文｜IT時(shí)報(bào)記者 范昕茹
編輯｜王昕 孫妍
在大多數(shù)人的想象中，6G作為未來數(shù)字世界的“超級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施”，將以強(qiáng)連接、強(qiáng)計(jì)算、強(qiáng)智能和強(qiáng)安全的極致性能，支撐人、機(jī)、物的多維感知、泛在智聯(lián)，賦能全社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”的美好愿景。
按照移動(dòng)通信技術(shù)每10年左右更新一代的規(guī)律來看，業(yè)界普遍認(rèn)為6G有望在2030年左右迎來商用。
目前，人工智能的發(fā)展、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、安全機(jī)制的研究正在讓6G的輪廓變得越來越分明。
人工智能加速通感網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
6G并不是什么新概念，但在技術(shù)研究上，6G當(dāng)前還處于愿景需求形成，以及關(guān)鍵技術(shù)研究的初期階段。目前業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，6G通信能力將是5G的10倍以上，5G向6G的發(fā)展是從萬物互聯(lián)向“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”的過程。6G將推動(dòng)沉浸感更強(qiáng)的全息視頻，實(shí)現(xiàn)物理世界、虛擬世界、人的世界三個(gè)世界的聯(lián)動(dòng)。
隨著ChatGPT等人工智能的火熱和相關(guān)應(yīng)用的落地，人們對(duì)“萬物智聯(lián) 數(shù)字孿生”應(yīng)用場(chǎng)景下的6G網(wǎng)絡(luò)有了更明確的想象。
北京交通大學(xué)教授艾渤認(rèn)為，6G網(wǎng)絡(luò)是通感融合網(wǎng)絡(luò)。它既是通信網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也是感知網(wǎng)絡(luò)，擁有更深度、更廣泛的感知能力，包括觸覺、味覺，甚至意念等。
具體而言，相比5G，6G更節(jié)能、更智慧，擁有更快的傳輸速率；更低的時(shí)延與更高的可靠性；更沉浸式的體驗(yàn)和更安全可信的服務(wù)。
這意味著6G網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建需要突破多種關(guān)鍵技術(shù)，例如通信感知一體化、智能超表面(RIS)、超大規(guī)模MIMO、太赫茲通信、內(nèi)生安全、移動(dòng)算網(wǎng)融合、語義通信、極低功耗通信、空天地一體化等。
2022年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確指出，要加大6G技術(shù)研發(fā)支持力度，積極參與推動(dòng)6G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化工作。目前我國(guó)在6G超大規(guī)模MIMO、太赫茲通信、通感一體、內(nèi)生AI通信、確定性網(wǎng)絡(luò)、星地一體化網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)研究方面均取得重要進(jìn)展。
人工智能技術(shù)的爆發(fā)也為6G技術(shù)的推進(jìn)帶來了新的可能。在百度技術(shù)委員會(huì)理事長(zhǎng)陳尚義看來，人工智能在催生了一些新的產(chǎn)品、技術(shù)和應(yīng)用形態(tài)的同時(shí)，也改變了IT，改變了通訊。他說：“IT技術(shù)自然包含人工智能，這從根本上改變了IT技術(shù)的發(fā)展和趨勢(shì)，進(jìn)一步加速IT技術(shù)的更新迭代?！?/p>
高通高級(jí)副總裁Edward G. Tiedemann也將人工智能視為6G發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)之一。他認(rèn)為人工智能與通信的深度融合，可以讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)變得可靠性更強(qiáng)，有更好的彈性。而在實(shí)際的應(yīng)用中，華為已經(jīng)開始通過其大模型為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化提供解決方案，華為將其稱為網(wǎng)絡(luò)版的“自動(dòng)駕駛”。
“人工智能本身改變的是一種學(xué)習(xí)方式的融合?！标惿辛x說，“以前我們會(huì)把一些問題簡(jiǎn)化，但是人工智能給了我們可以應(yīng)對(duì)復(fù)雜性問題的新方式，我們不需要對(duì)這個(gè)模型做簡(jiǎn)化，而是可以直接面對(duì)復(fù)雜性，這給我們打開了很多空間，也看到很多機(jī)會(huì)?！?/p>
6G需要“衛(wèi)星星座”
近年來，盡管全球都在努力提升移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面，但受限于經(jīng)濟(jì)原因，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍仍然以城市、鄉(xiāng)村等人口密集地區(qū)為主。數(shù)據(jù)顯示，移動(dòng)通信系統(tǒng)目前的覆蓋范圍僅占全球陸地面積的20%，地球表面積的6%，全球范圍內(nèi)仍有許多空白區(qū)域。
隨著人類活動(dòng)空間的拓展，沙漠、海洋、森林等偏遠(yuǎn)地區(qū)對(duì)移動(dòng)通信的需求將逐漸增強(qiáng)，這勢(shì)必對(duì)6G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率提出更高的要求。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)的互相融合、相互鏈接，將成為6G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全覆蓋的主要模式。也就是說，未來衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)將成為6G的重要組成部分。
“高軌衛(wèi)星離地球遠(yuǎn)覆蓋面積大，但時(shí)延長(zhǎng)；低軌衛(wèi)星離地球近，時(shí)延小，但覆蓋面積小，因此要用許多衛(wèi)星形成‘衛(wèi)星星座’來實(shí)現(xiàn)全球覆蓋?！庇?guó)薩里大學(xué)教授孫智立認(rèn)為，為了支持6G大連接、低時(shí)延、可靠性的需求，衛(wèi)星通信從高軌走向全軌（高中低軌）、從窄帶走向?qū)拵潜厝弧?/p>
在6G網(wǎng)絡(luò)中引入衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的另一大優(yōu)勢(shì)在于可以增加頻譜利用率，有效利用珍貴的頻譜資源。在過往的移動(dòng)通訊發(fā)展中，從最初的2G到如今的5G，業(yè)界采用的大部分頻譜都屬于Sub-6 GHz。但實(shí)際上，運(yùn)營(yíng)商很難獲得完整的Sub-6 GHz大段頻譜資源。相比Sub-6 GHz，毫米波頻段可以更好地被發(fā)掘和使用，促使行業(yè)在特定的頻段之間進(jìn)行發(fā)展和共享。
目前，全球很多大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、公司以及標(biāo)準(zhǔn)化組織都已經(jīng)開始了面向6G的研究和探索。其中，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）和電氣與電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）都已經(jīng)在相關(guān)方面取得一些顯著進(jìn)展。StarLink、Telesat、OneWeb和AST公司的“衛(wèi)星星座”部署計(jì)劃逐步推進(jìn)，華為Mate 50、蘋果iPhone 14在新品營(yíng)銷上也都強(qiáng)調(diào)了衛(wèi)星通信的概念。
孫智立指出，目前衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)仍面臨著傳播時(shí)延大、帶寬有限、傳輸錯(cuò)誤多、傳輸功率受限等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。
他解釋道，雖然無線電波和光波在真空中均能以3×10^8m/s的速度傳播，但是較大的衛(wèi)星通信距離使得傳播時(shí)延仍然遠(yuǎn)大于地面網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，能用于衛(wèi)星通信的頻譜資源相對(duì)有限，頻譜利用率較低，容易影響通信容量。而衛(wèi)星數(shù)量的增加也會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)干擾加強(qiáng)，限制傳輸功率和數(shù)據(jù)的傳輸速率。
“在引入低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要做好衛(wèi)星數(shù)量和覆蓋范圍的權(quán)衡。”孫立智說，“對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理可降低衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳輸成本，有利于滿足網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求?！?/p>
內(nèi)生安全理論保障6G安全
除了6G構(gòu)建過程中所需的技術(shù)突破，在6G發(fā)展中，安全也是不可忽視的重要問題之一。
中國(guó)工程院院士、國(guó)家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任鄔江興就認(rèn)為，6G作為智能網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施重要支撐技術(shù)，面向人、機(jī)、物高度融合的世界提供關(guān)鍵服務(wù)的核心需求，要求6G安全在傳統(tǒng)信息安全機(jī)密性、完整性、可用性和隱私保護(hù)基礎(chǔ)之上，務(wù)必需要格外重視6G網(wǎng)絡(luò)的彈性、可信等廣義功能安全。
這是由6G網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景所決定的。作為面向2030年之后的智能網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施重要支撐技術(shù)，6G將實(shí)現(xiàn)各種智能化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。但在應(yīng)用的過程中，可能蘊(yùn)含著“三重安全風(fēng)險(xiǎn)”：共性安全問題、個(gè)性安全問題和廣義功能安全問題。
這就意味著6G想要實(shí)現(xiàn)全球化商用，必須突破廣義功能安全壁壘，只有實(shí)現(xiàn)了安全可信，才能推進(jìn)6G技術(shù)的健康可持續(xù)發(fā)展。
當(dāng)前，我國(guó)在6G安全領(lǐng)域已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，尤其在內(nèi)生安全領(lǐng)域已獲得全球業(yè)界認(rèn)同。鄔江興介紹說，內(nèi)生安全理論解決了網(wǎng)絡(luò)安全無法量化設(shè)計(jì)、不能量化評(píng)估的難題，讓大家對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性能“心中有底”。
在鄔江興看來，以內(nèi)生安全技術(shù)為基礎(chǔ)的6G，將直面智能化時(shí)代“三重安全風(fēng)險(xiǎn)”，以高可信、高可靠、高可用的創(chuàng)新思路沖破壁壘，為全球網(wǎng)絡(luò)空間互聯(lián)互通、共享共治貢獻(xiàn)中國(guó)智慧和中國(guó)方案。
排版／ 季嘉穎