6G专题之语义通信:太空算力遗珠,6G卫星新范式
中泰证券·2026-01-27 16:48

行业投资评级 - 报告未明确给出统一的行业投资评级,但提出了具体的投资建议,涉及四家相关公司[5] 核心观点 - 香农定理逼近极限,6G卫星通信面临带宽资源受限、信噪比极低、传输容量与链路等难题,单纯提升带宽或功率成本极高[5] - 语义通信在理论和实践上均已证明可突破香农信道容量瓶颈,是6G卫星互联网时代的“拐点技术”[5] - 数学推导证明,当平均同义区间长度S>1时,语义信道容量可突破香农极限,S=2或S=4时容量可达香农极限的数倍[5][48] - 基于2000颗Starlink的仿真显示,100%部署语义通信可节省75%链路带宽,部署比例超过60%后,时延可逼近传统方案[5] - 高轨卫星亚洲九号已实现720P标清视频的星地间语义通信稳定传输[5] - 国宇星航等产业力量正加快推进,语义通信商业化渐行渐近[5] 行业背景:突破“香农极限”,通信范式的代际跃迁 - 香农定理定义了有噪信道中可靠通信的最大传输速率上限,传统通信技术(1G至5G)遵循“比特传输”范式,核心是无差错还原比特流[9][15] - 现有技术(信源编码、信道编码)已逼近率失真函数和信道容量极限,通过开拓频谱、提高功率来提升容量的边际效益接近为零,难以持续[8][9][15] - 语义通信是通信系统与人工智能深度融合的产物,标志着从“符号传输”向“语义交互”的根本转变[15] - 语义通信通过AI压缩算法大幅减小待传输信源熵,利用联合信源信道编码绕过香农限制,在语音等场景可实现近10倍的数据量减少,在相同带宽下重建误差性能提升可达近百倍量级[15] 6G愿景与语义通信的“双向奔赴” - 6G对频谱效率、可靠性、时延、全域覆盖及AI融合提出了极高要求,传统技术面临瓶颈[17] - 极致频谱效率:6G要求频谱效率达5G的数倍,传统方式已逼近香农极限,语义通信通过提取特征减少不必要比特传输来提升效率[18] - 超高可靠与超低时延:6G要求可靠性99.99999%,时延低于0.1ms,在低信噪比环境下,语义通信可利用上下文“脑补”缺失信息,保持语义通顺,且数据量减少90%以上直接降低时延[19] - 全域覆盖:6G构建空天地海一体化网络,在深海等带宽稀缺场景,语义通信可传输经压缩的语义特征,不受传统带宽限制[20] - 通信与AI融合:6G要求AI嵌入网络,语义通信的本质就是“AI编解码”,实现网络即AI[21] 技术路径:重构网络“智”核,确立端到端AI新架构 - 语义通信架构在传统物理层之上新增了“语义层”,由语义编码器、解码器及共享知识库组成,实现语义特征提取与恢复,减少传输冗余[26] - 产业形成两条主流技术路线[29] - IS-JSCC(迭代结构化架构):采取“半神经”策略,将神经编码器与经典信道编码器结合,通过接收端迭代优化解决纯AI模型的“语义幻觉”问题,是现有网络上部署的最快路径[29] - SGSCC(语义引导型架构):代表终极形态,引入共享知识库和语义重要性建模,针对高价值语义分配更多编码资源,实现传输准确性与鲁棒性的双重提升[29] - 核心算法已形成覆盖全模态的深度学习架构矩阵[33] - DeepSC:面向文本传输的基准系统[33] - DeepSC-S:面向语音通话的单链路系统[33] - MU-DeepSC:面向图像和文本多模态处理的高阶系统,引入记忆和注意力机制[33] - Transformer-based System:端到端优化的“万能基座”,引入自适应循环机制[33] 产业形态:基础设施“算力化”,重塑空天信息物理底座 - 语义通信将传统卫星网络重构为AI原生的智能计算网络,实现物理层、逻辑层和价值层的变革[37] - 物理层:卫星节点“算力化”,集成星载计算硬件,AI模型可灵活部署在卫星或用户终端[37] - 逻辑层:采用软件定义网络,控制面与数据面解耦协同,卫星可在中继、编码器、解码器三种角色间动态切换[37] - 价值验证:利用AI模型的高压缩比(如3:1),在带宽不足时仍能完成通信,变相将系统容量提升数倍[37] - 太空数据中心成为语义通信实现“星上实时推理”的算力底座,计划在晨昏轨道建设运营超过GW功率的集中式大型数据中心系统,每座功率约1GW,可容纳百万卡级别服务器集群[42] - 全球移动数据流量呈指数级爆发,预计2030年将达到5016 EB/月,部署太空算力是解决海量数据增长的有效途径[42] 可行性验证:基于学术界的仿真评估与量化分析 - 基于2000颗Starlink卫星拓扑的仿真显示,仅10%的卫星部署语义通信,网络总带宽消耗即可减少50%;当部署比例达100%时,带宽消耗总计减少75%[53] - 在时延方面,低部署比例下因需“绕路”寻找智能卫星,时延略高于传统方案(约16ms),但随着部署比例增加,时延稳步下降并最终与传统方案持平[53] 可行性验证:国内实质性进展 - 北京邮电大学张平院士团队提出“语义基”核心标准,从理论上证明了语义通信可绕过香农极限[58] - 2025年6月,中国电信研究院联合北京邮电大学,利用亚洲九号高轨卫星,在带宽不足1MHz的极窄信道下,全球首次实现720P标清视频语义通信传输,带宽占用较传统方案降低约67%[58] - 商业卫星公司国宇星航与北京邮电大学签约共建联合实验室,计划发射搭载语义通信载荷的商业卫星,加速技术商业化[5][58] 下游应用:语义通信赋能无人装备 - 语义通信“只传意图,不传冗余”的特性,正成为无人机、无人车、无人船等无人装备群体智能的核心通信底座[62] - 无人机:鹏城实验室“智简语义通信样机”重量约1kg,体积为传统设备的10%,可显著降低带宽与机载算力需求[61] - 无人车:在自动驾驶中,仅传输驾驶意图而非原始传感器数据,可大幅降低网络时延,提升决策安全性[62] - 无人船:在海洋监测中,彭荣发博士提出的方案在压缩率0.032下,性能指标(PSNR=34.5, SSIM=0.93, 时延58.46ms)优于JPEG、BPG等传统方式[61] 相关标的公司 - 中贝通信:2026年1月,与张平院士等专家学者就语义通信、6G及卫星互联网开展研讨交流,共谋合作[5][69] - 信科移动:国内卫星互联网领域的全栈核心供应商与标准主导者,覆盖星上载荷、地面系统、终端与标准制定全链条[5][73] - 烽火通信:已成功研发面向低轨卫星平台的高集成度、低功耗星上路由交换系统,首批星载路由设备已在轨组网成功[5][78] - 中兴通讯:全球领先的综合信息与通信技术解决方案提供商,拥有端到端产品线,与运营商共推面向6G的800G MTN传输标准[5][81]