人工智能、衛星網絡、安全機制支棱起來
作者／ IT時報記者 范昕茹
編輯／ 王昕 孫妍
在大多數人的想象中，6G作為未來數字世界的“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，賦能全社會數字化轉型，實現“萬物智聯，數字孿生”的美好愿景。
按照移動通信技術每10年左右更新一代的規律來看，業界普遍認為6G有望在2030年左右迎來商用。
目前，人工智能的發展、衛星網絡的構建、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。目前業內普遍認為，6G通信能力將是5G的10倍以上，5G向6G的發展是從萬物互聯向“萬物智聯，數字孿生”的過程。6G將推動沉浸感更強的全息視頻，實現物理世界、虛擬世界、人的世界三個世界的聯動。
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 數字孿生”應用場景下的6G網絡有了更明確的想象。
北京交通大學教授艾渤認為，6G網絡是通感融合網絡。它既是通信網絡，同時也是感知網絡，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)、超大規模MIMO、太赫茲通信、內生安全、移動算網融合、語義通信、極低功耗通信、空天地一體化等。
2022年，國務院印發的《“十四五”數字經濟發展規劃》明確指出，要加大6G技術研發支持力度，積極參與推動6G國際標準化工作。目前我國在6G超大規模MIMO、太赫茲通信、通感一體、內生AI通信、確定性網絡、星地一體化網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品、技術和應用形態的同時，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，華為已經開始通過其大模型為運營商網絡運維自動化提供解決方案，華為將其稱為網絡版的“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“衛星星座”
近年來，盡管全球都在努力提升移動網絡的覆蓋面，但受限于經濟原因，移動網絡的覆蓋范圍仍然以城市、鄉村等人口密集地區為主。數據顯示，移動通信系統目前的覆蓋范圍僅占全球陸地面積的20%，地球表面積的6%，全球范圍內仍有許多空白區域。
隨著人類活動空間的拓展，沙漠、海洋、森林等偏遠地區對移動通信的需求將逐漸增強，這勢必對6G網絡的覆蓋率提出更高的要求。業內普遍認為，衛星通信網絡與地面網絡的互相融合、相互鏈接，將成為6G網絡實現全覆蓋的主要模式。也就是說，未來衛星通信網絡將成為6G的重要組成部分。
“高軌衛星離地球遠覆蓋面積大，但時延長；低軌衛星離地球近，時延小，但覆蓋面積小，因此要用許多衛星形成‘衛星星座’來實現全球覆蓋。”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網絡中引入衛星通信網絡的另一大優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展中，從最初的2G到如今的5G，業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掘和使用，促使行業在特定的頻段之間進行發展和共享。
目前，全球很多大學、研究機構、公司以及標準化組織都已經開始了面向6G的研究和探索。其中，國際電信聯盟（ITU）和電氣與電子工程師學會（IEEE）都已經在相關方面取得一些顯著進展。StarLink、Telesat、OneWeb和AST公司的“衛星星座”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了衛星通信的概念。
孫智立指出，目前衛星通信網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。
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，但是較大的衛星通信距離使得傳播時延仍然遠大于地面網絡。同時，能用于衛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。而衛星數量的增加也會導致網絡干擾加強，限制傳輸功率和數據的傳輸速率。
“在引入低軌衛星網絡時，要做好衛星數量和覆蓋范圍的權衡。”孫立智說，“對衛星網絡進行動態管理可降低衛星網絡傳輸成本，有利于滿足網絡服務需求。”
內生安全理論保障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、國家數字交換系統工程技術研究中心主任鄔江興就認為，6G作為智能網聯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網絡的彈性、可信等廣義功能安全。
這是由6G網絡復雜的應用場景所決定的。作為面向2030年之后的智能網聯基礎設施重要支撐技術，6G將實現各種智能化技術的大規模應用。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想要實現全球化商用，必須突破廣義功能安全壁壘，只有實現了安全可信，才能推進6G技術的健康可持續發展。
當前，我國在6G安全領域已經取得了突破性進展，尤其在內生安全領域已獲得全球業界認同。鄔江興介紹說，內生安全理論解決了網絡安全無法量化設計、不能量化評估的難題，讓大家對網絡安全性能“心中有底”。
在鄔江興看來，以內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、高可用的創新思路沖破壁壘，為全球網絡空間互聯互通、共享共治貢獻中國智慧和中國方案。
