6G 移動網(wǎng)絡(luò)愿景及關(guān)鍵技術(shù)研究

鄧?yán)^昌

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引 言

隨著移動通信技術(shù)的進(jìn)步，6G 移動網(wǎng)絡(luò)的研究受到了更多的關(guān)注。文章通過推動6G移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為新型業(yè)務(wù)極致化通信提供保障，更好地優(yōu)化人們的通信體驗(yàn)，維持通信范式和語義通信的具體效能。

1 6G 移動網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

1.1 太赫茲無線通信技術(shù)

近年來，隨著通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，電磁頻譜和各個頻段的應(yīng)用內(nèi)容被廣泛關(guān)注。不同頻段的典型應(yīng)用如圖1 所示。

圖1 頻段典型應(yīng)用

其中，太赫茲頻段具有無線通信資源豐富的特點(diǎn)[1]?；谔掌澨匦钥芍?，太赫茲信道本身具有一定的分子吸收效能，可能會對實(shí)際可用寬帶產(chǎn)生限制作用。與此同時，低頻段通信中視為表面光滑的材料在太赫茲頻段環(huán)境中反而較為粗糙，因此太赫茲通信體系的發(fā)展要區(qū)別于現(xiàn)有的通信傳播模式。太赫茲信道模型中，要在考量分子吸收作用的同時，對其吸收衰減和噪聲予以綜合分析。尤其是納米設(shè)備太赫茲通信技術(shù)，要將輻射傳輸對分子吸收產(chǎn)生的衰減建模后作為核心，更好地模擬場景內(nèi)容，以保證通信質(zhì)量符合預(yù)期。

依據(jù)不同場景完成通信處理工作，更好地開展相應(yīng)的服務(wù)。對于室內(nèi)場景短距離通信系統(tǒng)，在測量無線信道參數(shù)后要對物理參數(shù)進(jìn)行精細(xì)化處理，主要涉及室內(nèi)視距（Line of Sight，LoS）路徑損耗、功率分布以及太赫茲波多徑特征相關(guān)性等。構(gòu)建混合信道模型，以便提高分析的精準(zhǔn)性。一方面，建立分子吸收衰減模型，基于輻射傳輸理論判定納米通信的場景。另一方面，建立分子吸收噪聲模型，針對時域頻域分析方法對短距通信予以處理[2]。

太赫茲通信具有較為突出的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅能實(shí)現(xiàn)超大寬帶通信，還能提高傳輸速率。然而在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境方面，太赫茲通信仍有很多亟待解決的問題，如穿透性差、易被遮擋等，需要及時結(jié)合通信場景予以適配處理，更好地發(fā)揮技術(shù)的優(yōu)勢作用。

1.2 空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)

6G 移動網(wǎng)絡(luò)研究體系中，基于5G 移動通信技術(shù)對陸地通信的研究，進(jìn)一步拓展不同空間范圍內(nèi)的區(qū)域通信，在擴(kuò)大通信范圍的同時，更好地提升通信質(zhì)量。建立的空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

天基網(wǎng)絡(luò)主要包括不同的軌道衛(wèi)星，涉及高軌道地球衛(wèi)星、中軌道地球衛(wèi)星以及低軌道地球衛(wèi)星?？栈W(wǎng)絡(luò)涉及相應(yīng)的飛行器，包括飛機(jī)、飛艇、熱氣球等，共同構(gòu)建空中平臺。地基網(wǎng)絡(luò)包括地面的相關(guān)固定接收站。?；W(wǎng)絡(luò)則包括海上的相關(guān)信號接收設(shè)備。基于一體化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，提高信號傳輸處理的科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)不同空間的全面覆蓋，避免受地形的限制，更好地滿足通信處理控制的具體需求，構(gòu)建性價比更高且覆蓋效果更好的通信運(yùn)行管理模型。

6G 移動網(wǎng)絡(luò)還支持應(yīng)急管理控制，針對自然災(zāi)害導(dǎo)致的地面通信設(shè)備損壞等情況，利用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的承載基站建立傳輸備份管理模式，配合無人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）等設(shè)備更好地完成應(yīng)急通信救援?；?G 移動網(wǎng)絡(luò)的特殊應(yīng)用價值，空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)不同異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合，構(gòu)建更加復(fù)雜且規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高接入點(diǎn)的移動性和組網(wǎng)的動態(tài)運(yùn)行效能，提升多維度信息業(yè)務(wù)質(zhì)量[3]。

基于多元化技術(shù)應(yīng)用要求，建立聯(lián)合通信模式。不同維度聯(lián)合通信技術(shù)方案如表1 所示。

表1 不同維度聯(lián)合通信

1.3 人工智能技術(shù)

基于人工智能（Artificial Intelligence，AI）深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立信號處理模式，在信號輸入后利用神經(jīng)元處理的方式進(jìn)行信號控制，保證信號決策和運(yùn)算等控制環(huán)節(jié)的合理性和可控性。配合大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，滿足固定規(guī)則的處理需求，更好地維系神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判定預(yù)測的實(shí)效性，確保6G 移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定效果[4]。AI 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型如圖3 所示。

圖3 AI 深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

在AI 技術(shù)全面發(fā)展進(jìn)步的時代背景下，6G 移動網(wǎng)絡(luò)向著智能化轉(zhuǎn)型成為重要趨勢。在對網(wǎng)絡(luò)資源予以優(yōu)化升級的同時，利用有限的資源滿足多元化和極致化的體驗(yàn)需求，將資源分配模式作為核心，更好地提高資源分配效率[5]。

利用深度Q 網(wǎng)絡(luò)算法，面向動態(tài)頻譜接入完成相應(yīng)的處理，在總結(jié)分析參數(shù)的同時，按照新動態(tài)頻譜接入策略實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一處理，并更好地擴(kuò)大空間，縮短收斂時間。利用長短期記憶（Long Short Term Memory，LSTM）算法面向多路接入控制完成函數(shù)計量和分析，并建立能量收集預(yù)測模型，確保能及時利用訪問控制策略打造深度電池預(yù)測模擬方案[6]。同時，建立順序更新和隨機(jī)更新2 種模式，依據(jù)重置的重點(diǎn)完成信號資源的合理調(diào)節(jié)，減少預(yù)測損失，優(yōu)化資源的利用率，提升信息通信的及時性和安全性。

利用協(xié)同訓(xùn)練的方式面向子信道建立分配機(jī)制，維持應(yīng)用資源分配管理的科學(xué)效果，提高資源利用率[7]。實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，結(jié)合非正交多址接入技術(shù)方案，保證信道分配更利于系統(tǒng)能效的處理。

此外，部分非AI算法能結(jié)合深度Q網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練內(nèi)容，在不明確最優(yōu)控制策略的情況下減少計算量，在降低計算難度的同時，提高資源分配的基本水平，共同打造完整的應(yīng)用模式。

1.4 語義通信

6G 移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中，基于語義通信建立的新范式得到了廣泛關(guān)注。將機(jī)器翻譯等技術(shù)應(yīng)用在物理層通信體系中，更好地構(gòu)建聯(lián)合信源和信道編碼，同時支持深度學(xué)習(xí)等過程，確保語義通信系統(tǒng)能發(fā)揮其實(shí)際作用和價值，甚至能完成高復(fù)雜度的文本傳輸。相較于傳統(tǒng)通信，語義通信能最大限度上篩選優(yōu)質(zhì)信息，改善壓縮數(shù)據(jù)的可控化效果，為通信效率的進(jìn)一步提高提供良好的技術(shù)支持。

2 6G 移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展愿景

基于多樣化場景體系和密集化設(shè)備的發(fā)展，全球移動用戶數(shù)量及其產(chǎn)生的移動數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)海量增加的趨勢。預(yù)測到2025 年，全球移動用戶數(shù)量將達(dá)到57 億?；谟脩魯?shù)量和數(shù)據(jù)流量的激增，未來通信服務(wù)將面臨更大的挑戰(zhàn)。探索基于6G 移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展模式，建立具有豐富頻率資源和高傳輸速率的太赫茲頻段，更好地滿足6G 移動網(wǎng)絡(luò)的超大寬帶、超高速率通信需求，推動移動數(shù)據(jù)領(lǐng)域進(jìn)入太赫茲時代。

除此之外，為更好地實(shí)現(xiàn)移動通信的全覆蓋，6G 移動網(wǎng)絡(luò)在地面通信方面將更多地利用衛(wèi)星設(shè)施、空中設(shè)備等，打造空、天、地、海一體化應(yīng)用運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，積極推進(jìn)無縫覆蓋進(jìn)程，保證用戶能隨時隨地獲取豐富的通信資源服務(wù)。

3 結(jié) 論

6G移動通信網(wǎng)絡(luò)還在不斷優(yōu)化，為加快研究進(jìn)程，要整合關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容，落實(shí)信道研究工作，發(fā)揮關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢作用，為移動通信可持續(xù)健康發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。