上周，國際標準化組織3GPP在韓國仁川舉辦6G國際標準研討會。作為全球首個6G國際標準研討會，此次會議受到業界高度關注。根據3GPP官方消息，748位專家參加了線下會議，加上線上參會人員，實際參會人數達1676位，共提交了219份會議文件，6G標準制定征程正式開啟。10年前5G標準開始起步，業界對于物聯網和(he)賦能行業(ye)充滿期待，那么10年后(hou)，6G標準化工作啟動，未來(lai)對(dui)于(yu)物聯網還會帶來(lai)哪些新的(de)場景和(he)技(ji)術(shu)？
在筆者(zhe)看來，6G時代(dai)，物(wu)聯網依然是其(qi)中一個重要賽道，納入6G標(biao)準(zhun)家族的(de)物(wu)聯網技術(shu)(shu)既有5G時代(dai)的(de)持續演進，又有6G新特征下全新的(de)物(wu)聯網技術(shu)(shu)問(wen)世。
回顧一下3GPP推出的物聯網標準歷程
3GPP作(zuo)(zuo)為全(quan)球(qiu)(qiu)影響力最(zui)大的(de)(de)(de)電信(xin)標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)組(zu)(zu)織(zhi)，承擔了移(yi)動通(tong)信(xin)的(de)(de)(de)國際標(biao)(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)制(zhi)定(ding)(ding)工作(zuo)(zuo)，早(zao)已成為全(quan)球(qiu)(qiu)移(yi)動通(tong)信(xin)發(fa)展(zhan)的(de)(de)(de)風向(xiang)標(biao)(biao)。物(wu)聯(lian)網(wang)技術的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)，尤其(qi)是(shi)蜂窩物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)(de)(de)全(quan)球(qiu)(qiu)標(biao)(biao)準(zhun)制(zhi)定(ding)(ding)，當然也(ye)離不(bu)開3GPP這一組(zu)(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)。因此，3GPP針對物(wu)聯(lian)網(wang)標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)工作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)歷程，基本反映了蜂窩物(wu)聯(lian)網(wang)技術的(de)(de)(de)變遷。研究(jiu)6G物(wu)聯(lian)網(wang)可能的(de)(de)(de)方向(xiang)，首先可以回顧一下3GPP對物(wu)聯(lian)網(wang)標(biao)(biao)準(zhun)化(hua)的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)。
1、初次擁抱物聯網
早(zao)在(zai)(zai)2005年(nian)，物(wu)聯網在(zai)(zai)很多場合以M2M（機(ji)(ji)器(qi)對(dui)機(ji)(ji)器(qi)通(tong)信）的名稱出現，這一概(gai)念已(yi)被(bei)廣泛接受(shou)。3GPP在(zai)(zai)那個(ge)時候已(yi)啟動了(le)MTC（Machine Type Communication）的研究(jiu)工(gong)作，即開始了(le)《Study on Facilitating Machine to Machine Communication in 3GPP Systems》的研究(jiu)項目。
根據3GPP的(de)工(gong)作流程，針對一項(xiang)(xiang)新的(de)技術(shu)標準(zhun)(zhun)(zhun)化工(gong)作分為研(yan)究項(xiang)(xiang)目(mu)（SI）和工(gong)作項(xiang)(xiang)目(mu)（WI）兩個階(jie)段(duan)(duan)，研(yan)究項(xiang)(xiang)目(mu)階(jie)段(duan)(duan)進(jin)行(xing)可(ke)行(xing)性研(yan)究，對業(ye)務需求、解決方(fang)案可(ke)行(xing)性進(jin)行(xing)評估，最終輸出(chu)技術(shu)報告(gao)；工(gong)作項(xiang)(xiang)目(mu)階(jie)段(duan)(duan)就開始了標準(zhun)(zhun)(zhun)的(de)制定，根據研(yan)究項(xiang)(xiang)目(mu)階(jie)段(duan)(duan)的(de)結(jie)論，形成相應技術(shu)規范，輸出(chu)標準(zhun)(zhun)(zhun)。
針對(dui)(dui)MTC的首(shou)個研究項(xiang)目于2007年在(zai)3GPP R8版本中以技術(shu)報告形式發布，并(bing)在(zai)后續開展標準(zhun)化工(gong)作，于2011年完成了(le)首(shou)個完整的技術(shu)規范，在(zai)3GPP R10版本中發布。筆者翻閱(yue)了(le)3GPP此前(qian)的部(bu)分技術(shu)報告和技術(shu)規范文檔，針對(dui)(dui)首(shou)個MTC的文檔如下：
該版本針對(dui)M2M通信在物流(liu)、健康醫療、遠程管(guan)理、無線支(zhi)付、無線抄(chao)表等(deng)方面(mian)的需求進行研究，支(zhi)持通過蜂窩網絡(luo)接入(ru)大量物聯網終(zhong)端。
2、針對終端的分類
對于物聯(lian)網(wang)(wang)的(de)支(zhi)(zhi)持(chi)，除了(le)(le)接入網(wang)(wang)的(de)架(jia)構、核心(xin)網(wang)(wang)支(zhi)(zhi)持(chi)等(deng)網(wang)(wang)絡側的(de)規(gui)(gui)范外，終(zhong)(zhong)端(duan)也(ye)(ye)需要有專門(men)的(de)標準(zhun)規(gui)(gui)范，才能(neng)實現有效通信。伴隨著4G LTE標準(zhun)的(de)制定，3GPP對于終(zhong)(zhong)端(duan)的(de)規(gui)(gui)范也(ye)(ye)在持(chi)續推進(jin)，最為典型的(de)是通過上下行速率對終(zhong)(zhong)端(duan)進(jin)行分(fen)類(lei)，適應了(le)(le)各種類(lei)別物聯(lian)網(wang)(wang)終(zhong)(zhong)端(duan)的(de)接入特點，這一(yi)分(fen)類(lei)在后續物聯(lian)網(wang)(wang)發展中產(chan)生(sheng)了(le)(le)重(zhong)大影響(xiang)。
3GPP在(zai)R8版(ban)本中(zhong)就包含了(le)對用戶終端接入能力(li)的(de)標準化工作，定義了(le)Cat 1-Cat 5的(de)等級，體現在(zai)TS 36.306規范中(zhong)。3GPP在(zai)后(hou)續版(ban)本中(zhong)持續研究和更新，如在(zai)R10中(zhong)定義了(le)Cat 6-Cat8，在(zai)R11中(zhong)定義了(le)Cat 9-10。
Cat 4以(yi)(yi)及以(yi)(yi)上(shang)(shang)級(ji)(ji)(ji)別(bie)的(de)(de)(de)終(zhong)端(duan)主(zhu)要針對(dui)手機終(zhong)端(duan)，這些級(ji)(ji)(ji)別(bie)需(xu)要更高速(su)率，而Cat 4以(yi)(yi)下級(ji)(ji)(ji)別(bie)更適合物(wu)聯網，尤其是(shi)Cat 1的(de)(de)(de)定義，對(dui)后(hou)續物(wu)聯網的(de)(de)(de)發展產生了重(zhong)要影響，目前國內乃至(zhi)全球蜂窩(wo)物(wu)聯網中速(su)率主(zhu)要是(shi)Cat 1的(de)(de)(de)終(zhong)端(duan)。3GPP在R12版進一步降低(di)終(zhong)端(duan)等(deng)級(ji)(ji)(ji)，首次定義的(de)(de)(de)Cat 0的(de)(de)(de)終(zhong)端(duan)等(deng)級(ji)(ji)(ji)，工作帶(dai)寬為20 MHz，上(shang)(shang)下行速(su)率僅為1Mbps。
3、低功耗廣域網絡標準橫空出世
從2013年(nian)開始(shi)，低功耗廣域網(wang)絡（LPWAN）進(jin)入人們視線(xian)中(zhong)，低速率、低功耗的(de)(de)物(wu)聯(lian)網(wang)場(chang)景(jing)需求越來越多，Sigfox、LoRa等非蜂(feng)窩物(wu)聯(lian)網(wang)技(ji)術開始(shi)成(cheng)為業(ye)界(jie)寵(chong)兒，大范圍攻城略(lve)地。3GPP陣營現有的(de)(de)物(wu)聯(lian)網(wang)技(ji)術不能滿足(zu)LPWAN場(chang)景(jing)需求，面對(dui)蜂(feng)窩技(ji)術的(de)(de)彎道(dao)超車，3GPP陣營專(zhuan)家們快速響應，針對(dui)LPWAN的(de)(de)需求，開始(shi)制定新的(de)(de)標準，并(bing)于(yu)(yu)2016年(nian)R13版本中(zhong)凍結了基于(yu)(yu)蜂(feng)窩網(wang)絡的(de)(de)LPWAN標準，而且一(yi)次性發(fa)布了3個標準，即eMTC、EC-GSM和(he)NB-IoT，其中(zhong)eMTC是基于(yu)(yu)4G LTE網(wang)絡的(de)(de)演(yan)進(jin)，EC-GSM是基于(yu)(yu)2G GSM網(wang)絡演(yan)進(jin)，而NB-IoT則是相對(dui)獨(du)立(li)的(de)(de)物(wu)聯(lian)網(wang)標準。
3GPP這三(san)大(da)LPWAN標準的(de)(de)(de)問世，在業(ye)界產生(sheng)了巨大(da)反(fan)響(xiang)，成為移動(dong)通(tong)信產業(ye)的(de)(de)(de)一大(da)亮點(dian)，似乎承載(zai)了蜂窩(wo)通(tong)信運(yun)營商在物聯(lian)網領(ling)域的(de)(de)(de)未來(lai)。當然(ran)，這三(san)類(lei)技術(shu)后(hou)來(lai)的(de)(de)(de)命運(yun)差(cha)別很大(da)，尤其是EC-GSM問世后(hou)不(bu)久就慘遭拋棄，NB-IoT和(he)eMTC則分別受到了全球不(bu)同國家地區和(he)運(yun)營商的(de)(de)(de)青睞，直至今(jin)天(tian)形成了明顯的(de)(de)(de)市場格(ge)局。
4、5G和后5G時代的物聯網技術
隨(sui)著5G的(de)商用，業界將(jiang)目光聚焦于5G支(zhi)(zhi)持(chi)的(de)物(wu)聯(lian)網技術(shu)上(shang)。從5G最初提(ti)(ti)出的(de)三大(da)場景來(lai)看，eMBB更多是為支(zhi)(zhi)持(chi)移動互(hu)聯(lian)網需(xu)求而生，而uRLLC和mMTC則(ze)更多是為物(wu)與物(wu)通信提(ti)(ti)供技術(shu)支(zhi)(zhi)持(chi)，近(jin)年來(lai)5G的(de)發(fa)展也印證(zheng)了這一初衷(zhong)。
當然，5G三大場(chang)(chang)景是高度凝練的(de)(de)總結，沿著以往物聯(lian)網(wang)的(de)(de)發展(zhan)路徑，業界仍然關注5G標準體系中重點支持物聯(lian)網(wang)的(de)(de)技術方向。3GPP在設立(li)標準研(yan)究方向時(shi)，充分考慮到物聯(lian)網(wang)場(chang)(chang)景和需求發展(zhan)的(de)(de)趨勢，已啟(qi)動了(le)多個重點方向的(de)(de)研(yan)究，最(zui)為(wei)典型的(de)(de)方向包括：
一是開展RedCap的標準化工作。RedCap作為輕量級的5G，目前已(yi)成(cheng)為業(ye)界關(guan)注(zhu)的熱點(dian)。2022年(nian)6月，R17標(biao)準凍結，首個(ge)RedCap標(biao)準問世，主要面向中(zhong)速(su)率(lv)物聯(lian)(lian)網(wang)終端接(jie)入場(chang)景，將(jiang)NR的帶寬從100MHz裁剪為20MHz，天線配置減(jian)少到1T1R或1T2R，引(yin)入半雙工模式等優化，使其在Sub 6GHz頻段(duan)范圍內可支(zhi)持(chi)約20Mbps-100Mbps的上下行理論峰值速(su)率(lv)，與(yu)LTE Cat.4終端能(neng)力接(jie)近(jin)；2024年(nian)6月，R18標(biao)準凍結，RedCap增(zeng)強版本標(biao)準eRedCap問世，將(jiang)帶寬進一步(bu)裁剪至5MHz，面向10Mbps中(zhong)低(di)速(su)率(lv)物聯(lian)(lian)應用，進一步(bu)降低(di)終端成(cheng)本，不少性(xing)能(neng)與(yu)LTE Cat.1和(he)Cat.1 bis終端能(neng)力類似，為未來5G一張網(wang)絡支(zhi)持(chi)中(zhong)低(di)速(su)物聯(lian)(lian)提供便利。
二是開展無源物聯網的標準化工作。3GPP R18版本已將無源物聯網納入研究(jiu)(jiu)項目中(zhong)，多個代(dai)表也(ye)開(kai)始(shi)了無(wu)源物聯(lian)網(wang)(wang)(wang)前期(qi)研究(jiu)(jiu)工作。在(zai)(zai)3GPP全(quan)會上，多家企業(ye)代(dai)表認為，無(wu)源物聯(lian)網(wang)(wang)(wang)將形(xing)成千(qian)億(yi)級(ji)連接(jie)規(gui)(gui)模，當(dang)前大(da)量行業(ye)已明確了需求。不(bu)過，無(wu)源物聯(lian)網(wang)(wang)(wang)的(de)標準化工作似乎并(bing)不(bu)是(shi)很快，無(wu)源物聯(lian)網(wang)(wang)(wang)在(zai)(zai)R19階(jie)(jie)段依(yi)然是(shi)以(yi)研究(jiu)(jiu)項目的(de)形(xing)式立項，未(wei)進(jin)入技(ji)術規(gui)(gui)范編寫階(jie)(jie)段，由于(yu)基于(yu)蜂窩技(ji)術的(de)無(wu)源物聯(lian)網(wang)(wang)(wang)面臨(lin)著非(fei)常復雜的(de)環境，在(zai)(zai)非(fei)常嚴苛(ke)的(de)條(tiao)件下(xia)還(huan)要考慮到室內、室外、固定、移動等各種不(bu)同情況，一些候選技(ji)術還(huan)在(zai)(zai)探討中(zhong)，標準化的(de)可行性(xing)還(huan)需要進(jin)一步評估，或許在(zai)(zai)R20階(jie)(jie)段會實現商用(yong)標準的(de)問世。
三是將NB-IoT/LTE-M標準演進納入5G中。NB-IoT/LTE-M是源于4G的技(ji)術，為了(le)滿足5G mMTC的承(cheng)諾，3GPP在后(hou)續的標準演進中對NB-IoT/LTE-M進行進一(yi)步增強，例如提升(sheng)峰值(zhi)速率(lv)、移動性、容(rong)量密(mi)度等，形成5G mMTC的主(zhu)要場景承(cheng)載技(ji)術。
四是開展IoT-NTN標準化工作。針對(dui)衛星通(tong)信，3GPP也希望(wang)將其(qi)納入(ru)自己的(de)陣(zhen)營(ying)中(zhong)(zhong)(zhong)。2022年6月凍結(jie)的(de)R17版本(ben)中(zhong)(zhong)(zhong)，一個備受(shou)關(guan)注的(de)特性(xing)就(jiu)是衛星通(tong)信，其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)一個分(fen)支就(jiu)是針對(dui)物聯網(wang)用例的(de)NTN標準，支持LTE-M和NB-IoT等終(zhong)端(duan)衛星接入(ru)，擴大很多地面網(wang)絡(luo)(luo)難以(yi)覆(fu)蓋場景的(de)網(wang)絡(luo)(luo)覆(fu)蓋范圍。R18版本(ben)中(zhong)(zhong)(zhong)，對(dui)于IoT-NTN進行增強，帶來一些新的(de)特性(xing)，解決(jue)了中(zhong)(zhong)(zhong)低軌(gui)衛星由于超高速移動導致的(de)頻繁(fan)切換等難題(ti)。如(ru)今，3GPP陣(zhen)營(ying)的(de)IoT-NTN生態伙伴(ban)進一步擴大，有望(wang)成為衛星運營(ying)商的(de)主流選擇。
當然，3GPP還推出了針對車聯網、工業互聯網等方向(xiang)的(de)課題，這些(xie)也構成(cheng)了3GPP陣營物聯網(wang)技術(shu)體系的(de)重要組成(cheng)部分。正是由(you)于十多年來3GPP陣營的(de)努力，才構成(cheng)了完(wan)善的(de)技術(shu)體系，支持(chi)目前數十億蜂窩物聯網(wang)終端的(de)接(jie)入，并持(chi)續形(xing)成(cheng)支持(chi)百(bai)億甚至千億接(jie)入的(de)能力。
有哪些物聯網技術可能會納入6G中？
2023年11月，國際電信聯盟（ITU）正式發布了6G系統標準和空口技術開發的框架，提出了6G系統將應實現包容性、泛在連接、可持續性、創新、安全性、隱私性和彈性、標準化和互操作、互通性等(deng)七大目標，支撐(cheng)構建包容性的信息社會，實現聯合國可持續發展目標。
6G 將實現人、機、物的連接，實現物理世界和虛擬世界的連接，同時，有望將感知和人工智能等(deng)能(neng)(neng)力融合到網絡中，成為承載新用(yong)戶、賦能(neng)(neng)新應用(yong)的(de)(de)新型數字基礎(chu)設施。在場景方(fang)面，ITU認為6G 在5G三大場景基礎(chu)上增強和擴展，包含沉浸(jin)式(shi)通信、超大規模連(lian)接、極高可靠(kao)低時延、人工智能(neng)(neng)與通信的(de)(de)融合、感知(zhi)與通信的(de)(de)融合、泛在連(lian)接等(deng)6G六大場景。
其中，超大(da)規模(mo)連(lian)接和泛(fan)在連(lian)接這兩大(da)場景更多是面向物聯網(wang)而設計(ji)的。因此，物聯網(wang)在很大(da)長度上依然是6G的一個重要領域。那(nei)么，6G家庭中會包(bao)括(kuo)哪(na)些物聯網(wang)技術呢？
分析3GPP過去十(shi)多年來推動的(de)物(wu)聯網標準化工(gong)作(zuo)，我(wo)們(men)不難發(fa)(fa)現(xian)，每(mei)一代網絡既(ji)要具備上(shang)一代網絡中(zhong)物(wu)聯網技術能力，又(you)會發(fa)(fa)展出一些新的(de)方向，實現(xian)更廣泛和(he)多元化的(de)場景覆蓋，這一趨(qu)勢在5G標準化工(gong)作(zuo)中(zhong)顯得尤為明顯：
首先，對4G時代的物聯網技術能力兼容和替代方面，5G將NB-IoT/LTE-M納入，實現進一步演進；同時，雖然RedCap及eRedCap是5G的原生技術，但其對標的正是4G時代Cat.4和Cat.1的能力。其次，推出新的發展方向方面，5G標準中引入無(wu)源物聯網和IoT-NTN，進(jin)一(yi)步擴展了(le)4G時代的連接能力。
以此來分(fen)析(xi)，筆者對6G家族(zu)中的物聯網技術(shu)有一(yi)個初步(bu)的預期，主要(yao)包括：
一是繼承和發展5G時代物聯網系列技術
包(bao)括(kuo)目前(qian)5G家族(zu)中(zhong)比較(jiao)明(ming)確的一些方向，如(ru)RedCap、eRedCap系(xi)(xi)列輕(qing)量化(hua)(hua)5G技術，NB-IoT/LTE-M系(xi)(xi)列LPWAN技術，無源物(wu)(wu)聯網以及IoT-NTN等，未來可能(neng)會進(jin)一步演(yan)進(jin)，納入(ru)6G家族(zu)中(zhong)，讓(rang)6G首(shou)先具備5G所(suo)具備的所(suo)有物(wu)(wu)聯的能(neng)力，并在此基礎上形成(cheng)能(neng)力演(yan)進(jin)和(he)優化(hua)(hua)。其中(zhong)，針對衛星通信的IoT-NTN和(he)無源物(wu)(wu)聯網的演(yan)進(jin)預計會成(cheng)為6G物(wu)(wu)聯網的重點，實現泛在連(lian)接和(he)超大規(gui)模連(lian)接的愿(yuan)景(jing)。
同時，6G是否會效仿5G推出一個輕量版的6G也值得探討，尤(you)其是6G帶寬、可(ke)靠性、時(shi)延等方面相對5G有大(da)幅提升的(de)情況下，是否可(ke)能會推出(chu)對標5G eMBB和(he)uRLLC等技術的(de)“Light 6G”技術，實現(xian)對5G eMBB和(he)uRLLC等技術支持的(de)物聯網(wang)場景進(jin)一步優(you)化和(he)替代。
二是基于增強和擴展的功能形成新的物聯網技術
ITU針對6G定義了(le)15個(ge)能力指(zhi)標(biao)(biao)，與5G相比指(zhi)標(biao)(biao)分為(wei)兩類，即針對5G增強的(de)功能和支(zhi)持(chi)6G擴展(zhan)使(shi)用(yong)場景的(de)新功能，每種功能在不(bu)同的(de)使(shi)用(yong)場景中可(ke)能具有(you)不(bu)同的(de)相關(guan)性(xing)(xing)和適用(yong)性(xing)(xing)。其中，9項功能源自(zi)現有(you)的(de)5G系統(tong)，并對其進行增強，主要包括：峰值(zhi)速(su)率、用(yong)戶(hu)體驗速(su)率、頻(pin)譜效率、區(qu)域流量密(mi)度、連接數密(mi)度、移(yi)動(dong)性(xing)(xing)、時延、可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)、安全隱私韌性(xing)(xing)性(xing)(xing)能；支(zhi)持(chi)6G擴展(zhan)使(shi)用(yong)場景的(de)新功能包括：覆蓋、感知相關(guan)指(zhi)標(biao)(biao)、AI相關(guan)指(zhi)標(biao)(biao)、可(ke)持(chi)續(xu)性(xing)(xing)性(xing)(xing)能指(zhi)標(biao)(biao)、互(hu)操作、定位6個(ge)指(zhi)標(biao)(biao)。
這15大(da)指(zhi)標(biao)提(ti)升了對(dui)更(geng)多場(chang)景(jing)支持(chi)的能(neng)力，包括(kuo)更(geng)多物(wu)聯(lian)網的場(chang)景(jing)，其中一些指(zhi)標(biao)需要引(yin)(yin)入新的技術(shu)來實(shi)現(xian)。例(li)如(ru)為達到感知(zhi)相關指(zhi)標(biao)、定位的要求，引(yin)(yin)入新的技術(shu)能(neng)夠(gou)直接為物(wu)聯(lian)網感知(zhi)側的能(neng)力提(ti)升打下(xia)基(ji)礎(chu)，通過通信技術(shu)的進步，減少傳感設(she)備的使用。
本次6G標(biao)(biao)準征程啟動(dong)(dong)，業界更(geng)感興趣的(de)(de)(de)(de)則是AI賽道，期待(dai)(dai)AI帶來6G作為新一代移動(dong)(dong)通信技術的(de)(de)(de)(de)飛躍。中國(guo)電信首席(xi)科學家畢奇談(tan)到本次6G研討會(hui)時表示，雖然此(ci)次討論會(hui)對6G的(de)(de)(de)(de)期待(dai)(dai)低于(yu)同期的(de)(de)(de)(de)5G，與會(hui)者對6G的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)，仍寄(ji)希望于(yu)AI的(de)(de)(de)(de)助(zhu)力(li)，未來AI應用的(de)(de)(de)(de)健康發展(zhan)，將是6G能(neng)否超過(guo)5G的(de)(de)(de)(de)關鍵所在。預計AI相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)指標(biao)(biao)也將催生6G家族中AIoT的(de)(de)(de)(de)標(biao)(biao)準問世，形成(cheng)AI原生的(de)(de)(de)(de)物聯(lian)網技術，進一步(bu)支撐“萬物智聯(lian)”的(de)(de)(de)(de)愿景。
6G標準化大幕已經拉(la)開(kai)，按(an)照計(ji)劃，到2030年前會(hui)如約形成(cheng)可商用化的標準，未(wei)來6G中將有(you)哪(na)些(xie)物聯網技術，歡迎一起來探討。
