6G研究进展与关键技术展望

摘要：随着5G商用部署的深化，全球对下一代移动通信技术（6G）的研究已全面启动。本文基于2025年3月3GPP 6G研讨会的核心成果，系统阐述了6G的研究动机、设计原则与关键技术方向，并总结了5G在架构与部署中的经验教训。分析表明，6G将以“AI原生、云网融合、绿色

摘要：随着5G商用部署的深化，全球对下一代移动通信技术（6G）的研究已全面启动。本文基于2025年3月3GPP 6G研讨会的核心成果，系统阐述了6G的研究动机、设计原则与关键技术方向，并总结了5G在架构与部署中的经验教训。分析表明，6G将以“AI原生、云网融合、绿色安全”为基本特征，通过网络架构简化、感知通信一体化、全域覆盖增强等多维创新，支撑未来智能社会对通信能力的全新需求。文章还概述了3GPP 6G标准化的工作规划，为后续技术研究与产业实践提供指引。

一、引言：

2025年3月10~11日，3GPP在韩国仁川举办了跨TSG（技术规范组）的6G研讨会，旨在汇聚全球运营商、设备商、学术界及研究机构的愿景与优先级，为6G技术的标准化奠定基础。该研讨会吸引了1676人注册（其中748人现场参与），收到219份来自各方的技术贡献，内容涵盖无线接入、核心网、协议等多个领域，成为6G研究方向的重要参考。

作为继5G之后的下一代移动通信技术，6G不仅是对现有通信能力的升级，更是面向“智能互联社会”的系统性革新。本文基于此次研讨会的核心内容，从研究动机、经验借鉴、系统设计与关键技术以及工作规划等方面，全面阐述6G的当前研究进展与未来方向。

二、6G研究动机：

6G的研发并非简单的技术迭代，而是源于数字社会演进、产业升级与技术突破的深层需求。从3GPP研讨会的共识来看，6G的研究动机既包含对现有通信能力短板的弥补，也涵盖对未来服务场景的前瞻性布局。

（一）新服务与新场景的突破

5G虽已支撑起增强移动宽带（eMBB）、大规模机器类通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）等场景，但面对未来十年“全域智能互联”的需求仍显不足。6G需支持集成感知与通信（ISAC）、AI驱动服务、无处不在的连接等新兴场景（如下图1所示），实现“通信+感知+计算”的融合能力。

3GPP 6G新应用场景

（二）产业收入增长与降低成本

移动通信产业正面临传统语音、数据业务收入增长放缓的瓶颈，6G通过开放网络能力、支持跨行业应用（如工业互联网、智能交通）等方式，为运营商与产业链创造新的变现路径，以突破传统通信服务的增长瓶颈。5G的复杂架构导致部署与运维成本急剧上升，同时用户对服务体验的期待持续提升，6G需要在成本与体验间实现平衡，降低网络总拥有成本（TCO）。

（三）AI与自动化的深度融合

5G虽引入了部分AI优化功能（如负载均衡、故障检测等），但仍需要人工干预，难以应对6G时代超大规模网络的管理挑战。6G需构建“AI原生”网络，实现网络管理、资源分配等全生命周期的智能化与自动化，提升运营效率与服务质量。

（四）能效与可持续发展

全球碳中和目标对通信产业提出了严格的减排要求，而5G基站的高能耗问题已逐渐凸显（单站功耗约为4G的3~4倍）。6G需要通过网络设计优化与AI驱动的功率管理，降低能耗，从设计源头融入绿色理念，推动通信产业的绿色转型。

三、从5G汲取的经验教训

5G技术从标准化到商用部署的过程中，暴露出一系列架构设计、功能落地与产业协同的问题，如技术复杂性过高与部署效率低下等。这些经验教训为6G的技术路线选择提供了关键参考，3GPP研讨会明确将其作为6G设计的“避坑指南”，具体包括：

（一）网络迁移路径的复杂性挑战

5G网络部署初期，为快速实现商用，采用了“非独立组网（NSA）”作为过渡方案，即依托4G核心网（EPC）实现控制面管理，仅通过5G基站提供增强的数据面能力。这一方案虽加速了5G的商用进程，但也为后续升级埋下隐患：

双网协同的固有难题：NSA架构下，4G与5G需共享控制信令与资源调度机制，导致网络间存在大量冗余交互，影响用户体验。SA迁移的高昂成本：当运营商推进独立组网（SA）时，需对核心网、基站软件及终端进行全面升级，且升级过程中需保证NSA与SA的兼容性，严重延缓了5G核心能力（如网络切片）的落地进度。产业链协同滞后：NSA与SA的并行存在导致终端、芯片厂商需同时支持两种模式，分散了研发资源。

基于此，3GPP明确6G应优先采用独立组网（SA）架构，避免非独立组网的过渡方案，从设计源头减少多代网络协同的复杂性，确保产业链资源集中投向统一标准。

（二）架构设计的冗余与复杂性问题

5G为满足多样化场景需求，引入了过度灵活的架构选项与功能配置，导致系统复杂度飙升，具体表现为：

过多的架构变体：5G核心网（5GC）支持“控制与用户面分离（CUPS）”“网络功能虚拟化（NFV）”“服务化架构（SBA）”等多种部署模式，且每种模式下的网络功能（NF）交互方式存在差异，这导致了运营商在部署时需针对不同场景（如城区高密度覆盖、农村广域覆盖）定制架构参数，增加了规划难度。功能配置的“组合爆炸”：5G定义了数十种可选功能（如双连接、移动性增强、QoS保障机制等），且功能间存在依赖关系，部分组合会导致冲突，需投入大量人力进行兼容性测试。终端能力的适配困境：终端需支持所有架构选项与功能配置才能保证“全网兼容”，但这会显著增加芯片复杂度与功耗。

对此，6G提出“聚焦简洁性”的设计原则，通过以下方式简化架构：一是减少同一功能的多选项；二是明确功能依赖关系，避免冲突组合；三是通过标准化接口固化核心网与接入网的交互方式，降低部署与适配成本。

（三）关键功能落地的滞后性

5G定义的诸多创新功能（如网络切片、超低时延通信）因技术复杂性与成本等原因，实际应用部署的速度远低于预期，其教训值得6G借鉴。

出现这些问题的核心根源在于“技术驱动而非需求驱动”——5G部分功能的设计在当时条件下相对理想化，未充分验证行业实际需求与实现成本的平衡。因此，6G在功能规划中强调“需求牵引”，要求每个新功能必须明确应用场景、商业价值及实现路径，并在标准化阶段引入更多行业伙伴参与论证，避免“为技术而技术”。

（四）部署效率及功能优化问题

5G部署过程中暴露出的功能缺陷、设备兼容性问题，如：NRF配置低效、协议栈的性能瓶颈、跨厂商设备的互操作困难等，直接影响了网络性能与运营效率，应在6G得到解决。

除此之外6G的网络功能设计应确保高效设计，具有清晰的解耦性，同时可以进一步探索无状态架构。

四、6G系统设计及关键技术

6G的提出并非技术迭代的自然延续，而是受社会需求、技术瓶颈与产业发展的多重驱动。这次研讨会中明确，6G技术研发需突破现有通信范式，通过跨域融合、架构革新与智能升级，构建“全域互联、智能高效、安全绿色”的下一代网络。

（一）6G设计原则

聚焦功能精简与标准化：6G将通过“功能归一化”减少冗余配置，例如，针对网络切片功能， 6G计划将切片类型精简至3-4种核心模式（通用切片、低时延切片、广覆盖切片），并通过参数动态调整适配不同场景，既降低运维成本，又保证灵活性。此外，6G将严格限制同一功能的多选项设计，例如无线接口的调制编码方案（MCS）仅保留5-6种核心组合，避免5G中“百余种MCS选项导致终端适配困难”的问题。云原生与AI原生深度融合：6G网络将全面基于云原生架构，通过容器化、微服务化实现网络功能的弹性部署与按需扩展。同时，AI/ML将作为“原生能力”嵌入6G网络的无线接入网、核心网、网络运营管理等。模块化与可扩展性：6G将采用“基础平台+功能模块”的架构，支持按需集成技术组件。互操作与增强安全性：6G网络应设计具有可互操作接口和统一管理框架的组件，以确保互操作性并避免碎片化，同时提供增强的安全性和隐私性，以确保6G系统安全。新服务的支持：6G应原生支持IoT（物联网），启用由AI原生、可编程和服务感知的6G RAN驱动的服务感知智能网络，并通过无缝整合TN和NTN以提供无处不在的覆盖。

（二）6G无线接入网设计

空口技术革新：6G无线接口具有基于5G NR的某些特性（例如波形，调制和信道编码），并可能进行增强。不过，3GPP强调，这些技术需通过实测证明增益效果，否则将维持5G NR的核心设计。同时精简6G RAN功能设计，降低相同功能的多个选项，避免过多的网络配置。全域无缝覆盖技术：6G RAN将通过“地面网络（TN）+非地面网络（NTN）”协同实现全域覆盖。此外，6G将统一地面与NTN的物理层设计，使终端无需额外硬件即可在两种网络间无缝切换。从一开始就需要设计具有可扩展设计的多种设备类型。AI驱动的无线资源管理：6G RAN将基于5G-A已构建的可扩展AI/ML框架，具备原生支持AI/ML生命周期管理的能力，同时探索新的用例。

（三）6G核心网设计

独立组网（SA）架构：6G核心网倾向于采用单一的6G独立架构，并以SA模式作为基准。6G的核心网将被设计成为能够满足人工智能、连接性、安全/隐私/韧性等方面的新要求的网络；同时可能复用5G SBA/SBI框架，并研究该架构的增强方面；在网络设计方面，将简化核心网架构并精简NF定义和交互/接口/协议。统一网络暴露与API生态：6G将构建一个统一的网络暴露框架，用于简化3GPP范围内的暴露框架，并通过开放API将网络能力赋能给第三方，促进通信网络生态的良性发展，提升效益。多接入技术的集成与互操作：6G核心网将支持“一网统管”多种接入方式，通过统一的网络及接口设计，实现终端在不同网络（如5G/6G蜂窝、Wi-Fi、固定无线接入（FWA）等）间的无缝切换。

（四）6G关键技术设计

1．迁移路径与互通策略

6G将优先采用独立组网（SA）作为基础架构，并通过MRSS（5G+6G频谱共享）、6G-6G载波聚合及5G-6G双连接等技术实现频谱高效利用与跨代协同，保障网络平滑过渡。在互通策略上，6G将重点实现与5G系统的无缝衔接，支持单/双注册模式；与4G系统的互通将大幅精简，以减少架构依赖；同时明确不再支持与2G/3G系统的互通，以聚焦技术演进与架构简化。

2．频谱

频谱规划是6G性能提升的关键，其核心方向是：在持续优化现有频谱（FR1/FR2）效率的同时，重点开拓中高频段新频谱以满足超大带宽需求。部署上将重用现有中频段站址以降低成本，并通过演进MIMO技术来提升高频段性能，最终实现高效、低耗、简化的频谱资源管理。

3．AI与6G的双向融合

6G将深化AI与网络的双向赋能，一方面利用AI优化网络运营与性能（AI for 6G），另一方面通过网络架构原生支持分布式AI应用的训练与推理（6G for AI）。

4．感知与通信融合（ISAC）

感知与通信融合是6G的核心能力，旨在实现通信与感知任务的协同。其发展将聚焦于构建统一的融合框架，支持从基站到终端的多源感知（包括射频与非射频），并完成对感知数据从检测、处理到开放的全生命周期管理，同时探索更多潜在的应用场景。

5．能效与可持续性

6G将能效与可持续性作为核心设计目标，致力于从网络与终端侧实现原生能效优化，并推动净零碳排放。为实现该目标，将构建覆盖全网的碳足迹感知能力与可持续性KPI监测体系，并研发高效的媒体传输架构，实现基于能效自适应的QoS/QoE管理。

6．网络与计算融合

6G将从5G的“通信为中心”向“通信与计算融合”演进，构建一体化系统，实现移动网络中计算与通信能力的深度集成，支持终端算力向网络卸载。

7．非地面网络（NTN）集成

6G将推动地面与非地面网络的深度融合，核心方向包括：构建统一的空口架构以简化设计；在5G基础上增强NTN能力，如支持无GNSS运行与跨轨道管理；并拓展支持星地Mesh通信、定向广播及为航空器等移动平台提供卫星回传等服务。

8．运营、数据与协议框架

为支撑6G网络的智能化与自动化目标，需构建一个由统一数据、智能编排与高效协议协同工作的支撑框架。

统一数据底座与智能编排，6G将构建统一的数据管理框架，实现对网络感知数据、AI生成数据等多源数据的标准化采集、存储、关联与开放，为智能决策提供燃料。在此基础上，管理与编排系统将向AI驱动和意图驱动演进，通过数字孪生实现故障预测与网络优化，并适配感知、计算等新型服务的管理需求，最终迈向“零人工操作”的自动驾驶网络。高效协议支撑，为承载上述能力，Stage-3协议需全面优化。控制面与用户面协议将评估并引入更高效的选项（如QUIC），以降低时延、提升可靠性。同时，协议栈需原生支持AI Agent通信、可编程数据转发路径，并为计算、感知等新型服务提供灵活适配。

9．语音与监管服务

6G将延续并增强对语音、应急通信、合法监听等基础服务以及监管服务的支持。

10．安全体系

6G安全体系将从多维度强化防护能力，构建覆盖网络全要素的纵深安全体系。其核心演进包括：引入后量子密码（PQC）以应对量子计算威胁；向零信任架构（ZTA）演进，实现动态访问控制；强化AI安全与隐私增强技术（如数据最小化、同态加密），保障数据与模型安全；并通过安全即服务（SECaaS）和统一的用户授权框架，实现安全能力的按需交付与合规使用。

五、3GPP 6G工作规划与时间线

3GPP已明确6G的分阶段研究路径，如下图2所示，按照计划3GPP将于2026年完成6G需求研究（Release 20），并于2029年前后完成首版6G技术规范（Release 21）。