解析\”未来移动信息网络新理论与技术基础研究\”专项:这些核心领域将获重点支持

随着6G标准化进程的提速,国家自然科学基金委员会于2023年9月正式发布”未来移动信息网络新理论与技术基础研究”专项项目申请指南。这份备受学界关注的指导性文件明确将太赫兹通信、智能超表面、天地一体化网络等前沿领域纳入重点资助范畴,标志着我国在新一代通信技术基础研究领域展开系统性布局。值得注意的是,指南特别提出要突破传统蜂窝架构限制,探索无线传输、网络架构、资源调配等底层理论创新。

高频段融合组网技术:破解太赫兹应用困局

在专项覆盖的7大研究方向中,高频段融合组网基础理论研究占据关键地位。中国信科集团最新发布的《6G白皮书》显示,太赫兹频段(0.3-10THz)虽能提供超百Gbps传输速率,但面临传播损耗大、绕射能力弱等物理限制。本次专项重点支持的”电磁-通信跨域协同理论”研究,正是针对这一核心痛点展开。中国科学院团队近期在Nature Communications发表的成果表明,通过智能超表面与边缘计算节点的联合优化,可有效改善高频信号覆盖质量,这项突破性进展将为专项实施提供重要技术支撑。

值得关注的是,申报指南特别强调动态环境下的协同传输机制创新。这要求研究者突破传统信号处理框架,开发具备自感知能力的智能反射面技术。北京邮电大学张平院士团队提出的”环境逆向建模”理论,通过实时重构空间电磁特征实现精准波束赋形,或将成为该领域的重要突破方向。此类基础研究的深化,直接关系到我国在未来6G标准制定中的话语权。

智简网络架构:重构通信系统设计范式

在通信网络架构创新方面,专项明确支持通信-感知-计算深度融合的新型架构探索。这种变革性理念正在引发行业范式转换:华为2023年开发者大会上展示的”端-边-云智能协同原型系统”,通过统一资源池实现算力动态调配,正是该方向的典型实践。专项指南提出的”资源要素多维建模”概念,要求建立包括频谱、能源、算力在内的全局优化模型,这对突破现有网络效率天花板至关重要。

美国NSF近期启动的NextG计划将认知网络列为重点,我国专项则在其中注入中国特色。清华大学陆建华教授团队提出的”智能内生网络”理论框架,通过嵌入深度强化学习模块实现协议栈自适应重构,已在中关村科学城开展实地验证。此类基于数理基础的架构创新,将推动移动网络从功能确定性系统向认知智能系统跃迁。

智能超表面革命:重塑电磁空间治理能力

智能超表面(RIS)技术作为本次专项的重点方向,其理论突破直接关系我国在6G时代的产业竞争力。当前国际竞争中,爱立信已在瑞典建成首个RIS商用测试网络,而我国亟需在基础材料、电磁调控理论等底层领域实现突破。专项指南明确将超表面电磁调控机理列为重点,这与东南大学崔铁军院士团队提出的”数字超材料”概念形成呼应。

东南大学近期在Science Advances发表的成果显示,其研发的智能超表面单元可将信号反射效率提升至92%,且支持毫秒级动态调控。专项支持的”超表面-网络联合优化理论研究”,正是要将这类硬件突破转化为系统级性能提升。通过建立覆盖器件特性、电磁传播、协议交互的跨尺度模型,有望突破现有MIMO技术的物理极限。

星地融合网络:构建立体化通信体系

在卫星互联网纳入新基建的背景下,专项特别设置”非连续覆盖网络高可靠传输理论”研究方向。中国卫通最新发射的亚太6E卫星已具备在轨软件重构能力,而基础理论滞后已成为制约星地协同的瓶颈问题。北京航空航天大学张军院士团队提出的”间断网络信息论框架”,通过构建空时维度的非连续信道模型,为专项研究提供重要理论支撑。

值得关注的是,申报指南提出要破解多域资源冲突难题。美国SpaceX星链系统暴露的频谱重叠问题显示,建立星地频轨资源动态共享机制迫在眉睫。专项支持的研究方向包括基于区块链的分布式频谱管理、时空双维资源调配算法等,这些基础理论的突破将直接影响我国卫星互联网建设的系统效能。

专项实施的关键支撑与挑战

要实现指南设定的目标,研究方法的革新尤为重要。北京理工大学王昭诚教授提出的”虚实融合研究范式”,通过在数字孪生平台上同步进行理论推演和原型验证,显著提升研究效率。这种新型科研模式已在国内多个重点实验室推广应用,为专项实施提供方法保障。

但基础研究向产业转化的链条仍需完善。西安电子科技大学李建东教授团队研发的智能反射面原型机虽在校园网测试中表现优异,但要实现工程化还需材料、工艺等领域的协同突破。专项实施过程中,如何建立跨学科协同创新机制,将成为决定研究成效的关键因素。

问答:专项申报与技术创新十问

问题1:专项申报应注重哪些理论创新方向?
答:需聚焦高频传播理论重构、网络智能内生机制、资源要素联合建模三大方向,尤其在信通融合架构设计、非连续传输理论等基础领域寻求突破。

问题2:智能超表面研究的核心挑战是什么?
答:在理论与应用层面面临双重挑战:材料电磁参数的精确调控机理尚不完善,网络级协同优化理论体系尚未建立,需攻克动态电磁调控与协议适配的联合优化难题。

问题3:高频段通信的理论突破点在哪?
答:重点在于构建覆盖物理层到网络层的跨域传输模型,发展适应动态环境的信道建模方法,突破现有波形设计框架对高频信号特性的适配限制。

问题4:星地融合网络研究的关键是什么?
答:需建立兼顾轨道动力学与传播特性的新型信道模型,发展跨域资源联合分配理论,设计具备自主决策能力的异构网络接入机制。

问题5:专项研究成果将如何支撑6G发展?
答:通过理论突破为关键技术指标(如亚毫秒时延、厘米级定位)提供支撑,在架构设计、资源调配等基础层建立中国自主的技术体系。

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