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。
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。”
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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。”
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。
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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。”
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
