中國工程院院士鄔江興：開辟多目標(biāo)可持續(xù)協(xié)同發(fā)展的6G新范式 打造智聯(lián)網(wǎng)絡(luò)新底座

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)用開始遍地開花，深入到千行百業(yè)。按照移動通信產(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6G將在2030年左右商用。

作為6G領(lǐng)域內(nèi)的行業(yè)盛會，第二屆“全球6G技術(shù)大會”將于2022年3月22日-3月24日線上舉辦。會議前夕，中國工程院院士鄔江興在接受C114專訪時表示，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)，需要變革移動通信領(lǐng)域基本發(fā)展模式，開辟支持多目標(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，為標(biāo)準(zhǔn)制定布好局；同時要敢于提出新理論，開辟新領(lǐng)域，探索新路徑，在獨創(chuàng)、獨有上下功夫，為我國能夠引領(lǐng)6G發(fā)展積淀力量。

6G愿景：開辟支持多目標(biāo)可持續(xù)協(xié)同發(fā)展新范式

俗話說，4G改變生活，5G改變社會。那么6G又將帶來怎樣的改變？

從目前已知信息來看，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)用場景需求與挑戰(zhàn)，覆蓋范圍更廣，甚至可以實現(xiàn)空天地連接，更高速率可以實現(xiàn)跨界融合與場景的智聯(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、延遲等單項技術(shù)指標(biāo)躍升的道路，必須探索和開辟技術(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。

“事實上，無論是中國，還是美國、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)、效益等多個目標(biāo)同步提升和優(yōu)化。”鄔江興指出。

具體來看，美國國家科學(xué)基金會面向NextG網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)起RINGS項目計劃，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)運營彈性和安全性等；日本通信部發(fā)布的B5G發(fā)展戰(zhàn)略提出2030社會愿景是可靠的、包容的和可持續(xù)的，B5G/6G需要實現(xiàn)超低功耗、自治、可擴(kuò)展、超安全性和彈性。我國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)研究報告》等系列白皮書也同樣總結(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)融合使用計算、存儲、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”、基于先驗知識的“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，未來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，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，帶來更加豐富多彩的社會生活場景。

“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)通過多模態(tài)網(wǎng)絡(luò)模式從根本上提升6G基礎(chǔ)設(shè)施對不同應(yīng)用場景的適應(yīng)性，滿足各種垂直行業(yè)無論是“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)在三個方面：

一是全維可定義的網(wǎng)絡(luò)基線能力是實現(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)施上動態(tài)加/卸載或運行，按照模態(tài)自定義的軟硬件組態(tài)、業(yè)務(wù)特點、運維規(guī)范和安全策略等進(jìn)行處理，實現(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

沒有網(wǎng)絡(luò)安全，就沒有國家安全。的確如此。未來6G不僅可以為用戶帶來更加身臨其境的極致體驗，滿足人類多重感官、情感和意識層面的交流互通需求，還可以廣泛應(yīng)用于娛樂生活、醫(yī)療健康、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，助力我國各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，滿足未來智能社會的各種應(yīng)用需求。6G時代，人們面對的不僅僅是一個簡單的萬物互聯(lián)社會，而是一個豐富多彩的智能世界，誰在這個時代能夠把握住安全能力，誰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需對移動通信網(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“高強(qiáng)度網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)”對數(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)可靠性擾動影響，如隨機(jī)性失效、系統(tǒng)故障等功能安全問題，也存在基于目標(biāo)系統(tǒng)軟硬件漏洞后門等的網(wǎng)絡(luò)攻擊擾動影響，則稱之為廣義功能安全問題。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)性因素擾動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)計與驗證度量的閾值內(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）先驗知識和附加防御手段的內(nèi)生安全架構(gòu)。實踐證明，能對基于軟硬件設(shè)計缺陷的網(wǎng)絡(luò)攻擊理論與方法產(chǎn)生顛覆性影響,被譽為“改變游戲規(guī)則”的革命性技術(shù)。

尤其是我國近年來基于可重構(gòu)智能表面（RIS）提出的無線內(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)化感知和實時重構(gòu)無線信道的能力，通過人工塑造無線環(huán)境，主動定制改造無線內(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)性和動態(tài)性。在信號層（物理層）實現(xiàn)對抗無線廣義不確定擾動的無線通信廣義魯棒控制，實現(xiàn)功能安全和信息安全一體化設(shè)計，形成6G無線內(nèi)生安全新范式的實踐規(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，持續(xù)開放聯(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)上保持開放思維，包容各方有益觀點。中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會副理事長兼秘書長聞庫公開強(qiáng)調(diào)，在6G技術(shù)預(yù)研中多種樹，切勿操之過急開始砍樹，不宜對6G技術(shù)路線過早蓋棺定論，避免影響6G創(chuàng)新發(fā)展。

實際上，從2017 年起，鄔江興院士團(tuán)隊在新發(fā)展范式研究方面已經(jīng)做出了一些引領(lǐng)潮流的探索。中國科學(xué)出版社和德國 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。已申請國際/國內(nèi)專利超過 300 項，8項核心專利已獲授權(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無線內(nèi)生安全的一些觀點已在《Science China: Information Sciences》《China Communications》《通信學(xué)報》《電子學(xué)報》《信息安全學(xué)報》等權(quán)威期刊和學(xué)術(shù)會議上發(fā)表。

據(jù)鄔江興院士介紹，在國家重點研發(fā)計劃網(wǎng)絡(luò)空間安全重點專項項目資助下，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)展奠定了堅實基礎(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“多天線無線內(nèi)生安全物聯(lián)網(wǎng)基站原理驗證系統(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無線內(nèi)生安全基站原理驗證系統(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)展大會上進(jìn)行成果發(fā)布。

同時，在國家重點研發(fā)計劃寬帶通信和新型網(wǎng)絡(luò)重點專項項目資助下，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)界首個多模態(tài)智慧網(wǎng)絡(luò)原理平臺，實現(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)計于2022年底，在粵港澳大灣區(qū)構(gòu)建跨區(qū)域真實多模態(tài)試驗網(wǎng)，覆蓋3個城市，覆蓋不少于35個真實網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，支持不少于6種網(wǎng)絡(luò)模態(tài)，開展不少于8種網(wǎng)絡(luò)試驗和應(yīng)用示范。

采訪的最后，鄔江興院士建議，我國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，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)秉持開放、包容的態(tài)度加大與ITU、3GPP等移動信息領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)組織和平臺的合作，為標(biāo)準(zhǔn)制定布好局，同時要敢于提出新理論，開辟新領(lǐng)域，探索新路徑，在獨創(chuàng)、獨有上下功夫，為我國能夠引領(lǐng)6G發(fā)展積淀力量。

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