万物智联时代,通、感、智、算如何实现一体化?

作者:梅雅鑫 责任编辑:王鹤迦 2024.01.12 12:59 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)过去几十年,通信和感知一直是在两条独立技术路线上并行演进,随着通信网络高频化演进和“万物智联”业务需求的蓬勃增长,通信网络架构需要向通感智算一体化的方向演进。

在近日举办的“2024ICT行业趋势年会”上,中国联通研究院无线技术首席研究员张涛表示,新场景、新业务催生万物智联发展需求,当前数字化转型已逐步深入到生活的方方面面,通信行业亟需打造新型数字信息基础设施,以适配业务发展需求。


基于6G愿景,构建四层次全域智能网络体系

经过几年的建设,中国已经建成了全球最大规模5G网络,5G用户数、5G终端渗透率等方面均达到了国际领先水平,5G使能的个人、行业和家庭应用正呈现爆发性增长。

张涛表示,移动通信网络下一步演进包括5G-Advanced和6G两个阶段,在5G-A阶段将深化千行百业数智化转型,进一步提升网络能力、实现工业生产效率提升和高品质智慧服务;在6G阶段将构建万物智联、数字孪生的全新世界,实现真实物理世界与虚拟数字世界的深度融合。

具体来看,5G-A 有六大典型应用场景,包括沉浸实时、智能上行、工业互联、通感一体、天地一体、千亿物联;6G的典型应用场景包括了沉浸式通信、大规模通信、极高可靠低时延通信、泛在连接、人工智能和通信融合、感知和通信的融合等。张涛强调,未来无线网将会从“尽力而为”服务向“确定性服务”转化,网络架构也会向通感智算一体化方向演进。

“近年来我们提了很多智能化的需求,在网络侧智能化大多集中在IT层面,核心网的侧功能率先实现了智能化。但是工业互联、车联、沉浸实时等这些场景的数据都是在本地化处理,对于时延、可靠性,以及处理的算力要求也来越高,这就需要智能化处理能力需要下沉到边缘侧以及无线网侧,这也是网络向通感智算一体化方向演进的重要驱动力。”张涛如是说。

面向智能化的网络架构,中国联通在2021年发布了《中国联通6G白皮书(V1.0)》,提出以“智能、融合、绿色、可信”为主要特征的6G DNA愿景。

“我们把智能排在首位,同时把智能原生和安全可信作为6G DNA两链融入6G总体架构设计之中。”张涛表示,“智能可信”愿景被纳入IMT-2030《 6G网络架构愿景》,“可信共享”技术方向被输入ITU《技术趋势报告》。

基于6G愿景,中国联通提出了“全域智能网络体系”,即从应用域、控制域、资源域、终端域四个层次构建全域智能的通感智算(通信、感知、智能、算力)一体化无线网络架构。

通感智算一体化成为无线网络演进方向

随着5G、毫米波等高频段的逐步引入,使通信和感知的频率性能、关键技术和网络架构已具备一体化的可能性,两者正向着相辅相成的方向融合与发展,实现一网两用,超越联接。同时,随着人工智能技术在网络中的不断深入应用,未来通信网络也朝向内生智能和智算一体演进,通感智算将成为未来无线网演进中的重要趋势。张涛从“通、感、智、算”四个方面详细介绍了无线网的能力演进的要求。

通:创新技术方案,不断提升网络能力

在通信方面,无论每一代技术怎么发展演进,频率都是无线通信最宝贵的资源,如何挖掘潜能不断提升网络能力是通信人一直在干的事情。伴随着消费升级,8K视频、XR及裸眼 3D 等业务成为发展热点,对大上行、大容量、实时交互的需求与日俱增。其中,多路8K直播、自由视角等业务,上行速率需求可达1Gbps+;裸眼3D和XR业务对网络下行容量、时延提出更高要求。

张涛介绍,面向大上行业务业务,中国联通提出了“智享大上行”技术方案,实现了上行单用户峰值速率1.5Gbps,在深圳富士康业务示范中实现单站5.5Gbps的峰值容量。2022年,该方案在北京冬奥会实现全面商用化部署应用,满足10万人级场馆的超大容量需求,用户峰值速率和小区峰值容量均达到国际领先水平。

针对大容量场景,中国联通提出了“室内分布式大规模MIMO”技术方案,通过将工多个4TR pRRU在基带上虚拟为一个16T16R的超级Massive MIMO小区,用户速率与小区容量双提升。

针对实时交互业务,中国联通提出“业务感知+差异化保障”技术方案,牵头3GPP QoE、增强/混合现实用户体验研究标准。基于业务对网络质量的感知能力,网络针对XR业务进行基本层和增强层分层处理,保障在不同网络环境下用户的差异化体验。

除了在现有频率上挖潜之外,新频谱演进也是网络能力提升的关键。在张涛看来,高频通信是5G-A、6G网络演进的重要方向。中国联通稳步推进毫米波闭环技术体系,在新技术研究、新标准引领、新设备研发、新生态构建等方面加速推进毫米波产业链进展。中国联通率先启动国内5G毫米波工作,成功推动26GHz频段、DSUUU功能、200MHz单载波成为行业必选项,在IMT-2020推进组领导下,中国联通持续推进,5G毫米波端网已基本具备商用能力。

感 : 通感一体,一网两用

在感知方面,新的毫米波通信频段和雷达使用的频段,在频率性能、关键技术、网络架构都已经十分接近,已经具备了一体化的可能性。张涛认为,通信感知应用场景丰富,包括智能交通、安全防护、无人机监管等。

基于通信和感知一体,中国联通发布了首个《智慧超感知产业联合推进倡议》和《中国联通5G-A 通感算融合技术白皮书》,积极推进3GPP R19通感融合立项,并提前开展标准化研究课题制定,推进一网两用,超越连接的应用。

同时,中国联通也做了一些先行先试,基于通信和感知一体化的设备,在浙江公网做了无人机低空监控,感知范围达到了1000米,距离精度到了分米级;在上海做了一些车路协同的创新试点,通感一体车路协同创新试点,探测距离、分辨率相比业界雷达提升3~5倍。

张涛表示,未来6G网络通感一体的研究主要集中在系统架构、关键技术和系统性能验证等方面,5G-A/6G网络可以基于新的感知能力提供新的服务。

智 :AI技术发展促进无线通信网络智能化演进

在智能化方面,AI技术发展促进无线通信网络智能化演进。通信网络在追求极致网络性能、极致业务体验、极简智能运维等方面都离不开AI的辅助。此外,多频多制式复杂网络性能优化、网络节能、用户体验智能化保障、空口性能优化、智能故障诊断、故障预测预防等都是网络AI的重要应用场景。

在贯彻国家“双碳”战略方面,基于AI的智能节能驱动了无线网络节能技术再升级。 中国联通4G/5G协同智能节能平台支持多制式、多频层、多设备节能控制,实现智能化、精细化、协同化的能耗管理,综合节能效果达到10%以上,节能效果显著,获得多项国内外奖项。

与此同时,智能化也成为无线空口设计新方向。在5G-A阶段,R18已经定义了一些空口AI用例,包括基于AI的设计反馈、基于AI的波束管理、基于AI的辅助定位等。在6G预研和系统设计阶段,目前IMT-2030 已经开始无线AI原型测试,可以预见在6G标准里面内生智能的空口设计会成为6G的物理层。

算:无线算网一体架构

为实现通感智算一体化无线网络全域智能架构目标,满足业务毫秒级时延、端到端服务需求,需增强无线网络感知能力、智能处理能力,加强无线网络算力基础设施和编排能力。基于上述需求,中国联通提出建立无线算网融合统一架构,包括网络编排服务层、无线算力网络功能层、算力网络基础设施层,通过三层架构搭建无线算网整体的能力。

“中国联通将联合产业各方共同推进通感智算一体化无线网络演进,助力通信行业持续发展、垂直行业全面数字化转型。”张涛最后说道。


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