不同于之前1G到 5G 的线性发展思路，我们认为 6G将采用一种立体的发展思路，是从“线”到“面”再到“体”的一个拓展。与5G相比，6G
不仅仅是某个维度或某个平面能力的提升，而将是从信息速度、信息广度和信息深度上的综合提升，其中最核心的内容是用户智能需求将被进一步挖掘和实现。因此，在人—机—物通信之外，我们引入了信息通信的第四维元素——“灵
（Genie）”。本章给出了6G的总体设计思路，阐述了“灵”的概念以及“灵”给信息通信带来的挑战，并通过对 6G 业务愿景、网络愿景、能力愿景以及演进特性的展望，希望为读者描绘一个全景式的 6G愿景。
3.1.1 概述
受信息社会通信需求快速增长、技术高速进步、产业规模增加的推动，移动通信系统从20世纪80年代后期至今，经历了大致每 10年更新一代的快速发展。回顾从第一代（1G）移动通信系统到如今的第五代（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，如图3-1所示[1]。
具体来说主要分为以下几个方面。
（1）业务形式
以模拟通信为基础的 1G系统仅承载语音业务。2G到 4G引入数字化，开启业务宽带化和媒体多样化趋势，5G系统具有 100Gbit/s的峰值速率，传输时延达到毫秒级，连接数密度达到 106个/km2[1]，支持虚拟现实/增强现实（VirtualReality/AugmentedReality，VR/AR）、无人驾驶、智慧城市等新型业务，移动通信业务从“只闻其声不见其人”扩展为“绘声绘影身临其境”。
图 3-1移动通信的五代跃变
（2）服务对象
人是移动通信系统最初的服务对象；机器作为服务对象出现在 2G时代；到4G/5G后，多种家电、智能机器人、传感器及控制器等物连接入网，服务对象从人的通信拓展至人—机—物之间的通信。从数量上看，截至 2019年第三季度，智能手
机签约用户数已达到 62亿，而物联网的连接规模已达到 107亿。显然，随着服务对象数量的激增和由人到人—机—物互联的质变，移动通信服务对象也从“人人互联”转变为“万物互联”。
（3）网络架构
网络架构从传统分层结构走向了扁平化；控制方式从集中控制演进到分布式控制；数据传输从承载和控制一体化转变为转发与控制分离；接入方式从大区制走向蜂窝、小区扇区化、分布式动态群小区，并持续演进到异构超密集和无定型组网；数据驱动的边缘去中心化网络架构趋势也已在 5G时代凸显优势。计算和存储等资源下沉至接入网节点，实现了分布式与集中式协作的边云融合网络。网络能力持续走向开放、虚拟化及软件定义，移动通信的网络架构从“一成不变”转变为“灵活适变”。
（4）承载资源
在香农（ShannonC.E.）理论指导下，承载移动通信的基本物理资源已扩展至频率、时间、码字、空间 4个维度，以追求系统容量的不断提升。5G资源的扩展包括天线数目从 4G的 8根提高到 5G 的64 根以上，利用垂直维度的空域自由度，形成水平—垂直的三维 MIMO；系统工作频率扩展到频谱资源丰富的毫米波段，带宽扩大至 1GHz；调度的最小时间粒度提升至符号级（0.1ms级）。移动通信的承载资源从“二维平面”走向“多维空间”。
总体来说，移动通信的每一代虽然在业务形式、服务对象、网络架构和承载资源上都在发生着深刻的变化，但从1G到 4G的发展基本上是围绕提高速率和带宽来演进的，是一条线性的演进路线；而到了 5G时代，除了继续对速率和带宽有非常大的提升外，还从不同的业务场景出发进行了拓展，包括海量机器类通信和高可靠低时延通信等，可以看到这是一种“面”的发展思路。那么到第六代（6G）移动通信将如何发展呢？我们认为 6G将是一个立体的发展思路，是从“线”到“面”再到“体”的一个拓展，而不仅仅是某个维度或某个平面的提升，将是在信息速度、信息广度和信息深度上的综合提升。
从通信速度上来说，将从吉比特每秒提高到太比特每秒；从信息广度来说，将从陆地移动通信扩展到陆海空天全方位通信；从信息深度来说，将完善通信智慧，实现从人—机—物再到人—机—物—灵的融合，即智能将成为网络的一部分，人—机—物以及人工智能已经融合为一个统一的智慧体。在 6G这样一个立体的发展方向上，最核心的内容是用户智能需求将被进一步挖掘和实现。
到目前为止，从 1G到 5G的设计都遵循着网络侧和用户侧的松耦合准则。通过技术驱动，用户和网络的基本需求（如用户数据速率、时延、网络频谱效率、能效等）得到了一定的满足。但是受制于技术驱动能力，1G到 5G的设计并未涉及更深层次的智能需求。在未来 6G系统中，网络与用户将被看作一个统一的整体。用户的智能需求将被进一步挖掘和实现，并以此为基准进行技术规划与演进布局。
5G目标是满足大连接、高带宽和低时延场景下的通信需求。在 5G演进后期
（B5G），陆地、海洋和天空中将存在巨大数量的互联自动化设备，数以亿计的传感器将遍布自然环境和生物体内，基于人工智能（ArtificialIntelligence，AI）的各类系统部署于云平台、雾平台中，并将创造数量庞大的新应用。到了 6G阶段，我们认为，6G早期阶段将是对 5G的扩展和深入，以 AI、边缘计算和物联网为基础，实现智能应用与网络的深度融合，实现虚拟现实、全息应用、智能网络等功能。进一步地，在人工智能理论、新兴材料和集成天线等相关技术的驱动下，6G的长期演进将产生新突破，甚至构建新的虚拟世界[2]。
