《IEEE Wireless Communications》:Guest Editorial: Special Issue on 6G Local Area Networks
编辑推荐:
本期特邀编辑推荐:为应对6G边缘网络对高性能连接的需求,研究人员围绕AI与基带处理融合架构开展研究,提出基于RISC-V的域专用架构Venus,实现边缘智能算效提升;针对密集微蜂窝部署挑战,探索太赫兹频段动态回传方案,突破容量瓶颈;通过空间-频域协同分布式大规模MIMO策略平衡能效与速率;建立建筑感知通信优化模型揭示多性能指标权衡机制;创新性构建基于数字孪生的图神经网络安全框架,为自主化6G局域网提供可解释的自愈防护。
当增强现实手术需要毫秒级延迟保障,当智能工厂的机械臂协同要求99.9999%可靠性,第五代移动通信网络(5G)的性能边界正在被不断突破。在智能制造、远程医疗、沉浸式体验等场景爆发的数据洪流中,传统广域网络架构已难以满足边缘侧对超高带宽、超低时延和极致可靠性的复合需求。这正是第六代移动通信网络(6G)局域网技术登场的时代背景——它不仅要解决连接密度问题,更要通过架构级创新让智能计算能力向网络边缘迁移,最终实现"连接即智能"的愿景。
在《IEEE Wireless Communications》2025年12月特刊中,五位客座编辑
联合呈现了6G局域网领域五大关键技术突破。这些研究从芯片架构、传输链路、天线系统、性能优化到安全框架形成完整创新链条,共同指向一个目标:构建能支撑未来十年边缘智能应用的高性能网络基座。
核心技术创新方法
研究团队采用多层级技术路径:在硬件层面基于RISC-V指令集扩展设计域专用架构(Domain Specific Architecture),通过非统一内存访问(NUMA)实现AI与无线基带处理融合;针对密集微蜂窝场景建立太赫兹(THz)信道模型与动态回传机制;通过Hexa-X-II项目验证多频段协同分布式大规模多输入多输出(D-MIMO)部署策略;引入建筑材质感知的通信优化模型量化性能权衡;构建结合数字孪生与图神经网络的自主安全防护体系。
Venus:面向6G边缘智能的融合架构
Zhiyuan Jiang等研究者开发的Venus架构,首次在RISC-V指令集层面实现人工智能(AI)处理与无线基带处理的硬件级融合。通过数据流驱动的多核并行计算模型,该架构在典型边缘计算场景中实现指令级能效提升3.8倍,为边缘设备运行复杂神经网络算法提供了芯片级支撑。其创新性的缓存一致性协议有效解决了多核间数据同步难题,使6G局域网基站能同时处理毫米波信号和AI推理任务。
太赫兹动态回传:密集组网的血液系统
Joonas Kokkoniemi团队的研究揭示了太赫兹频段(0.1-10THz)在微蜂窝回传中的巨大潜力。通过建立雨衰、大气吸收等信道影响模型,发现200-450GHz窗口频段可支持2km内100Gbps级传输速率。研究同时指出,通过智能反射面(IRS)与波束成形技术组合,能有效克服太赫兹信号的穿透损耗缺陷,为未来城市立体组网提供关键技术储备。
空间-频域协同D-MIMO:能效与速率的平衡术
Han Yu等人基于欧洲6G旗舰项目Hexa-X-II的实测数据,提出混合式大规模多输入多输出(MIMO)部署策略。研究显示在理想信道状态信息(CSI)条件下,分布式MIMO(D-MIMO)相较集中式架构可提升边缘用户速率47%,而通过载波聚合技术进一步将频谱效率推高至98bps/Hz。该团队开发的用户分布感知架构选择算法,为不同场景下的MIMO部署提供了量化决策工具。
建筑感知的通信优化:从理想模型到现实约束
Xichen Mao团队创新性地将建筑环境影响因子引入网络性能模型。通过墙体材料电磁特性数据库与射线追踪仿真,发现混凝土墙体可使28GHz信号衰减增加12dB以上。研究建立的多目标优化框架首次量化揭示了6G局域网中频谱效率、能耗、成本等6大关键性能指标(KPI)的帕累托前沿,为实际部署中的参数调优提供理论依据。
图神经网络安全框架:自主网络的免疫系统
Yagmur Yigit等设计的数字孪生安全方案,通过图结构建模网络设备关联关系,在6G测试床上实现异常检测准确率提升至99.7%。其可解释性模块能定位攻击路径,自愈模块可在300ms内隔离受感染节点,形成"检测-定位-隔离"的闭环防护能力。这种基于图神经网络(GNN)的方法尤其适合应对6G局域网中设备动态加入/退出的复杂威胁场景。
结论与展望
这组研究标志着6G局域网技术从理论探索向工程化实施的关键转折。Venus架构解决了边缘侧算力瓶颈,太赫兹回传为超密集组网铺平道路,自适应MIMO策略实现性能与能耗的精细平衡,环境感知优化模型架起仿真与部署的桥梁,而数字孪生安全框架则为网络自治化提供可信保障。这些突破共同构成支撑工业4.0、全息通信等未来应用的底层技术生态,其价值不仅在于单项技术指标提升,更在于首次系统性地解决了边缘智能场景中计算、连接、安全三大核心要素的协同挑战。随着IEEE 802.15等标准化工作的推进,这些研究成果有望在2030年前后落地应用于智能制造、远程手术等关键领域,最终实现"万物智联"的6G愿景。