中國聯(lián)通李福昌：探索無線連接的未來

編者按：

無線技術(shù)在當(dāng)今社會中發(fā)揮著重要的作用，特別是5G商用以來，無線技術(shù)的應(yīng)用從以個人為主擴(kuò)展到面向生產(chǎn)和社會，逐步踐行“5G改變社會”的目標(biāo)。展望未來，面向6G，無線連接呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢。

一、 高速泛在

移動通信通1G到5G的發(fā)展，推動著業(yè)務(wù)承載速率的持續(xù)提升。進(jìn)入5G時代，隨著高清視頻、4K/8K直播、3D機(jī)器視覺的普及，業(yè)務(wù)對速率帶寬的要求快速增長。在剛剛結(jié)束的2022年冬奧會上，無論是鳥巢智慧場館、高鐵演播室，還是5G云轉(zhuǎn)播等等，都離不開高速率的支持。在此背景下，需要更多的頻率資源釋放出來滿足這種需求，既包含5G中頻段頻率，還有毫米波、太赫茲甚至可見光等更高頻段資源。與此同時，無線技術(shù)傳輸同樣需要不斷提高效率以滿足這種需求，可以考慮方面包括更高階的天線技術(shù)、更高效率的編碼技術(shù)等等，甚至香農(nóng)極限的突破。伴隨通信速率的提升，無線接入的廣度即泛在性也在不斷增強(qiáng)，主要是為了滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)可以分為低速、中速、高速物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，接入有很多技術(shù)，NB-IoT、LTE-M、LoRa、Sigfox等等，3GPP 5G-Advanced正在研究和標(biāo)準(zhǔn)化的RedCAP，可提供與LTE Cat4能力相當(dāng)?shù)臉I(yè)務(wù)能力（下行50~100Mbps），定位于攝像頭、可穿戴設(shè)備等新興市場，預(yù)計將再次掀起物聯(lián)網(wǎng)的熱潮。

二、 空天一體

未來無線技術(shù)將突破地形地表的限制，擴(kuò)展到太空、空中、陸地等自然空間，消除地面偏遠(yuǎn)地區(qū)與發(fā)達(dá)地區(qū)的數(shù)字鴻溝，促進(jìn)數(shù)字化社會經(jīng)濟(jì)的和諧發(fā)展。面向未來的空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)是典型的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，是以地面網(wǎng)絡(luò)為依托、以天基網(wǎng)絡(luò)和空基網(wǎng)絡(luò)為拓展的立體分層、融合協(xié)作的網(wǎng)絡(luò)，各星座衛(wèi)星（包括高、中、低軌）、高空網(wǎng)絡(luò)（臨近空間平臺和航空互聯(lián)網(wǎng)）、低空智聯(lián)網(wǎng)和地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)共同形成多重覆蓋。非地面網(wǎng)絡(luò)可以采用與地面5G相同或相近的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，通過共享產(chǎn)業(yè)鏈降低成本和實(shí)現(xiàn)互通。特斯拉智能手機(jī)概念帶給人們無限遐想，但真實(shí)的手機(jī)直連衛(wèi)星將逐步走向現(xiàn)實(shí)，進(jìn)一步解除人類通信溝通受自然界的束縛，走向“詩和遠(yuǎn)方”。

三、 體驗(yàn)確定

4G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)依賴網(wǎng)絡(luò)盡力而為。隨著5G與工業(yè)場景、無人駕駛等的融合，網(wǎng)絡(luò)的體驗(yàn)要求就越來越高。這種體驗(yàn)是多維度的，既包括速率的確定，也包括時間的確定，還包括空間的確定等等。因此需要多種技術(shù)的組合使用，以打造盡可能高確定體驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)。在速率體驗(yàn)方面，需要采用差異化服務(wù)技術(shù)，保障不同行業(yè)應(yīng)用差異化的業(yè)務(wù)體驗(yàn)；還要使用多制式多域聚合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多接入多模態(tài)的融合。在時間確定體驗(yàn)方面，需要高精度的時間同步技術(shù)，還需要5G與TSN網(wǎng)絡(luò)的融合。在空間確定體驗(yàn)方面，要不斷提高定位的精度，實(shí)現(xiàn)亞米級的定位技術(shù)。

四、 彈性開放

以前無線技術(shù)主要服務(wù)于個人用戶，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的差異化較小。面向2B行業(yè)應(yīng)用，需要做到用戶的差異化、定制化服務(wù)，需要提供極致的彈性服務(wù)來支持業(yè)務(wù)感知能力、情感識別跟蹤與預(yù)測能力。這就要求網(wǎng)絡(luò)需具備快速的匹配需求并進(jìn)行定制化與驗(yàn)證的能力，支持全生命周期的管理，同時需要盡量融合到業(yè)務(wù)的處理流程中，能實(shí)現(xiàn)全域全場景管控。利用通用平臺及微服務(wù)等技術(shù)特性，滿足業(yè)務(wù)快速部署、功能及時優(yōu)化、能力高效開放等需求。在空口技術(shù)方面，要能支持資源的云化調(diào)度，包括頻率資源云、靈活時隙、靈活天線配置等等。

五、 通感融合

通感融合將面向通信和感知的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、設(shè)備和評價標(biāo)準(zhǔn)一體化，實(shí)現(xiàn)一套設(shè)備滿足通信和感知的雙重需求。未來無線通感融合的過程將呈現(xiàn)出通信和感知需求、架構(gòu)和技術(shù)逐漸融合的過程，這個演變過程可以與人類基因重組的過程類似，從完全獨(dú)立，到部分結(jié)合再到完全融合的過程。在通感融合中，需要對需求融合的場景和需求進(jìn)行細(xì)化，并在場景和需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同層次的架構(gòu)思量，還需要對融合后的典型技術(shù)進(jìn)行分析和研究，最終實(shí)現(xiàn)通感融合的雙向促進(jìn)目標(biāo)。通感融合初期預(yù)計會基于通信系統(tǒng)進(jìn)行初步感知，如高精度定位、交通管理、無人機(jī)管理等，后續(xù)實(shí)現(xiàn)感知輔助通信，實(shí)現(xiàn)無線感知化。

六、 數(shù)字孿生

未來無線網(wǎng)絡(luò)提供了萬智互聯(lián)能力，并提供了高效、可靠的數(shù)據(jù)通道，結(jié)合后續(xù)的機(jī)器人和自動化技術(shù)，利用網(wǎng)絡(luò)所提供的可靠通道，對世界進(jìn)行更精準(zhǔn)的改造，進(jìn)一步為數(shù)字孿生世界打通虛擬至現(xiàn)實(shí)的操控通道。借助未來無線網(wǎng)絡(luò)的能力增強(qiáng)，數(shù)字城市、孿生工業(yè)、智慧醫(yī)療等眾多領(lǐng)域中都會得到大跨步的進(jìn)步，數(shù)字孿生世界將逐步得以實(shí)現(xiàn)。

七、 智能原生

未來無線技術(shù)將實(shí)現(xiàn)智能原生。通過與AI技術(shù)的多層級深度融合，實(shí)現(xiàn)在沒有人工干預(yù)的情況下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自治、自調(diào)節(jié)以及自演進(jìn)。同時，智能原生特性還能降低數(shù)據(jù)收集、傳輸過程造成的時延和信息泄露隱患。在未來無線網(wǎng)絡(luò)的云、管、端引入分布式AI，使得網(wǎng)絡(luò)能夠自運(yùn)營、自優(yōu)化，成為全自動駕駛網(wǎng)絡(luò)；在每層空口協(xié)議棧加入AI功能，增強(qiáng)協(xié)議的靈活性；在無線設(shè)備物理層中用AI模型替換傳統(tǒng)的統(tǒng)計模型，將數(shù)據(jù)處理模塊由相互獨(dú)立的設(shè)計結(jié)構(gòu)向聯(lián)合設(shè)計結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，相關(guān)的案例如智能超表面技術(shù)（RIS）等等。

八、 安全內(nèi)生

以往無線技術(shù)，安全以外掛式安全為主。未來無線技術(shù)需要以對抗網(wǎng)絡(luò)攻擊殺傷鏈為目標(biāo)，將外掛式的安全防護(hù)轉(zhuǎn)化為內(nèi)生的安全能力，建立面向物理硬件、存儲數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)連接、操作系統(tǒng)乃至應(yīng)用軟件的縱深全域安全防護(hù)體系，使網(wǎng)絡(luò)攻擊“進(jìn)不來、改不了、出不去、逃不掉”。安全概念的外延也將從安全擴(kuò)展到安全可信一體化。在網(wǎng)絡(luò)可信方面，需要建立從底層數(shù)據(jù)到終端軟硬件、網(wǎng)絡(luò)傳輸和網(wǎng)絡(luò)邊界的域內(nèi)可信和域間信任鏈傳遞機(jī)制，實(shí)現(xiàn)基于“無攻擊邏輯”的自證清白能力，向物理世界提供面向網(wǎng)絡(luò)的可信體系，即網(wǎng)絡(luò)可信。

九、 綠色低碳

面向“碳達(dá)峰、碳中和”，綠色是未來無線技術(shù)發(fā)展的底色。一是“綠色生態(tài)”，強(qiáng)調(diào)保護(hù)自然生態(tài)，增強(qiáng)通信設(shè)備與環(huán)境融合，同時減少空間、土地資源占用；二是“節(jié)能減排”，5G網(wǎng)絡(luò)已從多角度實(shí)施了節(jié)能減排的策略，例如，實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦提高硬件使用率、無線設(shè)備增加軟件節(jié)能方式、實(shí)現(xiàn)基站網(wǎng)絡(luò)級節(jié)能等等，未來網(wǎng)絡(luò)將在5G已有的節(jié)能減排的方案之上，推動無線設(shè)備向通用化、開放化發(fā)展，提高無線設(shè)備使用率，同時硬件設(shè)備采用更先進(jìn)的低能耗材料，例如“金剛石芯片”以及新型晶體管。

十、 共建共享

在5G時代， 中國電信運(yùn)營商實(shí)施的5G網(wǎng)絡(luò)共建共享建設(shè)的模式取得了前所未有的巨大成功，極大節(jié)省了CAPEX和OPEX。未來無線網(wǎng)絡(luò)的“共享”理念更加體現(xiàn)共享的本質(zhì)，就是將有限資源服務(wù)于更多群體。在共享內(nèi)容上，未來無線網(wǎng)絡(luò)不僅共享站址和設(shè)備，還共享算力和頻譜等其他資源；在共享范圍上，未來無線網(wǎng)絡(luò)的共享將由運(yùn)營商行業(yè)之間的共享擴(kuò)展到與其他行業(yè)之間的共享，讓共享促就共贏。

附：

李福昌，1977年8月生，工學(xué)博士，現(xiàn)任中國聯(lián)通研究院無線技術(shù)研究中心總監(jiān)、教授級高級工程師，國家知識產(chǎn)權(quán)局中國專利審查技術(shù)專家，北京郵電大學(xué)兼職教授，IMT-2030工作組無線技術(shù)組副組長，毫米波太赫茲產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟副理事長，中國通信企業(yè)協(xié)會無線接入系統(tǒng)專業(yè)委員會副主任，2014年起享受國務(wù)院政府特殊津貼。主要從事移動通信及固網(wǎng)移動融合等專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)制定、測試驗(yàn)證、課題研究等工作，曾先后主持、參加了工信部和中國聯(lián)通3G、4G、5G、6G移動通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用方向百余項(xiàng)研究課題，研究成果獲得部級科技進(jìn)步一等獎1次、二等獎4次、三等獎6次、中國聯(lián)通科技創(chuàng)新一等獎7次、二等獎10次等，在國內(nèi)外權(quán)威期刊、會議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文百余篇，出版專著1本，授權(quán)國家發(fā)明專利30余項(xiàng)。