40年无线技术如何将网络转变为感知平台

从呼叫到认知

1973年4月，Motorola工程师Martin Cooper进行了第一通公开手机呼叫，所展示的技术仅仅是一种通信工具。五十年的无线技术演进之后，承载呼叫、短信和数据的网络已转变为更加复杂的东西：一个分布式感知平台，能够检测运动、绘制环境地图、监测健康状况，并跟踪全球范围内的物理资产。

IEEE Spectrum对四十年无线标准化的回顾追踪了这一从20世纪80年代第一代模拟网络到当前5G基础设施推出以及6G新兴规范的演变，阐述了每一代如何不仅增加更多带宽，而且从根本上重新定义了无线网络的本质和能力。

代际演进

第一代模拟网络（1G）仅支持语音，没有数字加密和数据能力。第二代（2G）数字网络增加了SMS消息和基础数据服务。第三代（3G）网络从2001年开始推出，使移动互联网接入成为可能，速度足以实现浏览和早期智能手机应用。第四代（4G）LTE是突破性的，使现代智能手机经济成为可能——视频流媒体、打车应用、食物外卖平台和移动支付都依赖4G提供的带宽和低延迟特性。

第五代（5G）网络自2019年以来在全球推出，代表了更复杂的技术飞跃。除了原始带宽改进外，5G为工业和安全关键应用引入了超可靠低延迟通信，为IoT部署引入了大规模机器类型通信（每平方公里可连接数百万设备），以及网络切片技术，允许单个物理基础设施同时支持具有不同性能特征的多个虚拟网络。

感知革命

逐渐显现但影响日益深远的是利用无线网络不仅传递信息，更要生成信息。称为集成感知和通信（ISAC）的技术使用为通信目的发射的无线电波同时感知物理环境——检测波路径中物体的存在、位置、速度和特征，类似雷达但使用相同的为连接而广播的信号。

5G网络具有使ISAC在规模上技术可行的信号特性——宽带宽、毫米波频率、密集天线阵列。研究演示表明，5G基站可以检测人类存在和运动，估计房间内的人数，跟踪相邻道路上的车辆，甚至从环境在普通蜂窝信号中产生的无线电反射中监测呼吸模式和手势。

正在探索的应用涵盖范围很广——从良性应用如智能建筑能源管理（在不使用摄像头的情况下检测占用情况）和辅助生活监测（在不使用隐私侵犯视频的情况下检测跌倒）——到潜在令人担忧的应用：在无知识或同意的情况下被动追踪公共空间中的个人。使网络更有用的相同能力在没有适当治理的情况下，可能成为没有人明确选择建立的监视基础设施。

6G之路

第六代无线标准目前由全球研究组织和标准制定机构定义，商业部署目标为2030年代初期，正从零开始设计，将感知集成作为首类能力。欧洲、美国、日本、韩国和中国开发的6G规范都包括明确的ISAC要求，意味着未来网络将被构建为感知物理世界作为与连接并行的核心功能。

通信和感知基础设施的这种融合将需要新的监管框架。1934年的《无线电法案》及其继承者是为一个频谱分配是关于实现通信的世界而设计的。在一个相同频谱同时实现通信并生成关于物理环境的传感器数据的世界中，谁拥有该数据、谁可以访问它以及它可以用于什么目的的问题还未被现有电信法律所解答。

无线行业的下一个四十年将由这些治理问题塑造，就像由基础技术一样。从Cooper的1973年电话呼叫出现的网络在潜力上总是不仅仅是通信工具——该潜力现在以规模和速度转变为运营现实，而监管尚未跟上。

本文基于IEEE Spectrum的报道。阅读原始文章。