過去幾十年,通信和感知一直是在兩條獨立技術路線上并行演進,隨著通信網絡高頻化演進和“萬物智聯”業務需求的蓬勃增長,通信網絡架構需要向通感智算一體化的方向演進。
在之前舉辦的“2024ICT行業趨勢年會”上,中國聯通研究院無線技術首席研究員張濤表示,新場景、新業務催生萬物智聯發展需求,當前數字化轉型已逐步深入到生活的方方面面,通信行業亟需打造新型數字信息基礎設施,以適配業務發展需求。
基于6G愿景,構建四層次全域智能網絡體系
經過幾年的建設,中國已經建成了全球最大規模5G網絡,5G用戶數、5G終端滲透率等方面均達到了國際領先水平,5G使能的個人、行業和家庭應用正呈現爆發性增長。
張濤表示,移動通信網絡下一步演進包括5G-Advanced和6G兩個階段,在5G-A階段將深化千行百業數智化轉型,進一步提升網絡能力、實現工業生產效率提升和高品質智慧服務;在6G階段將構建萬物智聯、數字孿生的全新世界,實現真實物理世界與虛擬數字世界的深度融合。
具體來看,5G-A有六大典型應用場景,包括沉浸實時、智能上行、工業互聯、通感一體、天地一體、千億物聯;6G的典型應用場景包括了沉浸式通信、大規模通信、極高可靠低時延通信、泛在連接、人工智能和通信融合、感知和通信的融合等。張濤強調,未來無線網將會從“盡力而為”服務向“確定性服務”轉化,網絡架構也會向通感智算一體化方向演進。
“近年來我們提了很多智能化的需求,在網絡側智能化大多集中在IT層面,核心網的側功能率先實現了智能化。但是工業互聯、車聯、沉浸實時等這些場景的數據都是在本地化處理,對于時延、可靠性,以及處理的算力要求也來越高,這就需要智能化處理能力需要下沉到邊緣側以及無線網側,這也是網絡向通感智算一體化方向演進的重要驅動力。”張濤如是說。
面向智能化的網絡架構,中國聯通在2021年發布了《中國聯通6G白皮書(V1.0)》,提出以“智能、融合、綠色、可信”為主要特征的6G DNA愿景。
“我們把智能排在首位,同時把智能原生和安全可信作為6G DNA兩鏈融入6G總體架構設計之中。”張濤表示,“智能可信”愿景被納入IMT-2030《6G網絡架構愿景》,“可信共享”技術方向被輸入ITU《技術趨勢報告》。
基于6G愿景,中國聯通提出了“全域智能網絡體系”,即從應用域、控制域、資源域、終端域四個層次構建全域智能的通感智算(通信、感知、智能、算力)一體化無線網絡架構。
通感智算一體化成為無線網絡演進方向
隨著5G、毫米波等高頻段的逐步引入,使通信和感知的頻率性能、關鍵技術和網絡架構已具備一體化的可能性,兩者正向著相輔相成的方向融合與發展,實現一網兩用,超越聯接。同時,隨著人工智能技術在網絡中的不斷深入應用,未來通信網絡也朝向內生智能和智算一體演進,通感智算將成為未來無線網演進中的重要趨勢。張濤從“通、感、智、算”四個方面詳細介紹了無線網的能力演進的要求。
通:創新技術方案,不斷提升網絡能力
在通信方面,無論每一代技術怎么發展演進,頻率都是無線通信最寶貴的資源,如何挖掘潛能不斷提升網絡能力是通信人一直在干的事情。伴隨著消費升級,8K視頻、XR及裸眼3D等業務成為發展熱點,對大上行、大容量、實時交互的需求與日俱增。其中,多路8K直播、自由視角等業務,上行速率需求可達1Gbps+;裸眼3D和XR業務對網絡下行容量、時延提出更高要求。
張濤介紹,面向大上行業務業務,中國聯通提出了“智享大上行”技術方案,實現了上行單用戶峰值速率1.5Gbps,在深圳富士康業務示范中實現單站5.5Gbps的峰值容量。2022年,該方案在北京冬奧會實現全面商用化部署應用,滿足10萬人級場館的超大容量需求,用戶峰值速率和小區峰值容量均達到國際領先水平。
針對大容量場景,中國聯通提出了“室內分布式大規模MIMO”技術方案,通過將工多個4TR pRRU在基帶上虛擬為一個16T16R的超級Massive MIMO小區,用戶速率與小區容量雙提升。
針對實時交互業務,中國聯通提出“業務感知+差異化保障”技術方案,牽頭3GPP QoE、增強/混合現實用戶體驗研究標準。基于業務對網絡質量的感知能力,網絡針對XR業務進行基本層和增強層分層處理,保障在不同網絡環境下用戶的差異化體驗。
除了在現有頻率上挖潛之外,新頻譜演進也是網絡能力提升的關鍵。在張濤看來,高頻通信是5G-A、6G網絡演進的重要方向。中國聯通穩步推進毫米波閉環技術體系,在新技術研究、新標準引領、新設備研發、新生態構建等方面加速推進毫米波產業鏈進展。中國聯通率先啟動國內5G毫米波工作,成功推動26GHz頻段、DSUUU功能、200MHz單載波成為行業必選項,在IMT-2020推進組領導下,中國聯通持續推進,5G毫米波端網已基本具備商用能力。
感:通感一體,一網兩用
在感知方面,新的毫米波通信頻段和雷達使用的頻段,在頻率性能、關鍵技術、網絡架構都已經十分接近,已經具備了一體化的可能性。張濤認為,通信感知應用場景豐富,包括智能交通、安全防護、無人機監管等。
基于通信和感知一體,中國聯通發布了首個《智慧超感知產業聯合推進倡議》和《中國聯通5G-A通感算融合技術白皮書》,積極推進3GPP R19通感融合立項,并提前開展標準化研究課題制定,推進一網兩用,超越連接的應用。
同時,中國聯通也做了一些先行先試,基于通信和感知一體化的設備,在浙江公網做了無人機低空監控,感知范圍達到了1000米,距離精度到了分米級;在上海做了一些車路協同的創新試點,通感一體車路協同創新試點,探測距離、分辨率相比業界雷達提升3~5倍。
張濤表示,未來6G網絡通感一體的研究主要集中在系統架構、關鍵技術和系統性能驗證等方面,5G-A/6G網絡可以基于新的感知能力提供新的服務。
智:AI技術發展促進無線通信網絡智能化演進
在智能化方面,AI技術發展促進無線通信網絡智能化演進。通信網絡在追求極致網絡性能、極致業務體驗、極簡智能運維等方面都離不開AI的輔助。此外,多頻多制式復雜網絡性能優化、網絡節能、用戶體驗智能化保障、空口性能優化、智能故障診斷、故障預測預防等都是網絡AI的重要應用場景。
在貫徹國家“雙碳”戰略方面,基于AI的智能節能驅動了無線網絡節能技術再升級。中國聯通4G/5G協同智能節能平臺支持多制式、多頻層、多設備節能控制,實現智能化、精細化、協同化的能耗管理,綜合節能效果達到10%以上,節能效果顯著,獲得多項國內外獎項。
與此同時,智能化也成為無線空口設計新方向。在5G-A階段,R18已經定義了一些空口AI用例,包括基于AI的設計反饋、基于AI的波束管理、基于AI的輔助定位等。在6G預研和系統設計階段,目前IMT-2030已經開始無線AI原型測試,可以預見在6G標準里面內生智能的空口設計會成為6G的物理層。
算:無線算網一體架構
為實現通感智算一體化無線網絡全域智能架構目標,滿足業務毫秒級時延、端到端服務需求,需增強無線網絡感知能力、智能處理能力,加強無線網絡算力基礎設施和編排能力。基于上述需求,中國聯通提出建立無線算網融合統一架構,包括網絡編排服務層、無線算力網絡功能層、算力網絡基礎設施層,通過三層架構搭建無線算網整體的能力。
“中國聯通將聯合產業各方共同推進通感智算一體化無線網絡演進,助力通信行業持續發展、垂直行業全面數字化轉型。”張濤最后說道。