中國移動研究院黃宇紅：2024年通信產(chǎn)業(yè)的十個技術趨勢

      ICC訊  一、6G與AI融合 6G內生AI 實現(xiàn)AI賦能網(wǎng)絡 網(wǎng)絡使能AI 助力“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”

  人工智能和通信一體化是ITU對6G場景需求達成的共識之一。網(wǎng)絡內生AI是未來6G移動系統(tǒng)的核心特征之一，主要包含兩個方面：利用AI技術進行6G網(wǎng)絡端到端的自我賦能增強優(yōu)化(AI賦能網(wǎng)絡)、向終端用戶提供AI業(yè)務服務和應用(網(wǎng)絡使能AI)。AI賦能網(wǎng)絡方面，業(yè)界普遍認為：AI與空口融合是通信的發(fā)展趨勢。6G系統(tǒng)的帶寬、速率和容量等KPI的提升需要通過內生AI技術來實現(xiàn)。AI可以賦能網(wǎng)絡提升網(wǎng)絡運行效率、降低運維成本、增強用戶體驗。網(wǎng)絡使能AI方面，移動通信網(wǎng)絡是實現(xiàn)AI泛在普惠的基礎平臺，從實時性、移動性、邊端協(xié)同、隱私性等6G特色優(yōu)勢出發(fā)，讓6G網(wǎng)絡使能AI的高價值場景、用例和業(yè)務，使能AI成為泛在化的社會級服務。業(yè)界認為：6G與AI融合是新機遇，網(wǎng)絡內生AI助力實現(xiàn)“萬物智聯(lián)，數(shù)字孿生”的6G總體愿景。

  二、通感一體化 構建高質量通感網(wǎng) 賦能一網(wǎng)多能新業(yè)態(tài)

  6G新技術、新業(yè)務驅動傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡向新一代移動信息網(wǎng)絡加速轉型。感知與通信融合是未來網(wǎng)絡的重要特征，通過“一網(wǎng)兩用”，可充分利用移動通信網(wǎng)絡規(guī)模和性能優(yōu)勢，高效助力萬物智聯(lián)。然而，在一張網(wǎng)中實現(xiàn)兩個完全不同領域的能力面臨著通感融合設計以及通感能力-網(wǎng)絡效率-網(wǎng)絡質量三角沖突。應對該挑戰(zhàn)，需要網(wǎng)絡化通感一體技術，基于網(wǎng)絡進行全局最優(yōu)的系統(tǒng)創(chuàng)新，實現(xiàn)通感能力-網(wǎng)絡效率-網(wǎng)絡質量的三角均衡。為實現(xiàn)網(wǎng)絡化通感一體，需要點簇網(wǎng)多維協(xié)同設計，實現(xiàn)“可感知”到“高質量通感網(wǎng)”的躍升?！包c協(xié)同”是通感一體的關鍵基石，需重點攻關一體化空口、一體化硬件難題，實現(xiàn)資源高效協(xié)同、通信與感知能力融合內生?！按貐f(xié)同”是提升性能的必由之路，具有更高直射徑概率、更強接收能量，更優(yōu)協(xié)作增益，將賦能感知精度成倍提升。為實現(xiàn)“簇”協(xié)同，仍需攻關高精度同步、動態(tài)簇構建、多層聯(lián)合處理三大關鍵技術?！熬W(wǎng)協(xié)同”是增強質量的核心要務，通過全局節(jié)點間高效協(xié)同，包括干擾識別與定位、干擾消除與智控以及統(tǒng)一的干擾管控架構，重點解決網(wǎng)絡內的干擾問題?；邳c簇網(wǎng)多維協(xié)同系統(tǒng)設計，網(wǎng)絡化通感一體將低成本賦能網(wǎng)絡泛在、高精度感知能力，助力高質量通感網(wǎng)構建。

  三、大眾手機直連衛(wèi)星 容量、速率、時延相對高軌衛(wèi)星 優(yōu)勢明顯 支持更豐富的業(yè)務場景

  天地一體將實現(xiàn)衛(wèi)星和地面在技術、標準、產(chǎn)業(yè)和應用的全方位融合，大眾手機直連衛(wèi)星服務基于統(tǒng)一終端，用戶規(guī)模大、產(chǎn)業(yè)鏈復用程度高，是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，真正實現(xiàn)天地融合一體。隨著技術、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，2023年已經(jīng)實現(xiàn)大眾手機直連高軌衛(wèi)星，提供短消息與語音通話服務，但存在容量小(幾十萬戶)、速率低(2Kbps)、時延長(500ms)等缺點，無法支持更高速率、更低時延業(yè)務類型，限制了手機直連衛(wèi)星的廣泛應用。大眾手機直連衛(wèi)星在業(yè)務速率、時延等性能指標與軌道高度密切相關，低軌衛(wèi)星在容量、速率、時延等方面優(yōu)勢明顯，可提供Mbps級別連接速度，時延低至十幾ms，是未來手機直連衛(wèi)星的重要發(fā)展方向。2024年隨著低軌技術發(fā)展與3GPP NR NTN產(chǎn)業(yè)成熟，基于3GPP NTN技術的手機直連低軌衛(wèi)星將逐漸走進大眾視野，成為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新的技術熱點。

  四、算網(wǎng)一體 算力路由創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)基礎協(xié)議 數(shù)據(jù)快遞拓展算力流動邊界

  當前，新型業(yè)務如AR/VR、車聯(lián)網(wǎng)等對時延以及計算的要求日益增高，需要云和邊緣協(xié)同調度來滿足。然而，在計算負載高及網(wǎng)絡隊列深的條件下，將會出現(xiàn)“性能反轉”問題。算力路由將計算因子引入路由系統(tǒng)，以網(wǎng)絡為基礎對計算資源信息進行感知和度量的歸一化處理，進一步實現(xiàn)網(wǎng)絡和計算的聯(lián)合路由，滿足新型業(yè)務需求，優(yōu)化全局算網(wǎng)資源。作為我國原創(chuàng)提出的技術理念，算力路由當前已經(jīng)在國際互聯(lián)網(wǎng)工程任務組(IETF)獲批成立CATS工作組，對其場景、需求、架構等進行標準化。算力路由挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)路由方式，開啟了網(wǎng)絡和計算學科交叉融合的新型原創(chuàng)技術路徑，打破行業(yè)和領域壁壘，通過“以網(wǎng)強算”助力我國信息通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，數(shù)字中國、東數(shù)西算戰(zhàn)略的實施，通算、智算、超算多樣化算力高速發(fā)展，數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)處理的復雜性呈爆炸性增長，特別在云間災備、天文計算、基因測序、無人駕駛和影視制作等場景。多樣化泛在算力需求使得數(shù)據(jù)的生產(chǎn)端、處理端和使用端彼此交錯，數(shù)據(jù)流通量劇增。傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡擁塞控制、丟包重傳等技術，難以滿足廣域高吞吐網(wǎng)絡傳輸?shù)男阅苄枨?，為了保障用戶的服務體驗，需要從端、網(wǎng)多技術協(xié)同突破。數(shù)據(jù)快遞作為我國原創(chuàng)提出的算力網(wǎng)絡新服務理念，采用廣域高吞吐關鍵技術，創(chuàng)新廣域擁塞控制、丟包快速恢復、丟包精準重傳、多路徑傳輸?shù)葯C制機理，最大化提升數(shù)據(jù)廣域傳輸效率，為用戶提供專線傳輸、聚合傳輸、錯峰傳輸?shù)炔町惢瘮?shù)據(jù)傳輸服務。數(shù)據(jù)快遞及廣域高吞吐關鍵技術當前已成為產(chǎn)學研各界研究的熱點，華為、中興、中科院、南京大學等單位紛紛大力進行技術攻關和原型產(chǎn)品研發(fā)。數(shù)據(jù)快遞將加速數(shù)據(jù)流通、算力流動，助力數(shù)字中國、東數(shù)西算等國家戰(zhàn)略的實施。

  五、新型智算中心 打造新型智算技術體系 助力智算產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展

  大模型時代，AIGC發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)以承載中小模型為主的智算中心在集群算力效率、芯片效能、存儲調度、軟硬生態(tài)融通以及節(jié)能散熱等多個方面面臨挑戰(zhàn)，為了支撐超大規(guī)模、超高復雜度的模型訓練和推理，更高密度的存算硬件、無擁塞全連接的網(wǎng)絡拓撲以及更高效的并行通信范式成為新型智算中心建設的剛需。新型智算技術體系圍繞“互聯(lián)、算效、存儲、平臺、節(jié)能”等多個維度對智算基礎設施進行系統(tǒng)性重構，研究大規(guī)模GPU高速互聯(lián)、CPU/GPU/DPU三大算力協(xié)同、統(tǒng)一內存池化、跨架構算力原生、標準化液冷整機柜等多個核心技術，助力行業(yè)在新型智算中心的硬件設備選型、算力集群設計、機房散熱規(guī)劃、軟硬工程調優(yōu)、全局運營調度等方面形成共識，加快核心技術和產(chǎn)業(yè)成熟。

  六、行業(yè)大模型 大模型賦能千行百業(yè) 推動向AGI發(fā)展，改變社會生產(chǎn)范式

  當模型的訓練數(shù)據(jù)與模型本身的參數(shù)量到達一定規(guī)模時，模型將表現(xiàn)出“涌現(xiàn)”的能力，并能夠集合多個人工智能能力于一身，成為通用泛化的智能模型。大模型可以分為通用大模型與行業(yè)大模型，其中通用大模型目前以語言類大模型為主，掌握大量常識性知識，具備思維連能力，能夠解決普遍性問題，是通用智能的底座;行業(yè)大模型以通用大模型為基礎，利用行業(yè)場景的專業(yè)知識、專家經(jīng)驗、生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行專項訓練，集成和打通行業(yè)生產(chǎn)服務的主體流程和系統(tǒng)，實現(xiàn)全局智能化，達到行業(yè)指標，具備高動態(tài)環(huán)境下的自適應能力和持續(xù)的行業(yè)知識學習能力，是各領域提高生產(chǎn)效率，乃至突破發(fā)展瓶頸的關鍵工具。大模型使得人工智能步入通用智能時代，帶來新的業(yè)務賦能模式，激發(fā)內生賦能模式，重塑業(yè)務流程、形態(tài)、服務模式、價值呈現(xiàn);新的運營供給模式，由單一的AI能力運營變?yōu)樽韵聦泳W(wǎng)算數(shù)資源到AI應用的全要素全場景運營;新的產(chǎn)業(yè)合作模式，向體系化協(xié)同創(chuàng)新轉變。

  七、可信數(shù)據(jù)流通基礎設施 簡化數(shù)據(jù)連接，降低數(shù)據(jù)流通成本 激發(fā)數(shù)據(jù)要素賦能千行百業(yè)

  國家已明確將“數(shù)據(jù)”增列為新的生產(chǎn)要素，數(shù)據(jù)流通是數(shù)據(jù)要素價值釋放的重要環(huán)節(jié)。目前，以5G、光纖、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等為代表的網(wǎng)絡設施為數(shù)據(jù)提供高速泛在的連接能力;以通用、智能、超級算力為代表的算力設施為數(shù)據(jù)提供高效敏捷的處理能力;以數(shù)據(jù)空間、區(qū)塊鏈、隱私計算等為代表的新興技術解決數(shù)據(jù)流通關鍵堵點。但目前關鍵堵點技術存在標準缺乏、大規(guī)模應用驗證不足，導致形成以不同廠商技術為中心的新的數(shù)據(jù)孤島。通過大規(guī)模網(wǎng)絡化可信的數(shù)據(jù)流通基礎設施，建立數(shù)據(jù)供需雙方接入、交易、交付、安全、審計技術標準、管理機制和運營模式，充分激發(fā)數(shù)據(jù)要素的“協(xié)同”、“復用”、“融合”的突出優(yōu)勢。2024年，數(shù)據(jù)流通基礎設施的標準建設將成為業(yè)界研究熱點，圍繞數(shù)據(jù)流通基礎設施的數(shù)據(jù)確權/授權、數(shù)據(jù)空間、數(shù)據(jù)安全、審計監(jiān)管、數(shù)據(jù)標識等關鍵技術將成為產(chǎn)業(yè)界、學界的研究熱點。

  八、人形機器人 元宇宙步入務實發(fā)展新階段 人形機器人激發(fā)元宇宙在工業(yè)等多領域應用潛力

  隨著5G/6G、人工智能、區(qū)塊鏈、云計算、虛擬現(xiàn)實等新一代信息技術快速迭代和融合創(chuàng)新加速，元宇宙正逐步進入務實發(fā)展的新階段。隨著數(shù)字人、沉浸式文博文旅以及工業(yè)制造業(yè)、教育、公共服務、安全應急等領域的創(chuàng)新發(fā)展，元宇宙展現(xiàn)出廣泛的需求場景和內在動力，逐漸開啟數(shù)實融合發(fā)展新境界。而人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品，將深刻變革人類生產(chǎn)生活方式，重塑全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。工信部11月印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》將加快人形機器人與元宇宙的融合，探索跨學科、跨領域的創(chuàng)新模式。現(xiàn)階段人形機器人技術加速演進，已成為科技競爭的新高地、未來產(chǎn)業(yè)的新賽道、經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，發(fā)展?jié)摿Υ蟆们熬皬V。元宇宙產(chǎn)業(yè)落地及與人形機器人在制造民生等多領域融合發(fā)展將是2024年的重要方向。

  九、量子計算 量子算法為破解計算瓶頸提供新路徑 預期實現(xiàn)指數(shù)級計算加速

  當前，全球量子計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展正從硬件、軟件、平臺、算法、應用多層次穩(wěn)步發(fā)展。不同量子計算技術路線“百家爭鳴”，不同范式的量子算法“各顯神通”。量子算法已在大數(shù)分解、非結構搜索、矩陣計算、量子模擬等方面體現(xiàn)加速優(yōu)勢，得到金融、化學材料、生物醫(yī)藥、交通物流等領域的廣泛關注。另一方面，移動通信正從5G向6G升級演進，在能力提升的同時，也面臨著大規(guī)模信號處理、大規(guī)模網(wǎng)絡優(yōu)化、大規(guī)模業(yè)務優(yōu)化、大模型訓練等計算瓶頸與挑戰(zhàn)，具體包括物理層大規(guī)模MIMO信道估計、反饋與信號檢測，網(wǎng)絡拓撲、路由和無線資源優(yōu)化，分類、聚類、回歸、降維、強化學習等ML模型訓練，其核心都可以建模為組合優(yōu)化、搜索或向量與矩陣運算等。量子退火算法、量子優(yōu)化類算法、HHL算法、量子搜索類算法、量子機器學習算法等算法，可預期實現(xiàn)上述計算問題的多項式級或指數(shù)級的加速，成為通信領域計算問題的潛在解決方案。雖然當前量子算法受限于量子計算機的能力，還無法落地應用，但針對行業(yè)場景與需求的量子算法的儲備研究，成為當前學術界和產(chǎn)業(yè)界的熱點。量子計算與通信網(wǎng)絡的融合創(chuàng)新正成為通信技術與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的重要趨勢，預期催生新業(yè)態(tài)。

  十、新型工業(yè)化 5G-A內生確定 構建新基礎算網(wǎng)控一體 激發(fā)新動能助力新型工業(yè)化加速實現(xiàn)

  工業(yè)是立國之本、強國之基，新型工業(yè)化是推進中國式現(xiàn)代化的重要引擎。在工業(yè)客戶數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化融合升級的過程中，需要通過質量變革、效率變革、動力變革提升工業(yè)競爭力和全要素生產(chǎn)率。以5G為代表的新一代信息通信技術為新型工業(yè)化的建設和升級提供了關鍵的基礎設施底座，從而沖破傳統(tǒng)有線和無線技術的桎梏，為企業(yè)轉型發(fā)展注入新動能，帶來新機遇。5G-A在質量方面，跨域融合、內生確定等技術方面進一步提升通信的質量、精度和性能，為柔性生產(chǎn)、遠程遙控等場景構建基礎;在效率方面，算網(wǎng)控一體化、人工智能等技術可提供更高效、更智能、更可靠的生產(chǎn)和管理，為開放自動化、預測性維護等應用新提供新動能;在動力方面，新裝備、新能源、新材料等技術融合應用可提供創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈深度融合的新質生產(chǎn)力。5G-A等新型信息基礎設施的研發(fā)和應用，將作為產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要動能，促進數(shù)字技術與經(jīng)濟社會的融合創(chuàng)新，助力新型工業(yè)化的加速實現(xiàn)。