摘要：延續(xù)“線”— “面”— “體”的演進(jìn)趨勢(shì)，超5代移動(dòng)通信系統(tǒng)（B5G）繼續(xù)提高通信速率，拓展通信空間，完善通信智慧，演進(jìn)為泛在融合信息網(wǎng)絡(luò)。B5G使用更高的頻段作為信號(hào)載體，數(shù)據(jù)速率達(dá)到太比特每秒量級(jí)。伴隨網(wǎng)絡(luò)性能的增強(qiáng)，B5G的適用空間拓展至陸?？仗?。與以往移動(dòng)通信系統(tǒng)不同，人工智能（AI）成為B5G性能提升的強(qiáng)勁引擎?；贏I的干擾管理、深度學(xué)習(xí)智能信號(hào)處理以及太赫茲技術(shù)成為物理層關(guān)鍵技術(shù)?；跇O化碼的中繼、多天線、多址技術(shù)是傳輸層關(guān)鍵技術(shù)?；贏I的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、面向人機(jī)物泛在融合的全析網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及認(rèn)知增強(qiáng)與決策推演的智能定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方式的新架構(gòu)被應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)層。

關(guān)鍵詞：泛在融合信息網(wǎng)絡(luò);B5G;THz;AI

Abstract： Following the “l(fā)ine-plane-cube” evolution trend， Beyond Fifth Generation （B5G） in mobile communication system aims at improving communication data rate， extending communication dimensions， implementing communication intelligence and is on the way to evolve into ubiquitous fusion information networks. Higher spectrum bands are used in B5G and the peak data rate could be T bits per second. With the enhancement of network ability， the support scenarios of B5G includes the land， the sea， the sky and the aerospace. Different with the existing generations， artificial intelligence （AI） becomes a powerful engine for B5G. The key technologies in the physical layer include the AI-based interference management， deep learning intelligent signal processing and THz technology. The transport layer uses the polar code-based relay， multiple input multiple output （MIMO） and multiple access technologies. The AI-based mobile network framework， the ubiquitous fusion fully-analyzed network framework for human-machine-things and the intelligent definition network framework for cognitive enhancement and decision deduction are used in the network layer.

Key words： ubiquitous fusion information networks;B5G;THz;AI

1 信息通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程

及5G面臨的挑戰(zhàn)

1948年香農(nóng)發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)原理》，提出了信息熵的概念，奠定了信息論和數(shù)字通信的理論基礎(chǔ)。70年來(lái)，在香農(nóng)信息論的指導(dǎo)下，現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)從無(wú)到有，不斷取得突破性發(fā)展，深刻改變了人們的生活。1978年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研制出了第1個(gè)移動(dòng)蜂窩電話系統(tǒng)——先進(jìn)的移動(dòng)電話系統(tǒng)（AMPS），它標(biāo)志著第1代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）正式登上歷史舞臺(tái)[1]。20世紀(jì)七八十年代，世界各國(guó)紛紛建立起了自己的第1代移動(dòng)通信系統(tǒng)。由于采用模擬蜂窩和頻分多址（FDMA）技術(shù)，1G的容量十分有限，并且通話質(zhì)量不高，不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和漫游服務(wù)[1]。為解決上述問(wèn)題，在20世紀(jì)90年代，以數(shù)字技術(shù)和時(shí)分多址（TDMA）技術(shù)為主體的第2代移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G）研制成功[2]。與1G相比，2G具有通話質(zhì)量高、頻譜利用率高和系統(tǒng)容量大等優(yōu)點(diǎn);但是它對(duì)定時(shí)和同步精度的要求高，并且系統(tǒng)帶寬有限[2]，無(wú)法承載較高數(shù)據(jù)速率的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)。為了支持和實(shí)現(xiàn)較高速率的移動(dòng)寬帶多媒體業(yè)務(wù)，以碼分多址（CDMA）技術(shù)為核心的第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)（3G）[3-7]應(yīng)運(yùn)而生。相比于前2代移動(dòng)通信系統(tǒng)，基于Turbo碼和CDMA技術(shù)的第3代移動(dòng)通信系統(tǒng)具有更大的系統(tǒng)容量、更好的通話質(zhì)量和保密性，并且能夠支持較高數(shù)據(jù)速率的多媒體業(yè)務(wù)。然而，仍受其帶寬限制，3G無(wú)法支持超高清視頻等更高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)[3-7]。為了追求更大的系統(tǒng)容量和更高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)，基于正交頻分復(fù)用多收發(fā)天線（OFDM-MIMO）技術(shù)和空分多址（SDMA）技術(shù)的第4代移動(dòng)通信系統(tǒng)（4G）應(yīng)需而來(lái)[8-13]。與3G通信系統(tǒng)相比，4G通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率更快，并且它能夠更好地對(duì)抗無(wú)線傳輸環(huán)境中的多徑效應(yīng)，系統(tǒng)容量和頻譜效率得到大幅提升。隨著硬件工藝的提升和成本的下降，無(wú)線設(shè)備能力不斷增強(qiáng)，數(shù)量也持續(xù)增加。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)承載的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。伴隨著“萬(wàn)物互聯(lián)”的提出，4G急須滿足支持超高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)以及高可靠、低時(shí)延、低能耗、大連接等新需求。第5代移動(dòng)通信系統(tǒng)（5G）研究拉開(kāi)序幕，并逐步從標(biāo)準(zhǔn)走向?qū)崿F(xiàn)[14-22]。

圖1給出了5G相較于與IMT-Advanced通信系統(tǒng)（也即實(shí)際滿足4G標(biāo)準(zhǔn)的商用系統(tǒng)）能力的增強(qiáng)。從圖中可以看出5G考慮了更多的性能維度提升，包括：（1）在峰值數(shù)據(jù)速率方面，峰值數(shù)據(jù)速率提升了20倍，由1 Gbit/s提升至20 Gbit/s;（2）在用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率方面，就廣域覆蓋而言，城區(qū)和城郊用戶有望獲得100 Mbit/s的用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率，在熱點(diǎn)地區(qū)，用戶體驗(yàn)數(shù)據(jù)速率值有望提升至1 Gbit/s;（3）在頻譜效率方面，頻譜效率較4G提升3倍;（4）在移動(dòng)性方面，支持更高速的移動(dòng)，專門為高速鐵路設(shè)計(jì)服務(wù)，由350 km/h提升至500 km/h;（5）在延遲時(shí)間方面，支持極低延遲要求的服務(wù)，延遲時(shí)間降低了10倍，由10 ms降低至1 ms;（6）在連接密度方面，支持更多數(shù)量的設(shè)備連接，適用于大規(guī)模機(jī)器類型通信場(chǎng)景，連接密度由105設(shè)備量/千米2提升至106設(shè)備量/千米2;（7）在網(wǎng)絡(luò)能效方面，較上一代提升100倍;（8）在區(qū)域通信能力方面，區(qū)域通信能力提升了100倍，由0.1 Mbit/（s·m2）提升至10 Mbit/（s·m2）。基于上述8個(gè)方面能力的增強(qiáng)，5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始具備滲透垂直行業(yè)的能力，支持的應(yīng)用場(chǎng)景涵蓋增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）、超可靠低時(shí)延通信（uRLLC）以及大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）3大場(chǎng)景。圖2給出了5G的3大場(chǎng)景典型支持業(yè)務(wù)，包括4 K/8 K超高清視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）/虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、全息技術(shù)、智能終端、智慧城市、智慧工業(yè)、智慧家庭、智慧農(nóng)業(yè)、無(wú)人駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療等。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的增強(qiáng)，5G借助于毫米波頻段，并采用大規(guī)模MIMO賦形技術(shù)彌補(bǔ)毫米波頻段的衰減。采用了低密度校驗(yàn)碼（LDPC）編碼和Polar碼分別作為數(shù)據(jù)和控制信道編碼。

如圖3所示，每一代通信系統(tǒng)取得成功的原因在于完美平衡了天平兩側(cè)的通信需求和技術(shù)能力。一旦一方打破這個(gè)平衡，就會(huì)促使移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)到新的平衡狀態(tài)。1G到5G的演進(jìn)呈現(xiàn)如下規(guī)律：第一，支持場(chǎng)景逐步多樣化，從簡(jiǎn)單的語(yǔ)音演進(jìn)至3大場(chǎng)景典型業(yè)務(wù);第二，通信速率每代有約1 000倍提升，從2G的千比特每秒量級(jí)提升至5G的吉比特每秒量級(jí)。按照上述演進(jìn)規(guī)律進(jìn)行推斷，超5代移動(dòng)通信系統(tǒng)（B5G）將進(jìn)一步擴(kuò)展支持的通信場(chǎng)景，同時(shí)數(shù)據(jù)速率將達(dá)到太比特每秒。當(dāng)前，5G基本上滿足了陸地通信系統(tǒng)面向個(gè)人終端的基本通信需求。隨著國(guó)家信息疆域戰(zhàn)略擴(kuò)展部署，5G通信系統(tǒng)尚不能滿足全方位、立體化的多域覆蓋，尤其在空天通信、空地通信，及海洋通信的能力嚴(yán)重不足;因此，5G之后的移動(dòng)通信系統(tǒng)面臨如下挑戰(zhàn)：

（1）數(shù)據(jù)的速率將難以達(dá)到1 Tbit/s量級(jí)以上;

（2）多域網(wǎng)絡(luò)之間相對(duì)獨(dú)立，沒(méi)有完整的協(xié)同傳輸框架，難以滿足全方位、立體化的多域、跨域傳輸及覆蓋，空天通信、空地通信及海域通信能力嚴(yán)重不足;

（3）隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧產(chǎn)業(yè)和信息物理與社會(huì)融合空間的興起，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新、智慧、安全融合提出了更高的要求，例如，情景再現(xiàn)與融合、智慧城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能無(wú)人網(wǎng)絡(luò)等。

2 B5G演進(jìn)：泛在融合信息

網(wǎng)絡(luò)

目前移動(dòng)通信系統(tǒng)的演進(jìn)趨勢(shì)可以歸納為：由“線”到“面”的演進(jìn)趨勢(shì)。線是指演進(jìn)所圍繞的增強(qiáng)移動(dòng)寬帶性能這條主線，即每一代移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)的首要目標(biāo)是大幅提升數(shù)據(jù)傳輸速率和網(wǎng)絡(luò)容量。而面是指從4G到5G的演進(jìn)逐步開(kāi)始考慮支持多種業(yè)務(wù)需求矛盾的場(chǎng)景，而不僅限于增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶，例如，5G支持的高可靠低時(shí)延通信以及大規(guī)模機(jī)器通信業(yè)務(wù)等?；谝延醒葸M(jìn)規(guī)律，B5G通信系統(tǒng)將由一維的線、二維的面拓展演進(jìn)為三維的體，如圖4所示。具體而言，這個(gè)三維的“體”包括：速率維度、空間維度以及智慧維度。通過(guò)3個(gè)維度的不斷完善，B5G通信系統(tǒng)最終演進(jìn)為泛在融合信息網(wǎng)絡(luò)。泛在融合信息網(wǎng)絡(luò)旨在進(jìn)一步提高通信速率，達(dá)到1 Tbit/s量級(jí)以上;進(jìn)一步拓展通信空間，由目前的陸地覆蓋拓展至海洋、天空、太空?qǐng)鼍跋碌亩嘤蚝蛷V域覆蓋;進(jìn)一步加強(qiáng)和完善通信智慧，由目前單一設(shè)備的智能處理演進(jìn)至多設(shè)備、多網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同跨域聯(lián)動(dòng)智能處理，并且從信息傳輸、處理及應(yīng)用層面進(jìn)一步加強(qiáng)和深化通信智慧。

3 泛在融合信息網(wǎng)絡(luò)中的

使能關(guān)鍵技術(shù)

泛在融合信息網(wǎng)絡(luò)包括泛在化、社會(huì)化、智慧化、情境化等新型應(yīng)用形態(tài)與模式，蘊(yùn)含“網(wǎng)絡(luò)資源隨需即用”的核心技術(shù)特征?，F(xiàn)有的5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難以在信息廣度、信息速度及信息深度上支持人、機(jī)、物三元空間的深度融合與應(yīng)用，需要在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和核心技術(shù)方面加以突破，支撐未來(lái)應(yīng)用的業(yè)務(wù)需求。如圖5所示，為了滿足B5G網(wǎng)絡(luò)的泛在化、社會(huì)化、智能化、情景化、廣域覆蓋及多域融合的需求，結(jié)合5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及演進(jìn)過(guò)程，我們從理論及技術(shù)等多個(gè)方面探索并研究B5G網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)的物理層關(guān)鍵技術(shù)、傳輸層關(guān)鍵技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)。

3.1 物理層關(guān)鍵技術(shù)

（1）太赫茲技術(shù)。

為了支持超高速數(shù)據(jù)傳輸，B5G系統(tǒng)必然采用超寬帶體制，太赫茲通信被認(rèn)為是未來(lái)B5G通信的潛在關(guān)鍵技術(shù)之一。由于太赫茲頻段相比微波頻段，帶寬更寬，可提供數(shù)十吉比特每秒甚至更高的無(wú)線傳輸速率。同時(shí)，其波束窄，方向性更好，還可采用擴(kuò)頻、調(diào)頻技術(shù)[24-27]，實(shí)現(xiàn)更好的通信保密性和抗干擾能力，因此，普遍認(rèn)為太赫茲適合于中、近距離通信或太空無(wú)線通信。然而要研究太赫茲頻段在移動(dòng)通信的可行性及相應(yīng)技術(shù)，首要任務(wù)就是要掌握太赫茲頻段在多樣環(huán)境中的無(wú)線信道傳播特性。由于傳播環(huán)境中分子共振引起的能量損失可能會(huì)引起太赫茲波在傳播過(guò)程中經(jīng)歷極大的衰減，因此，研究雨、霧，甚至空氣中的水蒸氣對(duì)太赫茲傳播規(guī)律的影響，對(duì)其通信的可覆蓋范圍具有極大的意義。另外，由于太赫茲波段的粒子性強(qiáng)，穿透能力低，在傳播環(huán)境中的穿透和反射特性與微波頻段的規(guī)律有較大區(qū)別，傳統(tǒng)模型難以準(zhǔn)確刻畫，因此，有必要研究太赫茲在受到不同材質(zhì)阻擋的情況下反射和穿透的特性。太赫茲信號(hào)帶寬一般在吉赫茲以上，系統(tǒng)在時(shí)延域的分辨率達(dá)到納秒級(jí)。同時(shí)太赫茲由于波長(zhǎng)短，天線尺寸極小，一般會(huì)組成超大規(guī)模的天線陣列，從而使得多徑在時(shí)延和空間角度方向的可分離程度極高，而傳統(tǒng)信道模型的分辨精度無(wú)法支持;因此，對(duì)太赫茲頻段的超大規(guī)模天線和超大帶寬的信道特性研究是其在未來(lái)B5G系統(tǒng)中具體采用何種編碼、調(diào)制等一系列技術(shù)的重要基礎(chǔ)。

（2）深度學(xué)習(xí)智能信號(hào)處理技術(shù)。

B5G移動(dòng)通信是多用戶、多小區(qū)、多天線、多頻段的復(fù)雜傳輸系統(tǒng)，信號(hào)接收與檢測(cè)是高維優(yōu)化問(wèn)題。最優(yōu)的最大似然（ML）或最大后驗(yàn)檢測(cè)（MAP）是指數(shù)復(fù)雜度算法，性能優(yōu)越但難以普遍應(yīng)用。深度學(xué)習(xí)理論另辟蹊徑，通過(guò)大量離線訓(xùn)練，獲得高性能的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，從而逼近ML/MAP檢測(cè)。深度學(xué)習(xí)為最優(yōu)信號(hào)檢測(cè)理論提供了新的研究思路。首先，深入分析多用戶MIMO的波束賦形信號(hào)優(yōu)化問(wèn)題[28]，以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）構(gòu)建優(yōu)化模型，研究具有普適性與通用性的波束賦形算法，并建立算法的收斂性分析和理論。其次，分析大規(guī)模MIMO信號(hào)特征，設(shè)計(jì)深度信號(hào)檢測(cè)算法網(wǎng)絡(luò)，分析算法收斂性，構(gòu)建高性能、低復(fù)雜度的檢測(cè)算法體系。進(jìn)一步分析MIMO-OFDM信道模型特征，以循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）模型為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)高性能的信道估計(jì)算法，適應(yīng)B5G移動(dòng)信道的動(dòng)態(tài)時(shí)變特征。最后，利用CNN與RNN組合模型，對(duì)多小區(qū)、復(fù)雜干擾場(chǎng)景的信號(hào)樣本進(jìn)行訓(xùn)練，獲取信號(hào)的高維度特征，設(shè)計(jì)通用普適的干擾協(xié)調(diào)深度學(xué)習(xí)模型。

3.2 傳輸層關(guān)鍵技術(shù)

（1）非平衡極化傳輸。

極化碼是信道容量可達(dá)的新型編碼，已經(jīng)被接納為5G標(biāo)準(zhǔn)。極化設(shè)計(jì)思想就是利用編碼與信號(hào)傳輸?shù)穆?lián)合優(yōu)化，充分放大鏈路傳輸中的可靠性差異，最終達(dá)到通信系統(tǒng)的非平衡態(tài)優(yōu)化。這種思想是方法論的革新，可以應(yīng)用于B5G移動(dòng)通信的各種場(chǎng)景：多址接入、廣播、中繼、MIMO等。在各種場(chǎng)景下，極化傳輸都可嚴(yán)格證明達(dá)到相應(yīng)的容量極限。

（2）基于極化碼的多址、MIMO及中繼（Relay）技術(shù)。

目前，非正交多址接入（NOMA）已成為5G通信系統(tǒng)的代表性技術(shù)。NOMA充分利用多用戶自由度，有效提升多址接入系統(tǒng)的容量，可以預(yù)見(jiàn)它也將成為B5G移動(dòng)通信的核心技術(shù)。將極化編碼引入非正交多址系統(tǒng)，需要深入分析NOMA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從廣義極化的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)化信道極化分解方案。主要研究與現(xiàn)有多址接入方式的組合優(yōu)化，例如，研究多用戶極化碼與非正交多址的混合接入技術(shù)，簡(jiǎn)化信號(hào)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化用戶、子載波的選擇準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)低復(fù)雜度的檢測(cè)譯碼算法。此外，MIMO系統(tǒng)引入了空間維度，為通信系統(tǒng)優(yōu)化提供了更多的空間自由度，但也對(duì)信道極化碼的設(shè)計(jì)帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)，針對(duì)MIMO系統(tǒng)的2種典型結(jié)構(gòu)：空間復(fù)用/預(yù)編碼與空間調(diào)制，針對(duì)性研究了極化編碼MIMO傳輸?shù)膬?yōu)化方案，逼近單小區(qū)MIMO傳輸?shù)娜萘繕O限。最后，在Relay系統(tǒng)中，由于引入了Relay節(jié)點(diǎn)，為信源到信宿鏈路的傳輸速率/可靠性提升提供了更多的優(yōu)化空間。我們重點(diǎn)研究基于極化碼構(gòu)造的協(xié)作編碼中繼方案：解碼轉(zhuǎn)發(fā)（DF）與壓縮轉(zhuǎn)發(fā)（CF）中的極化碼實(shí)用構(gòu)造方案。

3.3 網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)

我們提出3種網(wǎng)絡(luò)層架構(gòu)：（1）面向人、機(jī)、物融合的全析B5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);（2）基于人工智能的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);（3）認(rèn)知增強(qiáng)與決策推演的智能定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其中，（1）為總體架構(gòu)，是面向人、機(jī)、物的全方位、立體化的泛在融合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而（2）和（3）可以作為（1）在人工智能以及機(jī)器學(xué)習(xí)等多個(gè)方面的增強(qiáng)型架構(gòu)，起到擴(kuò)展及補(bǔ)充等作用。

（1）面向人、機(jī)、物融合的全析B5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

B5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將支持以人為中心的社會(huì)空間、以機(jī)器連接人的信息空間、以物體為載體的物理空間等三元空間的深度融合，從而實(shí)現(xiàn)“物質(zhì)世界信息化”到“信息世界物質(zhì)化”的轉(zhuǎn)變。通過(guò)原理性抽象建立泛在化的人、機(jī)、物融合要素，研究通過(guò)人、機(jī)、物三元空間的語(yǔ)義銜接、業(yè)務(wù)適配、協(xié)作編排，構(gòu)建一套面向人、機(jī)、物三元空間的信息傳輸、邊緣智能、協(xié)同計(jì)算等B5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，支撐人、機(jī)、物要素跨界融合，實(shí)現(xiàn)陸?？仗煲惑w化的全析網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。我們需要研究B5G網(wǎng)絡(luò)在設(shè)備功能趨同基礎(chǔ)上的去中心化無(wú)線接入體制，并重點(diǎn)研究在無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)控制平面與數(shù)據(jù)平面基礎(chǔ)上引入計(jì)算平面后的協(xié)議結(jié)構(gòu)、計(jì)算任務(wù)及存儲(chǔ)任務(wù)的分布式處理，以及各設(shè)備計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力、能量信息及位置等信息的高效獲取與交互機(jī)制等。我們還需要進(jìn)一步研究不同層級(jí)設(shè)備在功能趨同基礎(chǔ)上的去中心化組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù);研究終端協(xié)同通信、終端協(xié)同計(jì)算、終端協(xié)同存儲(chǔ)與終端協(xié)同供能等關(guān)鍵技術(shù)，支持終端對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的全面協(xié)同，實(shí)現(xiàn)去中心化的通信、計(jì)算、存儲(chǔ)及供能的分布式服務(wù)，以用戶的業(yè)務(wù)感受質(zhì)量為核心，靈活利用多連接技術(shù)，提供針對(duì)連接的專屬服務(wù)供給及質(zhì)量保障。此外，與傳統(tǒng)基于數(shù)據(jù)流、控制流和狀態(tài)空間的經(jīng)典融合技術(shù)不同，面向B5G網(wǎng)絡(luò)的人、機(jī)、物融合技術(shù)將構(gòu)建人、機(jī)、物多維、多空間資源的統(tǒng)一表示，人、機(jī)、物一體化融合的模型構(gòu)造和執(zhí)行。我們需要研究面向人、機(jī)、物融合的統(tǒng)一知識(shí)本體構(gòu)建、表示、推理和學(xué)習(xí)等適配機(jī)制;研究基于網(wǎng)絡(luò)多維可編程的人、機(jī)、物融合組裝方法;研究人、機(jī)、物融合的狀態(tài)監(jiān)測(cè)控制、同步控制、一致性檢查等網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)機(jī)制。將傳統(tǒng)集中、局部、層次式的網(wǎng)絡(luò)管理與調(diào)度演進(jìn)至人、機(jī)、物融合的三元網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管理，支持邊緣智能和適配優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)資源的多級(jí)協(xié)同調(diào)度。我們需要針對(duì)人、機(jī)、物融合要素的多樣性，研究基于通信協(xié)議特征分析的接入融合技術(shù)、基于無(wú)線信道狀態(tài)的跨協(xié)議融合技術(shù);針對(duì)人、機(jī)、物融合的資源不確定性，研究資源的需求感知和預(yù)測(cè)技術(shù)，基于邊緣智能的資源管理策略，實(shí)現(xiàn)協(xié)同通信、協(xié)同計(jì)算、協(xié)同存儲(chǔ)，提高服務(wù)質(zhì)量。B5G網(wǎng)絡(luò)需要滿足更加多樣化的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)無(wú)線環(huán)境、業(yè)務(wù)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境將更加復(fù)雜，因此需要研究基于智能推薦的網(wǎng)絡(luò)適配機(jī)理和組網(wǎng)技術(shù)。

（2）基于人工智能的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

如果通信網(wǎng)絡(luò)缺乏對(duì)大數(shù)據(jù)的科學(xué)利用，那么它是無(wú)法滿足智能時(shí)代的需求的。目前，業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)融合體系缺乏對(duì)多維度數(shù)據(jù)的共享與合理利用，導(dǎo)致業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)無(wú)法自主依據(jù)不同類型業(yè)務(wù)的流量選擇路徑和調(diào)整帶寬分配模式，不能滿足智能時(shí)代用戶的需求。人工智能技術(shù)的突破是網(wǎng)絡(luò)智能優(yōu)化的重要技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)，軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)智能優(yōu)化提供了海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與架構(gòu)支持[29]。如何利用軟件定義的可定制特性，設(shè)計(jì)一套新的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)是未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。未來(lái)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜多變，如何高動(dòng)態(tài)地采集網(wǎng)絡(luò)信息并大規(guī)模合理布置SDN控制器，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)整體性能至關(guān)重要。目前SDN協(xié)議中流量基本特征較少，流量識(shí)別困難，有必要研究流量自身的統(tǒng)計(jì)特征、標(biāo)量特征，基于業(yè)務(wù)特征提取的高級(jí)特征，設(shè)計(jì)新的深度學(xué)習(xí)識(shí)別算法，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源智能分配提供依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中存在大量的歷史數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)自主學(xué)習(xí)資源分配模式，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地加載最優(yōu)的業(yè)務(wù)調(diào)度方案，充分發(fā)揮SDN動(dòng)態(tài)應(yīng)用策略和管理網(wǎng)絡(luò)的能力。基于人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件定義的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)是一種嶄新的視角，其研究對(duì)于未來(lái)機(jī)器學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展具有重大的科學(xué)意義。未來(lái)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展急需人工智能技術(shù)提升服務(wù)能力和效率。

（3）認(rèn)知增強(qiáng)與決策推演的智能定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

人工智能技術(shù)通過(guò)自學(xué)習(xí)狀態(tài)和特征從而不斷迭代優(yōu)化輸出結(jié)果，為解決復(fù)雜多變的未來(lái)B5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供了新的解決思路;因此，迫切需要針對(duì)B5G網(wǎng)絡(luò)面向認(rèn)知增強(qiáng)與決策推演的智能定義網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論開(kāi)展研究工作，基于人工智能技術(shù)，使未來(lái)B5G網(wǎng)絡(luò)自主認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化以及服務(wù)特性，智能調(diào)度網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、緩存、帶寬等資源，實(shí)現(xiàn)資源融合的動(dòng)態(tài)決策推演，不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的適配與管理，持續(xù)改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)下的用戶行為個(gè)性化，服務(wù)需求多樣化，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕l繁變化，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)請(qǐng)求處理缺乏靈活性，數(shù)據(jù)傳輸缺乏自適應(yīng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)。在全面感知網(wǎng)絡(luò)海量信息的基礎(chǔ)上，利用人工智能技術(shù)深度挖掘用戶、服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立面向服務(wù)特征—用戶特性—網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的質(zhì)量評(píng)估機(jī)制，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)態(tài)變化的多維信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，為資源融合的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)決策提供立體化的認(rèn)知信息。此外，未來(lái)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境動(dòng)態(tài)復(fù)雜，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中路由、緩存等策略靜態(tài)僵化，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源與用戶服務(wù)適配困難。在海量信息和動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境下，利用人工智能技術(shù)對(duì)立體化的認(rèn)知信息進(jìn)行融合，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源分布情況與變化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模分析，并結(jié)合集中管控的思想，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中路由、緩存等策略的自適應(yīng)推演。智能協(xié)調(diào)不同用戶的服務(wù)需求，提高用戶個(gè)性化服務(wù)體驗(yàn)質(zhì)量，深度優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)配，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率。同時(shí)，依據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)能力等需求，基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)功能和服務(wù)等資源的編排調(diào)度方案;生成網(wǎng)絡(luò)需求、演進(jìn)態(tài)勢(shì)、協(xié)同策略等相關(guān)規(guī)則，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度有效性進(jìn)行自主評(píng)估，獲取正向的資源調(diào)度柔性進(jìn)化方案，以最大化網(wǎng)絡(luò)的效能和可靠性。

4 結(jié)束語(yǔ)

B5G是一個(gè)泛在信息融合網(wǎng)絡(luò)。與已實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)相比，B5G的數(shù)據(jù)速率達(dá)到兆比特每秒量級(jí)，適用場(chǎng)景涵蓋陸海空天，并且其網(wǎng)絡(luò)的智能化水平進(jìn)一步提升。得益于軟硬件提升帶來(lái)的大數(shù)據(jù)及AI技術(shù)的潛力釋放，AI將為B5G關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)提供新思路。在物理層，采用基于學(xué)習(xí)理論的干擾管理、調(diào)制、信道估計(jì)波束賦形技術(shù);在傳輸層，基于極化編碼技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步提升傳輸效率;而在網(wǎng)絡(luò)層，采用基于人機(jī)物融合、人工智能及機(jī)器學(xué)習(xí)等方式的新架構(gòu)，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)整體效率。B5G的關(guān)鍵技術(shù)儲(chǔ)備正日趨完善，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間也將離我們?cè)絹?lái)越近。

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