3月20日消息(林想)隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)加快推進(jìn),相關(guān)應(yīng)用開(kāi)始遍地開(kāi)花,深入到千行百業(yè)。按照移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)“使用一代,建設(shè)一代,研發(fā)一代”的發(fā)展節(jié)奏,業(yè)界普遍預(yù)測(cè)6G將在2030年左右商用。
作為6G領(lǐng)域內(nèi)的行業(yè)盛會(huì),第二屆“全球6G技術(shù)大會(huì)”將于2022年3月22日-3月24日線上舉辦。會(huì)議前夕,中國(guó)工程院院士鄔江興在接受C114專訪時(shí)表示,6G作為面向2030年后的智能網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施支撐技術(shù),需要變革移動(dòng)通信領(lǐng)域基本發(fā)展模式,開(kāi)辟支持多目標(biāo)可持續(xù)協(xié)同發(fā)展的新范式,提供演進(jìn)與變革可共生共存的多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)新環(huán)境,打造具備廣義功能安全特性的智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)新底座。
此外,鄔江興建議,我國(guó)6G研究應(yīng)繼續(xù)保持在內(nèi)生安全、多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)上的優(yōu)勢(shì),為標(biāo)準(zhǔn)制定布好局;同時(shí)要敢于提出新理論,開(kāi)辟新領(lǐng)域,探索新路徑,在獨(dú)創(chuàng)、獨(dú)有上下功夫,為我國(guó)能夠引領(lǐng)6G發(fā)展積淀力量。
6G愿景:開(kāi)辟支持多目標(biāo)可持續(xù)協(xié)同發(fā)展新范式
俗話說(shuō),4G改變生活,5G改變社會(huì)。那么6G又將帶來(lái)怎樣的改變?
從目前已知信息來(lái)看,6G速率可以達(dá)到5G的50倍左右,因此可以有更豐富多樣的應(yīng)用場(chǎng)景需求與挑戰(zhàn),覆蓋范圍更廣,甚至可以實(shí)現(xiàn)空天地連接,更高速率可以實(shí)現(xiàn)跨界融合與場(chǎng)景的智聯(lián)等。
不難判斷,6G技術(shù)將改變世界!然而6G技術(shù)未來(lái)要想更好地使能智慧世界,必須有明確清晰的發(fā)展愿景。鄔江興院士表示,6G作為面向2030年之后的智能網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施重要支撐技術(shù),不能再繼續(xù)傳統(tǒng)的追求覆蓋、帶寬、延遲等單項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)躍升的道路,必須探索和開(kāi)辟技術(shù)性能、成本投入、能源消耗、安全可靠、持續(xù)高效等多目標(biāo)可持續(xù)協(xié)同發(fā)展的新范式。
“事實(shí)上,無(wú)論是中國(guó),還是美國(guó)、歐洲和日本,在所發(fā)布的6G愿景中,都強(qiáng)調(diào)將通信、安全、能耗、服務(wù)、效益等多個(gè)目標(biāo)同步提升和優(yōu)化。”鄔江興指出。
具體來(lái)看,美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)面向NextG網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)起RINGS項(xiàng)目計(jì)劃,強(qiáng)調(diào)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)彈性,包括安全性、適應(yīng)性、自主性和可靠性等;北美6G聯(lián)盟提出的北美第一個(gè)6G愿景中,也包含信任、安全和彈性,以及成本效益和可持續(xù)性;歐盟6G旗艦項(xiàng)目Hexa-X確定的主要研究挑戰(zhàn)中包括智能連接、多網(wǎng)聚合、可持續(xù)性,以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)彈性和安全性等;日本通信部發(fā)布的B5G發(fā)展戰(zhàn)略提出2030社會(huì)愿景是可靠的、包容的和可持續(xù)的,B5G/6G需要實(shí)現(xiàn)超低功耗、自治、可擴(kuò)展、超安全性和彈性。我國(guó)IMT-2030(6G)推進(jìn)組2021年發(fā)布的《6G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)愿景與關(guān)鍵技術(shù)展望》、《6G網(wǎng)絡(luò)安全愿景技術(shù)研究報(bào)告》等系列白皮書(shū)也同樣總結(jié)了智慧內(nèi)生、安全彈性自治、綠色節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展等總體愿景。
鄔江興院士認(rèn)為,6G將融合IT、CT、OT、DT、ST和AI等多領(lǐng)域、多方面理論與技術(shù),體系化考慮底層智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與上層智能應(yīng)用服務(wù)關(guān)系,科學(xué)融合使用計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、接入、傳輸?shù)确植际蕉嘣Y源,變革依賴少數(shù)標(biāo)志性接入技術(shù)“裸奔”、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)“解耦”、基于先驗(yàn)知識(shí)的“補(bǔ)丁”式安全措施等傳統(tǒng)發(fā)展范式,為構(gòu)建具有內(nèi)生安全功能特質(zhì)的彈性化、可信賴/可擴(kuò)展的6G基礎(chǔ)設(shè)施提供理論和技術(shù)供給。
6G網(wǎng)絡(luò):構(gòu)建演進(jìn)與變革可共生共存多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)新環(huán)境
業(yè)內(nèi)預(yù)測(cè),未來(lái)6G業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)出沉浸化、智慧化、全域化等新發(fā)展趨勢(shì),進(jìn)而形成沉浸式云XR、全息通信、感官互聯(lián)、普惠智能、通信感知等業(yè)務(wù)應(yīng)用,帶來(lái)更加豐富多彩的社會(huì)生活場(chǎng)景。
“6G網(wǎng)絡(luò)多樣化的業(yè)務(wù)需要多元化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐。”鄔院士強(qiáng)調(diào),6G網(wǎng)絡(luò)必須建立網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制與支撐環(huán)境相分離的發(fā)展范式,建立多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,使得在同一技術(shù)物理環(huán)境內(nèi)通過(guò)多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)模式從根本上提升6G基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的適應(yīng)性,滿足各種垂直行業(yè)無(wú)論是“網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)分離”、“業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)相關(guān)”,還是“多元化網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)本身就是其內(nèi)在的應(yīng)用場(chǎng)景”、“需要在不失共性服務(wù)的情況下提供可自定義的服務(wù)”或“干脆拒絕一元化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和服務(wù)”等高性能、高效能、高安全、高可用、個(gè)性化、可自定義應(yīng)用等服務(wù)的需求,從根本上滿足網(wǎng)絡(luò)智慧化、多元化、高安全、高魯棒、高效能的業(yè)務(wù)需求。
“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制與支撐環(huán)境分離”則是鄔院士提出的網(wǎng)絡(luò)第四發(fā)展范式的基本思維視角,其方法論稱之為多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(Polymorphic Network Environment, PINE),又稱“網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)絡(luò)(Network of Network)”,其實(shí)踐規(guī)范是“網(wǎng)絡(luò)物理層環(huán)境必須具有可重構(gòu)、自定義、多元化、內(nèi)生安全、資源共享等屬性,且與承載之上的具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制弱相關(guān)。
作為支持多元化或多樣化網(wǎng)絡(luò)體制共生共存、演進(jìn)與變革兼容并蓄、可融合發(fā)展的一種“網(wǎng)絡(luò)之網(wǎng)絡(luò)”,既能保障各種網(wǎng)絡(luò)制式及相關(guān)業(yè)務(wù)的自持發(fā)展,又能實(shí)現(xiàn)多元化網(wǎng)絡(luò)體制的智能、高效、安全一體化部署和管理。其能力坐標(biāo)體系體現(xiàn)在三個(gè)方面:
一是全維可定義的網(wǎng)絡(luò)基線能力是實(shí)現(xiàn)“支撐環(huán)境與技術(shù)體制分離”的基礎(chǔ);
二是在PINE中植入基于動(dòng)態(tài)異構(gòu)冗余的內(nèi)生安全結(jié)構(gòu),將“未知的未知”安全威脅轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;已知的未知”之可靠性事件;
三是多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持各種用網(wǎng)需求以網(wǎng)絡(luò)模態(tài)的形式在統(tǒng)一的物理網(wǎng)元設(shè)施上動(dòng)態(tài)加/卸載或運(yùn)行,按照模態(tài)自定義的軟硬件組態(tài)、業(yè)務(wù)特點(diǎn)、運(yùn)維規(guī)范和安全策略等進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)模態(tài)在同一技術(shù)物理環(huán)境內(nèi)的共生共存、獨(dú)立演進(jìn)與變革、模態(tài)間安全隔離和內(nèi)生的安全防護(hù)功能等。
6G安全:打造具備廣義功能安全特性智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)新底座
沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)安全,就沒(méi)有國(guó)家安全。的確如此。未來(lái)6G不僅可以為用戶帶來(lái)更加身臨其境的極致體驗(yàn),滿足人類多重感官、情感和意識(shí)層面的交流互通需求,還可以廣泛應(yīng)用于娛樂(lè)生活、醫(yī)療健康、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域,助力我國(guó)各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí),滿足未來(lái)智能社會(huì)的各種應(yīng)用需求。6G時(shí)代,人們面對(duì)的不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的萬(wàn)物互聯(lián)社會(huì),而是一個(gè)豐富多彩的智能世界,誰(shuí)在這個(gè)時(shí)代能夠把握住安全能力,誰(shuí)就能避免被降維打擊。那么,6G網(wǎng)絡(luò)安全體系又將如何構(gòu)建?
鄔江興院士認(rèn)為,在當(dāng)前世界各國(guó)關(guān)于6G愿景、需求和關(guān)鍵技術(shù)的初期探討中,安全、彈性、可持續(xù)性等受到了異乎尋常的重視。面向人機(jī)物三元融合的世界,6G需對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)安全內(nèi)涵和外延做出新的拓展,要求在注重傳統(tǒng)信息安全機(jī)密性、完整性、可用性和隱私保護(hù)基礎(chǔ)之上,還需特別重視6G網(wǎng)絡(luò)的廣義功能安全(Safety & Security),以便能有效應(yīng)對(duì)“高強(qiáng)度網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)”對(duì)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的“致癱致亂”攻擊。
廣義功能安全其本質(zhì)是傳統(tǒng)功能安全(可靠性)概念在網(wǎng)絡(luò)攻擊條件下的拓展和延伸。如果目標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)部既存在傳統(tǒng)可靠性擾動(dòng)影響,如隨機(jī)性失效、系統(tǒng)故障等功能安全問(wèn)題,也存在基于目標(biāo)系統(tǒng)軟硬件漏洞后門等的網(wǎng)絡(luò)攻擊擾動(dòng)影響,則稱之為廣義功能安全問(wèn)題。相應(yīng)的有,如果存在一種魯棒或柔韌性構(gòu)造模型,既能在隨機(jī)性因素?cái)_動(dòng)下保持給定模型功能在設(shè)定的可靠性范圍內(nèi),也能在基于模型內(nèi)軟硬件漏洞后門等網(wǎng)絡(luò)攻擊作用下保證模型功能的安全性在可量化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證度量的閾值內(nèi),則稱該模型具有結(jié)構(gòu)決定的廣義功能安全性。
鄔江興院士介紹,我國(guó)在2013年就首創(chuàng)了網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)生安全理論及擬態(tài)防御方法,發(fā)明了具有廣義魯棒控制機(jī)制的動(dòng)態(tài)異構(gòu)冗余架構(gòu)DHR,是迄今為止全球唯一不依賴(但不排斥)先驗(yàn)知識(shí)和附加防御手段的內(nèi)生安全架構(gòu)。實(shí)踐證明,能對(duì)基于軟硬件設(shè)計(jì)缺陷的網(wǎng)絡(luò)攻擊理論與方法產(chǎn)生顛覆性影響,被譽(yù)為“改變游戲規(guī)則”的革命性技術(shù)。
尤其是我國(guó)近年來(lái)基于可重構(gòu)智能表面(RIS)提出的無(wú)線內(nèi)生安全理論與方法,能將抗干擾、通信和安全統(tǒng)一在一體化架構(gòu)下。利用RIS提供的精細(xì)化感知和實(shí)時(shí)重構(gòu)無(wú)線信道的能力,通過(guò)人工塑造無(wú)線環(huán)境,主動(dòng)定制改造無(wú)線內(nèi)生安全屬性,進(jìn)一步豐富、放大、加速電磁環(huán)境的隨機(jī)性、異構(gòu)性和動(dòng)態(tài)性。在信號(hào)層(物理層)實(shí)現(xiàn)對(duì)抗無(wú)線廣義不確定擾動(dòng)的無(wú)線通信廣義魯棒控制,實(shí)現(xiàn)功能安全和信息安全一體化設(shè)計(jì),形成6G無(wú)線內(nèi)生安全新范式的實(shí)踐規(guī)范。
廣義功能安全屬于網(wǎng)絡(luò)空間相關(guān)技術(shù)的賦能技術(shù),具有廣泛的兼容性與開(kāi)放性,橫向上能夠與傳統(tǒng)外掛式安全防護(hù)技術(shù)或體系融合形成協(xié)同防御,縱向上能夠與智能網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)平臺(tái)之上其它安全防護(hù)技術(shù)或體系融合形成縱深防御。
6G研究:立足自身優(yōu)勢(shì),持續(xù)開(kāi)放聯(lián)合
當(dāng)前,全球6G發(fā)展尚處于早期階段,在6G研究技術(shù)上保持開(kāi)放思維,包容各方有益觀點(diǎn)。中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書(shū)長(zhǎng)聞庫(kù)公開(kāi)強(qiáng)調(diào),在6G技術(shù)預(yù)研中多種樹(shù),切勿操之過(guò)急開(kāi)始砍樹(shù),不宜對(duì)6G技術(shù)路線過(guò)早蓋棺定論,避免影響6G創(chuàng)新發(fā)展。
實(shí)際上,從2017 年起,鄔江興院士團(tuán)隊(duì)在新發(fā)展范式研究方面已經(jīng)做出了一些引領(lǐng)潮流的探索。中國(guó)科學(xué)出版社和德國(guó) Springer 出版社先后發(fā)行了《網(wǎng)絡(luò)空間擬態(tài)防御導(dǎo)論》《網(wǎng)絡(luò)空間擬態(tài)防御原理—廣義魯棒控制&內(nèi)生安全》《 Cyberspace Mimic Defense—Generalized Robust Control and Endogenous Security》《網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)生安全—廣義魯棒控制&擬態(tài)防御》4套理論專著。已申請(qǐng)國(guó)際/國(guó)內(nèi)專利超過(guò) 300 項(xiàng),8項(xiàng)核心專利已獲授權(quán)。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)生安全發(fā)展范式、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體制與支撐環(huán)境分離的發(fā)展范式以及6G無(wú)線內(nèi)生安全的一些觀點(diǎn)已在《Science China: Information Sciences》《China Communications》《通信學(xué)報(bào)》《電子學(xué)報(bào)》《信息安全學(xué)報(bào)》等權(quán)威期刊和學(xué)術(shù)會(huì)議上發(fā)表。
據(jù)鄔江興院士介紹,在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)空間安全重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目資助下,目前網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)生安全的發(fā)展圍繞網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域形成了從硬件到軟件、從構(gòu)件到系統(tǒng)、從技術(shù)到應(yīng)用的全鏈條布局,為學(xué)科方向的創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),也形成了包括支撐技術(shù)、共性基礎(chǔ)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)控制與大數(shù)據(jù)、芯片、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)應(yīng)用等領(lǐng)域的系列應(yīng)用技術(shù)。近期研制的“多天線無(wú)線內(nèi)生安全物聯(lián)網(wǎng)基站原理驗(yàn)證系統(tǒng)”成果入選參加“南京創(chuàng)新周“黑科技”產(chǎn)品/技術(shù)展”,研制的“5G無(wú)線內(nèi)生安全基站原理驗(yàn)證系統(tǒng)”、“5G內(nèi)生安全核心網(wǎng)系統(tǒng)”、“5G信令防護(hù)系統(tǒng)”將在網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)生安全聯(lián)盟發(fā)展大會(huì)上進(jìn)行成果發(fā)布。
同時(shí),在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目資助下,創(chuàng)新發(fā)展技術(shù)體系與支撐環(huán)境分離的多模態(tài)網(wǎng)絡(luò),研制了多模態(tài)網(wǎng)元設(shè)備、多模態(tài)尋址路由系統(tǒng)等,研發(fā)了業(yè)界首個(gè)多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)原理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了同一網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中5種不同模態(tài)的共生共存。預(yù)計(jì)于2022年底,在粵港澳大灣區(qū)構(gòu)建跨區(qū)域真實(shí)多模態(tài)試驗(yàn)網(wǎng),覆蓋3個(gè)城市,覆蓋不少于35個(gè)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),支持不少于6種網(wǎng)絡(luò)模態(tài),開(kāi)展不少于8種網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)和應(yīng)用示范。
采訪的最后,鄔江興院士建議,我國(guó)6G研究應(yīng)繼續(xù)保持在內(nèi)生安全、多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)上的優(yōu)勢(shì),加快推進(jìn)新技術(shù)落地工作,學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界應(yīng)秉持開(kāi)放、包容的態(tài)度加大與ITU、3GPP等移動(dòng)信息領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織和平臺(tái)的合作,為標(biāo)準(zhǔn)制定布好局,同時(shí)要敢于提出新理論,開(kāi)辟新領(lǐng)域,探索新路徑,在獨(dú)創(chuàng)、獨(dú)有上下功夫,為我國(guó)能夠引領(lǐng)6G發(fā)展積淀力量。
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