6G将更好服务千行百业 数字“5G+AI”应用广泛拓展

  在今年全国两会上，工信部部长金壮龙表示，我国在5G方面已居世界前列，正在加快6G研发。

  5G与AI技术已在我们的生产生活中得到广泛应用，并发挥着越来越重要的作用。5G提供了万物互联的基础，基于AI的各种应用已经渗透到各个领域。一方面，5G不断引入基于AI的算法和解决方案，不断提升5G网络性能，为5G发展开启了一个新的智能维度;另一方面，5G不断扩展AI的应用场景和空间，高速、低时延的连接推动更多基于AI的应用。5G与AI技术的持续融合，将为我们的生产生活提供更多可能。

  根据移动通信产业发展规律，每一代国际标准间隔是在10年左右。6G作为下一代移动通信标准，将在现有5G基础上进行革命性演进。6G预计在2030年左右商用，国际电信联盟已开始6G相关需求研究工作。在6G的设计中，移动通信技术与AI技术的进一步融合将成为最重要的方向。为支撑6G的各种需求，构建“6G智能维”也成为6G设计的最核心工作。

  智能维是基于大数据和算力资源，以AI技术为基础，与无线移动通信的时域、频域和空域并列的新资源维度。智能维的构建将使5G/6G更加智能、高效。智能维构建一脉相承，5G智能维构建为6G智能维设计奠定了良好基础与经验，6G智能维将基于全新的系统架构打造智慧内生的新一代网络。

  6G相对于5G制定了更加宏大的愿景，在基础的频谱利用率、峰值速率、时延、可靠性、连接数量、能耗等维度将提供更高指标，满足层出不穷的新业务需要。智能维作为满足6G愿景的基础性设计存在更加广阔的发展空间，发挥的作用也更加显性化。例如，对于基础的无线空口设计，基于AI的设计将全方位与传统通信模块和基础流程结合，全面提升频谱效率与系统效能。对于网络架构设计，更多的控制将由基于AI的算法完成。借助AI算法，传统的层间限制将被打破，端到端的一体化设计将被实现。同时，6G网络对AI相关的数据流传递也将进行更加系统化支持，各种AI业务相关的数据收集、模型训练与模型传递会得到持续优化。

  近年来，随着AI技术的快速发展，基于AI的无线设计成为无线移动通信研究的主要方向。在5G网络设计之初，受多重因素影响，并未考虑与AI技术的深度融合，这使得5G智能维的构建以增强性设计为主，很难充分发挥AI技术的优势。6G初始阶段将借鉴5G智能维设计经验，综合考虑移动通信网络的数据处理、算力分布、AI模型使用与管理、确定性算法与AI算法选择等维度，形成融入AI元素的新型网络架构设计。新设计将全面支持基于AI的设计替代或增强传统算法，从而系统性提升6G网络性能，实现原生性AI设计。总之，相对5G及以前的设计，6G是一次多领域融合的突破性设计，有潜力在更少开销和更低能耗的前提下，实现更优化的系统设计。

  6G智能维构建将更好服务千行百业。相对于5G，6G需要支持更加多样化的需求与场景部署，业务类型也呈现多样化，如视频、音频、AR/VR等将以混合的形式同时并发传输。利用AI技术可有效提升6G应对各种复杂场景的能力，基于AI的业务识别、网络参数与资源调配可为多种业务提供更加高速可靠的传输。对垂直行业特有的需求，如超低时延高可靠传输、点对点传输、超高精度定位等，6G也可利用AI技术进行特定增强，进一步提升关键指标支持能力。此外，6G网络还可为垂直行业提供一定的算力支持，直接提升垂直行业使用AI技术的能力。综合来看，6G智能维构建不仅为垂直行业提供更强的传输能力，还可提升垂直行业的智能化程度。

  6G智能维建设是一个长期持续的过程。智能维的设计本身面临诸多挑战，这些挑战来自基础理论、数据集构建、算力限制、模型的训练与管理等多个层面，需要考虑采用开放性架构，进行持续优化与增强。6G对所有的用例与需求支持不会一蹴而就，是一个逐步完善与演进的过程。在第一个6G版本中，以重点场景的用例支持作为设计出发点，将确定基于AI的核心功能和基本架构。后续的版本将在基础框架下，对智能维多个层面进行不断扩展与提升。

  近年来，AI快速发展，不断取得突破性成果。ChatGPT的横空出世进一步引发AI研究热潮，尤其是可以完成多任务的超大模型研究成为重要方向，6G将与ChatGPT等AI领域重要成果形成更加紧密的互动。具体来说，6G智能维构建，一方面，需要考虑为超大模型相关的数据传递提供高速率、高可靠性的传输通道。传输通道既要支持大型数据集传输，也要考虑支持监督学习、半监督学习、强化学习等多种学习方式相关的中间变量和模型本身传输。另一方面，需要支持更加灵活的算力组织方式，如分布式的超大模型训练与更新。在对超大模型支持外，6G网络也需考虑采用支持多任务的超大模型不断提升网络智能化程度，形成6G的真正大脑。

  综合来看，6G与AI将全方位深度融合构建全新的6G智能维，既能全面提升6G网络性能，又能更好服务千行百业，推动高质量发展。通过智能维的持续构建，也将实现多项基础理论与技术突破。这些突破不仅限于移动通信领域，也将与AI领域形成紧密互动，推动更多跨领域的新理论、新技术和新应用产生。可以预见，随着移动通信与人工智能的深度融合，将为未来社会发展带来更加广阔的空间。

  【刘晓峰 作者系中国信息通信研究院无线通信创新中心副总工程师、IMT-2020(5G)推进组5G与AI融合研究任务组组长】

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