6G技术和应用——沙特国王大学学报

制作和主办：Elsevier沙特国王大学学报6G技术和应用岛湾放大图片作者：Abdel Hakeema，b，Hanan H.Husseinb，HyungWon Kima，a电子工程学院，忠北国立大学，清州28644，韩国b埃及吉萨电子研究所计算机和系统系阿提奇莱因福奥文章历史记录：2022年1月28日收到2022年3月21日修订2022年3月21日接受2022年3月30日在线提供保留字：蜂窝通信6G驱动程序标准化6G需求研究活动无人机网络未来工厂本地化CAV网络HW-SW划分B5 G项目5G先进A B S T R A C T第五代（5G）移动通信技术现已在多个国家广泛应用，拥有数百万5G客户。因此，现在是学术界和商界关注下一代的时候了。本文将概述第六代（6G）移动网络，包括动机，用例场景，需求，支持的研究项目和技术。我们讨论了超越5G（B5G）的演进和先进的5G功能，以预测关键的6G需求并强调6G功能。我们还介绍了6G场景、需求以及与5G兼容的技术组件。此外，讨论了6G研究的现状，并探讨了规范和监管的粗略路线图。然后，我们描述了一些潜在的应用，它们的好处，概念和研究方向。我们通过在垂直市场推出最新的6G产品，探索6G的业务方向。我们还提出了网络架构愿景和硬件软件设计的演变，以满足6G应用的更高要求本文还对现有的6G趋势、技术、应用、工业市场以及最有前途的6G应用的网络结构进行了全面的调查。©2022作者（S）。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一个开放的访问CC BY-NC-ND许可证下的文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。内容1.导言24201.1.6G驱动因素和移动流量增长24211.2.论文投稿24222.早期移动网络的演进24232.1.从1G到4G的演进24232.2.5G 2423的演进2.2.1.5G时间轴24232.2.2.5G功能、部署模式和计划24242.3.6G 2425的演进2.4.2030年以后的6G新场景3.现有的6G调查24264.6G需求和能力24284.1.网络灵活性2428*通讯作者。电子邮件地址：hwkim@cbnu.ac.kr（H. Kim）。沙特国王大学负责同行审查https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2022.03.0191319-1578/©2022作者。由爱思唯尔公司出版代表沙特国王大学这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表沙特国王大学学报杂志首页：www.sciencedirect.comS.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报24204.2.端到端通信24284.3.高覆盖率24284.4.嵌入式设备的多样性4.5.认知网络24294.6.网络计算24294.7.可信系统24295.6 G网络架构愿景和硬件-软件演进24295.1.6G架构愿景24295.2.6G未来软硬件展望24305.2.1.HW-SW分频器24305.2.2.HW-SW对称24305.2.3.HW-SW分离24305.2.4.6G 2430中的微纳米技术6.B5G和6G垂直行业项目24316.1.B5G项目24316.1.1.MARSAL项目24326.1.2.TeraFlow项目24326.1.3.DAEMON项目24326.1.4.REINDEER项目24326.2.6G项目24336.2.1.Hexa-X项目24336.2.2.DEDICAT6项目24336.2.3.RISE 6G项目24336.2.4.Meta项目24346.2.5.6G BRAINS项目24347.6G应用需求和挑战24347.1.电子健康24347.2.无人机（无人驾驶车辆）24357.3.未来的工厂7.4.中国人24377.5.联网自动驾驶汽车（CAV）24388.结论2439竞争利益声明确认2440参考文献24401. 介绍第五代（5G）无线电网络的全球实施预计将在2020年完成，具有额外的高容量连接，极高的可靠性和有保证的低延迟。然而，5G将无法满足2030年以后所有未来应用的需求。此外，为了增加覆盖范围和降低功耗，预计第六代（6G）移动网络将提供更广泛的包括波形设计、多址接入、信道编码方法、不同天线技术、网络切片和云边缘计算在内的几项技术进步都被用于解决6G网络中的这些要求。6G影响了四个重要的未来发展关键（You等人，2021; De Alwis等人，2021年）。这些关键包括全球覆盖、各种频谱、各种新应用和服务以及强大的安全性。第一个密钥通过合并陆地和非陆地网络来提供集中的空中、地面、空间和海上通信网络（Yazar等人，2020;Ray等人，2021年，如图所示。1.一、相比之下，第二个关键引入了额外的无线电频段，包括sub-6GHz、毫米波（mmWave）、光通信和太赫兹（THz）。这些额外的频带将提高连接的能力和效率。第三个关键是使用人工智能（AI）和大数据技术的完整应用程序和 由于具有不同无线接入技术的不同系统产生的大量数据集，6 G技术 规 范 需 要 全 面 的 带 宽 利 用 率 和 天 线 设 计 （ Elmeadawy 和Shubair，2019; Bariah等人，2020年; Yang等人，2020; Sheth等人，2020年）。第四个关键包括强大的安全解决方案，可提供升级并提高网络的可信度（Huang等人， 2019年）。必须引入新的安全解决方案来支持物理层本文全面介绍了6G的需求和6G网络面临着多项挑战，其中数据处理、检测系统、网络监控和数据安全是最紧迫的问题。由于部署分布式人工智能的各种功能和挑战，万物互联（IoE）带来了关键的安全挑战鉴于这些新连接的设备所经历的高度移动性，它们经常在互连网络之间切换并从其他网络寻求服务，从而导致安全困难和数据隐私问题。预计6G中的端到端延迟将减少到一毫秒或更少，以达到增强型超可靠和低延迟通信（EURLLC）服务的几微秒此外，对于6G，网络能效需要比5G提高10倍，比4G提高100倍（Pereira和Sousa，2004年）。它有望为资源有限的设备提供极低功率的传输。先进的主动管理系统将实现高达每小时1000公里的快速移动，实现高机动性。将检查安全程序的延迟影响，以确保EURLLC的服务质量得到维护。这同样适用于寻求保证服务和资源可用性的极其有效的安全机制的苛刻客户。万物互联在实施S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报2421Fig. 1. 海陆空一体化的6G预期网络。以及管理新的分布式智能AI和机器学习安全机制（Rupprecht等人，2018; Hakeem等人， 2020年）。1.1. 6G驱动因素和移动流量增长新一代移动通信几乎每十年就大约在1980年，高级移动电话系统（AMPS）在美国引入了第一代（1G）模拟蜂窝网络，在欧洲引入了北欧移动电话（NMT）1990年左右，第二代（2G）数字蜂窝网络取代了1G模拟系统。全球移动通信系统（GSM）是一个巨大的商业 成 功 ， 允 许 超 过 十 亿 人 使 用 移 动 电 话 、 文 本 和 数 据 服 务（Pelkmans，2001）。第三代（3G）系统（Dasilva等人，1996年）被设计并且最初在2001年实现，以提供每秒几兆比特的高速数据接入2009年12月，世界上第一个商用长期演进（LTE）网络在斯德哥尔摩和奥斯陆推出，提供世界上第一个4G移动宽带服务（Arshad等人，2010年）。4G系统鼓励智能手机的增长，催生了一个每年价值数万亿美元的移动互联网行业。终于，我们在2019年 4月进入了5G时代5G将移动通信服务从人类扩展到像前几代一样的物体和垂直业务。移动订阅的潜在规模已经从数十亿人增长到实际上无数的相互连接的人、计算机和事物。它支持移动宽带、工业4.0、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、物联网和自动驾驶等服务（Hakeem等人，2020年）。在线教育、远程工作、自动无人驾驶汽车、机器人和智能医疗保健代表了5G服务，展示了网络数字基础设施的相关性然而，5G目前正在全球范围内实施;现在是学术界和工业界关注6 G网络以满足信息通信技术未来的时候了2030年的ICT需求我们介绍了一些开拓性的努力，下一代无线网络已经进行。2018年7月，ITU-T标准部门成立了一个名为“网络2030技术”的焦点小组。该组织计划研究2030年及以后的网络能力（Rout，2020），包括全息通信、智能、多感官体验、触觉互联网和数字孪生。许多必要的6G技术项目在2020年初启动 为了塑造欧洲的数字未来，欧盟委员会加快了对千兆位连接项目的投资（Chowdhury等人， 2020年）。下一代移动网络（NGMN）于2020年10月宣布了其6G愿景。ITU-R于2020年 2月同意启动关于国际移动通信（IMT）演进的未来技术发展的研究（系列，2015）。 其6Genesis项目专注于具有挑战性的研究领域，如可靠的无限无线连接、分布式计算、智能以及未来电路和设备的天线（Chen等人， 2020年）。美国移动通信领域的几家知名企业也开始或宣布了6G研究计划。智能产品、服务和应用的前所未有的增长移动宽带的扩展在过去十年中使智能手机和平板电脑的数量呈指数级增长。移动终端的采用率在不发达国家仍然很低;因此，这一趋势将持续到2020年代。 图到2030年，将有171亿人使用MBB。然而，随着MBB用户数量的增长，每个MBB用户的业务需求也增长。这是由于移动视频服务的普及和移动屏幕质量的不断发展。机器对机器的M2M终端将在2030年饱和，同时以人为中心的通信也将饱和。到2020年，全球M2M用户将达到970亿，增长14倍，如图所示。3.第三章。S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报2422图二、根据ITU-R报告M.2370-0估计的2020年至2030年移动宽带用户订阅量（单位：10亿）。见图4。根据ITU-R报告M.2370-0，从2020年到2030年的每月估计用户流量（1艾字节（EB）= 106太字节（TB），1 TB = 103千兆字节（GB））。图三.根据ITU-R报告M.2370-0估计的2020年至2030年的机器对机器（M2M）宽带订阅量（以十亿计）。最近的一项研究发现，移动视频流量已经占所有移动流量的三分之二（Zhang et al.，2019年）。丰富的视频服务正在推动某些发达国家的流量增长，AR和VR应用将继续长期扩大这些国家的流量。每月移动数据使用量将从2020年的约5 GB增加到2030年的250 GB以上，如图所示。 四、2030年及以后移动流量的大规模增长将使5G系统不堪重负。根据ITU-R的数据，由于许多丰富的视频应用、更高的屏幕分辨率和移动云服务，全球移动流量将从2020年的每月62 EB增长到2030年的每月5036 EB以上（Union，2015）。爱立信最近的一份报告支持了这一点，该报告显示，2019年底全球移动流量达到每月33 EB（爱立信，2020年），如图所示。 五、1.2. 书面捐款本文包括6G驱动因素和详细的流量增长，根据标准和最近的行业报告和白皮书图五.根据ITU-R报告M.2370-0，从2020年到2030年的每月估计总移动流量（1艾字节（EB）= 106 TB，1 TB = 103 GB）。报纸我们正在为基于6G的未来提出一个路线图，当前的研究工作和当前的6G项目。大部分6G调查和教程集中在许多方面，而没有为所提到的技术提供详细的框架结构。此外，它缺乏工业部门的贡献，而工业部门的贡献对于部署和实施任何技术都非常重要。一些调查讨论了6G的工业应用子行业（Nguyen等人，2021; Padhi和Charrua-Santos，2021; Padhi和Charrua-Santos，2021）。他们鼓励我们对有关实施和部署新的6G工业应用的工业项目、资金、成果和计划进行深入讨论。本文涵盖了6G网络的最重要方向。我们还提供了一些新兴的应用程序，其优点，概念，挑战和要求的详细描述。我们总结的文件贡献如下：S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报2423研究早期传统移动网络中引入的通信困难。讨论5G设计的进步如何影响6G讨论先进5G的演进和时间轴提出6G技术框架组件及其要求介绍6G网络架构愿景及相关问题从6 G角度介绍硬件-软件演进从贡献、资金和产出介绍最新的6G项目，说明他们的挑战，协调员和参与者。为6G应用及其需求● 介绍最新的6G应用及其需求本文的其余部分组织如下。第2节介绍了移动蜂窝网络的发展、5G的演进以及5G之后的新场景。第三节介绍了6G相关工作。第4节介绍了6G的要求和能力。第5节讨论了6 G网络架构愿景和硬件-软件演进。第6节提供了B5G和6G垂直行业项目。第7节介绍了6G的主要预期应用，而研究在第8中结束。表1总结了本文中使用的首字母缩略词2. 早期移动网络本节讨论从1G到6G的我们还介绍了表1缩略语摘要缩略语定义毫米波太赫兹万物互联增强型超可靠和低延迟通信AMPS高级移动电话系统NMT北欧移动电话GSM全球移动通信CDMA码分多址LTE长期演进VR虚拟现实AR增强现实ICT信息通信技术下一代移动网络IMT国际移动通信MBB移动宽带M2M机器对机器FCC联邦通信委员会MIMO大规模多输入多输出3GPP第三代合作伙伴计划IAB集成接入回程CN核心网络RAN无线电接入网络OWC光无线通信DRL深度强化学习IWD智能穿戴设备H2H医院到家服务WBAN无线体域网无人驾驶航空器FAA联邦航空管理局LoS视距SLAM同时定位和地图构建CAV互联自动驾驶汽车根据未来应用的需求，对6G新场景和新用例进行分析。蜂窝移动通信的发展如图所示。 六、2.1. 从1G到4G最初，1G网络仅在20世纪80年代设计用于提供语音通信。它使用模拟调制技术来传输数据，不符合定义的无线标准。这一代有几个问题，包括切换，安全性和传输。在第二代移动电话中，像TDMA这样的数字调制技术被用来提供语音和文本消息服务。这个时代很大程度上依赖于GSM移动通信系统。在2G认证中采用了挑战和响应技术。自2000年推出以来，3G网络为客户提供了高达2Mbps的下载和上传速率。电视流、互联网浏览和视频流等现代服务现在可以以以前在移动通信中无法想象的速度访问。2009年，在4G网络上的下行链路传输中实现了高达1Gbit/s的传输速率（Chih-Lin等人，2016年）。4G网络可以处理高频谱效率和低延迟（DVB）。4G网络、IP核心网、骨干网、接入网都包含了大量的智能移动终端。对于4G网络，认证和篡改是两个最关键的安全问题。2.2. 5G的演进随着5G网络接近商业化，复杂的系统和高安全性设计可能会提高数据传输速度。5G的独特之处在于，它有潜力连接不断增加的设备，同时仍然为所有网络参与者提供更高质量的服务。2.2.1. 5G时间轴2012年，国际电联通信技术组织开始向5G过渡，启动了一项为2020年及以后创建IMT系统的计划根据GlobalData，以下是5G主题旅程中最重要的里程碑2012年，国际电信联盟（ITU-R）开始致力于建立内部移动电信（IMT）网络的计划英国欧盟委员会资助了5G网络，作为其2013年ITU-R于2015年发布了IMT-2020愿景，其中包括5G需求清单。Verizon专有的5G无线电标准的预商用测试欧盟鼓励公共和私人投资5G基础设施。用于5G无线服务的高频段频谱于2016年由美国联邦通信委员会（FCC）授予。3GPP于2017年批准了第一个5G版本，这是建设商用5G网络的重要一步在2017年下半年，中国三大领先运营商在许多城市测试了5G技术。2018年，平昌冬奥会包括5G应用演示。韩国的5G频谱拍卖已经结束，计划于2019年4月部署。3GPP就5G标准达成一致，这些标准可用于没有现有基础设施的地区，为5G部署铺平了道路。截至2018年，英国的移动运营商已经为2.3GHz和3.44 GHz频谱投资了14亿英镑。AT T的新移动5G服务于2018年在美国十几个主要城市地区提供。中兴通讯在中国，北欧国家和中东推出了中兴Axon 10 Pro 5G。2019年成为第一款5G就绪的移动智能手机。●●●●●●●●●S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报2424见图6。 蜂窝移动通信的演进。5G标准的第16版（NR第2阶段）已于2020年完成。截至7月，中国拥有超过1亿5G 用户，成为全球COVID-19 疫情延迟了3GPPRelease 17标准于二零二零年的完成日本计划在2021年推迟的东京夏季奥运会期间将5G技术用于智慧城市应用。第17版标准预计将于2022年完成。根据GlobalData的数据，到2025年将有30亿5G移动用户，占所有移动用户的28%。到2030年，所谓的6G技术将成熟（Chandramouli等人，2019年）。2.2.2. 5G功能、部署模式和计划下一个5G蜂窝标准的第18版和后续版本在第三代合作伙伴计划（3GPP）于2021年4月宣布时将被称为5G高级。5G技术的非独立（NSA）新无线电（NR）标准于2017年底交付。随着5G部署的第一阶段开始，NSA和非NSA的5G网络正在全球范围内部署。现在等待5G高级标准的到来，蜂窝行业正在期待它的到来。3GPP宣布将对现有标准进行大幅升级，以提高效率并增加功能。诺基亚5G网络中的大规模多输入多输出（MIMO）性能通过MIMO5G Advanced得到改善。当在发射器和接收器两者处使用多个天线时，数据传输速率可增加。增加系统中的发射机和接收机的数量以支持许多用户被称为大规模MIMO。根据贝尔实验室的说法，预计5G Advanced和未来标准将需要处理64到512个收发器的基站因此，用于商业网络的5G高级系统将能够更好地服务于具有许多高吞吐量数据用户的网络我们将在下面讨论高级5G的实现功能和计划RedCap（Reduced Capacity）将成为Release 17标准的一部分。对3GPP Release 17规范的升级称为RedCap，它规定了支持5G的设备在新标准下如何使用更少的带宽。RedCap允许可穿戴设备和物联网设备在20 MHz信道中运行，而不是5G NR通常使用的100 MHz信道。当前5G NR和RedCap设备的可靠性将得到保持，而RedCap设备的带宽要求在Release 18中有所降低。精确计时：许多行业，如银行、工业物联网和智能电网技术，都依赖于毫秒级的精确计时。诺基亚表示，5G Advanced将通过直接从网络提供时间参考来保护卫星通信免受恶化或丢失。企业用户将受到3GPP Release 17升级冻结的影响，预计将持续到2022年第二季度。兼容设备将能够在非地面网络升级后与5G卫星通信。可穿戴设备和物联网设备将受益于Release 17中较慢的传输速率改进定位：由于修订后的标准，客户将受益于定位精度的使用波束成形和基于时间的方法，诺基亚声称5G Advanced将把蜂窝定位精度提高到10厘米以下。在没有GPS卫星连接的情况下，设备将能够以厘米的精度在内部移动。5G使用AI的进步：AI和ML的进步将用于5G Advanced，以增强多天线系统的性能并实现智能网络管理。该技术可以支持建立在经验证的AR和VR应用上的延展实境（XR）通信提高能源效率是5G●●●●S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报242572×●●先进根据爱立信的说法，这将通过网络3GPP规范的版本18将包括用于基站能量使用的模型和用于减少功率使用的方式。5G运营商的进步：然而，运营商已经在计划更先进的5G版本。从XR体验到网络中的AI和ML方法，AT T Labs声称Release 18将提供各种系统升级，包括对垂直服务的支持。报告提到，这些要求要到2024年初才能完成。AT T正在参与3GPP并与要求密切合作。它预计Release 18的功能将在18到24个月内实现。预计5G当前阶段将在数据吞吐量、位置、时间和覆盖范围方面提供显著改善（Agiwal等人，2016; Ziegler等人，2019年）。所有这些改进都为6G的发展铺平了道路。2.3. 6G的演进新的6G应用将比当前的5G网络有更多的要求和更大的网络容量因此，新的6G应用将需要比5G网络更广泛的网络下一代无线网络将成为我们未来生活方式、行业和社会的重要组成部分之一。无线网络将成为人类和智能机器之间的纽带因此，研究界和工业界应该改进这些网络，以实现共同的愿景（Goyal等人，2019年）。2030年将见证无线通信的巨大进步。未来的通信应该有基本的潜水员：系统的可靠性;设备效率的可持续性，简化生活的自动化和数字化，以及满足应用需求的无限连接预计这个时代将向自动化方向发生重大6G应该允许任何东西随时随地进行通信。如今，由于新的应用需求，下一代无线网络应该实现多个因素来满足这些应用的QoS。此外，在通往2030年的道路上，我们可以假设下一次进化将以更高的速度进行，需要无线网络支持。下一代应该支持极高的数据速率、极低的端到端延迟、更高的可靠性、巨大的小区容量和扩展的覆盖区域，以支持高要求的应用，例如虚拟、增强和混合现实以及敏感操作的远程控制。下一代应该达到以下要求（Jaber等人，2016; Khan等人，2020;Tomkos等人，2020; Hayes，2020）。● 非常低的延迟通信（10l s● 峰值数据速率至少为1 Tb/s。● 支持高机动性（≥1000km/h），以支持航空公司系统。万物互联带来的巨大容量（10台设备/km）降低能源消耗，引入绿色通信（100个数据速率达到10 Gb/s（*10倍于5G）。频谱效率（5G的5高3D覆盖范围扩展，包括陆地、空中、太空和海洋领域。图7显示了5G和6G在每个网络的基本要求方面的定量比较。2.4. 2030年以后的6G新场景新的应用场景将持续上升，直到2030年。场景分为三类：智能生产、智能生活和智能社会。2030年后的典型用例（Sodhro等人，2020;Khan等人， 2020年）。智能生产：通过将发展中的技术应用于农业和工业，数字经济可能会过度增长。 6G将通过信息化实现智能制造。例如，无人机用于农业。机器人技术和虚拟现实将提高生产效率。随着数字孪生等现代技术的发展，6G将具有更重要的智能制造。智能生活：双体区域网络联觉互联网和智能交互可能会在2030年改变我们的生活。智慧社会：2030年的泛在覆盖网络将大大扩展公共服务覆盖范围，连接数字化和智能化见图7。 5G和未来6G在需求方面的量化比较。●●●●●●●S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报2426--谈话在区域之间划分。总的来说，6G网络将加强社会治理，为更美好的社会提供坚实的基础。图8示出了6G网络中出现的新场景。我们还介绍了5G网络和6G网络中的一些用例，并在关键要求方面进行了比较，如表2所示。3. 现有的6G调查6G网络已经成为许多研究的主题（Yang等人，2019; Letaief等人，2019; Tariq等人，2020; Zong等人，2019; Tang等人，2019; Dang等人 ， 2019; Viswanathan 和 Mogensen ， 2020; Zhang 等 人 ， 2019;Giordani等人，2 0 2 0 ;陈见图8。 2030年后的6G三大场景表25G与6G：需求及其用例。5G用例6G用例数据速率110Gb=s远程医疗100Gb=s1Tb=s3D全息AR/VR机械臂覆盖范围扩展0.1 km物联网网络3D覆盖场景（10000米（天空，200海里）陆地、空中、空间和海洋领域，超大规模物联网网络功耗10年电池寿命物联网设备50倍的改进与5G相比，近（1 Tb/J）可穿戴用户设备零能耗设备端到端延迟1可靠通信99.9%车载网络远程医疗<1ms医疗保健网络AR/VRAriel无人机（UAV）机械臂~99.9999%医疗网络AR/VRAriel无人机（UAV）机械臂大规模连接和感知1百万vice=km2物联网设备10百万vice=km2可穿戴用户设备AR/VRIOE频率扩展和频谱改进用于固定接入的3- 300GHz高达1THz毫米波Sub-6 GHz探索THz频段（300 GHz以上）高清晰度成像和频率非RF（例如，光谱定位移动性和速度支持500km=hr车辆网络1000km=hr陆地、太空、海洋、航空和航空S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报2427例如，2020; Saad等人， 2019年）。最近，与6G有关的出版物数量明显增加。Yang等人（2019）研究了6G无线网络技术选项。作者首先概述了6 G的时间-频率-空间资源消耗。Letaief等人（2019）描述了6G蜂窝系统中广泛的AI支持的创新服务。他们还研究了基于AI的6G架构和新兴的AI应用。 塔里克等人， 2020）介绍了6G应用、支撑技术和开放研究问题。Zong等人（2019）调查了6G技术及其架构。Tang等人（2019）回顾了几种使用车辆网络的机器学习技术，并提出了智能6G网络的路线图。在（Dang等人，Dang等人指出，6G目标应该以人为本，安全和隐私是支持6G的基本要素。他们还预测，综合框架和新技术必须实现这一目标。根据Viswanathan和Mogensen的说法，预计将定义6G需求的新主题已经在他们对6G通信需求和技术的研究中概述（Viswanathan和Mogensen，2020）。Zhang等人（2019）预测，6G成功的秘诀是从客户的角度快速大幅降低成本作者还讨论了未来推出6G网络可能出现的问题。他们重点讨论了6G的核心技术和未来愿景。讨论了6G用例和要求，包括最大数据速率、应用数据速率、空中延迟、能耗和连接密度。Giordani等人（2020）聚焦于向6G演进的无线通信技术及其用例。此外，作者还重点介绍了6G主要使能技术及其伴随的问题和潜在用途。此外，他们还谈到了6G网络将如何融入智能。Chen等人（2020）提供了一个全面的综述，旨在阐明6G移动通信系统如何解决吞吐量、数据速率、覆盖范围和移动性等问题。Saad等人（2019）强调了6G的实现、技术和未解决的研究问题。Kato等人（2020）研究了几种机器学习方法，并确定了智能6G系统中的许多关键挑战。Gui等人（2020）定义了6G的AI，涵盖了6G标准化、性能指标、方法和未来无线系统的框架。Tataria等人（2021）提出了对6G挑战和机遇的新的全面讨论。随后讨论了允许6G应用所需的技术要求他们研究了在所有层（即，从应用到物理层）。Mahdi等人（2021）研究了5G无线网络的技术限制和6G通信网络的预计障碍。他们研究了三个要求极高的领域的应用：物联网、能源（IoT）和机器学习。Hakeem等人（2022）提出了6G应用和技术的讨论，并介绍了6G网络表3现有调查和教程比较。最新技术讨论主题主要贡献出版日期Yang等人（2019）解读6 G赋能驱动●勾勒6 G时频空资源消耗-第6G赋能驱动因素Letaief等人（2019）6G愿景● 6G愿景介绍介绍6G网络架构和6G中的关键使能因素（2020） 关于6G技术和开放问题的讨论●介绍6G应用，支持技术和开放研究问题七月2019八月2019八月2019Zong等人（2019）教程讨论了6G关键驱动因素Tang等人（2019）车载通信中的机器学习基于6G● 研究6G关键驱动因素和技术研究6G新架构需求介绍6G网络● 基于车辆网络的几种机器学习技术综述展示智能6G网络2019年9十二月2019Dang等人（2019）6G愿景与安全挑战● 6G目标以人为本，安全和隐私是支持6G的基本要素。实现6G目标的综合框架。一月2020Viswanathan和Mogensen（2020）●展示新技术、新频谱、新安全解决方案研究6G中的通信需求和AI使用三月2020Zhang等人（2019）关于在6G中协助AI的6G调查●利用AI应用降低6G成本研究客户三月2020Giordani等人（2020年）·介绍主要的6G技术●回顾当前的无线通信技术，6G及其使用案例三月2020Chen等人（2020）关于6G问题的调查●解决吞吐量、数据速率、覆盖和移动性问题四月2020Saad等人（2019）关于6G技术的讨论●提出开放的研究问题支持6G技术五月2020Kato等人（2020）将机器学习部署在6G● 研究几种机器学习方法确定智能6G中的关键挑战六月2020Gui等人（2020）关于6G的AI调查● AI为6G覆盖6G标准化，业绩指标，方法和未来无线系统的框架。六月2020Tataria等人（2021）全面调查的讨论6G的挑战和机遇● 讨论允许6G应用所需的技术要求三月2021四迈赫迪等人（2021）关于5G到6G改进的调查●着眼于三个 要 求 极高的 行业的应用：物联网、能源（IoT）和机器学习八月2021Hakeem等人（2022年）关于6G应用和技术在安全方面的● 研究6G安全挑战和需求在需求和安全问题提出6G安全架构研究6G三月2022S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报2428结构他们还提出了有前途的6G技术和应用的安全结构和要求。此外，他们还详细讨论了6G之前的所有传统移动网络，以解释影响6G网络部署和实施的障碍和改进。表3显示了主要讨论的主题和最近与6G相关的重要贡献。4. 6G需求和能力本节介绍部署6G网络的要求和所需功能（Wikström等人，2020年，如图9所示。图9还阐明了6G网络增强所需的领先技术。4.1. 网络灵活性6G的目标是提高能源使用、安装成本、网络增长和管理，以提高网络灵活性。确保主动网络安装的机制对于未来部署低成本和高容量的弹性网络至关重要。主要的困难是将所部署的网络节点的常规服务提供商与非陆地、自组织、移动节点相结合。5G集成接入回程（IAB）和多跳通信对于动态6G网络部署至关重要。需要将传输层增强为灵活的、可扩展的和可靠的，以处理6G用例的 新 部 署 选 择 （ Song 等 人 ， 2020年）。未来的部署将不那么集中，核心网（CN）和无线接入网（RAN）将有更多的共享平台。此外，他们正在通过结合RAN和CN功能来消除网络功能的重复。需要适当的组合来提供具有更高性能的新用例管理和部署的灵活性，同时保持网络操作和开发工作的可管理性（Tomkos等人， 2020年）。4.2. 端到端通信未来的6G服务需要高性能连接来满足动态行为、最特殊的带宽要求和鲁棒性。此外，端到端网络连接会影响弹性措施、网络合作、端到端演进协议和延迟管理。必须支持需要在端到端传输和连接同样，关键的网络基础设施必须是可访问的，并有商业监控。此外，对安全端到端通信的日益增长的需求需要所有网络实体和应用之间的未来的通信利用对多址技术和不同应用的新的受限要求这是开发6G网络以管理弹性和流量的重大进步（Han等人， 2021年）。许多服务和用例都需要更低的延迟要求和最大的延迟容限。此外，可预测的延迟将使集中式和分布式部署方法的新用例成为4.3. 高覆盖率新的无线电接入解决方案应在几个方面提供出色的性能，以允许以合理的价格提供新服务。首先，需要更高的数据速率和延迟性能。此外，要保持更高的业务需求，必须有良好的网络接入覆盖.因此，6G需要引入新的网状网络技术以及更集成的接入和回程网络，以实现低成本的容量增加和密集网络部署（Giordani和Zorzi，2020）。见图9。 6G能力和关键技术组件。S.A. Abdel Hakeem，H.H.Hussein和H.金沙特国王大学学报2429对于无线连接来说，频谱是至关重要的资源。6 GHz的低频带被4G/5G利用，尽管它们在6 G时代也将是重要的（Liu等人，2020年）。考虑到最少的新频谱预计，6G无线电接入必须与前几代共享频谱。6G将利用5G建立的24至52 GHz之间的毫米波频段，并计划扩展到100GHz。存在超过100 GHz的频谱的合理显著量的可能性。6G将网络接入扩展到传统的地面和非地面无线电接入。无人机和卫星可以代表非地面接入网络。它将是无线接入系统的无缝组件，提供全球覆盖（Vaezi等人， 2021年）。4.4. 嵌入式设备未来的服务将需要在所有地方和情况下的连接6G网络可以处理数十亿个微型嵌入式设备，同时提供可靠的、始终在线的连接（Hu等人，2020年）。高机器对机器通信现在提供高达100 kbps的数据速度。然而，在某些情况下，它们的电池寿命可能长达10然而，必须设计高能效的通信协议，因为所收集的能量的量通常相对较小（Qi等人， 2020年）。4.5. 认知网络我们必须综合利用这些网络的智能程度，以较低的成本实现预期的网络。认知网络将有助于提高能源效率和服务的可用性 我们假设这以两种方式发生：使用传统方法难以实现的优化，ML和AI可以提供帮助，以及开发控制系统以自主执行系统管理功能（Zhang etal.，2020年）。通过以意图的形式表达操作目标，人类将影响系统的表现。自动化管理需要更大程度的用户-机器接口抽象和理解和推理这些对象的策略能力。人类和分析算法将在共享学习中贡献知识和经验认知网络（Hussein et al.，2013）然后将利用这些组件来包括各种情况，识别适当的纠正措施，并计划针对其在网络中的性能的最佳行动方式（Wei等人， 2020年）。认知系统必须自然地适应周围环境，不断监测和学习以前的事件。了解早期的操作性能被发送回来，以实时增强设置，程序和软件。我们将看到针对网络内部物理和逻辑功能的攻击的持续改进。这种持续的优化可以大大使整个系统比现在更安全动态。智能将通过分布式网络以多种方式访问（Yang等人， 2021年）。4.6. 网络计算6G将把所有物理设备都带入计算。它将控制物理系统。通过虚拟化计算和存储，服务提供商可以提高应用程序的性能、可靠性和延迟。此外，网络计算将为企业和行业提供连接的服务和工具（Du等人，2020年）。为了与物理系统通信，开发了新的应用程序。因此，计算面临着新的挑战。新的定位，安排和软件编程方法，需要满足实时的最后期限。还有必要公开和最大限度地使用节能的专业计算设备。相反，应用程序开发必须更加肤浅。一旦更多的物体被连接起来，生态系统就需要创新。需要更多的效果来满足日益增长的定制应用需求。除了标准的API和抽象，还包括新的编程思想和更简单的模型。网络计算促进了新的软硬件系统的产生.网络边缘、中央云和设备都将获得应用程序。因此，6G将成为真正的创新中心。4.7. 可信系统构建可靠系统的基础是抵御、检测、响应攻击和偶然混淆并从中恢复的能力。构建可信系统的四个基本要素是使用私有计算解决方案、安全标识和协议、服务可用性以及安全保险和防御。人工智能将对上述四个领域的未来技术发展和安全产生重大影响。同时，AI组件的可信度变得至关重要（Ji等人，2021年）。安全支持和认证这些天来获得了很大的牵引力。当前最先进的安全支持设计是确保唯一产品版本安全性的有效方法。然而，还需要作出更多的改进。虚拟化和云计算增强，以及持续集成和持续交付程序以及人工智能都必须考虑在内。今天的安全保护方法应该在未来更新，以评估所有系统元素。在制定安全计划时，创建所有利益相关者批准的明确定义的标准和程序至关重要。机密计算是在处理和存储期间保护数据的强大范例。加密用于保护数据在云中不被篡改。硬件处理认证和流程，防止云提供商更改或更改硬件。信任根（RoT）机制是安全计算的基础。通过将数据