【導(dǎo)讀】6G時(shí)代將迎來(lái)根本性變革，有望塑造首個(gè)AI原生無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)隨著AI在6G網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用，工程師們也將面臨前所未有的挑戰(zhàn)。如何對(duì)高度動(dòng)態(tài)變化、更智能、通信速度更快且全面超越歷代網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)執(zhí)行有效驗(yàn)證，是擺在工程師面前的重要課題。
人工智能（AI）與機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）將成為6G標(biāo)準(zhǔn)的核心錨點(diǎn)和技術(shù)制高點(diǎn)，由此帶來(lái)通信與計(jì)算的深度融合，也將解鎖全新應(yīng)用場(chǎng)景，涵蓋從實(shí)時(shí)數(shù)字孿生、智慧工廠到自動(dòng)駕駛、全息通信在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域。
國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）提出的2030及未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展愿景與技術(shù)趨勢(shì)，將指引6G的發(fā)展方向。
2026年6月，全球移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)制定組織3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）技術(shù)規(guī)范組第112次全體會(huì)議上，正式批準(zhǔn)了Release 21的時(shí)間表，R21預(yù)計(jì)將成為首個(gè)包含6G規(guī)范性工作的標(biāo)準(zhǔn)版本。這項(xiàng)成果具有非常重要的意義，為業(yè)界提供了更清晰的6G技術(shù)路線圖，明確了6G要求、架構(gòu)、協(xié)議及最終技術(shù)細(xì)節(jié)的制定時(shí)間表。
盡管6G標(biāo)準(zhǔn)尚未完全確定，行業(yè)已經(jīng)勾勒出了清晰的6G發(fā)展規(guī)劃和愿景：峰值速率有望達(dá)到50Gbps、100Gbps乃至200Gbps，更高的傳輸速率仍需進(jìn)一步研究。空口時(shí)延預(yù)計(jì)最低可降至0.1毫秒。這些設(shè)想還包括：每平方公里高達(dá)1億臺(tái)設(shè)備的連接密度、支持高達(dá)1,000公里/小時(shí)的移動(dòng)速度、達(dá)到1至10厘米的定位精度，以及實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的連接這一宏偉目標(biāo)。
數(shù)字孿生、智慧工廠與自動(dòng)駕駛
6G和AI這兩大引擎，將推動(dòng)一系列令人興奮的新應(yīng)用場(chǎng)景，例如實(shí)時(shí)數(shù)字孿生、智慧工廠、高階自動(dòng)駕駛、全息通信以及無(wú)處不在的邊緣智能。
數(shù)字孿生有望實(shí)現(xiàn)對(duì)物理資產(chǎn)、資源、環(huán)境與場(chǎng)景的實(shí)時(shí)建模、監(jiān)測(cè)、管理、分析及仿真，是一種強(qiáng)大的技術(shù)工具。數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)可以復(fù)刻真實(shí)世界中的物理網(wǎng)絡(luò)，用于支撐對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)優(yōu)化與控制。一些尚在規(guī)劃中的6G功能，例如通信感知一體化（ISAC）等，將能高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界的深度融合。
工業(yè)應(yīng)用預(yù)計(jì)也將從中獲益匪淺。通過(guò)可靠的低時(shí)延連接，6G和AI能夠支持無(wú)處不在的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、共享和決策。搭配智能設(shè)備、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）部署、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)（AGV）和機(jī)器人，將助力工廠的運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化。私有6G網(wǎng)絡(luò)還可能優(yōu)化機(jī)場(chǎng)、海港、礦山及其他大型設(shè)施的運(yùn)營(yíng)。
自動(dòng)駕駛是另一個(gè)重要機(jī)遇。AI賦能的自動(dòng)駕駛、實(shí)時(shí)3D測(cè)繪和高精度定位技術(shù)，將提升自動(dòng)駕駛汽車(chē)和蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)（C-V2X）技術(shù)的性能。憑借超低時(shí)延和高可靠性，AI驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)通過(guò)分析來(lái)自攝像頭、雷達(dá)、激光雷達(dá)、基礎(chǔ)設(shè)施及周邊車(chē)輛的數(shù)據(jù)，能夠在瞬間做出決策。
為了保障自動(dòng)駕駛的安全性，采用邊緣AI技術(shù)提升汽車(chē)對(duì)于實(shí)時(shí)障礙物檢測(cè)、避撞和交通路況的感知能力至關(guān)重要。兼具高數(shù)據(jù)傳輸速率、亞毫秒級(jí)時(shí)延和厘米級(jí)定位等優(yōu)勢(shì)，6G能夠?yàn)檫@些系統(tǒng)提供所需的通信基礎(chǔ)設(shè)施。
全息通信與邊緣智能
全息遠(yuǎn)程呈現(xiàn)是6G最具前瞻性的應(yīng)用之一。未來(lái)系統(tǒng)整合多個(gè)攝像頭、傳感器、AI視覺(jué)模型和超高速網(wǎng)絡(luò)，或能生成逼真的3D虛擬形象，帶來(lái)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。
此類(lèi)技術(shù)有望改變通信、演示、遠(yuǎn)程協(xié)作、游戲和電子競(jìng)技領(lǐng)域。由AI模型生成并壓縮海量3D數(shù)據(jù)，然后通過(guò)6G網(wǎng)絡(luò)傳輸至AI賦能的數(shù)據(jù)中心，并在那里進(jìn)行實(shí)時(shí)重建。
對(duì)于海量數(shù)據(jù)傳輸、下載先進(jìn)的AI模型，以及在邊緣設(shè)備上部分或完全運(yùn)行這些AI模型而言，6G的高帶寬和邊緣AI能力非常重要。
這也突顯出了6G的另一項(xiàng)核心能力：無(wú)處不在的邊緣智能。
通信與計(jì)算的融合（尤其是可以通過(guò)邊緣計(jì)算和邊緣智能技術(shù)的支撐來(lái)實(shí)現(xiàn)）有望讓AI能力深入嵌入并遍及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使其能夠盡可能地靠近數(shù)據(jù)源。多接入邊緣計(jì)算（MEC）架構(gòu)可在無(wú)線接入網(wǎng)中部署計(jì)算硬件，同時(shí)又能利用終端用戶設(shè)備的計(jì)算能力。
各類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景均可將數(shù)據(jù)和模型權(quán)重分布在云端和邊緣設(shè)備上進(jìn)行訓(xùn)練和推理。這種模式可以支持分布式AI、聯(lián)邦學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)，以及智能機(jī)器人、設(shè)備和系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)協(xié)作，最終或?qū)⒅φ麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能無(wú)處不在、無(wú)所不及。
AI原生網(wǎng)絡(luò)的興起
6G有望推動(dòng)新AI應(yīng)用的出現(xiàn)，但與此同時(shí)，AI本身也將深度嵌入6G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)之中。
未來(lái)的通信系統(tǒng)很可能同時(shí)包含兩類(lèi)AI模型：設(shè)計(jì)階段的AI模型，用于在部署前優(yōu)化和驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)；運(yùn)行時(shí)AI模型，能夠動(dòng)態(tài)適應(yīng)不斷變化的工作負(fù)載、地理場(chǎng)景和外部環(huán)境。
在空口層面，AI模型可增強(qiáng)核心無(wú)線射頻功能，例如符號(hào)檢測(cè)、信道估計(jì)、信道狀態(tài)信息估計(jì)、波束選擇、調(diào)制和天線選擇。其中部分模型可能會(huì)在終端用戶設(shè)備上運(yùn)行，部分運(yùn)行在基站上，還有部分則采用終端用戶設(shè)備與基站協(xié)同運(yùn)行的模式。
AI輔助波束成形是另一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域。依托更精確的信道狀態(tài)信息、更優(yōu)的波束預(yù)測(cè)、更低的波束配對(duì)復(fù)雜度以及可重構(gòu)智能超表面等能力，預(yù)計(jì)AI將能支持超大規(guī)模多輸入多輸出（UM-MIMO）系統(tǒng)。
在網(wǎng)絡(luò)層面，AI有望在端到端優(yōu)化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究人員設(shè)想的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)將具備自監(jiān)測(cè)、自組織、自?xún)?yōu)化和自修復(fù)能力。
AI還可能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維功能的自動(dòng)化，例如預(yù)測(cè)性維護(hù)、工作負(fù)載預(yù)測(cè)、智能數(shù)據(jù)感知、能源管理、移動(dòng)性管理以及無(wú)線資源的動(dòng)態(tài)分配。對(duì)海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集的分析可提升威脅檢測(cè)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障預(yù)測(cè)和網(wǎng)絡(luò)安全水平。
借助AI完成6G的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證
AI在6G網(wǎng)絡(luò)中的廣泛應(yīng)用將帶來(lái)一項(xiàng)新挑戰(zhàn)：如何對(duì)高度動(dòng)態(tài)變化、更智能、更復(fù)雜且全面超越歷代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)執(zhí)行有效驗(yàn)證，是工程師們需要攻克的難題。
預(yù)計(jì)將有多種AI技術(shù)服務(wù)于6G的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和測(cè)試。強(qiáng)化學(xué)習(xí)在自?xún)?yōu)化、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和測(cè)試中將發(fā)揮重要作用，該技術(shù)可通過(guò)自動(dòng)探索網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的復(fù)雜組合并鎖定瓶頸，從而支持無(wú)線接入網(wǎng)優(yōu)化、增強(qiáng)型波束賦形、自主功能測(cè)試和性能測(cè)試。
深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有望優(yōu)化信道估計(jì)和信道狀態(tài)信息壓縮，在噪聲大、高度動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中優(yōu)勢(shì)尤為顯著。業(yè)內(nèi)正在研究采用Transformer架構(gòu)來(lái)壓縮信道反饋，而圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則可通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)元素之間的關(guān)系進(jìn)行建模，支持移動(dòng)性管理、干擾抑制和資源分配等各種功能的實(shí)現(xiàn)。
生成式AI技術(shù)同樣至關(guān)重要。生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）可用于生成逼真的無(wú)線信道數(shù)據(jù)，支持去噪、異常檢測(cè)，以及為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試生成合成環(huán)境。
數(shù)字孿生預(yù)計(jì)將發(fā)揮特別重要的作用。數(shù)字孿生技術(shù)通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)字化映射，能夠仿真整個(gè)系統(tǒng)和組件，支持對(duì)用戶設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的集成建模。上述能力對(duì)于在大規(guī)模物理部署之前，即可面向復(fù)雜的系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題執(zhí)行測(cè)試至關(guān)重要。
AI生成的合成數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)也將在6G技術(shù)開(kāi)發(fā)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，特別是在物理測(cè)量難度大且成本高昂的亞太赫茲頻段。基于AI技術(shù)的仿真、信道模型和專(zhuān)用測(cè)試平臺(tái)可為驗(yàn)證新的軟硬件和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)創(chuàng)建逼真的環(huán)境。
前方挑戰(zhàn)依舊
盡管AI賦能的6G網(wǎng)絡(luò)前景廣闊，但其落地仍面臨諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
AI與6G的融合可能涉及數(shù)據(jù)隱私、安全保護(hù)、可解釋性、資源限制和標(biāo)準(zhǔn)化等方面的問(wèn)題。AI在管理關(guān)鍵通信基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)變得越來(lái)越自主化和智能化，這就要求工程師和運(yùn)營(yíng)商能夠信任AI的決策，并理解這些決策的制定過(guò)程和原理。
AI系統(tǒng)仍然容易受到分布外誤差、數(shù)據(jù)稀缺、過(guò)擬合、可解釋性差以及幻覺(jué)等問(wèn)題的影響。為破解上述痛點(diǎn)，業(yè)內(nèi)研究人員正在探索可解釋AI技術(shù)、物理信息模型、硬件在環(huán)測(cè)試以及高魯棒性的驗(yàn)證框架。
各企業(yè)還需管理網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)，確保系統(tǒng)抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊的韌性，并避免過(guò)度消耗能源。與此同時(shí)，6G和AI標(biāo)準(zhǔn)仍在持續(xù)演進(jìn)，要在全球運(yùn)營(yíng)商、供應(yīng)商和監(jiān)管環(huán)境之間真正實(shí)現(xiàn)兼容性和互操作性，可能仍面臨巨大挑戰(zhàn)。
然而，愈發(fā)明確的一點(diǎn)是，AI和6G很可能將共同演進(jìn)。6G能夠?yàn)橄乱淮悄軕?yīng)用提供所需的網(wǎng)絡(luò)連接、高帶寬和實(shí)時(shí)響應(yīng)能力，而AI則可能成為設(shè)計(jì)、優(yōu)化、運(yùn)營(yíng)和驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)本身的基礎(chǔ)技術(shù)。二者相輔相成，有望在未來(lái)十年重塑各行各業(yè)，并創(chuàng)造出全新的數(shù)字體驗(yàn)。、
作者：是德科技6G解決方案負(fù)責(zé)人Hwee Yng Yeo
