运用系统思维,统筹推进6G发展

2024年05月17日
本文作者:张新生 太和智库高级研究员,工业和信息化部通信科学技术委员会顾问
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第六代移动通信(6G)是未来十年全球最重要的综合性数字信息基础设施之一,其将突破传统移动通信范畴,实现通信、感知、计算、智能、安全的集成聚合创新,呈现跨学科、跨行业、跨领域的融合发展。我国要想继续巩固提升实现6G领先目标,就必须运用系统思维,统筹规划科学理论探索、关键技术突破、核心产品研发、产业体系建设、生态标准博弈等全链条布局,加快推进各项举措。

 

一、全球对6G的战略意义和发展方向已经基本形成共识

在ITU-R的统一指导下,西方产业界研究规划推进6G的基本方法是:第一步,确定6G发展愿景,对6G发展形成基本共识;第二步,找出满足或者适合愿景的场景和用例,也就是6G能干什么,能用在哪些地方,能如何推动经济发展;第三步,找出6G需要具备哪些能力才可以支持这些场景,以及需要哪些技术才可以支撑相关能力,并最终确定6G的关键价值指标(KVI)和关键性能指标(KPI)。

6G的愿景是数字孪生、泛在智慧。6G是面向未来引领创新的前沿科技,也是与经济社会融合交织的复杂系统,将促进数字经济由数字化向智能化发展。同时,6G也是构建现代化产业体系的基石、经济社会高质量发展的“引擎”、全球大国战略博弈的制高点。

当前西方主要国家积极推进6G发展布局。一方面通过出台国家战略、加大科研投入、强化国际合作等手段,大力推进6G研发,抢夺6G发展主导权。另一方面,美国等国家采取“脱钩、断链、断供、打压”等手段围堵我国6G产业,致使我国6G技术创新和国际合作受到冲击影响。在此形势下,我国要继续巩固提升实现6G领先目标,必须运用系统思维,认真研究技术产业趋势,统筹规划科学理论探索、关键技术突破、核心产品研发、产业体系建设、生态标准博弈等全链条布局,加快推进各项举措。


二、运用系统思维,把握6G竞争的战略制高点

6G是通信、感知、计算、智能、安全等多种技术和产业的集成聚合创新。在6G发展中,网络架构、AI、量子、ORAN、云、算力网、频谱、天地一体、元宇宙、新型终端、节能、半导体、安全等众多领域的战略布局将对相关产业发展产生重大影响。

1、6G是面向数据的ICT融合的网络。6G需要面向数据,加速CT和IT企业融合,形成DOICT(“Data, Operation, Information and Communication Technologies”,数据、运营、信息、通信技术)融合发展。以往全球通信技术公司主导技术发展,当前大型互联网企业正在成为领先技术的提供者。欧洲6G网络系统架构规划图显示,IT产业的作用和影响力正在大幅上升,而CT产业的作用和影响力明显下降。我国信息通信业的核心产业中,IT实力显著弱于CT,只有两条路线齐头并进,才能在下一步的全球技术路线竞争中规避战略风险。

2、AI推动网络发展,网络支撑AI发展。人工智能被认为是对ICT领域最具颠覆性的技术,已经成为6G重要组成部分。6G重点聚焦的方向之一就是AI通信,欧洲的观点认为“AI推动网络发展,网络支撑AI发展(AI for Network, Network for AI)”。AI推动网络发展是指,用AI优化网络,提高自愈能力,改善网络服务;网络支撑AI发展是指,利用网络服务支撑AI发展。当前对于我们最紧要的任务是开发出适合通信使用的超大规模参数大模型。

3、量子计算。量子计算和人工智能一样被认为是对ICT领域具有颠覆性影响的技术,量子计算原理是量子比特的叠加和纠缠,其可以在瞬间处理比经典计算更复杂的问题。IBM量子计算在模拟磁性材料行为方面取得突破,打开了科学发展的新大门;谷歌Sycamore量子计算在2019年时就达到53个量子比特,现已达到70个量子比特;目前美国原子公司已经实现1000个量子比特。

4、ORAN。美国是ORAN(开放式无线接入网络)的主导者,并将ORAN作为未来移动通信发展的主要技术路线。欧洲是ORAN的积极推手,日本韩国期望利用ORAN重振其信息通信产业。ORAN本质是美国利用自身的IT和软件优势,来争夺5G和6G产业发展的主导权,尽管ORAN已经错过5G发展的时间窗口,但有可能在6G时代发挥作用。目前英伟达基于AI芯片和软件的优势,按照ORAN的技术路线,进一步推出了AI RAN(以AI为主要支撑的无线接入网),这一方面能够固化竞争优势,推动技术演进方向,另一方面能够锁定AI RAN芯片市场,对我国6G技术路线构成较大挑战。

5、云化。信息通信业正在向云化、软件化、智能化演进,云原生网络和公共云逐渐成为主导。目前云原生自动化、云原生可编程,以及AI服务主导权掌握在国外IT厂商手中,我国处于比较被动的局面。国外大型互联网企业在云原生可编程、云原生自动化方面有竞争优势,我们必须高度重视,加快布局,推动我国企业发展自己的云原生可编程、云原生自动化能力。

6、算力网。算力网是华为和中国三大运营商的主攻方向,我国的超算、云算、智算协同发力,算力规模已经位居世界第二,未来有望出现各类新型应用,产业位居世界前列。

7、频谱。在推动移动通信发展过程中,频率规划成为当务之急。中国推进5G发展选用6GHz以下频段,美国则选择6GHz以上和毫米波频段,频谱战略导致美国5G发展迟缓,而中国5G领先全球。目前全球正在争取把6G新频段定为7-15GHz和Sub THz的92-275GHz,这也将成6G发展的关键抉择。

8、空天地一体。以往观点认为地面通信是基础,卫星通信是补充,但是随着技术进步,越来越多人认为天空基站是地面移动通信网的节点,天空的卫星要能与地面手机直接联通,或在用户不更换手机的前提下与卫星基站联通,需要地面与非地面(NTN)一体化布局。由于空天地一体化涉及到体制、协议、业务、终端等多方面的高度融合,我国必须进行统一规划布局。

9、元宇宙。5G为元宇宙铺路,5G-A为元宇宙布局,6G时代元宇宙有望成为现实。元宇宙被认为是6G发展的驱动力,而6G则是元宇宙发展的基石。6G具有更纵深的感知、更聪明的AI、无处不及的算力等优势,能够提供更多新应用和超体验,为元宇宙发展提供技术支撑。

10、终端。2024年被称为人工智能手机元年,手机由功能机、智能机进入AI手机时代。随着6G能力提升,将出现形态机器人、智能头显、无人机为代表的新型终端和脑机接口等新型技术,满足高交互、沉浸式的业务体验。

11、节能。通信本身耗能巨大,人工智能的出现将加速能耗紧张。马斯克曾表示,随着人工智能的出现,芯片短期不是问题,电力短缺将成挑战。6G能效要比5G提高10倍以上,进一步减少碳排放。

12、半导体。6G的高速化、高频化和智能化给我国芯片发展带来挑战。根据国外报道,6G基站芯片5nm起步,6G终端芯片2nm起步。2nm工艺节点后开始使用全环栅晶体管GAAFET,1.4nm节点后使用High-NIL EUV光刻机。在算力芯片领域,英伟达已推出CPU+DPU+GPU结合的芯片,我国需要重视多种类型芯片叠加的技术方案,推动产业界加强研发探索。

13、安全。安全涉及物理层安全、网络安全、数据安全及隐私保护,目前国际网络安全市场,美国企业在市场规模、技术实力、产品性能、服务水平等方面保持领先地位。


三、我应积极参与全球6G标准制定,构建6G开放创新生态

有观点认为,6G最大风险是标准分裂。但目前看,ITU、3GPP和ETSI这些与6G发展直接相关的标准机构,对6G愿景、场景和用例,以及关键技术、网络技术的方向性讨论已经基本完成,对6G发展已经形成共识。

目前美国及有关国家正在利用科技霸权,推动自己支持的技术路线成为全球6G标准。3G全球有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX四个标准,竞争的焦点是选择哪个标准、支持哪条技术路线。中国在3G时代提出了TD-SCDMA,在4G时代提出了TD-LTE,经国际标准组织讨论采纳成为国际标准,并向全球推介我们的标准和技术路线。未来任何国家都可以根据本国6G发展提出新的技术路线,并经过国际标准组织讨论采纳成为国际标准。所以真正的风险不是全球6G标准分裂,而是6G技术路线的竞争。

现在的科技创新具有世界性和时代性特点,创新组织呈现网络化、专业化,而创新链则呈现区域化、跨国界特征。美国成立了各种推动6G发展的国内和国际联盟组织,如NEXT G联盟、ORAN联盟,以及在近期世界移动大会上宣布成立的“十国联盟”和英伟达成立的AI RAN联盟。美国正在利用各种联盟,发挥编排、中枢、领导三大作用,根本目的是要发展自己的技术路线和技术生态,成为未来6G产业的“超级霸主”。

我们必须积极构建自己主导的产业和技术联盟,培育具有竞争力的6G开放创新生态,打破阻扰人才、技术流动的壁垒,提升科技创新活力,积聚全球创新要素,融入全球创新网络和创新链,进而提升自主创新能力,并加快实现“高水平科技自立自强”的目标。

 

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