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带你读《6G需求与愿景》前言

简介: 《6G需求与愿景》前言

前言

受信息社会对通信需求的增长和摩尔定律支配的“硅基”技术产业的推动,移动通信系统从 20世纪80年代后期至今,经历了大致每 10年更新一代的周期律。从第一代(FirstGeneration,1G)移动通信系统到如今的第五代(Fifth Generation,5G)移动通信系统的发展,对应着业务形式、服务对象、网络架构和承载资源等方面的能力扩展和技术变革。在 5G刚刚进入商用化阶段时,为促进信息化水平的进一步发展、增强信息技术对经济发展的推动作用,国际社会又启动了6G的研发工作。

近年来,国内外学者对 6G在愿景方面开展了研究,从伦理学、智能性、万物互联、多场景智能融合等角度对 6G所属的无线智能化社会愿景展开畅想。有学者指出“6G 更能广泛深入地满足人类物质和精神层面需求,尤其是人类自身感知世界

(生理和心理等)之间的互连”。学者们不仅从频谱、编码、信道、组网等无线通信技术角度,也从空天地海一体化、全息触觉网络等不同的角度探索 6G的需求。特别值得关注的是,智能化技术在移动通信领域的主体化逐步成为共识。

全球通信技术强国也相继出台6G 的相关研究框架。2018年,诺基亚与奥卢大学、芬兰国家技术研究中心合作开启“6Genesis”项目,提出“6G forHumanity”,寄期望于 6G成为社会发展、人类进化乃至创造世界的信息交互基石。基于对6G频谱、无线超大容量和频谱创新应用三大类关键技术的预测,美国联邦通信委员会在2019年 2月决定开放太赫兹频段用于 6G网络实验。2019年 11月,我国科学技术部会同国家发展和改革委员会、工业和信息化部、教育部、自然科学基金委员会和中国科学院成立国家6G技术研发推进工作组,正式启动了我国的 6G研究工作。

2020年 2月,国际电信联盟(ITU)也正式启动了面向 2030年及未来(6G)的研究工作,对其愿景和技术趋势开展研究,昭示着国际标准化组织也将6G正式纳入研究进程。

随着人工智能、大数据、新型材料、脑机交互、情感认知等使能技术的发展,在前期几个阶段工作的基础上,本书作者于 2019年年初提出了 6G将实现从真实世界延拓至虚拟世界的愿景,将通信从5G的人—机—物三维增至人—机—物—灵

(Genie)四维。文章发表后,在业界引起了很多讨论。为了实现移动通信系统在信息与物理空间交互更为自然、智能控制更为通达、体验更为极致的目标,真正实现人—机—物—灵的通信,我们对 6G“灵”的理解阐述如下。

(1)6G时代的用户将身处于信息量呈几何级数爆炸增长的环境中。为保持稀缺的注意力资源的最优运用,我们认为信息交互的主体将从人—机—物演进到人—机—物—灵。“灵”出于虚拟空间中“意识”(Consciousness)的演进设想,是用户及  环境的智能性主体化,具备智能代理的功能,通过与人—机—物智能协同,实现对用户所处信息融合空间的感知、反应、决策、优化乃至改造;基于泛在的不可见性,用户专注于任务本身时所需的情景感知、定向、决策、控制的多层次信息处理环嵌入周边环境,使得通信、计算和控制将以信息交换、处理、施效为本质,实现在虚实融合空间的泛在通信化。更进一步地,“灵”与人—机—物的通信将达到“编译”以及与“周边”交互和智能协同的功能。引入人—机—物—灵的通信元素来有序构建和谐通达的智慧环境,并始终以最佳体验方式提供“看不见”的智能服务。

(2)除通信技术自身的高速发展外,其与社会科学、认知科学、控制科学、材料科学等的深度融合,将为人—机—物—灵之间的智能交互信息、信息的处理模式和对信物融合空间的施效途径引入更多的维度,回归至“一切皆为计算和皆可计算”的哲思维度。“灵”及环境的智慧化将对人—机混合体和人—机多智体的感觉、直觉、情感、意念、理性、感性、探索、学习、合作、群体行为等进行编解码、交互共享、计算及控制的扩展、混合和编译。“灵”不仅是自动闭环的智能代理,也使用户专注于任务,并在与智慧周边协作的过程中产生互教互学的效应,从而带来有序和平静。

对 6G移动通信技术的研究与探索,将有助于增强我国在信息通信领域的国际竞争力、保持我国国际第一梯队的领先地位、加速开启万物智联新时代,对实现我国建设网络强国战略具有重大意义。

本书分为 8 章,第 1、2 章梳理了信息通信技术、移动通信网络的发展脉络和发展趋势,分析了 5G网络的关键技术,并针对 5G网络存在的不足和面临的挑战进行了总结。第 3章给出了 6G的总体设计思路,对 6G业务愿景、网络愿景、能力愿景及演进特性进行了展望。第 4章提出了面向人—机—物—灵融合的网络体系架构需求,一方面是空天地海一体化网络的全覆盖式和全频谱式发展;另一方面是通信与计算的融合式发展,在此过程中有很多新型的网络体系架构值得探讨。第5、6章分别对 6G移动通信潜在的物理层传输技术和网络层技术进行了阐述。第 7章介绍了 6G典型的一些应用场景。第 8章对与 6G相关的标准化及产业方面的准备工作进行了综述。

本书作者团队来自北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室,长期从事无线通信及网络领域的科研、教学和标准化工作,对该领域的研究现状和发展趋势有着深刻的认识,对无线通信及网络技术有着深入的研究。目前,作者团队承担了我国科学技术部与 6G相关的重点研发计划项目,对 6G的愿景和需求展开了广泛而深入的研究和探讨,并以此为基础完成了本书的编写工作。

在本书的编写过程中,得到了陈俊亮院士、刘韵洁院士、陆建华院士、费爱国院士、陈志杰院士、陆军院士的关心和指导,也得到了周凡钦、田辉、张治、董超、戚琦、商彦磊、李元杰、朱青、全兴、薛秋林、李青青、赵一琨、高静、张俊也、闫钰洁、黄亚坤、王姮力等老师和同学们的支持,在此一并表示衷心的感谢!

由于作者的知识视野有一定的局限性,书中不足或错误之处,敬请同行专家和广大读者批评指正。


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2020年 12月


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