從5G困局起手，構(gòu)建6G通感融合新架構(gòu)
上海華湘
2025-01-17 14:08
1754次隨著數(shù)字社會的加速推進(jìn)，通信技術(shù)的發(fā)展正邁入全新階段。5G雖然為全球通信網(wǎng)絡(luò)帶來了革命性變化，但其在適應(yīng)多樣化業(yè)務(wù)需求和技術(shù)性能上仍面臨諸多瓶頸。為應(yīng)對未來社會對網(wǎng)絡(luò)能力的更高要求，6G作為通信技術(shù)的下一代標(biāo)桿，提出了全域覆蓋、通感融合與智能計(jì)算的全新設(shè)計(jì)理念。它不僅是傳統(tǒng)意義上的通信網(wǎng)絡(luò)升級，更是通信、感知、計(jì)算、人工智能和安全深度融合的代表性技術(shù)。從5G現(xiàn)有問題出發(fā)，6G的目標(biāo)、能力融合以及關(guān)鍵技術(shù)趨勢將如何謀劃，自然也關(guān)乎了這項(xiàng)技術(shù)的成功與否。
突破5G瓶頸，避免技術(shù)掣肘
盡管5G已經(jīng)開創(chuàng)了全新的移動(dòng)通信模式，但其仍在多個(gè)方面存在局限。首先，5G的服務(wù)形態(tài)較為單一，主要針對消費(fèi)市場的廣覆蓋需求，而在行業(yè)用戶需求日益多樣化和個(gè)性化的背景下，5G的網(wǎng)絡(luò)能力難以提供高效支持。尤其是智慧交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域，這些行業(yè)不僅需要高速率通信，還對高精度感知、計(jì)算能力等提出了更高要求，而傳統(tǒng)5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)并未完全滿足。
其次，資源利用率問題嚴(yán)重影響5G網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常按照最大容量配置，導(dǎo)致絕大部分時(shí)間內(nèi)硬件資源處于閑置狀態(tài)。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)的能耗水平也成為關(guān)注焦點(diǎn)。雖然5G單比特能耗相比4G顯著下降，但絕對能耗隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大大幅提升，這對節(jié)能環(huán)保提出了更高的要求。
運(yùn)維復(fù)雜性則是另一個(gè)掣肘因素。5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維需要兼顧多代制式的兼容性以及多樣化的場景需求，但傳統(tǒng)運(yùn)維模式智能化程度較低，無法快速響應(yīng)復(fù)雜問題。此外，服務(wù)化架構(gòu)（SBA）盡管已初具規(guī)模，但未完全覆蓋網(wǎng)絡(luò)所有網(wǎng)元，導(dǎo)致資源耦合性較強(qiáng)，不利于網(wǎng)絡(luò)能力的高效靈活擴(kuò)展。
要連接也要感知的6G
為了應(yīng)對5G所面臨的挑戰(zhàn)，6G提出了革命性的設(shè)計(jì)理念，其核心目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)從“連接”到“融合”的躍升。6G不僅在傳統(tǒng)通信能力上全面升級，還首次將通信、感知、計(jì)算、人工智能和安全能力融合在同一個(gè)技術(shù)框架中。
6G網(wǎng)絡(luò)致力于打造空天地一體化的全域覆蓋能力。未來的6G將通過地面基站、低軌衛(wèi)星、高空平臺等多種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋。無論是城市、鄉(xiāng)村，還是海洋和天空，用戶都能夠隨時(shí)隨地獲得一致性服務(wù)體驗(yàn)。此外，6G將以性能沉浸化為目標(biāo)，支持超過100Gbps的峰值速率、亞毫秒級時(shí)延，以及厘米級的高精度定位，為用戶提供極致體驗(yàn)。
6G通過多要素能力的深度融合，拓展了傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的能力邊界。在通信與感知方面，6G網(wǎng)絡(luò)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境的能力，不僅可以感知目標(biāo)位置，還能夠采集周邊動(dòng)態(tài)信息，為智慧交通、智能制造等提供技術(shù)支撐。在通信與計(jì)算方面，6G通過算網(wǎng)一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)分布式計(jì)算與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，有效滿足未來高密度計(jì)算任務(wù)的需求。通信與人工智能的深度結(jié)合則賦予了6G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生AI能力，使其在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、智能運(yùn)維和動(dòng)態(tài)調(diào)整上表現(xiàn)卓越。與此同時(shí)，6G從架構(gòu)設(shè)計(jì)階段便融入了內(nèi)生安全機(jī)制，通過動(dòng)態(tài)、可信的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，全面提升數(shù)據(jù)隱私和網(wǎng)絡(luò)彈性。
融合架構(gòu)背后的技術(shù)支撐
6G實(shí)現(xiàn)通感算智融合的藍(lán)圖，需要一系列技術(shù)創(chuàng)新作為支撐。
首先，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)層面，6G提出了全服務(wù)化架構(gòu)理念。相比5G的SBA架構(gòu)，6G全服務(wù)化架構(gòu)在功能分層、資源池化和智能化調(diào)度上更加靈活高效，可支持按需生成和動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)能力。通過模塊化設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)“即插即用”，為行業(yè)用戶提供更具定制化的服務(wù)。
無線接入技術(shù)將是6G的重要突破點(diǎn)。分布式MIMO、智能超表面和非正交多址接入等技術(shù)將大幅提升頻譜效率和網(wǎng)絡(luò)容量。結(jié)合太赫茲通信和毫米波等高頻段資源，6G能夠支持百Gbps級的峰值速率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的覆蓋精度和更強(qiáng)的抗干擾能力。此外，空天地一體化網(wǎng)絡(luò)也將成為6G的重要組成部分。通過低軌衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡(luò)協(xié)同，6G不僅可以覆蓋當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)盲區(qū)，還能為全球范圍內(nèi)的用戶提供無縫通信服務(wù)。
在智能化方面，6G網(wǎng)絡(luò)將通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬與物理網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)映射，支持狀態(tài)預(yù)測、動(dòng)態(tài)調(diào)整和自動(dòng)優(yōu)化。安全性上，6G網(wǎng)絡(luò)從“外掛式”安全轉(zhuǎn)向“內(nèi)生式”安全，構(gòu)建動(dòng)態(tài)可信的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。綠色低碳也是6G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重要原則，從硬件到協(xié)議棧，6G將在全生命周期內(nèi)貫徹能效優(yōu)化理念，以實(shí)現(xiàn)高性能與低能耗的平衡。
6G的提出標(biāo)志著通信技術(shù)從“連接社會”到“賦能社會”的跨越。從解決5G瓶頸到實(shí)現(xiàn)多要素能力深度融合，再到關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)突破，6G將不僅是未來信息社會的核心支柱，更是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)和社會變革的重要引擎。
隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善，全球通信行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了6G研發(fā)的關(guān)鍵階段。未來，通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)協(xié)同與標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，6G將助力全球?qū)崿F(xiàn)真正的數(shù)字孿生與智慧泛在，為全人類創(chuàng)造更高效、更安全、更綠色的通信未來。
