過(guò)去的幾十年中，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )經(jīng)歷了從1G到5G的演進(jìn)。每一次演進(jìn)都提升了無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的功能，這些功能的使用改變了人類(lèi)的生活、工作和生產(chǎn)方式。
今天，5G已經(jīng)變成常態(tài)，6G正在向我們走來(lái)。國際電信聯(lián)盟發(fā)布《IMT面向2030及未來(lái)發(fā)展的框架和總體目標建議書(shū)》以后，6G的標準化和技術(shù)研發(fā)已經(jīng)熱火朝天。
此刻，我們對6G充滿(mǎn)期待。我們期待6G帶來(lái)更快的網(wǎng)速和更大的容量，更期待6G網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)成為與人工智能深度融合并可持續發(fā)展的新型網(wǎng)絡(luò )。
人工智能重構移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )
電信業(yè)是各行各業(yè)中最早采用數字技術(shù)的。早在上世紀80年代初期，隨著(zhù)數字程控電話(huà)交換機的使用，電信企業(yè)開(kāi)始了數字化的進(jìn)程。數字技術(shù)的使用，成為電信業(yè)發(fā)展的轉折點(diǎn)，隨之而來(lái)的是此后幾十年的快速增長(cháng)。
現在，電信業(yè)正在迎來(lái)新的轉折點(diǎn)，這就是用人工智能來(lái)重構電信網(wǎng)絡(luò )。重構就是對系統的內部結構做出改變，通過(guò)優(yōu)化內部邏輯，使系統更加合理和高效。要用人工智能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )結構，用人工智能調度網(wǎng)絡(luò )資源，用人工智能管控網(wǎng)絡(luò )，替代過(guò)去基于長(cháng)期經(jīng)驗設計的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的結構和運行規則。通過(guò)大模型實(shí)時(shí)分析網(wǎng)絡(luò )狀況，預測和診斷故障，并修復和自我優(yōu)化。
重構網(wǎng)絡(luò )，就要對整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的結構和運行邏輯進(jìn)行調整，使之更加高效。
長(cháng)期以來(lái)，電信網(wǎng)絡(luò )都是按照忙時(shí)業(yè)務(wù)量確定網(wǎng)絡(luò )容量并建設網(wǎng)絡(luò )，然后晝夜不停地全容量運行網(wǎng)絡(luò )。用這種方式運行低耗電的固定電話(huà)網(wǎng)絡(luò )是行之有效的。但是，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )具有大量的分布式基站，隨著(zhù)基站數量的增加和收發(fā)天線(xiàn)數量的增加，網(wǎng)絡(luò )耗電量一直在增長(cháng)。5G網(wǎng)絡(luò )開(kāi)通以后，由于5G網(wǎng)絡(luò )功率遠高于4G，為了節約用電，運營(yíng)商嘗試在深夜閑時(shí)對部分基站實(shí)施休眠。
在利用人工智能重構網(wǎng)絡(luò )之后，可以期待行業(yè)將建立一種新穎的網(wǎng)絡(luò )運行方式。人工智能不僅可以根據預測的業(yè)務(wù)量忙閑狀況，自動(dòng)控制基站的休眠和喚醒，而且可以使這種控制變得更加精確。把人工智能的算法應用于網(wǎng)絡(luò )系統之中，將基站發(fā)射、信號傳送和終端接收的全過(guò)程構建為一個(gè)深度神經(jīng)系統?？梢栽O想的目標是，利用人工智能自動(dòng)調度資源的功能，在基站不休眠的情況下，根據實(shí)際業(yè)務(wù)需求變化自動(dòng)調整頻率帶寬，自動(dòng)調整收發(fā)天線(xiàn)的數量，這樣可以明顯地提升效率降低能耗。
我們可以把傳統網(wǎng)絡(luò )運行比喻成一個(gè)樂(lè )隊的齊奏，即所有的樂(lè )器同時(shí)一起演奏；把利用人工智能精確控制的網(wǎng)絡(luò )運行比喻為交響樂(lè )演奏，即每一個(gè)樂(lè )器都是在需要的時(shí)候才出現。
要實(shí)現6G讓萬(wàn)物智聯(lián)的愿景，還應使網(wǎng)絡(luò )具有不同的層次。6G既要滿(mǎn)足超高速物聯(lián)的需要，也要滿(mǎn)足中低速物聯(lián)、窄帶物聯(lián)和無(wú)源物聯(lián)的需要。4G網(wǎng)絡(luò )建成以后出現了NB-IoT，5G網(wǎng)絡(luò )建成以后出現了RedCap，都是為了適應不同層次的物聯(lián)網(wǎng)的需要。6G網(wǎng)絡(luò )宜在制定標準的初期就考慮到這種不同的需求。
重構網(wǎng)絡(luò )還體現在增加網(wǎng)絡(luò )的功能。6G網(wǎng)絡(luò )將會(huì )超越連接，把網(wǎng)絡(luò )連接與算力、算法、數據深度整合，從而支撐未來(lái)海量的人工智能應用。6G還將實(shí)現通信與感知一體化，拓展通信網(wǎng)絡(luò )的功能邊界。
突破技術(shù)難題
自4G采用正交頻分復用（OFDM）作為調制方式以后，5G也繼續采用OFDM。5G之所以具有較4G更快的速率，除了幀結構的優(yōu)化，主要是因為增加了頻率帶寬和MIMO的收發(fā)天線(xiàn)數量。5G-A也是采用了同樣的思路。這種方法對于提升網(wǎng)絡(luò )速率確實(shí)立竿見(jiàn)影，但是也提升了基站設備的功耗。事實(shí)上，5G基站的功率遠高于4G，5G-A基站的發(fā)射功率與5G一樣，但由于收發(fā)天線(xiàn)的數量從64個(gè)增加到128個(gè)，實(shí)際功耗增加了10%-20%。
6G要大幅提速，勢必要繼續增加頻率和收發(fā)天線(xiàn)。此外，6G將實(shí)現通信感知一體化，這就可能需要在OFDM發(fā)送連續波的基礎上，增加新的調制方式（如線(xiàn)性調頻，LFM）來(lái)發(fā)送感知的脈沖波，這又會(huì )增加功耗的負擔。
5G網(wǎng)絡(luò )運行后，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的能耗問(wèn)題已經(jīng)引起了業(yè)界的高度重視。電信運營(yíng)商和設備制造商都采取了許多措施來(lái)降低5G網(wǎng)絡(luò )的能耗。常用的措施包括：改進(jìn)元器件，優(yōu)化電路設計，減少空調設備，等等。但總的來(lái)說(shuō)，效果還不夠明顯。
隨著(zhù)頻率效率的提高，功耗也不斷增加，這是無(wú)線(xiàn)通信發(fā)展至今碰到的新難題。要實(shí)現移動(dòng)通信業(yè)的可持續發(fā)展，需要在技術(shù)上有新的突破。
語(yǔ)義通信就是一種全新的技術(shù)，將通信與人工智能深度融合，通過(guò)對原始信號內容的特征提取，大幅減少傳輸的字節數，提升網(wǎng)絡(luò )效率。這確實(shí)為移動(dòng)通信的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)新的維度，引起了業(yè)界的密切關(guān)注。應該大力支持語(yǔ)義通信的技術(shù)研發(fā)。
頻率資源短缺也是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展避不開(kāi)的問(wèn)題。盡管6.425-7.125 GHz頻率已被2023年世界無(wú)線(xiàn)電大會(huì )劃為可用于5G和6G的新的移動(dòng)通信頻率，但顯然無(wú)法滿(mǎn)足6G對頻率的全部需求。
中低頻段的頻率已嚴重短缺，高頻段頻率資源豐富，而且在性能上有許多優(yōu)勢，但由于無(wú)線(xiàn)電波具有頻率越高，繞射能力越弱的特性，若用毫米波或高頻段的厘米波建設蜂窩式移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )，存在著(zhù)基站覆蓋范圍太小的難題，更不用說(shuō)太赫茲波了。
10年前，在5G的研發(fā)階段，很多制造商和運營(yíng)商都把重點(diǎn)放在毫米波上。記得那幾年在巴塞羅那移動(dòng)通信展上，幾乎所有的參展商展示的5G系統都是采用毫米波的。當時(shí)，我就在想，毫米波基站覆蓋范圍那么小，作為專(zhuān)網(wǎng)使用沒(méi)有問(wèn)題，但用毫米波建公網(wǎng)，成本會(huì )很高，運營(yíng)商可能無(wú)法承受這種成本。果然，在5G建設的初期，國際上有一些運營(yíng)商曾采用毫米波建設5G公網(wǎng)，但由于網(wǎng)絡(luò )覆蓋成本實(shí)在太高，后來(lái)又參加頻率拍賣(mài)，改用中低頻段建網(wǎng)。有的運營(yíng)商已經(jīng)取得了毫米波頻率，后因顧慮成本太高而遲遲不開(kāi)工，這些頻率又被收回了。
盡管如此，由于中低頻段資源的匱乏，移動(dòng)通信若要進(jìn)一步發(fā)展，我們不得不面對使用高頻段頻率建網(wǎng)的問(wèn)題。
國際電信聯(lián)盟的建議書(shū)指出：“IMT-2030需要廣泛利用1 GHz以下頻段至亞太赫茲頻段之間的多個(gè)頻段，涵蓋低頻段、厘米波頻段、毫米波頻段和亞太赫茲頻段。未來(lái)的很多部署場(chǎng)景（包括廣域部署），可能需要更大的信道帶寬來(lái)滿(mǎn)足新業(yè)務(wù)、新應用的需求，現有的頻譜和后續新分配、新發(fā)現的頻譜需要和諧共存?！?/p>
主攻目標是解決高頻段基站因無(wú)線(xiàn)電波繞射能力弱而使其覆蓋范圍變小的問(wèn)題。
辦法總會(huì )有的，目前已經(jīng)有了一些解決方案。例如，智能超表面（RIS）可以將入射的電磁信號通過(guò)反射和透射方式引導到所需方向，使信號覆蓋到視距之外，這可能是解決高頻段無(wú)線(xiàn)電波繞射能力弱的有效方法。我曾在試驗場(chǎng)地觀(guān)看過(guò)RIS的演示，效果顯著(zhù)。RIS看起來(lái)很像專(zhuān)業(yè)攝影師用的反光板，當然比反光板復雜得多。目前RIS在成本控制、功耗控制和避免干擾等方面還有許多尚待解決的問(wèn)題。我認為，在6G標準化過(guò)程中，要像重視基站那樣地重視RIS。國際電信聯(lián)盟已將RIS列為6G的技術(shù)趨勢，稱(chēng)之為多維度物理傳輸技術(shù)。這類(lèi)技術(shù)的突破極具現實(shí)意義，值得大力支持。
擴大運營(yíng)商共建共享網(wǎng)絡(luò )
一直以來(lái)，世界各國的移動(dòng)通信市場(chǎng)都是由多家運營(yíng)商互相競爭的，每一個(gè)運營(yíng)商都獨立建設了各自的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )。這種市場(chǎng)競爭的格局加快了移動(dòng)通信的發(fā)展，降低了資費，改善了服務(wù)，使消費者受益。
但是，移動(dòng)通信的市場(chǎng)環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。一方面，由于移動(dòng)通信技術(shù)標準的統一，網(wǎng)絡(luò )之間的技術(shù)差距縮小，網(wǎng)絡(luò )服務(wù)內容也相類(lèi)似，運營(yíng)商之間的競爭成為同質(zhì)化的價(jià)格競爭；另一方面，隨著(zhù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )所需帶寬增加，頻率資源嚴重短缺。再加上移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的頻繁升級換代，電信運營(yíng)商的資本開(kāi)支居高不下。正因為如此，在資本市場(chǎng)上，電信運營(yíng)商的估值普遍偏低。
在這種新的市場(chǎng)環(huán)境下，國際電信業(yè)出現了兩種趨勢：一是減少電信運營(yíng)商的數量，通常是通過(guò)商業(yè)并購的方式來(lái)實(shí)現；二是電信運營(yíng)商共建共享網(wǎng)絡(luò )。
電信運營(yíng)商共建共享網(wǎng)絡(luò )在3G時(shí)已經(jīng)開(kāi)始，但那時(shí)共享的范圍比較小，主要是站址共享。進(jìn)入5G以后，電信運營(yíng)商之間的網(wǎng)絡(luò )共建共享范圍擴大，而且成為一種趨勢。
中國的電信運營(yíng)商在共建共享5G網(wǎng)絡(luò )方面取得了巨大的成功，并贏(yíng)得了全球同行的贊譽(yù)。5G網(wǎng)絡(luò )的共建共享不僅大幅降低了建設成本和運維成本，降低了能源消耗，而且由于共享頻率資源，增加了無(wú)線(xiàn)帶寬，使網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)性能得以提升。
5G網(wǎng)絡(luò )的共建共享，通常采取合作各方簽署協(xié)議的方式。在國際上，也有成立合資公司的方式，各運營(yíng)商持股成立一家合資公司，由合資公司專(zhuān)門(mén)負責5G網(wǎng)絡(luò )的建設和維護，供出資的運營(yíng)商使用。
毫無(wú)疑問(wèn)，網(wǎng)絡(luò )共建共享在6G仍將繼續，而且還將擴大。因此，在6G的標準化過(guò)程中，需要考慮如何為運營(yíng)商共建共享網(wǎng)絡(luò )提供更多便利。根據5G共建共享的實(shí)踐經(jīng)驗，改善技術(shù)規范。在制定新的技術(shù)規范時(shí)，需要兼顧各種形式的運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )共享，包括異網(wǎng)漫游方式共享、無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)共享、無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)并部分核心網(wǎng)共享、虛擬運營(yíng)商共享等。
電信運營(yíng)商在5G網(wǎng)絡(luò )上超大規模的共建共享，證明了將電信網(wǎng)絡(luò )建設維護與電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)解耦不僅可行而且效益顯著(zhù)。兩個(gè)運營(yíng)商共同使用一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò )，更合理地利用了資源，降低了成本，提高了效率。而且，只要管理有效，運營(yíng)商之間不會(huì )因為共用網(wǎng)絡(luò )而減緩市場(chǎng)競爭。
電信運營(yíng)商在5G上已經(jīng)朝著(zhù)網(wǎng)業(yè)分離的方向走出了一步。6G網(wǎng)絡(luò )的共建共享應該邁出更大的步伐，一方面可以從兩家合作擴大到多家合作，另一方面要使這種合作更加規范?？梢蕴接懜鞣焦餐⒑腺Y公司，由合資公司統一建設和維護6G網(wǎng)絡(luò )，供所有的運營(yíng)商有償使用。
