6G將更好服務(wù)千行百業(yè)

   在今年全國兩會(huì)上，工信部部長金壯龍表示，我國在5G方面已居世界前列，正在加快6G研發(fā)。

  5G與AI技術(shù)已在我們的生產(chǎn)生活中得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮著越來越重要的作用。5G提供了萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)，基于AI的各種應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域。一方面，5G不斷引入基于AI的算法和解決方案，不斷提升5G網(wǎng)絡(luò)性能，為5G發(fā)展開啟了一個(gè)新的智能維度；另一方面，5G不斷擴(kuò)展AI的應(yīng)用場景和空間，高速、低時(shí)延的連接推動(dòng)更多基于AI的應(yīng)用。5G與AI技術(shù)的持續(xù)融合，將為我們的生產(chǎn)生活提供更多可能。

  根據(jù)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，每一代國際標(biāo)準(zhǔn)間隔是在10年左右。6G作為下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，將在現(xiàn)有5G基礎(chǔ)上進(jìn)行革命性演進(jìn)。6G預(yù)計(jì)在2030年左右商用，國際電信聯(lián)盟已開始6G相關(guān)需求研究工作。在6G的設(shè)計(jì)中，移動(dòng)通信技術(shù)與AI技術(shù)的進(jìn)一步融合將成為最重要的方向。為支撐6G的各種需求，構(gòu)建“6G智能維”也成為6G設(shè)計(jì)的最核心工作。

  智能維是基于大數(shù)據(jù)和算力資源，以AI技術(shù)為基礎(chǔ)，與無線移動(dòng)通信的時(shí)域、頻域和空域并列的新資源維度。智能維的構(gòu)建將使5G/6G更加智能、高效。智能維構(gòu)建一脈相承，5G智能維構(gòu)建為6G智能維設(shè)計(jì)奠定了良好基礎(chǔ)與經(jīng)驗(yàn)，6G智能維將基于全新的系統(tǒng)架構(gòu)打造智慧內(nèi)生的新一代網(wǎng)絡(luò)。

  6G相對(duì)于5G制定了更加宏大的愿景，在基礎(chǔ)的頻譜利用率、峰值速率、時(shí)延、可靠性、連接數(shù)量、能耗等維度將提供更高指標(biāo)，滿足層出不窮的新業(yè)務(wù)需要。智能維作為滿足6G愿景的基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)存在更加廣闊的發(fā)展空間，發(fā)揮的作用也更加顯性化。例如，對(duì)于基礎(chǔ)的無線空口設(shè)計(jì)，基于AI的設(shè)計(jì)將全方位與傳統(tǒng)通信模塊和基礎(chǔ)流程結(jié)合，全面提升頻譜效率與系統(tǒng)效能。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，更多的控制將由基于AI的算法完成。借助AI算法，傳統(tǒng)的層間限制將被打破，端到端的一體化設(shè)計(jì)將被實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，6G網(wǎng)絡(luò)對(duì)AI相關(guān)的數(shù)據(jù)流傳遞也將進(jìn)行更加系統(tǒng)化支持，各種AI業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)收集、模型訓(xùn)練與模型傳遞會(huì)得到持續(xù)優(yōu)化。

  近年來，隨著AI技術(shù)的快速發(fā)展，基于AI的無線設(shè)計(jì)成為無線移動(dòng)通信研究的主要方向。在5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之初，受多重因素影響，并未考慮與AI技術(shù)的深度融合，這使得5G智能維的構(gòu)建以增強(qiáng)性設(shè)計(jì)為主，很難充分發(fā)揮AI技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。6G初始階段將借鑒5G智能維設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理、算力分布、AI模型使用與管理、確定性算法與AI算法選擇等維度，形成融入AI元素的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)。新設(shè)計(jì)將全面支持基于AI的設(shè)計(jì)替代或增強(qiáng)傳統(tǒng)算法，從而系統(tǒng)性提升6G網(wǎng)絡(luò)性能，實(shí)現(xiàn)原生性AI設(shè)計(jì)。總之，相對(duì)5G及以前的設(shè)計(jì)，6G是一次多領(lǐng)域融合的突破性設(shè)計(jì)，有潛力在更少開銷和更低能耗的前提下，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

  6G智能維構(gòu)建將更好服務(wù)千行百業(yè)。相對(duì)于5G，6G需要支持更加多樣化的需求與場景部署，業(yè)務(wù)類型也呈現(xiàn)多樣化，如視頻、音頻、AR/VR等將以混合的形式同時(shí)并發(fā)傳輸。利用AI技術(shù)可有效提升6G應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜場景的能力，基于AI的業(yè)務(wù)識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與資源調(diào)配可為多種業(yè)務(wù)提供更加高速可靠的傳輸。對(duì)垂直行業(yè)特有的需求，如超低時(shí)延高可靠傳輸、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、超高精度定位等，6G也可利用AI技術(shù)進(jìn)行特定增強(qiáng)，進(jìn)一步提升關(guān)鍵指標(biāo)支持能力。此外，6G網(wǎng)絡(luò)還可為垂直行業(yè)提供一定的算力支持，直接提升垂直行業(yè)使用AI技術(shù)的能力。綜合來看，6G智能維構(gòu)建不僅為垂直行業(yè)提供更強(qiáng)的傳輸能力，還可提升垂直行業(yè)的智能化程度。

  6G智能維建設(shè)是一個(gè)長期持續(xù)的過程。智能維的設(shè)計(jì)本身面臨諸多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)來自基礎(chǔ)理論、數(shù)據(jù)集構(gòu)建、算力限制、模型的訓(xùn)練與管理等多個(gè)層面，需要考慮采用開放性架構(gòu)，進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化與增強(qiáng)。6G對(duì)所有的用例與需求支持不會(huì)一蹴而就，是一個(gè)逐步完善與演進(jìn)的過程。在第一個(gè)6G版本中，以重點(diǎn)場景的用例支持作為設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，將確定基于AI的核心功能和基本架構(gòu)。后續(xù)的版本將在基礎(chǔ)框架下，對(duì)智能維多個(gè)層面進(jìn)行不斷擴(kuò)展與提升。

  近年來，AI快速發(fā)展，不斷取得突破性成果。ChatGPT的橫空出世進(jìn)一步引發(fā)AI研究熱潮，尤其是可以完成多任務(wù)的超大模型研究成為重要方向，6G將與ChatGPT等AI領(lǐng)域重要成果形成更加緊密的互動(dòng)。具體來說，6G智能維構(gòu)建，一方面，需要考慮為超大模型相關(guān)的數(shù)據(jù)傳遞提供高速率、高可靠性的傳輸通道。傳輸通道既要支持大型數(shù)據(jù)集傳輸，也要考慮支持監(jiān)督學(xué)習(xí)、半監(jiān)督學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式相關(guān)的中間變量和模型本身傳輸。另一方面，需要支持更加靈活的算力組織方式，如分布式的超大模型訓(xùn)練與更新。在對(duì)超大模型支持外，6G網(wǎng)絡(luò)也需考慮采用支持多任務(wù)的超大模型不斷提升網(wǎng)絡(luò)智能化程度，形成6G的真正大腦。

  綜合來看，6G與AI將全方位深度融合構(gòu)建全新的6G智能維，既能全面提升6G網(wǎng)絡(luò)性能，又能更好服務(wù)千行百業(yè)，推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展。通過智能維的持續(xù)構(gòu)建，也將實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)基礎(chǔ)理論與技術(shù)突破。這些突破不僅限于移動(dòng)通信領(lǐng)域，也將與AI領(lǐng)域形成緊密互動(dòng)，推動(dòng)更多跨領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)和新應(yīng)用產(chǎn)生。可以預(yù)見，隨著移動(dòng)通信與人工智能的深度融合，將為未來社會(huì)發(fā)展帶來更加廣闊的空間。

  【劉曉峰 作者系中國信息通信研究院無線通信創(chuàng)新中心副總工程師、IMT-2020（5G）推進(jìn)組5G與AI融合研究任務(wù)組組長】