在過往的數十年中,由于技術和市場等因素,地面蜂窩通信系統和衛星通信系統各自獨立發展,都取得了輝煌的業績,促進了人類社會的巨大進步。在 5G時代,通過網關連接,衛星通信與地面通信實現了業務層面的互聯互通,相互補充。但是,面向未來廣域萬物智聯與全球隨遇接入等迫切需求,地面蜂窩通信系統和衛星通信系統繼續獨立發展都將面臨極大挑戰。在新興技術快速發展的驅動下,構建空間網絡與地面網絡相融合的空天地一體化通信系統,實現統一高效的資源調度與網絡管控,已成為未來通信網絡的發展趨勢。
本白皮書主要從這四個角度闡述了我們對空天地一體化通信系統的思考,包括發展驅動與愿景、需求與挑戰、立體融合網絡架構以及潛在的關鍵技術。首先分析了推動空天地一體化通信系統發展的雙重驅動力,并描繪了未來的愿景,提出空天地一體化通信系統的兩大核心要素和三大典型特征,然后梳理了網絡能力需求和面臨的挑戰,最后探討了空天地一體化通信系統的網絡架構和未來潛在的關鍵技術。
發展驅動 空天地一體化通信系統發展受到業務需求和技術發展的雙重驅動。業務需求主要體現在廣域萬物智聯和全球隨遇接入兩方面。衛星技術和運載技術的創新發展為未來建設大規模衛星網絡提供了有力支撐。AI 技術與通信將會更加深度融合,解決復雜的異構通信系統問題。區塊鏈作為一種極具潛力的安全技術,為開放融合、異構共存的空天地一體化通信系統中的數據傳輸安全問題提供了解決途徑。
發展愿景 空天地一體化通信系統是 6G 的一種典型體系架構,其愿景是滿足十年后的廣域智慧連接和全球泛在無縫接入需求,為廣域的對象建立智能連接,提供智慧服務,為人類提供全球無間斷且一致性的信息服務。空天地一體化通信系統具有三大典型特征:統一的空口技術、統一的網絡架構和統一的智能管控。
網絡能力需求 相對于傳統衛星通信系統,空天地一體化通信系統需要具備更全面的能力,不僅需要傳統的通信能力,還需要計算能力、AI 能力和安全能力。其中,通信能力是未來 6G 空天地一體化通信系統發展的基本需求,AI 能力則是空天地一體化通信系統的核心能力,包括感知、學習、推理、預測和決策五大能力。
面臨的挑戰 空天地一體化通信系統具有網絡異質異構、空間節點高度動態、拓撲結構時變、極大的時空尺度、空間節點資源受限、衛星廣播傳輸鏈路易受攻擊等特點,這些特點對網絡架構、星地融合通信制式、星間組網協議等方面的設計提出了更高的要求。
立體融合網絡架構 未來的空天地一體化通信網絡,是以地面網絡為依托、以天基網絡和空基網絡為拓展的立體分層、融合協作的網絡,各星座衛星(包括高、中、低軌)、臨近空間平臺(如熱氣球、無人機等)和地面節點共同形成多重覆蓋。網絡總體架構包含物理架構、邏輯架構、實現架構三層含義。在實現架構上,借鑒微服務思想,空天地一體化通信網絡采用資源虛擬化技術,實現接入網、承載網和核心網的星地一體虛擬化。
關鍵技術方向 本白皮書從五個方向探討了空天地一體化通信系統的關鍵技術。
(1) 無線傳輸技術
在空天地一體化通信系統中,必須發展新型的載波調制技術,以對抗衛星載荷中大功率射頻器件的非線性特性以及星地鏈路傳輸的非理想特性。相比較而言,SCMA 和 MUSA 將是適用于空天地一體化系統的潛在多址技術。大規模星座衛星的部署模式將為應用 MIMO 技術提供基礎,通過星間協作,建立虛擬多天線系統,實現多星多波束協作傳輸。
(2)網絡技術
空天地一體化通信系統組網協議的發展趨勢是借鑒地面成熟的 TCP/IP 互聯網協議體系,將 DTN 和 CCSDS 等各協議體系逐漸統一到 TCP/IP 為核心的組網體系中(IP over X)。認知干擾協調技術和動態頻譜共享技術是解決空天地一體化通信系統中頻率資源稀缺與低利用率矛盾的有效手段。實現空天地端到端一體化網絡切片需在網絡拓撲結構預測、人工智能 SLA 保障、接入網和核心網一體虛擬化等方面展開研究。
(3)新型星上載荷技術
面對未來空天地通信高度一體化的挑戰,星載多波束天線技術在未來通信衛星系統中將與系統工作模式緊密聯系在一起,不再是“獨立”的天線分系統。智能化衛星載荷將以軟件定義的計算能力和重構能力為基礎,結合 AI 技術,完成頻譜認知和網絡認知,進行業務預測和資源分配,使載荷具備自主應對業務和流量變化的能力。未來,星上容錯設計應采取功能模塊高效容錯與系統級故障恢復相結合的技術路線。
(4)智能化融合化終端
泛在化和智能化是空天地一體化終端的關鍵特征。適應終端芯片異構計算能力的開源深度學習框架和輕量化的邊緣人工智能算法是終端智能化的基礎。低成本的平板相控陣天線作為終端核心部件,對空天地一體化通信系統能否成功商業應用有直接影響。終端相控陣天線的成本與芯片工藝技術密切相關。
(5)業務與應用技術
空天地一體化通信系統中存在大量多方協作的場景。未來的多方協作服務與資源共享將朝著去中心化、智能化的方向發展。目前存在通導系統分立、融合程度低的問題,通過低軌通信星座載荷搭載、通導一體化設計、建設低軌導航增強專用星座等手段,可實現精密單點定位、安全定位授時、天基監測、抗干擾定位等功能。
多重因素驅動6G發展。一是解決5G網絡投資高、功耗高、運維難等挑戰的需求。二是“元宇宙”等未來新應用和新場景帶來信息處理新需求。三是移動通信技術、計算機技術、人工智能與大數據技術融合(ICDT)發展帶來的創新機遇。
ICDT融合的6G將是一個端到端的信息處理與服務系統,是通信網絡、感知網絡和算力網絡融合的智能網絡。本文嘗試提出信息處理效率概念作為6G直觀的能力度量,圍繞通信能力、計算能力、感知能力、AI能力和安全能力定義了6G能力矩陣及性能指標等級,并探討信息處理效率理論框架和最大化信息處理效率的技術途徑。
ICDT融合的6G網絡是感知、通信、計算、智能一體化架構,資源共享、能力開放,應用協同。本文通過定義網絡大腦、感知控制、計算控制、通信控制、用戶控制與業務控制等關鍵功能實體,構建了一體化網絡控制框架,并分析了分布式計算、分布式感知、分布式智能、內生安全和意圖管理等關鍵技術。
ICDT融合的6G空口是通信感知一體化空口、基于AI的空口,具備學習能力、通信能力、感知能力和多頻段融合組網能力。其中,基于無線感知的無線通信,以及基于無線通信的無線感知是兩個重點技術方向,具有高頻譜效率、高硬件效率和高信息處理效率三大優勢。
ICDT融合的6G終端是功能升級的智能體,一是從智能個人終端向更友好的終端體驗發展,二是從剛性形態向柔性形態發展,三是從個人終端向無人機、無人車、機器人及其他智能化設備的垂直應用終端發展,四是從封閉架構向開放模塊化終端發展,為6G的豐富應用提供了重要支撐。
ICDT融合的6G技術必然來帶ICDT融合產業形態,形成以集成電路、基礎軟硬件為上游,以信息處理基礎設施、能力平臺和終端為中游,升級的2C、2B和2G應用為下游的產業新格局。為了6G更好的發展,本文建議加快6G創新鏈與產業鏈融合發展,培養6G高端人才體系,形成創新與產業集群效應,解決6G發展面臨的理論、器件和芯片等瓶頸問題。
信息技術發展日新月異。融合信息技術、通信技術、人工智能與大數據技術、數字孿生技術的6G技術持續發展。2020年11月全球6G大會上,《ICDT融合的6G網絡》白皮書1.0正式發布,指出6G將是一個端到端的信息處理與服務系統,其核心功能將從信息傳遞擴展到信息采集、信息計算與信息應用,提供更強的通信、計算、感知、智能和安全等多維內生能力。白皮書詳細闡述了ICDT融合的網絡架構與協議棧、感知通信計算一體化、空天地一體化、內生智能架構、意圖網絡、確定性網絡、孿生體域網、內生安全架構、開放網絡架構、AI使能空口、多功能空口等技術,以及太赫茲、可見光、超大規模天線、智能超表面、全息無線電、新波形新編碼等新空口使能技術。白皮書同時還介紹了智能泛終端、量子信息、生物信息和材料能源應用等跨界融合技術。
一年來,全球6G技術呈加速發展趨勢。2021年1月,歐盟正式啟動6G旗艦研究項目“Hexa-X”,2月份,美國貝爾實驗室發布了《6G通信白皮書》,3月,日本宣布投入500億日元進行6G技術研發,4月發布Beyond5G促進戰略-6G路線圖。4月,德國啟動首個有關6G技術的研究項目,并在7月公布6G資金。NGMN發布第一版《NGMN6G驅動力與愿景》白皮書。隨后啟動了6G用例研究與規范工作。5月,歐盟Horizon2020項目“REINDEER”啟動6G新天線技術研究,美國科學基金會面向NextG網絡發起RINGS計劃,6月,韓國宣布,在2025年之前投資2200億韓元開發和標準化6G核心技術,俄國無線電科學研究所向俄聯邦通信部提交了一份6G研發路線草案,中國IMT-2030(6G)推進組發布《6G總體愿景與潛在關鍵技術》白皮書,9月發布了《6G網絡架構愿景與關鍵技術展望》白皮書和《通信感知一體化技術報告》、《超大規模天線技術研究報告》等報告;6月,中國移動成立未來研究院,將致力于6G基礎研究。8月,英國布里斯托大學和倫敦國王學院成立了6GFutures中心。9月,華為發布《智能世界2030》報告。全球6G的發展呈現出跨界融合、多面突破的局面。
本白皮書是《ICDT融合的6G網絡》的第二版本,在1.0版本基礎上,將聚焦感知、通信、計算融合的網絡能力、架構、空口、終端和產業,介紹6G新進展,分析6G新問題,提出6G新方案。
移動通信系統具有“使用一代、建設一代、研發一代”的發展特點,預計到 2030 年將實現第六代移動通信系統(Sixth-Generation, 6G)的商用。世界各國已 經開始了6G 研究,例如芬蘭率先啟動6Genesis 旗艦研究計劃,美國聯邦通訊委 員會為6G 研究開放太赫茲頻譜。2019 年11 月,我國科技部成立了6G 技術研 發推進工作組和總體專家組,以“創新、協調、綠色、開放、共享”為內涵的新 發展理念,成為推動移動通信網絡可持續發展的思路、方向和著力點,標志著我 國6G 研究正式開始。
交通是興國之要、強國之基。2019 年9月,我國頒布的《交通強國建設綱 要》明確指出,到2035年,基本建成交通強國,到本世紀中葉,全面建成人民滿意、保障有力、世界前列的交通強國。為了符合未來智能交通通信的愿景,鐵路運輸行業需要開發創新的通信網絡架構和關鍵技術[1],以確保為乘客及鐵路運營和控制系統提供高質量的傳輸。
6G 通信系統是一個地面無線與衛星通信集成的全連接世界,可實現全球無縫覆蓋,其不再是簡單的網絡容量和傳輸速率的突破,更是為了實現萬物互聯的“終極目標” 。6G 的數據傳輸速率可能達到第五代移動通信系統 (Fifth-Generation, 5G)的50 倍,時延縮短到5G 的十分之一,在峰值速率、時延、流量密度、連接密度、移動性、頻譜效率、定位能力等方面遠優于5G。在 超高速交通場景下,一些終端移動速度將超過1000km/h,需滿足超高速下的超高安全性和超高精度定位需求。而5G 定義的ITU指標僅支持500km/h 的移動速度,對安全和定位精度沒有定義。因此,對于未來智能交通應用場景帶來的指 標需求,僅依靠5G現有的網絡和技術是難以滿足的,需要未來的6G 網絡提供比5G 更全面的性能指標,如超低時延抖動、超高安全、立體覆蓋、超高定位精度等。
6G 的發展將為多元化的服務質量(Quality-of-Service, QoS)需求、實時觸 覺交互、定制開放服務、通信融合、廣播、計算、傳感、控制、安全和人工智能 等奠定基礎。6G 網絡架構方面還需要進行創新,如空天地海一體化網絡、全頻 譜全維度覆蓋、智能自感知、機器學習、優化與演進等。另一方面,未來智能交 通網絡的潛在應用包括自動列車駕駛、協同列車網絡、列車互聯、超高清(4K/8K)列車視頻、列車自組織網絡和超精確(厘米級)列車定位。
在6G 智能交通領域,國內外高校和研發機構相繼提出了多種技術方案[2],但這些方案都處于概念階段,能否成功實現還需更深入的研究與驗證。歐洲鐵路 研究咨詢委員會(ERRAC)制訂了《Rail Route 2050》計劃,提出基于6G的高資源效率、智能化2050年軌道交通系統發展藍圖。歐盟Hexa-X 6G 項目面向高速移動場景和需求,定義了全新的6G智能網絡架構,開發和實現6G 各項關鍵使能技術。芬蘭6Genesis 研究計劃將自動駕駛作為主要應用場景之一,設計了 支持99.99999%可靠性、1ms 時延、和1000 km/h 超高速移動性的6G網絡和技術。
為了滿足6G 智能交通應用的要求,需要全新的移動通信網絡和技術突破, 包括但不僅局限于:
(1)去蜂窩大規模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)網絡架構:為了解 決超高移動性導致的傳統蜂窩網絡中頻繁的切換和巨大的開銷問題,去蜂窩大規模MIMO可保證無縫切換和高質量的覆蓋。
(2)通信-感知一體化技術:針對鐵路建設、裝備、運營的各個環節和場景,復用無線通信網絡與基礎設施的硬件設備、信號處理算法、通信協議等,將接入終端、基站甚至軌道交通無線通信網絡作為智能感知、透徹感知的載體[3],從而支撐軌道交通建設環境的監測檢測、運營環境的監測檢測以及智能高效綠色的無線 通信。
(3)人工智能與安全技術:人工智能技術具有自學習、優化和演進的特點,在 6G 智能交通網中的應用前景廣闊。軌道交通的高效運行與高質量應用服務體驗,需要基于人工智能對海量數據及信道信息進行分析處理。同時,為了保障關鍵信 息、應用服務、以及運營的安全性,又需要融合一系列安全相關的技術,尤其是內生安全技術,在軌道交通網絡中實現可靠、安全的智能分析與計算。
(4)新的超可靠超低時延(Ultra-Reliable Low Latency Communications, URLLC) 技術:為保證自動列車的行駛速度達到1000 公里/小時以上(如新興的超級高鐵 系統),進一步研究有限塊碼長下的新型URLLC 幀結構來實現超可靠性和超低延遲之間的權衡也是至關重要的[4]。
(5)數字孿生網絡:對軌道交通網絡進行實時的映射分析,包括對列車運行狀 態進行感知處理,對列車司機(如緊張、醉酒、困倦、興奮等)的行為進行監控、 預測和決策等,對高鐵的安全運營具有重要意義。基于6G 的數字孿生網絡可以從根本上改變列車及司機的歷史和當前行為、狀態的數字特征,從而進行反饋控 制并優化其性能。
通過應用6G 新網絡和新技術,未來智能交通的網絡、廣播、通信、互動和 安全將得到極大改善,從而大幅提升人們的出行體驗和效率。
超越下一代信息通信基礎設施 5G/6G,對于實現 SDGs 和實現社會 5.0 至關重要,定義其功能結構也很重要(圖 A)。在物理空間中,不僅結合了傳統的地面移動網絡,還結合了衛星網絡和多芯光纖網絡,提供了一個靈活且可擴展的通信環境。在網絡空間中,根據用途,多種空間共存,根據積累的過去數據和未來預測進行信息處理。
超5G/6G時代,無論是物理空間還是網絡空間,都將受到高度控制,兩個空間的融合,讓超 5G/6G時代做不到的事情成為可能,空間和時間在物理空間和網絡空間都將受到高度控制,而這兩個空間的融合將使在過去不可能做到的事情成為可能。
本白皮書第 3 章介紹了三個場景和幾個用例,說明了 2030 年至 2035 年左右的社會生活。圖 B 顯示了三個場景的圖像: “月球上的城市”,描繪了一個人類活動蔓延到月球的社會; 《超越時空》描繪了一個超越時空限制的社會。每個場景的路線圖如表 C 所示。白皮書后半部分總結了實現用例的關鍵技術和要求、研發路線圖(第 4 章)和部署策略(第6章)。
本文件描述了 NICT (信息和通信技術專家組)為實現超越 5G/6G 世界而研究的第一個舉措。我們將在此文檔的基礎上繼續與很多人進行討論,并根據討論的進展情況對本白皮書進行必要的修改。
隨著通信需求的不斷提高,移動通信網絡需要更多的頻譜,由于6GHz 以下的頻譜已經分配殆盡,26GHz、39GHz 等毫米波頻段也已經分配給5G使用,因此需要研究更高頻段的通信,如太赫茲通信和可見光通信,以滿足更高容量和超高體驗速率的需求。可見光通常指頻段 380~790THz(波長為380~790nm)的電磁波,有約 400THz 候選頻譜,具有大帶寬的特點,易于實現超高速率通信,是未來移動通信系統的一個潛在補充。
本白皮書旨在探討可見光通信在 6G 中的潛在應用場景以及有望滿足的通信需求,并提出了可見光通信面臨的挑戰和關鍵技術研究方向,以引發業界的討論與思考。
為加快推動人工智能技術在電信行業的應用與融合發展,在AIIA產學研融合與應用工作組指導下,由電信項目組組織,中國信息通信研究院標準與技術研究所牽頭,中國移動通信有限公司研究院、中國電信股份有限公司研究院、中國聯合網絡通信有限公司研究院、華為技術有限公司、中興通訊股份有限公司、英特爾(中國)有限公司等單位共同編寫了《電信行業人工智能應用白皮書》2021版。
電信網絡作為信息通信的基礎設施,具有應用人工智能技術的巨大空間和潛力。國內外運營商、設備商和服務商等在電信網絡智能化方面紛紛布局,電信網絡智能化在標準研究、技術驗證與落地應用等方面均有重要推進。隨著5G網絡的大規模商用和網絡人工智能平臺的建設成熟,越來越多的網絡智能化應用與業務已經開展落地并發揮良好效果。
本白皮書系統分析了目前電信網絡智能化的總體發展態勢與應用現狀,集中展示AI技術在移動通信網、固定通信網和網絡業務服務三大類應用場景的19個典型落地案例,包括故障根因分析、異常小區發現、基站節能、業務內容智能推薦、網絡質量智能監控與業務智能識別調優等。
白皮書指出,構建智能化社會適應萬物互聯的新一代信息基礎設施,保障信息基礎設施的安全,對于促進信息技術與實體經濟融合、拓展數字經濟空間具有重要意義。
目前,全球已經掀起了人工智能應用的浪潮。將人工智能技術引入到新一代通信基礎設施,可以為網絡、計算、應用等信息基礎設施提供基于數據的感知、預測和管控能力,促進網絡、計算、應用等基礎設施的融合與協同。人工智能在越來越多的復雜場景下可以做出比人類更優的決策,無疑讓網絡智能化建設開拓了新的視野,給網絡的發展帶來了前所未有的新機遇,也為電信網絡重構轉型過程中遇到的眾多困難和挑戰提供了高效的加速解決路徑。
隨著電信行業人工智能應用加速在現網落地部署并釋放價值,網絡智能化基礎能力將持續增強,網絡知識與人工智能技術融合適配網絡智能化應用需求,新技術范式例如聯邦學習、遷移學習等技術將得到更多應用與關注。人工智能技術將貫穿電信網絡端到端全生命周期的運營與演進,實現網絡的泛在智能能力,幫助運營商實現數字化轉型,帶動整個電信產業的智能升級。
當前,新一輪科技革命和產業變革突飛猛進,隨著5G商用的大規模部署,全球業界已開啟對下一代移動通信(6G)的探索研究。日前,IMT-2030(6G)推進組(以下簡稱“推進組”)正式發布《6G總體愿景與潛在關鍵技術》白皮書,本白皮書作為推進組的階段性成果,內容涵蓋總體愿景、八大業務應用場景、十大潛在關鍵技術等,并闡述了對6G發展的一些思考。
6g總體愿景
隨著5G大規模商用,全球業界已開啟對下一代移動通信技術(6G)的研究探索。面向2030年及未來,人類社會將進入智能化時代,社會服務均衡化、高端化,社會治理科學化、精準化,社會發展綠色化、節能化將成為未來社會的發展趨勢。
從移動互聯,到萬物互聯,再到萬物智聯,6G將實現從服務于人、人與物,到支撐智能體高效聯接的躍遷,通過人機物智能互聯、協同共生,滿足經濟社會高質量發展需求,服務智慧化生產與生活,推動構建普惠智能的人類社會。
在數學、物理、材料、生物等多類基礎學科的創新驅動下,6G將與先進計算、大數據、人工智能、區塊鏈等信息技術交叉融合,成為服務生活、賦能生產、綠色發展的基本要素。6G將充分利用低中高全頻譜資源,實現空天地一體化的全球無縫覆蓋,隨時隨地滿足安全可靠的“人機物”無限連接需求。
6G將提供完全沉浸式交互場景,支持精確的空間互動,滿足人類在多重感官、甚至情感和意識層面的聯通交互,通信感知和普惠智能不僅提升傳統通信能力,也將助力實現真實環境中物理實體的數字化和智能化,極大提升信息通信服務質量。
6G將構建人機物智慧互聯、智能體高效互通的新型網絡,在大幅提升網絡能力的基礎上,具備智慧內生、多維感知、數字孿生、安全內生等新功能。
6G將實現物理世界人與人、人與物、物與物的高效智能互聯,打造泛在精細、實時可信、有機整合的數字世界,實時精確地反映和預測物理世界的真實狀態,助力人類走進人機物智慧互聯、虛擬與現實深度融合的全新時代,最終實現“萬物智聯、數字孿生”的美好愿景。
6G潛在應用場景
(一)沉浸式云XR:虛擬空間的廣闊天地
擴展現實(XR)是虛擬現實(VR)、增強現實(AR)、混合現實(MR)等的統稱。云化XR技術中的內容上云、渲染上云、空間計算上云等將顯著降低XR終端設備的計算負荷和能耗,擺脫了線纜的束縛,XR終端設備將變得更輕便、更沉浸、更智能、更利于商業化。
面向2030年及未來,網絡及XR終端能力的提升將推動XR技術進入全面沉浸化時代。云化XR系統將與新一代網絡、云計算、大數據、人工智能等技術相結合,賦能于商貿創意、工業生產、文化娛樂、教育培訓、醫療健康等領域,助力各行業的數字化轉型。
(二)全息通信:身臨其境的極致體驗
隨著無線網絡能力、高分辨率渲染及終端顯示設備的不斷發展,未來的全息信息傳遞將通過自然逼真的視覺還原,實現大滿足人類對于人與人、人與物、人與環境的溝通需求。
未來全息通信將廣泛應用于文化娛樂、醫療健康、教育、社會生產等眾多領域,使人們不受時間、空間的限制,打通虛擬場景與真實場景的界限,使用戶享受身臨其境般的極致沉浸感體驗。但同時,全息通信將對信息通信系統提出更高要求,在實現大尺寸、高分辨率的全息顯示方面,實時的交互式全息顯示需要足夠快的全息圖像傳輸能力和強大的空間三維顯示能力。
對于全息通信應用于“數字人”的靶向治療、遠程顯微手術等特殊場景,由于信息的丟失意味著系統可靠性的降低,且為滿足延時要求,傳輸的數據通常不可以選擇重傳,所以要求數據傳輸具有超高安全性和可靠性。
(三)感官互聯:多維感官的交融響應
面向2030年及未來,更多感官信息的有效傳輸將成為通信手段的一部分,廣泛應用于醫療健康、技能學習、娛樂生活、道路交通、辦公生產和情感交互等領域。
為了支撐感官互聯的實現,需要保證觸覺、聽覺、視覺等不同感官信息傳輸的一致性與協調性,毫秒級的時延將為用戶提供較好的連接體驗。觸覺的反饋信息與身體的姿態和相對位置息息相關,對于定位精度將提出較高要求。在多維感官信息協同傳輸的要求下,網絡傳送的最大吞吐量預計將成倍提升。
安全方面,由于感官互聯是多種感官相互合作的通信形式,為保護用戶的隱私,通信的安全性必須得到更有力的保障,以防止侵權事件的發生。感官數字化表征方面,各種感覺都具有獨一其單獨和聯合的編譯碼方式,使得各種感覺都能夠被有效地表示。
(四)智慧交互:情感思維的互通互動
依托未來6G移動通信網絡,有望在情感交互和腦機交互(腦機接口)等全新研究方向上取得突破性進展。具有感知能力、認知能力、甚至會思考的智能智能體之間的支配和被支配關系將開始向著有情感、有溫度、更加平等的類人交互轉化。
具有情感交互能力的智能系統可以通過語音對話或面部表情識別等監測到用戶的心里、情感狀態,及時調節用戶情緒以避免健康隱患;通過心念或大腦來操縱機器,讓機器替代人類身體的一些機能,可以彌補殘障人士的生理缺陷、保持高效的工作狀態、短時間內學習大量知識和技能、實現“無損”的大腦信息傳輸等。
(五)通信感知:融合通信的功能拓展
未來6G網絡將可以利用通信信號實現對目標的檢測、定位、識別、成像等感知功能,無線通信系統將可以利用感知功能獲取周邊環境信息,智能精確地分配通信資源,挖掘潛在通信能力,增強用戶體驗。
6G將利用無線通信信號提供實時感知功能,獲取環境的實際信息,并且利用先進的算法、邊緣計算和AI能力來生成超高分辨率的圖像,在完成環境重構的同時,實現厘米級的定位精度,從而實現構筑虛擬城市、智慧城市的愿景。
(六)普惠智能:無處不在的智慧內核
到2030年,越來越多的個人和家用設備、各種城市傳感器、無人駕駛車輛、智能機器人等都將成為新型智能終端。不同于傳統的智能手機,這些新型終端不僅可以支持高速數據傳輸,還可以實現不同類型智能設備間的協作與學習。
可以想象,未來整個社會通過6G網絡連接起來的設備數量將到達萬億級,這些智能體設備通過不斷的學習、交流、合作和競爭,可以實現對物理世界運行及發展的超高效率模擬和預測,并給出最優決策。
(七)數字孿生:物理世界的數字鏡像
隨著感知、通信和人工智能技術的不斷發展,物理世界中的實體或過程將在數字世界中得到數字化鏡像復制,人與人、人與物、物與物之間可以憑借數字世界中的映射實現智能交互。通過在數字世界挖掘豐富的歷史和實時數據,借助先進的算法模型產生感知和認知智能,數字世界能夠對物理實體或者過程實現模擬、驗證、預測、控制,從而獲得物理世界的最優狀態。
未來6G時代將進入虛擬化的孿生數字世界。在醫療領域,醫療系統可以利用數字孿生人體的信息,做出疾病診斷并預判最佳治療方案;在工業領域,通過數字域優化產品設計,可降低成本并提高效率;在農業領域,利用數字孿生進行農業生產過程的模擬和推演,可以提前預知不利因素,提高農業生產的能力與土地利用效率;在網絡運維領域,通過數字域和物理域的閉環交互、認知智能、以及自動化運維等操作,網絡可快速適應復雜多變的動態環境,實現規劃、建設、監控、優化和自愈等運維全生命周期的“自治”。
(八)全域覆蓋:無縫立體的超級連接
全域覆蓋將實現全時全地域的寬帶接入能力,為偏遠地區、飛機、無人機、汽車、輪船等提供寬帶接入服務;為全球沒有地面網絡覆蓋的地區提供廣域物聯網接入,保障應急通信、農作物監控、珍稀動物無人區監控、海上浮標信息收集、遠洋集裝箱信息收集等服務;提供精度為厘米級的高精度定位,實現高精度導航、精準農業等服務;此外,通過高精度地球表面成像,可實現應急救援、交通調度等服務。
具體內容如下
垂直行業用戶加速向數字化、智能化轉型的基石是網絡連接。行業用戶對網絡的需求主要在于網絡性能、網絡功能、網絡建設和運營幾方面。在網絡性能方面,要求具備高于公共大網的覆蓋質量、時延、上行容量、穩定性、網絡自主控制能力等,同時要求網絡本身能夠根據業務及管理需求等方面進行靈活適配;在網絡功能方面,要求能夠融入到現有業務系統,既保證對現有業務流程的兼容,又能具備承載新興業務的演進能力;在網絡建設和運營方面,希望能夠降低網絡部署成本和運營支出,但同時獲取“足夠”的網絡運營權。
5G網絡具備高帶寬、大連接、低時延和高安全性等諸多優勢,且相比以往的無線技術在對應的能力指標上具備斷代式的提升。相對于傳統無線網絡“統一接入、單一效能”的運營模式,5G依托其自身網元虛擬化、架構開放化和編排智能化的技術保障,能夠通過資源和能力定制化,提供綜合型、具備差異化能力和服務質量保障、靈活便捷的“專屬”網絡,滿足垂直行業用戶對智能網絡連接的需求。我們將這類面向行業用戶,提供差異化、可部分自主運營的5G網絡服務的模式,稱為5G垂直行業專網模式。
為加快推動人工智能技術在電信行業的應用與融合發展,在AIIA產學研融合與應用工作組指導下,由電信項目組組織,中國信息通信研究院標準與技術研究所牽頭,中國移動通信有限公司研究院、中國電信股份有限公司研究院、中國聯合網絡通信有限公司研究院、華為技術有限公司、中興通訊股份有限公司、英特爾(中國)有限公司等單位共同編寫了《電信行業人工智能應用白皮書》2021版。
電信網絡作為信息通信的基礎設施,具有應用人工智能技術的巨大空間和潛力。國內外運營商、設備商和服務商等在電信網絡智能化方面紛紛布局,電信網絡智能化在標準研究、技術驗證與落地應用等方面均有重要推進。隨著5G網絡的大規模商用和網絡人工智能平臺的建設成熟,越來越多的網絡智能化應用與業務已經開展落地并發揮良好效果。
本白皮書系統分析了目前電信網絡智能化的總體發展態勢與應用現狀,集中展示AI技術在移動通信網、固定通信網和網絡業務服務三大類應用場景的19個典型落地案例,包括故障根因分析、異常小區發現、基站節能、業務內容智能推薦、網絡質量智能監控與業務智能識別調優等。
白皮書指出,構建智能化社會適應萬物互聯的新一代信息基礎設施,保障信息基礎設施的安全,對于促進信息技術與實體經濟融合、拓展數字經濟空間具有重要意義。
目前,全球已經掀起了人工智能應用的浪潮。將人工智能技術引入到新一代通信基礎設施,可以為網絡、計算、應用等信息基礎設施提供基于數據的感知、預測和管控能力,促進網絡、計算、應用等基礎設施的融合與協同。人工智能在越來越多的復雜場景下可以做出比人類更優的決策,無疑讓網絡智能化建設開拓了新的視野,給網絡的發展帶來了前所未有的新機遇,也為電信網絡重構轉型過程中遇到的眾多困難和挑戰提供了高效的加速解決路徑。
隨著電信行業人工智能應用加速在現網落地部署并釋放價值,網絡智能化基礎能力將持續增強,網絡知識與人工智能技術融合適配網絡智能化應用需求,新技術范式例如聯邦學習、遷移學習等技術將得到更多應用與關注。人工智能技術將貫穿電信網絡端到端全生命周期的運營與演進,實現網絡的泛在智能能力,幫助運營商實現數字化轉型,帶動整個電信產業的智能升級。
2019年11月6日,聯通研究院與中興通訊共同發布《“5G+區塊鏈”融合發展與應用白皮書》(以下簡稱“白皮書”)。 白皮書通過對5G技術特征和現狀,以及區塊鏈技術特征的分析與洞察,從5G接入網絡、5G通信設備和網絡管理、5G通信應用與業務等多個維度進行了需求分析和闡述,針對各領域給出了“5G+區塊鏈”典型融合應用的痛點和運用場景的剖析,分享了5G和區塊鏈相互賦能,相互助力,相輔相成的觀點。