西丽湖论坛：2023年面向现代语义通信的语义知识库技术白皮书（46页）.pdf

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1、 面向现代语义通信的 语义知识库技术白皮书 现代语义通信白皮书 鹏城实验室、北京邮电大学、香港中文大学（深圳）2023 年 11 月 目 录!前言/1 一、背景与需求/2 1.语义通信背景概述/2 2.语义知识库的必要性/4 二、语义知识库发展现状/6 1.传统语义知识库研究现状/6 2.基于基础模型的语义知识库/10 3.语义传输中的语义知识库发展现状/11 三、面向语义通信的语义知识库/15 1.面向语义通信的知识库体系化设计/15 2.语义知识库性能衡量指标/16 3.语义知识库面临关键挑战/16 四、语义知识库使能的现代语义通信关键技术/18 1.语义知识库使能的信源-信道联合编解码/

2、18 2.语义知识库驱动的跨协议语义通信/20 3.语义知识库的边缘缓存与部署机制/25 4.语义知识感知的通信-计算资源联合管理/28 五、典型应用案例/32 1.多层级特征传输实例/32 2.信道语义知识库应用实例/33 六、未来发展展望/36 1 语义知识库使能的现代语义通信白皮书 1 前 言 语义知识库作为语义通信关键使能技术之一，通过为语义通信中信源、信道、以及任务等数据提供结构化、可记忆语义知识表征，有望大大提高语义通信普适性与传输效率。由于面向现代语义通信的的语义知识库技术目前还处于起步阶段，本白皮书旨在对其给出初步技术展望。主要包括：（1）语义知识库发展现状：首先从传统计算视觉

3、领域出发，系统阐述语义知识库的概念与特点。进而针对现代语义通信中多模态信源、动态多变信道以及多样化任务等需求，介绍现代语义通信中语义知识库的研究进展。（2）面向语义通信的语义知识库：作为白皮书的核心部分，首先，提出面向现代语义通信的语义知识库体系化设计方法，阐述语义知识库对语义通信的支撑作用；进而，针对语义通信功能需求，对面向语义通信的语义知识库性能度量指标进行定义与说明。在此基础之上，分别从语义知识库多层级构建方法、动态演进机理以及多智能体知识库高效协同等方面，阐述语义知识库在语义通信应用中面临的挑战。（3）语义知识库使能的现代语义通信关键技术与应用案例：分别从信源信道联合编解码、跨协议语义

4、通信、语义知识库的边缘缓存与部署机制、语义知识感知的通信-计算资源联合管理等多方面进行了阐述。在此基础上，以多层级特征传输与频谱地图等为典型任务，进行相关试验验证与说明。（4）未来展望：对语义知识库使能的现代语义通信在新兴的代表性业务场景中的应用进行分析，如元宇宙、智慧交通、工业物联网等。本白皮书是鹏城实验室与北京邮电大学、香港中文大学（深圳）未来智联网络研究院联合对未来语义知识库使能的现代语义通信的初步技术展望，后续将持续迭代与优化，希望为学术界与业界技术发展提供参考。!2 2 语义知识库使能的现代语义通信白皮书 一、背景与需求 1.语义通信背景概述 新型信息通信技术和人工智能的创新融合，正

5、带领着人类社会进入“万物智联、万物数字化”的信息新纪元。纵观移动通信系统发展历程，从第一代移动通信系统（the first generation mobile communication system,1G）开始便致力于优化面向数据传输的性能指标，如通信速率和误码率。3G 实现了传统语音文本通信到数据传输的转变，4G 高速数据服务正式开启了移动互联网时代。集成大量创新通信技术的 5G 带来了突破性的通信网络设计，通过超可靠低延时通信（URLLC）、大规模机器通信（mMTC）和增强宽带（eMBB）技术的支持，开拓了数字孪生、边缘计算和万物互联等现代通信场景。5G 强大的泛在通信、计算与控制能力为

6、人机物实现高速互联提供有力的技术保障。移动通信网络的发展可以追溯到 Shannon 在经典信息论研究中证明了噪声信道下可靠通信的可能性1。然而，以内容为中心的基于数据驱动所发展起来的通信网络架构始终难以满足终端用户高质量的服务需求。特别是对于未来的通信网络发展来说，6G 新兴应用将会是以服务为中心，提供跨越物理现实与数字世界的实时、高效和智能超连接体验。现有的网络体系架构难以承受未来爆炸性增长的连接数、错综复杂的网络分层协议以及新型多样化的创新应用。大规模通信节点之间复杂的数据交互和协作将带来不容忽视的网络信令开销和复杂度增长，因此网络设计应向以“意图”为中心演进。融入人工智能技术，识别业务相