迈入6G和AI驱动的美好未来

关键要点：6G 预计将推动我们实现 24/7 世界任何地方的连接、巨大的数据速率和超低延迟，这是我们以前从未经历过的：

6G 的高性能有望为人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 在受当前通信系统瓶颈的各个领域开辟令人兴奋的新应用。 6G 和人工智能可能会催生全新的行业，比如全息远程呈现、完全自主的工厂、沉浸式游戏等等，现在就是开始为它们做准备的时候了。

想要使用一群自主无人机为您所在的世界角落建立一个送货网络吗？建立一个全自动工厂来制造这些无人机怎么样？在运行一天的无人机业务后，为什么不进入一场以 3D 全息图为主角的沉浸式游戏来放松一下呢？

这些是 6G 和人工智能在未来十年内可以转化为现实世界业务的梦想。但到底是什么让 6G 如此特别？它与人工智能有什么关系？

在这篇博文中，了解 6G 和人工智能如何在汽车、制造、国防、消费电子、游戏等关键行业中发挥新的协同作用。

6G 性能与 5G 网络相比如何？

6G 的发展将以国际电信联盟 (ITU) 对 2030 年及以后移动网络和技术趋势的设想为指导。 6G 的性能标准尚未定义。第三代合作伙伴项目 (3GPP) 预计将在 2028 年左右根据国际电联的愿景对其进行定义。一些设想的参数令人印象深刻：

太赫兹 (THz) 频段的峰值数据速率预计将达到每秒 200 吉比特 (Gbps) 至每秒几太比特 (Tbps)。消费者平均可以享受 300-500 兆比特每秒 (Mbps) 的网络速度。预计延迟会保持在非常低的水平 — 空中传输延迟为 0.1 毫秒 (ms)接口，工业环境中端到端需要 1 毫秒，蜂窝车辆到一切 (V2X) 需要几毫秒。每平方公里 (km) 100 万到 1 亿个设备的设备密度是可能的。移动速度可以达到每小时 500-1,000 公里，从而为飞机、无人机和高铁提供 6G。预计可实现 1-10 厘米 (cm) 范围内的精确定位。希望通过无细胞架构和非地面网络（NTN）实现无处不在的全球连接。

6G 的极致性能将带来哪些新的人工智能功能？

6G 的网络性能预计将解锁多个新的人工智能驱动用例，例如无处不在的自动驾驶、脑机接口、沉浸式全息远程呈现、实时数字孪生等。让我们逐一探讨一下。

普遍的边缘智能和多访问边缘计算 (MEC)

我们首先关注 MEC 和普遍的边缘智能，因为他们可以极大地扩展人工智能所需的计算结构并使之民主化。

MEC 将涉及：

在 6G 通信提供商的无线接入网络 (RAN) 的移动塔和基站中部署计算硬件利用智能手机等用户设备的计算能力

MEC 有可能使数据服务或服务器端处理靠近用户，从而在以下方面实现亚毫秒级延迟：

实时通讯工业物联网 (IoT) 车联网内容交付网络社交媒体和流媒体服务

当某些边缘硬件具有人工智能功能时，例如网络元素中的图形处理单元和用户设备中的神经处理单元，普及边缘智能就成为可能。它们支持人工智能方法，例如：

设备上模型训练和推理分布式人工智能，其中数据和模型分布在由人工智能数据中心和边缘设备组成的集中式系统中联邦学习，其中边缘设备参与去中心化人工智能训练和推理在线学习，只要网络或系统条件发生变化，人工智能模型就会动态更新

利用 6G 和人工智能实现自主移动

边缘人工智能/机器学习对于以下方面至关重要：

基于摄像头、雷达和其他传感器的实时障碍物和碰撞检测基于 V2X 数据以及附近车辆和道路摄像头的视觉效果实时了解当地交通状况

然而，时速 30 英里的车辆在半秒内移动 11 英尺。典型的汽车摄像头数据需要几 Mbps 才能在几毫秒内上传到 V2X 网络。因此，对于安全自动驾驶，6G的MEC、高数据速率、亚毫秒级延迟和厘米级定位都至关重要。

利用 6G 和人工智能的智慧城市管理

对于实时交通管理，强大的人工智能对于理解来自道路摄像头和车辆到基础设施 (V2I) 传感器的大量数据至关重要。边缘人工智能和高数据6G 的速率可以实现这种实时理解。

智能工厂的 6G 和人工智能

人工智能对于操作自动导引车 (AGV) 和其他工业 4.0 智能设备至关重要。

工业 6G 可以提供以下所需的超低延迟通信、精确定位和边缘人工智能：

机器远程控制来自数千个无线工业物联网设备的数据的传感、传输和融合

无人机监视和分析

连接、计算和带宽瓶颈限制了无人机的范围和使用。凭借 6G 无处不在、边缘人工智能、精确定位和高带宽的承诺，可以构建功能更强大的无人机：

需要使用计算机视觉进行实时自主决策的远程救援任务远程设备监控和目视检查对工业设施进行持续周边巡逻以确保人身安全

无人机和气球也可以充当基站作为 6G NTN 一部分的人工智能驱动组件。

私有 6G 网络

专用 6G 预计将促进机场、海港和矿山等大型设施运营的安全自动化。

6G 和人工智能用于防御

人工智能可以借助 6G 预期的更高带宽、强大的边缘计算以及通过 NTN 扩大的覆盖范围来推动无人机功能。

6G 可以实现美国军方的联合全域指挥和控制战略，以实现可以在任何地方快速建立的安全、有弹性、无处不在的专用移动网络。 6G 和人工智能有望融合通信和传感，实现实时态势感知。他们还可以使用沉浸式技术帮助训练士兵进行战斗。

沉浸式全息临场感

全息临场感就像科幻小说变成了现实！它在特殊的全息显示器上显示逼真的 3D 头像，用于沉浸式虚拟现实 (VR)、增强现实 (AR) 和混合现实（MR）。它的用途是：

下一代通信和演示，具有参与者的准确 3D 版本，包括逼真的面部表情和肢体语言沉浸式游戏和电子竞技

边缘 AI 视觉模型使用多个摄像头和传感器，创建人脸和身体的准确 3D 表示。这些大量数据将通过自动编码器模型进行压缩，并通过 6G 和高速数据中心网络传输到人工智能数据中心。另一方面，3D 表示将使用数据中心和边缘 AI 中的 AI 计算实时重建。

6G 的高带宽和边缘人工智能可能对以下方面至关重要：

传输和压缩大量输入和输出数据快速下载强大的数十亿参数的AI视觉模型全部或部分在边缘设备（包括移动塔）上运行这些人工智能模型

脑机接口

人工智能模型解读竞争lex 神经信号并将其转换为对无人机或工业机械等远程设备的命令。大量的神经数据和复杂的模型需要 6G 所承诺的高数据速率和边缘人工智能。

群体智能

人工智能算法可以在工业、环境、救援和军事行动中协调大量 AGV 和无人机。 6G 的高设备密度和数据带宽对于这种复杂的编排至关重要。

6G 网络将如何增强自动驾驶汽车和机器人等实时人工智能应用？

6G 承诺的超低延迟（100 微秒）和高可靠性（空中接口错误概率低至 10-5 到 10-7）对于下文概述的各个领域的实时关键任务人工智能应用至关重要。

自动驾驶汽车

超低延迟对于自动驾驶车辆中人工智能驱动的控制单元基于实时数据做出瞬间决策至关重要。我从自己的传感器（摄像头、雷达和激光雷达）、其他车辆、基础设施和行人获取数据。边缘人工智能可以在本地处理传感器数据，以防止碰撞并立即对危险做出响应。 6G 需要高可靠性和弹性来避免碰撞和紧急制动。

利用6G和AI的实时防御

6G 无线网络和 6G NTN 可能比脆弱的海底或地下电缆更具弹性。它们可以在士兵和人工智能驱动的自动驾驶车辆之间提供安全的无线通信，以实现快速、准确的瞄准、监控和后勤支持。

预计在 6G 中使用集成传感和通信 (ISAC) 对于保护国家安全和公共安全免受敌对无人机攻击至关重要。

采用 6G 和人工智能的工业机器人

边缘人工智能和 6G 可以在智能工厂中实现更加智能、自学习的机器人。精准定位，r可靠的通信、基于机器学习的预测性维护和人工智能驱动的质量控制都是可能的。

6G如何赋能边缘AI（边缘AI）？

首先，希望6G能够解决限制当今边缘人工智能的网络瓶颈。对于边缘人工智能至关重要的用例（例如沉浸式远程呈现），6G 预计将提供大型快速数据管道，可以将大量输入传感器数据发送到边缘人工智能并传输出大量处理结果。

希望6G能够成为一个无缝的超低延迟隐形通道，传输数据的速度如此之快，以至于用户不会察觉到幕后正在进行的大量分布式计算。

第二，在6G下，其整个通信结构有望成为分布式、智能、多接入的边缘计算平台。基站和用户设备可以运行人工智能模型。分割计算将能够减轻计算负担从资源有限的移动设备（如 AR 眼镜）到网络中更强大的资源（如 MEC 服务器）。

应用程序可以通过 6G 云和边缘设备分发数据和模型权重，以进行模型训练或推理。 AI计算将尽可能贴近用户，以支持AR/VR、智慧城市、工业自动化等。

边缘人工智能可以启用以下应用程序：

AR/VR/MR 和扩展现实：它们将实现高保真全息临场感、沉浸式游戏和虚拟培训。智慧城市：由 6G 提供支持的边缘人工智能可以监测空气质量、优化智能能源网格并启用自主公共交通系统。工业自动化：边缘人工智能可以通过实时机械监控、预测性维护和人工智能驱动的质量控制来优化工业流程。

6G ISAC 如何支持下一代人工智能模型？

6G 感知位置、运动和控制的预期能力文本为人工智能系统提供了更丰富的数据，适用于下述用例：

动态通信网络管理：使用 ISAC，AI 模型可以通过修改资源分配、天线、无线信道、调制、信号处理、波束成形、切换等来动态处理不断变化的网络和传播条件。自主移动：ISAC 可以收集大量实时本地数据，以实现车辆之间更好的协作感知。智能工厂：ISAC 可以让协作机器人根据物体的性质（如脆弱性）调整其行为。它还可以支持机器的实时监控，以进行预测性维护和人工智能驱动的质量控制。实时数字孪生：ISAC、高带宽和边缘人工智能可以帮助企业创建关键物理系统和流程的真实虚拟模型。这种数字孪生可以使电信提供商、城市管理者和机场管理员能够在其上进行实验在不中断关键物理系统的情况下创建虚拟模型。

6G如何提高AI模型的性能和可扩展性？

6G 所承诺的边缘计算、超低延迟、高吞吐量和大规模连接将促进大规模分布式人工智能训练和推理。

6G 的高带宽将能够无缝传输大量数据，包括训练和验证数据集、大型复杂模型的模型权重以及梯度聚合参数。

高设备密度将使数百个移动和边缘设备能够参与分布式或联合学习和推理，以实现前所未有的可扩展性。

一旦获得大量新鲜的实时数据，ISAC 就可以开启在线学习的可能性。

整合6G和AI的主要挑战是什么？

人工智能与6G的融合预计将涉及许多挑战，包括数据隐私、人工智能模型的可解释性、资源限制和标准化障碍。该领域的业务和技术领导者必须针对以下主要挑战做好计划。

确保数据隐私和安全

支持人工智能的 6G 网络中前所未有的数据量和计算量将极大地扩大攻击面。强大的人工智能感知漏洞检测、数据安全和隐私政策至关重要。

从语义上理解 6G 流量的目标可能会与数据隐私和安全问题产生冲突。电信提供商可以考虑对其网络进行分段，以便在这些方面进行不同的权衡，可能通过 6G 网络切片来实现。

致力于人工智能模型的可解释性

随着人工智能在管理关键 6G 网络时变得越来越自主，工程师和运营商需要隐含地信任其逻辑。频谱使用或能源效率等领域的人工智能驱动决策必须符合通信和环境法规

管理资源限制

复杂的未来人工智能模型可能会时不时地超出可用的计算资源。组织必须通过使用联合学习、计算卸载和类似措施来规划此类情况。

预期标准化障碍

实现跨地区、监管领域和网络运营商的全球标准化和互操作性可能成为一项重大挑战。

此外，虽然6G预计将支持AI，但AI生态系统本身可能尚未完全标准化。关键方面——例如模型权重、内存中的数据存储布局或用户设备和网络之间的分割计算——可能仍然是悬而未决的问题。目前尚不清楚 3GPP 是否计划为所有这些方面制定全面的标准。运营商过多的自由裁量权可能会导致多供应商部署和漫游场景中严重的互操作性问题。

是德科技如何实现 6G 和人工智能？

是德科技的 6G 和人工智能专业知识将使通信服务提供商、网络供应商和设备制造商能够在 6G 曲线上保持领先地位，并从第一天起就为 6G 标准做好准备。

6G测试解决方案

是德科技通过以下方式推进 6G 发展：

开创性的6G研究 6G通信技术解决方案 6G测试帮助中心

对于 RAN 和空中接口射频 (RF) 设计和验证，是德科技提供以下解决方案：

6G FR3 系统测试软件支持使用信道仿真对 FR3 频段进行端到端系统测试。 UeSIM RAN 测试工具集可以模拟数千个用户设备进行 RAN 测试。 Channel Studio (RaySim) 为 6G 无线电系统和收发器提供无线电波传播和 AI/ML 模型训练。系统设计使用 RF 系统模型实现 AI/ML 网络优化。 EXata 网络仿真和建模可帮助您使用数字孪生设计和验证整个 6G 和 NTN 网络。 6G亚太赫兹测试台支持 6G 硬件测试和信号生成。 6G 矢量分量分析解决方案允许对 6G 频段进行网络分析。

汽车 V2X 和 C-V2X 解决方案

汽车公司和 V2X 供应商可以使用是德科技 V2X 和 C-V2X 解决方案测试他们的系统。

人工智能数据中心和光子网络

是德科技提供硬件和软件来设计和测试数据中心光纤网络的光子学和互连。

此类高速800G/1.6T数据中心很可能成为6G和AI技术的关键后端基础设施。

是德科技还帮助此类数据中心运营商优化功耗，实现最佳性能和能源效率。

人工智能芯片的半导体设计工具

预计 6G 太赫兹芯片将需要新的 3D 设计，例如环栅和纳米片。是德科技提供多种电子设计自动化工具来设计和仿真下一代人工智能芯片。

加速哟是德科技的 6G 和人工智能系统

在这篇博文中，我们研究了 6G 移动通信如何在不同行业中解锁新的人工智能应用。

是德科技可以利用我们的硬件和软件解决方案，帮助您可靠地为这个激动人心的未来做好准备。

联系我们获取有关设计和测试 6G 和人工智能系统的专家建议