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6G有望在2030年到来,人工智能加速6G

时间:2023-04-13 11:54:39  来源:IT时报  作者:

人工智能、卫星网络、安全机制支棱起来

作者/ IT时报记者 范昕茹

编辑/ 王昕 孙妍

在大多数人的想象中,6G作为未来数字世界的“超级基础设施”,将以强连接、强计算、强智能和强安全的极致性能,支撑人、机、物的多维感知、泛在智联,赋能全社会数字化转型,实现“万物智联,数字孪生”的美好愿景。

按照移动通信技术每10年左右更新一代的规律来看,业界普遍认为6G有望在2030年左右迎来商用。

目前,人工智能的发展、卫星网络的构建、安全机制的研究正在让6G的轮廓变得越来越分明。

人工智能加速通感网络构建

6G并不是什么新概念,但在技术研究上,6G当前还处于愿景需求形成,以及关键技术研究的初期阶段。目前业内普遍认为,6G通信能力将是5G的10倍以上,5G向6G的发展是从万物互联向“万物智联,数字孪生”的过程。6G将推动沉浸感更强的全息视频,实现物理世界、虚拟世界、人的世界三个世界的联动。

随着ChatGPT等人工智能的火热和相关应用的落地,人们对“万物智联 数字孪生”应用场景下的6G网络有了更明确的想象。

北京交通大学教授艾渤认为,6G网络是通感融合网络。它既是通信网络,同时也是感知网络,拥有更深度、更广泛的感知能力,包括触觉、味觉,甚至意念等。

具体而言,相比5G,6G更节能、更智慧,拥有更快的传输速率;更低的时延与更高的可靠性;更沉浸式的体验和更安全可信的服务。

这意味着6G网络的构建需要突破多种关键技术,例如通信感知一体化、智能超表面(RIS)、超大规模MIMO、太赫兹通信、内生安全、移动算网融合、语义通信、极低功耗通信、空天地一体化等。

2022年,国务院印发的《“十四五”数字经济发展规划》明确指出,要加大6G技术研发支持力度,积极参与推动6G国际标准化工作。目前我国在6G超大规模MIMO、太赫兹通信、通感一体、内生AI通信、确定性网络、星地一体化网络等关键技术研究方面均取得重要进展。

人工智能技术的爆发也为6G技术的推进带来了新的可能。在百度技术委员会理事长陈尚义看来,人工智能在催生了一些新的产品、技术和应用形态的同时,也改变了IT,改变了通讯。他说:“IT技术自然包含人工智能,这从根本上改变了IT技术的发展和趋势,进一步加速IT技术的更新迭代。”

图源:东方IC

高通高级副总裁Edward G. Tiedemann也将人工智能视为6G发展中的关键技术之一。他认为人工智能与通信的深度融合,可以让整个网络变得可靠性更强,有更好的弹性。而在实际的应用中,华为已经开始通过其大模型为运营商网络运维自动化提供解决方案,华为将其称为网络版的“自动驾驶”。

“人工智能本身改变的是一种学习方式的融合。”陈尚义说,“以前我们会把一些问题简化,但是人工智能给了我们可以应对复杂性问题的新方式,我们不需要对这个模型做简化,而是可以直接面对复杂性,这给我们打开了很多空间,也看到很多机会。”

 

6G需要“卫星星座”

近年来,尽管全球都在努力提升移动网络的覆盖面,但受限于经济原因,移动网络的覆盖范围仍然以城市、乡村等人口密集地区为主。数据显示,移动通信系统目前的覆盖范围仅占全球陆地面积的20%,地球表面积的6%,全球范围内仍有许多空白区域。

随着人类活动空间的拓展,沙漠、海洋、森林等偏远地区对移动通信的需求将逐渐增强,这势必对6G网络的覆盖率提出更高的要求。业内普遍认为,卫星通信网络与地面网络的互相融合、相互链接,将成为6G网络实现全覆盖的主要模式。也就是说,未来卫星通信网络将成为6G的重要组成部分。

“高轨卫星离地球远覆盖面积大,但时延长;低轨卫星离地球近,时延小,但覆盖面积小,因此要用许多卫星形成‘卫星星座’来实现全球覆盖。”英国萨里大学教授孙智立认为,为了支持6G大连接、低时延、可靠性的需求,卫星通信从高轨走向全轨(高中低轨)、从窄带走向宽带是必然。

图源:pixabay

在6G网络中引入卫星通信网络的另一大优势在于可以增加频谱利用率,有效利用珍贵的频谱资源。在过往的移动通讯发展中,从最初的2G到如今的5G,业界采用的大部分频谱都属于Sub-6 GHz。但实际上,运营商很难获得完整的Sub-6 GHz大段频谱资源。相比Sub-6 GHz,毫米波频段可以更好地被发掘和使用,促使行业在特定的频段之间进行发展和共享。

目前,全球很多大学、研究机构、公司以及标准化组织都已经开始了面向6G的研究和探索。其中,国际电信联盟(ITU)和电气与电子工程师学会(IEEE)都已经在相关方面取得一些显著进展。StarLink、Telesat、OneWeb和AST公司的“卫星星座”部署计划逐步推进,华为Mate 50、苹果iphone 14在新品营销上也都强调了卫星通信的概念。

孙智立指出,目前卫星通信网络仍面临着传播时延大、带宽有限、传输错误多、传输功率受限等方面的技术挑战。

他解释道,虽然无线电波和光波在真空中均能以3×10^8m/s的速度传播,但是较大的卫星通信距离使得传播时延仍然远大于地面网络。同时,能用于卫星通信的频谱资源相对有限,频谱利用率较低,容易影响通信容量。而卫星数量的增加也会导致网络干扰加强,限制传输功率和数据的传输速率。

“在引入低轨卫星网络时,要做好卫星数量和覆盖范围的权衡。”孙立智说,“对卫星网络进行动态管理可降低卫星网络传输成本,有利于满足网络服务需求。”

 

内生安全理论保障6G安全

除了6G构建过程中所需的技术突破,在6G发展中,安全也是不可忽视的重要问题之一。

中国工程院院士、国家数字交换系统工程技术研究中心主任邬江兴就认为,6G作为智能网联基础设施重要支撑技术,面向人、机、物高度融合的世界提供关键服务的核心需求,要求6G安全在传统信息安全机密性、完整性、可用性和隐私保护基础之上,务必需要格外重视6G网络的弹性、可信等广义功能安全。

这是由6G网络复杂的应用场景所决定的。作为面向2030年之后的智能网联基础设施重要支撑技术,6G将实现各种智能化技术的大规模应用。但在应用的过程中,可能蕴含着“三重安全风险”:共性安全问题、个性安全问题和广义功能安全问题。

这就意味着6G想要实现全球化商用,必须突破广义功能安全壁垒,只有实现了安全可信,才能推进6G技术的健康可持续发展。

当前,我国在6G安全领域已经取得了突破性进展,尤其在内生安全领域已获得全球业界认同。邬江兴介绍说,内生安全理论解决了网络安全无法量化设计、不能量化评估的难题,让大家对网络安全性能“心中有底”。

在邬江兴看来,以内生安全技术为基础的6G,将直面智能化时代“三重安全风险”,以高可信、高可靠、高可用的创新思路冲破壁垒,为全球网络空间互联互通、共享共治贡献中国智慧和中国方案。

排版/ 季嘉颖

图片/ pixabay 东方IC

来源/《IT时报》公众号vittimes



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