能服务。
（2）除通信技术自身的高速发展外，其与社会科学、认知科学、控制科学、材料科学等的深度融合，将为人—机—物—灵之间的智能交互信息、信息的处理模式和对信物融合空间的施效途径引入更多的维度，回归至“一切皆为计算和皆可计算”的哲思维度。“灵”及环境的智慧化将对人—机混合体和人—机多智体的感觉、直觉、情感、意念、理性、感性、探索、学习、合作、群体行为等进行编解码、交互共享、计算及控制的扩展、混合和编译。“灵”不仅是自动闭环的智能代理，也使用户专注于任务，并在与智慧周边协作的过程中产生互教互学的效应，从而带来有序和平静。
对 6G移动通信技术的研究与探索，将有助于增强我国在信息通信领域的国际竞争力、保持我国国际第一梯队的领先地位、加速开启万物智联新时代，对实现我国建设网络强国战略具有重大意义。
本书分为 8 章，第 1、2 章梳理了信息通信技术、移动通信网络的发展脉络和发展趋势，分析了 5G网络的关键技术，并针对 5G网络存在的不足和面临的挑战进行了总结。第 3章给出了 6G的总体设计思路，对 6G业务愿景、网络愿景、能力愿景及演进特性进行了展望。第 4章提出了面向人—机—物—灵融合的网络体系架构需求，一方面是空天地海一体化网络的全覆盖式和全频谱式发展；另一方面是通信与计算的融合式发展，在此过程中有很多新型的网络体系架构值得探讨。第5、6章分别对 6G移动通信潜在的物理层传输技术和网络层技术进行了阐述。第 7章介绍了 6G典型的一些应用场景。第 8章对与 6G相关的标准化及产业方面的准备工作进行了综述。
本书作者团队来自北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，长期从事无线通信及网络领域的科研、教学和标准化工作，对该领域的研究现状和发展趋势有着深刻的认识，对无线通信及网络技术有着深入的研究。目前，作者团队承担了我国科学技术部与 6G相关的重点研发计划项目，对 6G的愿景和需求展开了广泛而深入的研究和探讨，并以此为基础完成了本书的编写工作。
在本书的编写过程中，得到了陈俊亮院士、刘韵洁院士、陆建华院士、费爱国院士、陈志杰院士、陆军院士的关心和指导，也得到了周凡钦、田辉、张治、董超、戚琦、商彦磊、李元杰、朱青、全兴、薛秋林、李青青、赵一琨、高静、张俊也、闫钰洁、黄亚坤、王姮力等老师和同学们的支持，在此一并表示衷心的感谢！
由于作者的知识视野有一定的局限性，书中不足或错误之处，敬请同行专家和广大读者批评指正。
2020年 12月
