全球对碳中和的承诺以及对信息和通信技术(ICT)部门必须积极为气候行动目标做出贡献的认识不断增强,这使得这一挑战的紧迫性加剧。因此,可持续性正从一种理想特性演变为未来无线系统的主要设计要求。净零 6G 网络的概念设想了通信基础设施,通过智能设计和操作将能耗降至最低,同时通过可再生能源、能量收集和碳感知管理策略抵消剩余的能源需求。实现这一愿景需要在网络栈的所有层进行创新,涵盖硬件架构、通信协议、人工智能、安全机制、网络编排和可持续运营框架。
本特刊(SI)汇集了十三篇杰出贡献,共同解决了实现净零 6G 网络所需的许多技术构建块。已接收的论文涵盖的主题范围从 AI 驱动的基础设施规划和可持续非陆地网络,到节能智能、新型天线架构和可靠的低功耗物联网系统。它们共同展示了目前正在塑造可持续无线通信未来的研究努力的广度。
论文概述
文章《当智能过载基础设施:AI 驱动瓶颈的预测模型》调查了 AI 扩散对通信网络和计算资源的长期影响,强调了在规划可持续 6G 生态系统时共同考虑通信和计算能力的重要性。这种及时的观点强调了主动基础设施规划对于指导未来可持续 AI 原生网络架构研究的必要性。
《从地球到轨道的净零 6G:集成陆地和非陆地网络的可持续设计》探索了陆地、空中和卫星平台如何集成以支持节能通信服务,讨论了关键使能技术、可再生能源集成和跨层设计方法。我们相信,这种集成架构将在将可持续连接扩展到服务不足地区的同时,支持无处不在的 6G 服务全球愿景方面发挥重要作用。
《用于净零 6G 无线通信和感应的里德堡原子接收机:进展、实验和可持续前景》回顾了量子赋能接收机的能力,并讨论了它们如何为通信和感应提供新机会,同时指出了实用部署前仍然存在的挑战。我们相信,这种新兴技术为从性能和可持续性角度重新思考未来硬件开辟了令人兴奋的机会。
《解决后量子控制平面瓶颈:Open RAN 中的节能感知加密调度》调查了 Open RAN 架构如何在不施加过多操作开销的情况下支持后量子加密机制,讨论了既考虑安全要求又考虑能耗的调度策略。这项工作强调了确保未来网络在后量子时代既安全又节能的重要研究方向。
《整体能源绩效管理:使能者、能力和特性》提出了关于未来通信系统能源管理的全面视角,讨论了支持全网能源优化的使能技术和协调机制。其实际视角对于寻求将可持续目标转化为可部署能源管理策略的网络运营商可能具有重要价值。
《用于工业移动资产的集成环境物联网和射频感知》调查了环境物联网技术与射频感知的集成,用于工业移动资产的识别、跟踪和监控,说明了如何联合利用通信和感应功能来支持工业应用,同时降低能源需求和基础设施复杂性。
《迈向 O-RAN 的能源效率:用于碳感知 6G 网络的数字孪生》探索了数字孪生技术如何支持碳感知网络管理,讨论了 O-RAN 基础设施的虚拟表示,以评估能耗、估计碳排放并在部署前评估优化策略。随着可持续性指标变得越来越重要,数字孪生可能成为环境责任网络管理的宝贵工具。
《6G 网络中的可持续联邦学习:网络安全案例》检查了网络安全要求与联邦学习系统可持续性之间的关系,确定了在分布式学习环境中平衡隐私保护、弹性和能源效率的机会。文章强调了将安全和可持续性作为未来分布式智能平台的核心要求共同解决的重要性。
《用于净零 6G 边缘智能的鲁棒蒸馏辅助无线联邦学习》调查了空口聚合和知识蒸馏技术的集成,以实现高效的分布式学习,说明了边缘智能系统如何在保持学习效果的同时减少资源消耗。这项工作为面向 AI 原生 6G 网络的可扩展和资源高效的边缘智能做出了持续努力。
《可持续 6G 非陆地网络:通过可再生能源集成和智能控制实现净零运行》检查了卫星、空中和空间平台上的可持续性机会,讨论了可再生能源集成、智能资源管理和生命周期可持续性考虑。该论文及时讨论了如何将可持续性纳入未来空天地通信生态系统的设计中。
《超越数据:设想语义感知 AI 驱动无线网络》讨论了语义通信原理和 AI 驱动推理如何通过关注信息的含义和相关性,而不仅仅是数据传输,来支持更智能和资源高效的网络操作。提出的愿景为未来智能系统研究开辟了有前途的途径,这些系统能更高效地利用通信、计算和能源资源。
《用于可持续净零 6G 近场无线通信的夹持天线系统》调查了可移动辐射器和基于波导的结构如何提供灵活的波束控制,同时减少对大量有源射频链路的依赖,并更广泛地考虑资源利用、隐含碳和生命周期方面。我们相信,天线设计可以在支持未来 6G 应用苛刻性能要求的同时,为可持续性目标做出贡献。
《面向可靠低功耗物联网的上下文感知》探索了上下文信息(包括能源可用性、应用需求、环境条件和信息新鲜度)如何被纳入通信和感应决策,以提高低功耗物联网系统的可靠性和弹性。我们相信,上下文感知操作将成为大规模开发可靠和节能物联网生态系统的重要成分。
作为客座编辑,我们很高兴呈现这一系列文章,并受到这些贡献所反映的广度、深度和创新的鼓舞。本特刊收集的论文表明,可持续性不再是次要考虑因素,而是 6G 愿景的核心支柱。我们衷心感谢所有作者的杰出贡献,感谢审稿人的宝贵努力,并感谢 《IEEE 通信杂志》 编辑团队在审稿和出版过程中的支持。我们希望读者会发现这些文章富有洞察力和启发性,并将激发进一步的研究和合作,以实现真正可持续和净零 6G 网络的愿景。


