作者：中國(guó)移動(dòng)原董事長(zhǎng) 王建宙
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)線通信網(wǎng)絡(luò)的功能，這些功能的使用改變了人類的生活、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(guó)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(biāo)建議書(shū)》以后，6G的標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)研發(fā)已經(jīng)熱火朝天。
此刻，我們對(duì)6G充滿期待。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(xù)發(fā)展的新型網(wǎng)絡(luò)。
人工智能重構(gòu)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(shù)字技術(shù)的。早在上世紀(jì)80年代初期，隨著數(shù)字程控電話交換機(jī)的使用，電信企業(yè)開(kāi)始了數(shù)字化的進(jìn)程。數(shù)字技術(shù)的使用，成為電信業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，隨之而來(lái)的是此后幾十年的快速增長(zhǎng)。
現(xiàn)在，電信業(yè)正在迎來(lái)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這就是用人工智能來(lái)重構(gòu)電信網(wǎng)絡(luò)。重構(gòu)就是對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)做出改變，通過(guò)優(yōu)化內(nèi)部邏輯，使系統(tǒng)更加合理和高效。要用人工智能優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用人工智能調(diào)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(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)則。通過(guò)大模型實(shí)時(shí)分析網(wǎng)絡(luò)狀況，預(yù)測(cè)和診斷故障，并修復(fù)和自我優(yōu)化。
重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，就要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行邏輯進(jìn)行調(diào)整，使之更加高效。
長(zhǎng)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(shè)網(wǎng)絡(luò)，然后晝夜不停地全容量運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。用這種方式運(yùn)行低耗電的固定電話網(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，隨著基站數(shù)量的增加和收發(fā)天線數(shù)量的增加，網(wǎng)絡(luò)耗電量一直在增長(zhǎng)。5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通以后，由于5G網(wǎng)絡(luò)功率遠(yuǎn)高于4G，為了節(jié)約用電，運(yùn)營(yíng)商嘗試在深夜閑時(shí)對(duì)部分基站實(shí)施休眠。
在利用人工智能重構(gòu)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(yùn)行方式。人工智能不僅可以根據(jù)預(yù)測(cè)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(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之中，將基站發(fā)射、信號(hào)傳送和終端接收的全過(guò)程構(gòu)建為一個(gè)深度神經(jīng)系統(tǒng)。可以設(shè)想的目標(biāo)是，利用人工智能自動(dòng)調(diào)度資源的功能，在基站不休眠的情況下，根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求變化自動(dòng)調(diào)整頻率帶寬，自動(dòng)調(diào)整收發(fā)天線的數(shù)量，這樣可以明顯地提升效率降低能耗。
我們可以把傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行比喻成一個(gè)樂(lè)隊(duì)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(yùn)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(xiàn)。
要實(shí)現(xiàn)6G讓萬(wàn)物智聯(lián)的愿景，還應(yīng)使網(wǎng)絡(luò)具有不同的層次。6G既要滿足超高速物聯(lián)的需要，也要滿足中低速物聯(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(xiàn)了NB-IoT，5G網(wǎng)絡(luò)建成以后出現(xiàn)了RedCap，都是為了適應(yīng)不同層次的物聯(lián)網(wǎng)的需要。6G網(wǎng)絡(luò)宜在制定標(biāo)準(zhǔn)的初期就考慮到這種不同的需求。
重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還體現(xiàn)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(shù)據(jù)深度整合，從而支撐未來(lái)海量的人工智能應(yīng)用。6G還將實(shí)現(xiàn)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(fù)用（OFDM）作為調(diào)制方式以后，5G也繼續(xù)采用OFDM。5G之所以具有較4G更快的速率，除了幀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，主要是因?yàn)樵黾恿祟l率帶寬和MIMO的收發(fā)天線數(shù)量。5G-A也是采用了同樣的思路。這種方法對(duì)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(shè)備的功耗。事實(shí)上，5G基站的功率遠(yuǎn)高于4G，5G-A基站的發(fā)射功率與5G一樣，但由于收發(fā)天線的數(shù)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(shì)必要繼續(xù)增加頻率和收發(fā)天線。此外，6G將實(shí)現(xiàn)通信感知一體化，這就可能需要在OFDM發(fā)送連續(xù)波的基礎(chǔ)上，增加新的調(diào)制方式（如線性調(diào)頻，LFM）來(lái)發(fā)送感知的脈沖波，這又會(huì)增加功耗的負(fù)擔(dān)。
5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)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(yùn)營(yíng)商和設(shè)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(shè)計(jì)，減少空調(diào)設(shè)備，等等。但總的來(lái)說(shuō)，效果還不夠明顯。
隨著頻率效率的提高，功耗也不斷增加，這是無(wú)線通信發(fā)展至今碰到的新難題。要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信業(yè)的可持續(xù)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(duì)原始信號(hào)內(nèi)容的特征提取，大幅減少傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，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(yīng)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)法滿足6G對(duì)頻率的全部需求。
中低頻段的頻率已嚴(yán)重短缺，高頻段頻率資源豐富，而且在性能上有許多優(yōu)勢(shì)，但由于無(wú)線電波具有頻率越高，繞射能力越弱的特性，若用毫米波或高頻段的厘米波建設(shè)蜂窩式移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，存在著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(yùn)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(tǒng)都是采用毫米波的。當(dāng)時(shí)，我就在想，毫米波基站覆蓋范圍那么小，作為專網(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(yùn)營(yíng)商可能無(wú)法承受這種成本。果然，在5G建設(shè)的初期，國(guó)際上有一些運(yùn)營(yíng)商曾采用毫米波建設(shè)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，改用中低頻段建網(wǎng)。有的運(yùn)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(duì)使用高頻段頻率建網(wǎng)的問(wèn)題。
國(guó)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)滿足新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用的需求，現(xiàn)有的頻譜和后續(xù)新分配、新發(fā)現(xiàn)的頻譜需要和諧共存。”
主攻目標(biāo)是解決高頻段基站因無(wú)線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(hào)通過(guò)反射和透射方式引導(dǎo)到所需方向，使信號(hào)覆蓋到視距之外，這可能是解決高頻段無(wú)線電波繞射能力弱的有效方法。我曾在試驗(yàn)場(chǎng)地觀看過(guò)RIS的演示，效果顯著。RIS看起來(lái)很像專業(yè)攝影師用的反光板，當(dāng)然比反光板復(fù)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(rèn)為，在6G標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中，要像重視基站那樣地重視RIS。國(guó)際電信聯(lián)盟已將RIS列為6G的技術(shù)趨勢(shì)，稱之為多維度物理傳輸技術(shù)。這類技術(shù)的突破極具現(xiàn)實(shí)意義，值得大力支持。
擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)商共建共享網(wǎng)絡(luò)
一直以來(lái)，世界各國(guó)的移動(dòng)通信市場(chǎng)都是由多家運(yùn)營(yíng)商互相競(jìng)爭(zhēng)的，每一個(gè)運(yùn)營(yíng)商都獨(dú)立建設(shè)了各自的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。這種市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的格局加快了移動(dòng)通信的發(fā)展，降低了資費(fèi)，改善了服務(wù)，使消費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，網(wǎng)絡(luò)之間的技術(shù)差距縮小，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)內(nèi)容也相類似，運(yùn)營(yíng)商之間的競(jìng)爭(zhēng)成為同質(zhì)化的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)；另一方面，隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)所需帶寬增加，頻率資源嚴(yán)重短缺。再加上移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的頻繁升級(jí)換代，電信運(yùn)營(yíng)商的資本開(kāi)支居高不下。正因?yàn)槿绱耍谫Y本市場(chǎng)上，電信運(yùn)營(yíng)商的估值普遍偏低。
在這種新的市場(chǎng)環(huán)境下，國(guó)際電信業(yè)出現(xiàn)了兩種趨勢(shì)：一是減少電信運(yùn)營(yíng)商的數(shù)量，通常是通過(guò)商業(yè)并購(gòu)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)；二是電信運(yùn)營(yíng)商共建共享網(wǎng)絡(luò)。
電信運(yùn)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(yùn)營(yíng)商之間的網(wǎng)絡(luò)共建共享范圍擴(kuò)大，而且成為一種趨勢(shì)。
中國(guó)的電信運(yùn)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(shè)成本和運(yùn)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(guó)際上，也有成立合資公司的方式，各運(yùn)營(yíng)商持股成立一家合資公司，由合資公司專門(mén)負(fù)責(zé)5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和維護(hù)，供出資的運(yùn)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(xù)，而且還將擴(kuò)大。因此，在6G的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中，需要考慮如何為運(yùn)營(yíng)商共建共享網(wǎng)絡(luò)提供更多便利。根據(jù)5G共建共享的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，改善技術(shù)規(guī)范。在制定新的技術(shù)規(guī)范時(shí)，需要兼顧各種形式的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)共享，包括異網(wǎng)漫游方式共享、無(wú)線接入網(wǎng)共享、無(wú)線接入網(wǎng)并部分核心網(wǎng)共享、虛擬運(yùn)營(yíng)商共享等。
電信運(yùn)營(yíng)商在5G網(wǎng)絡(luò)上超大規(guī)模的共建共享，證明了將電信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)維護(hù)與電信業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)解耦不僅可行而且效益顯著。兩個(gè)運(yùn)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(yùn)營(yíng)商之間不會(huì)因?yàn)楣灿镁W(wǎng)絡(luò)而減緩市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。
電信運(yùn)營(yíng)商在5G上已經(jīng)朝著網(wǎng)業(yè)分離的方向走出了一步。6G網(wǎng)絡(luò)的共建共享應(yīng)該邁出更大的步伐，一方面可以從兩家合作擴(kuò)大到多家合作，另一方面要使這種合作更加規(guī)范。可以探討各方共同建立合資公司，由合資公司統(tǒng)一建設(shè)和維護(hù)6G網(wǎng)絡(luò)，供所有的運(yùn)營(yíng)商有償使用。
