人工智能、衛(wèi)星網(wǎng)絡、安全機制支棱起來
作者／ IT時報記者 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“超級基礎設施”，將以強連接、強計算、強智能和強安全的極致性能，支撐人、機、物的多維感知、泛在智聯(lián)，賦能全社會數(shù)字化轉型，實現(xiàn)“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”的美好愿景。
按照移動通信技術每10年左右更新一代的規(guī)律來看，業(yè)界普遍認為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)絡的構建、安全機制的研究正在讓6G的輪廓變得越來越分明。
人工智能加速通感網(wǎng)絡構建
6G并不是什么新概念，但在技術研究上，6G當前還處于愿景需求形成，以及關鍵技術研究的初期階段。目前業(yè)內(nèi)普遍認為，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將推動沉浸感更強的全息視頻，實現(xiàn)物理世界、虛擬世界、人的世界三個世界的聯(lián)動。
隨著ChatGPT等人工智能的火熱和相關應用的落地，人們對“萬物智聯(lián) 數(shù)字孿生”應用場景下的6G網(wǎng)絡有了更明確的想象。
北京交通大學教授艾渤認為，6G網(wǎng)絡是通感融合網(wǎng)絡。它既是通信網(wǎng)絡，同時也是感知網(wǎng)絡，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；更低的時延與更高的可靠性；更沉浸式的體驗和更安全可信的服務。
這意味著6G網(wǎng)絡的構建需要突破多種關鍵技術，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，國務院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》明確指出，要加大6G技術研發(fā)支持力度，積極參與推動6G國際標準化工作。目前我國在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、星地一體化網(wǎng)絡等關鍵技術研究方面均取得重要進展。
人工智能技術的爆發(fā)也為6G技術的推進帶來了新的可能。在百度技術委員會理事長陳尚義看來，人工智能在催生了一些新的產(chǎn)品、技術和應用形態(tài)的同時，也改變了IT，改變了通訊。他說：“IT技術自然包含人工智能，這從根本上改變了IT技術的發(fā)展和趨勢，進一步加速IT技術的更新迭代。”
高通高級副總裁Edward G. Tiedemann也將人工智能視為6G發(fā)展中的關鍵技術之一。他認為人工智能與通信的深度融合，可以讓整個網(wǎng)絡變得可靠性更強，有更好的彈性。而在實際的應用中，華為已經(jīng)開始通過其大模型為運營商網(wǎng)絡運維自動化提供解決方案，華為將其稱為網(wǎng)絡版的“自動駕駛”。
“人工智能本身改變的是一種學習方式的融合。”陳尚義說，“以前我們會把一些問題簡化，但是人工智能給了我們可以應對復雜性問題的新方式，我們不需要對這個模型做簡化，而是可以直接面對復雜性，這給我們打開了很多空間，也看到很多機會。”
6G需要“衛(wèi)星星座”
近年來，盡管全球都在努力提升移動網(wǎng)絡的覆蓋面，但受限于經(jīng)濟原因，移動網(wǎng)絡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。
隨著人類活動空間的拓展，沙漠、海洋、森林等偏遠地區(qū)對移動通信的需求將逐漸增強，這勢必對6G網(wǎng)絡的覆蓋率提出更高的要求。業(yè)內(nèi)普遍認為，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡與地面網(wǎng)絡的互相融合、相互鏈接，將成為6G網(wǎng)絡實現(xiàn)全覆蓋的主要模式。也就是說，未來衛(wèi)星通信網(wǎng)絡將成為6G的重要組成部分。
“高軌衛(wèi)星離地球遠覆蓋面積大，但時延長；低軌衛(wèi)星離地球近，時延小，但覆蓋面積小，因此要用許多衛(wèi)星形成‘衛(wèi)星星座’來實現(xiàn)全球覆蓋。”英國薩里大學教授孫智立認為，為了支持6G大連接、低時延、可靠性的需求，衛(wèi)星通信從高軌走向全軌（高中低軌）、從窄帶走向寬帶是必然。
在6G網(wǎng)絡中引入衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的另一大優(yōu)勢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。但實際上，運營商很難獲得完整的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行發(fā)展和共享。
目前，全球很多大學、研究機構、公司以及標準化組織都已經(jīng)開始了面向6G的研究和探索。其中，國際電信聯(lián)盟（ITU）和電氣與電子工程師學會（IEEE）都已經(jīng)在相關方面取得一些顯著進展。StarLink、Telesat、OneWeb和AST公司的“衛(wèi)星星座”部署計劃逐步推進，華為Mate 50、蘋果iPhone 14在新品營銷上也都強調(diào)了衛(wèi)星通信的概念。
孫智立指出，目前衛(wèi)星通信網(wǎng)絡仍面臨著傳播時延大、帶寬有限、傳輸錯誤多、傳輸功率受限等方面的技術挑戰(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延仍然遠大于地面網(wǎng)絡。同時，能用于衛(wèi)星通信的頻譜資源相對有限，頻譜利用率較低，容易影響通信容量。而衛(wèi)星數(shù)量的增加也會導致網(wǎng)絡干擾加強，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)絡時，要做好衛(wèi)星數(shù)量和覆蓋范圍的權衡。”孫立智說，“對衛(wèi)星網(wǎng)絡進行動態(tài)管理可降低衛(wèi)星網(wǎng)絡傳輸成本，有利于滿足網(wǎng)絡服務需求。”
內(nèi)生安全理論保障6G安全
除了6G構建過程中所需的技術突破，在6G發(fā)展中，安全也是不可忽視的重要問題之一。
中國工程院院士、國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術研究中心主任鄔江興就認為，6G作為智能網(wǎng)聯(lián)基礎設施重要支撐技術，面向人、機、物高度融合的世界提供關鍵服務的核心需求，要求6G安全在傳統(tǒng)信息安全機密性、完整性、可用性和隱私保護基礎之上，務必需要格外重視6G網(wǎng)絡的彈性、可信等廣義功能安全。
這是由6G網(wǎng)絡復雜的應用場景所決定的。作為面向2030年之后的智能網(wǎng)聯(lián)基礎設施重要支撐技術，6G將實現(xiàn)各種智能化技術的大規(guī)模應用。但在應用的過程中，可能蘊含著“三重安全風險”：共性安全問題、個性安全問題和廣義功能安全問題。
這就意味著6G想要實現(xiàn)全球化商用，必須突破廣義功能安全壁壘，只有實現(xiàn)了安全可信，才能推進6G技術的健康可持續(xù)發(fā)展。
當前，我國在6G安全領域已經(jīng)取得了突破性進展，尤其在內(nèi)生安全領域已獲得全球業(yè)界認同。鄔江興介紹說，內(nèi)生安全理論解決了網(wǎng)絡安全無法量化設計、不能量化評估的難題，讓大家對網(wǎng)絡安全性能“心中有底”。
在鄔江興看來，以內(nèi)生安全技術為基礎的6G，將直面智能化時代“三重安全風險”，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)絡空間互聯(lián)互通、共享共治貢獻中國智慧和中國方案。
