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2024/4/17 16:09

专访中国信科陈山枝:星地融合移动通信有望在5G-A阶段实现规模商用部署

C114通信网  九九

C114讯 4月17日消息(九九)4月16日至18日,由国家6G技术研发推进工作组和总体专家组指导,由未来移动通信论坛、紫金山实验室主办的2024全球6G技术大会在南京召开。大会围绕6G愿景,探讨6G技术和业务发展蓝图,凝练全球共识。

会议期间,中国信科集团副总经理、总工程师、科技委主任,无线移动通信全国重点实验室主任,IEEE Fellow陈山枝在接受C114专访时表示,6G有三个最为核心的特征,星地融合移动通信,解决全球全域立体覆盖问题;以用户为中心的网络;终端形态的多样性,除手机外,还有智能网联汽车、各种物联网终端等。

陈山枝进一步表示,6G因此要解决的三大问题:一是当前5G在行业应用中没有解决好的问题,特别是行业应用的分散性带来的挑战,如行业应用的灵活定制问题、广域稀疏接入带来的全球全域立体覆盖问题、AI和安全内生问题;二是面向2030年后的新需求,如元宇宙及虚拟世界的沉浸性体验、数字地球等;三是终端技术创新,在现有手机支持听和视的基础上,支持嗅觉、触觉等体验。

6G系统涵盖多项关键使能技术

陈山枝认为,为实现6G愿景,最大化地满足用户的需求,6G系统将在星地融合移动通信、超维度天线、以用户为中心的端到端分布式自治网络、内生智能、通感算一体化、网络安全等关键使能技术领域取得全面突破。

星地融合移动通信是地面移动通信走向全域覆盖的必由之路,由于地面移动通信仅覆盖了地球表面积的6%,因此,需要借助卫星通信实现全球全域覆盖。星地融合技术使得卫星通信和地面移动通信采用统一的空口和无线传输技术,弹性可重构的网络架构和统一的资源管理,支持融合的标准体系、融合的终端、融合的网络部署和融合的资源分配,最终达到星地系统融合。

超维度天线技术则突破了传统多天线技术的应用局限,使得多天线系统在空间维度、智能维度、功能维度和能效维度等多维度全面发挥技术价值,有效提升6G网络的信息处理能力。

以用户为中心的端到端分布式自治网络以面向用户体验提升和网络资源高效使用为出发点,支持端到端网络的自组织和定制化,基于用户的业务需求自主编排网络,分配网络资源,有效提升用户业务体验,优化资源分配效率,降低网络的能耗,满足6G系统服务能力全面提升。

内生智能的主要目标是给无线网络注入智能元素,基于人工智能内核提升无线网络的性能,并使得无线网络和AI深度融合,从而实现网络赋能AI,实现网络即服务。

通感算一体化使得传统的通信功能和感知、算力技术进行深度融合,全面提升无线网络的价值,通过感知获得环境目标信息,基于算力网络提升信息的处理能力,从而实现无线网络从单一的通信管道走向更广阔的综合信息系统,实现网络价值的升级。

网络安全则是通信与信息处理的基础保障,6G网络安全将在5G网络安全的基础上优化升级,对于数据加密、用户身份认证和信息隐私等方面全面提升数字安全屏障,实现从传统的安全保护层面走向内生安全的系统设计。

5G-A阶段将引入6G部分标签技术

5G-A是5G向6G升级演进的过渡阶段,也是对6G技术和应用场景的前期验证和培育。业界公认,2024年是5G-A规模商用元年。陈山枝介绍,5G-A阶段将率先引入6G的一些核心技术:

首先是星地融合移动通信。5G NTN已经形成完整的技术方案,并在全球范围内开展广泛的技术和应用尝试,产业能力已经基本具备。“星地融合将为移动通信网络实现全域覆盖提供快速低成本的解决方案,有望在5G-A阶段实现规模的商用部署。”陈山枝说。

其次是超维度天线。随着通信需求的持续发展,用户速率、网络容量的提升始终是网络发展的主线。超维度天线技术是多天线技术在智能天线、大规模天线之后的进一步发展。数模混合超大规模天线、智能超表面等技术也成为5G-A的重点技术方向。超维度天线进一步提升通道数、天线数,可以提升赋形增益和空间分辨率,特别在后续使用中高频段后,对于弥补覆盖的差距、提升频谱效率、提升感知精度都有不可替代的作用。

三是通感一体。通信和感知一体化使通信网络同时具备了感知的功能,突破了移动通信网络的边界,使网络不仅是信息的传输者,同时具备主动采集信息的能力。目前通感一体可以对无人机、舰船、汽车等目标实现感知和跟踪,在低空经济、航道海面、地面交通等方面已经启动应用的尝试,成为可能率先实现应用落地的技术之一。

四是算网一体。随着AI技术的急速发展,算力/AI与网络的跨界融合成为产业热点,5G-A也开始在无线算力/AI技术和产业方面的探索。AI在网络智能运维层面已经实现应用落地,同时在核心网、基站网元内,面向业务感知提升、网络架构和性能优化、通信能力提升、节能等方面,AI可以为传统的经典理论和专家经验提供新的技术途径和新的突破,进一步提升网络能力和效益。

中国信科持续开展6G系列关键技术研究

陈山枝表示,中国信科及无线移动通信全国重点实验室自2019年开始一直在从事6G愿景与关键技术研究,基于“全域覆盖、场景智联”愿景,从提升覆盖、提升容量、提升谱效/能效、连接场景、内生安全等多个维度开展系列关键技术研究,并采用压强原则,在一些重点关键技术方向取得重大突破。

陈山枝早在2018年就提出“5G体制兼容、6G系统融合”的星地融合移动通信技术路线。中国信科针对星地融合关键技术,2023年重点突破了UPF上星的NTN网络架构、NTN无线传输技术增强、NTN移动性管理增强、6G立体弹性可重构网络架构、多星多波束协同高效无线传输、TDD制式系统设计和关键技术等核心关键技术。针对星地融合终端芯片,重点突破了多核异构芯片技术、关键算法、原型平台验证,深耕可重构软件无线电技术,支撑星地融合终端芯片的自主可控;针对星地一体化测量,重点攻关双卡测试关键技术,解决了单台仪表的双sim卡测试难题,攻关多制式协议分析测试关键技术,开拓国产化仪表能力,解决芯片研发测试中“卡脖子”难题。

以用户为中心是移动通信一直以来的设计目标,针对去蜂窝趋势,陈山枝团队提出以用户为中心的智能接入网架构(UCAN)。其核心优势在于突破了传统蜂窝架构的限制,向下可以发挥未来超大规模天线传输技术优势,保障系统性能;向上可以承接个性化的6G业务,实现用户定制的完美服务体验。真正实现了深度可定制、弹性可重构、对多样化网络设备和接入方式的开放兼容,和对用户服务的智能自适应。

智能超表面技术被业界认为是一种可以有效改善电磁传播环境的未来技术,对于系统覆盖增强与传输效率的提升具有较高的应用潜力。中信科移动联合北京大学2022年在毫米波频段开发了业界首个基于RIS的超大规模MIMO基站原型样机。在2023年,双方进一步基于全息波束赋形原理开发了可重构全息表面(RHS),并将该技术成功地运用到了基站原型系统之中,实现了双流动态波束赋形以及5Gbps的高速率数据传输功能。

在通感算融合方面,中信科移动参与推动通感融合技术研究与标准化工作,针对6G通感空口融合接入网方案,提出通感空口融合的接入网架构,支持基于蜂窝架构的协作感知、环境感知辅助通信等通感互利互惠功能;开展通感融合信道建模研究与技术评估;开展通感融合样机研发和测试验证,有力支撑通感一体化研发发展和技术验证。

与此同时,中国信科长期深耕于蜂窝网络定位技术研究,面向产品应用,在业界率先提出蜂窝网络载波相位定位技术,开发了基站和终端样机。2023年测试结果表明,定点场景下90%用户的定位误差小于0.1m。陈山枝表示,基于6G的场景和关键技术指标需求,中国信科会持续开展高精度定位的技术研究、标准制定和应用推广等工作。

另外,中国信科早在2018年就启动了人工智能与通信融合研究工作,提出“三层五面”6G网络架构,新引入赋能面和数据面来适配人工智能。在赋能面,6G网络具备更加灵活、可扩展的机制以适应不同应用场景的高性能通信要求和灵活快速响应要求;通过引入极致弹性、灵活能力扩展的赋能面,其能够为网络的其他层和面赋予所需内生能力(AI、算力和安全),根据网络发展和业务需求做功能扩展和灵活构建网络服务的能力。在数据面,6G网络的智能特征需要6G网络具备强大的计算能力,海量数据的输入以及广泛的连接服务。

采访的最后,陈山枝表示,作为移动通信产业发展的基础,6G拥有全球统一标准已经是业界不可动摇的共识,也是全球保持信息互联互通的基础,是超越政治的人类根本诉求,并且能实现规模经济优势,降低成本,让全人类受惠,消除数字鸿沟。

陈山枝认为,6G形成统一的技术标准特别是空口标准应该是比较明确的,6G终端仍可实现全球的接入和漫游。但同时产业竞争加剧甚至产业分裂也存在较大概率,在具体的产业链、产业化技术、产品形态甚至网络架构、产业生态、监管策略等方面,可能会形成不同的阵营以及各自的生态,阵营间呈现较强的独立性和隔离特点。

陈山枝强烈建议,我国尽力争取各方面支持,全力维护6G标准的统一,并尽量扩大和争取国际伙伴及产业圈。“同时也需要从底层布局产业的基础能力和生态,具备从技术、标准、产业、应用的全产业能力,具备独立的技术路线选择权。”

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