6G愿景推动社会走向“数字孪生、智慧泛在”，实现虚拟世界、生物世界和物理世界的融合交互，解决从广域到微域的全场景、全区域覆盖问题。为进一步提升低延迟、高可靠、高容量等6G极致传输性能，缩短端到端路径，本文提出微域通信技术，并将其纳入广域端到端传输框架进行一体化设计，实现广域微域的协同共生，支持极致性能本地业务及垂直行业应用，满足网络按需灵活部署、网络差异化、定制化和沉浸式性能体验等需求。

1、概述

微域是指在特定实体中（如车内、人体、家庭内等）或微小区域范围内部署形成的小型无线网络，支持本地业务处理不出域，且能提供微域内极致性能服务。广域微域融合技术旨在拓展传统移动通信网络的部署及功能边界，在广域末端支持微域连接，构建网中部署小网的组网形态，并在广域协同控制下，充分发挥微域的短距通信优势。

广域微域融合可分为异制式融合与同制式融合。其中异制式融合指将移动通信与传统短距通信技术（如WiFi、蓝牙等）融合，但多种技术共存会导致严重的干扰问题，无法保证极致通信性能需求。而同制式融合可实现广域微域统一技术体制，形成两层集中式网络部署形式，做到资源统一调度与干扰可控，提高传输可靠性，降低传输时间，使能“一张网”同时兼顾广域连续覆盖与微域特殊场景覆盖需求，解决从广域到微域的全场景、全区域覆盖问题。

广域微域融合具有四大技术优势：一是可支持“广而全”加“微而精”的网络部署，将微域作为定制化网中网，满足特定化场景需求，甚至在某些场景（如工业自动化中）达到无线替代有线的效果；二是突破传统网络站址固定部署限制，增加移动站点，实现广域控制微域快速灵活部署，减少光纤铺设，降本提效；三是支持微域内本地业务不出域处理，避免基站中转，减轻网络承载压力，降低端到端时延；四是广域统一调度微域，实现微域干扰可控，从而提高传输可靠性。但同时该技术也面临一些挑战，如除终端移动性，整个网络也动态移动，移动性导致的干扰问题需攻克；网络部署场景复杂如密集部署带来的网间干扰也非常严重，需突破网间协调与协同传输问题等。

2、典型应用场景

微域通信技术应用场景分为面向行业应用的ToB微域和面向消费者的ToC微域。如图1所示，ToB微域包括使能未来工业数字化、自动化的产线微域（MAN for Industry），助力智能绿色交通的车内微域（MAN for Vehicle）等，该类应用对数据传输的延迟和可靠性有很高要求，将是6G面向行业应用的重要组成部分。ToC微域包括支持感官互联、数字孪生人、脑机接口等应用的个人微域（MAN for Individual），以及支持沉浸式云VR、云游戏、智慧家庭等应用的家庭微域（MAN for Home），此类场景对吞吐率以及可靠性有很高的要求。

                                                        图1 微域通信技术典型应用场景

3、融合组网架构

3.1 组网架构功能需求

广域微域同制式融合具有两种典型的组网方式：一种是分布式组网，如图2左侧所示，微域内终端节点可点对点直连通信，在广域覆盖下，每个节点都可分别连接到广域基站进行信息交互。其中各节点的直连通信不强依赖于基站的调度与控制，属于典型的自组织网络，但对于具有极致性能传输需求的某些微域业务的支持能力可能受限。

                                 图2 微域内分布式组网（左），微域内集中式组网（右）
另一种是分层集中式组网，如图2右侧所示，针对每个微域新引入一个作为统一管理或控制的簇头节点（如HP，Head Point），微域终端可通过HP与广域或其它微域/终端进行数据交互。同时通过广域统一管理与控制微域HP，实现微域间/微域内的资源协调与干扰管理，有效降低传统自组织网络存在的资源碰撞及应对微域移动性带来的动态干扰等问题和挑战。

3.2 融合组网策略

6G广域微域融合分层集中式组网架构如图3所示，其中广域在低中频段以蜂窝网形式部署，实现广域覆盖需求，并确保网络连接的连续性和移动一致性，同时实现对微域的集中管理；而微域子网可以部署在如6GHz、毫米波等更高频段，以满足微域内更高容量、更低传输时延等应用场景极致性能需求。

                                                    图3 广域微域融合组网策略

在广域微域融合组网中，针对每个微域引入簇节点HP，用于协调和管理微域内终端节点的接入、连接、资源分配以及传输质量管理等。定义HP具有双重角色功能，一方面，HP作为特殊终端接入广域，并代表该微域内所有终端节点（或具有非本地业务传输需求的微域终端）与广域进行信令或数据交互；另一方面，HP作为微域统一控制节点，管理和控制微域内终端的数据传输，HP与终端之间的空口传输，需要适配微域传输的特点进行设计，例如可以基于Uu口针对微域特点进行简化设计，以支持微域业务传输与处理，满足微域定制化或差异化需求。此外，还要定义微域HP之间接口，以支持微域间的信息交互，通过域间协同进行资源管理与选择，且在没有大网覆盖时，通过HP节点间协作降低以及避免微域移动性导致的资源碰撞干扰。

3.3 组网架构信令连接

广域微域融合分层集中式组网涉及的业务类型可分为两种：一种是微域内本地业务，即产生、传输及处理均限于微域本地的业务。另一种是非本地业务，即在微域内产生但在微域外处理的业务，或在微域外产生但针对微域内某个节点的业务。这类业务通常具有毫秒量级的中等时延需求或者是时延不敏感业务，且最终可以通过广域网进行处理。

广域微域融合首先要支持微域本地业务传输，如图4A所示，涉及的信令包括微域HP与广域接入网（AN，Access Network）以及广域核心网（CN，Core Network）之间的信令连接。

                                     图4 广域微域融合分层集中式组网的信令连接

微域HP与广域核心网之间的信令连接需支持以下关键功能：

①在广域核心网进行注册。注册消息包括微域终端信息、微域网络类型及其他相关参数等。核心网对微域进行鉴权、信息登记等操作。

②策略和配置参数的传递与更新。广域核心网根据微域类型及其它相关信息，配置并下发与微域业务相关的策略及参数配置，以更好的支持微域本地业务传输。该策略与参数配置优先级高于微域内相应预配置信息。

微域HP与广域接入网之间的信令连接应支持以下关键功能：

①广域接入网对多个微域网络进行资源协调及干扰管理。

②广域接入网管理与分配微域网资源。

广域微域融合还需要支持微域终端与广域之间的非本地业务传输，充分利用广域计算资源，平衡微域和广域负载，灵活、高效的处理微域终端的各类业务。此外，微域非本地业务也包括微域间的业务传输，如一个微域的终端与另一个微域的终端间的信息传输，或两个微域HP间的信息传输等。针对微域非本地业务，可以基于中继模式通过微域HP与广域交互，其中控制信息传输示意如图4B所示。

4、空口关键技术

在6G广域空口设计基础上，广域微域融合的空口关键技术设计原则如下：

①统一性与灵活性结合。广域和微域采用相同的技术体制（如OFDM波形），确保终端设备能够无缝接入广域或微域，降低设备复杂性和成本。同时，针对微域覆盖范围小、业务需求极致等特性，支持灵活的参数配置。

②支持极致性能需求。为满足微域内某些业务场景的极致低时延和高可靠性需求，微域空口设计需支持大子载波间隔的OFDM波形。例如，480kHz、960kHz甚至1920kHz的子载波间隔来显著降低时隙长度，并实现低至几十微秒级的超低数据传输时延。

③轻量化与低功耗设计。针对微域内轻量化终端，简化设计协议层功能，降低处理复杂度，优化轻量化终端的空口传输机制，降低终端能耗。

④支持微域移动性管理。通过广域辅助的同步机制确保微域在移动过程中保持时序同步，避免资源冲突。通过广域的集中控制为每个微域HP配置相应的功率，确保微域在移动过程中的传输可靠性；通过微域间信息交互与协作，实现动态功率调整，有效降低微域间的干扰，确保传输的可靠性和高效性。

⑤高效的干扰协调机制。通过合适的子带选择和动态功率调整，来有效降低微域间干扰。通过广域辅助微域的资源分配方案，实现不同微域间干扰协调。根据微域间的相对位置和移动性信息，微域间协调动态调整发送功率，确保传输的可靠性和高效性。

⑥优化的空口传输流程。适配微域业务特征，简化空口传输流程。如为满足微域内上下行对称或关联业务需求，采用上下行联合调度方案，优化资源配置，减少控制信息开销和终端检测次数，降低调度时延并提升资源利用率。

基于以上设计原则，广域微域融合组网空口关键技术可分为三类，即广域微域协同技术、微域间协同技术及微域内空口传输技术。

                                       图5 广域微域融合组网空口关键技术分类

其中，广域微域间协同通过传输流程设计可实现在网络末梢支持微域部署，实现大量极简微域终端身份信息管理、接入控制和连接管理等。同时通过广域的统一管理支持对微域的可管可控，辅助微域同步及资源调度与选择等，实现微域干扰可控，提高支持微域内极致性能业务传输的可能性。

微域间协同技术可有助于增强微域系统的功能与性能，实现微域间干扰可控。微域间可以在干扰管理、功率调整、资源选择、网间切换等方面进行协同。通常广域微域间协同与微域间协同是综合设计与应用的。

微域内空口传输主要基于微域技术特征考虑进行适配性设计，包括物理层使能技术及传输流程设计等，从而满足微域内极致低时延、极致高可靠性、超高数据传输速率以及超低能耗等极致传输性能需求。

5、总结与展望

作为6G网络新范式，广域微域融合组网技术协同广域大网的协调控制和微域本地网的短距离传输优势，来满足未来新应用新场景所需的极致性能需求，实现运营商对网络的自治化可管可控，提升网络效能。本文围绕广域微域融合技术，在技术概念、应用场景、组网架构、关键技术设计原则等方面进行了系统性的研究与分析。

未来，需要深化关键技术研究，推动标准化进程，促进行业合作，以推动广域与微域融合这一网络新范式的商业化进程。

参考文献：

[1] G. Liu, Y. Huang, N. Li, J. Dong, J. Jin, Q. Wang, et al., "Vision requirements and network architecture of 6G mobile network beyond 2030", China Commun., vol. 17, no. 9, pp. 92-104, Sept. 2020.

[2] G. Liu, Y. Wang, A. Wang. “Progress and Future Prospects of 6G", Radio Commun. Technol., vol. 47, no. 6, pp. 668-678, 2021.

[3] M. Giordani, M. Polese, M. Mezzavilla, S. Rangan, and M. Zorzi, “Toward 6G networks: Use cases and technologies,” IEEE Communications Magazine, vol. 58, no. 3, pp. 55–61, 2020.

[4] L. Kong, Q. Wang, G. Liu et al., “A Survey for Possible Technologies of Micro/Nanomachines Used for Molecular Communication Within 6G Application Scenarios", IEEE Internet Things J., vol. 10, no. 13, pp. 11240-11263, Jul. 2023.

作者：王爱玲、孔磊、刘建军

单位：中国移动研究院