工程院院士劉韻潔：6G將實現(xiàn)空天地海無縫覆蓋

5月17日消息，由搜狐主辦的2023搜狐科技峰會17日上午在北京開幕。峰會上午，中國工程院院士劉韻潔以《6G通信及空天地海一體化網(wǎng)絡新時代》為主題發(fā)表演講。

劉韻潔認為，6G的目標和特點是全域覆蓋，也可以叫空天地海無縫覆蓋。他表示，6G進入太赫茲這樣高頻應用的頻譜資源，未來廣域覆蓋只能走向空中，就是把基站裝在衛(wèi)星上，從衛(wèi)星往下覆蓋。

關于如何解決手機與衛(wèi)星連接的距離挑戰(zhàn)，劉韻潔認為需要把衛(wèi)星的天線連接增大，結(jié)合太陽能板，把天線加大。在關于衛(wèi)星控制方面，劉韻潔認為，衛(wèi)星的控制要跟地面的控制能夠協(xié)同起來，大量的算力還需要地面，衛(wèi)星也要有控制，要通過集中的控制和分布的控制協(xié)調(diào)去解決。

以下為劉韻潔演講全文：

今天主要談一些目前對6G通訊網(wǎng)絡方面的挑戰(zhàn)和問題，以及個人的觀點。

首先，是6G發(fā)展的愿景。大家知道6G現(xiàn)在還在爬坡過程當中，現(xiàn)在大家又要談6G。因為每一代移動通信它都有一個愿景，有一個目標和有一個特點，6G的目標和特點是什么，我個人看法就四個字“全域覆蓋”，也可以叫空天地海無縫覆蓋。

因為這個問題是大家很早就盼望的，盡管5G基站全球最多，但是離全覆蓋差距很遠。但是為什么現(xiàn)在6G可以提出全覆蓋，我認為有兩個原因：一個原因，因為6G進入太赫茲這樣一個高頻應用的頻譜資源，大家知道頻率越高參數(shù)越大，現(xiàn)在實驗室太赫茲也就是100多米，我還沒看到更多的，將來幾百米就有一個基站，那這個覆蓋范圍很廣，當然人多的城市還要用地面的基站覆蓋，但是廣域覆蓋只能走向空中，就是把基站裝在衛(wèi)星上，從衛(wèi)星往下覆蓋。

為什么現(xiàn)在談到衛(wèi)星？就是技術進步使其變成可能，衛(wèi)星發(fā)展已經(jīng)成為全球都在競爭的新的領域，馬斯克的星鏈現(xiàn)在已經(jīng)四千多顆星，他計劃四萬多顆星，這個例子很多，這就是建立一些資源和做一些探索。

我有一個觀點，就是衛(wèi)星的控制要跟地面的控制能夠協(xié)同起來，大量的算力需要地面支持。另外一個觀點是，要通過集中的控制和分布的控制協(xié)調(diào)去解決。我們做了一些嘗試，比如基于微服務的架構，包括多機的部署這些方面還是取得了一些比較好的成果。

另外一個挑戰(zhàn)就是手機。將來如何把普通手機跟衛(wèi)星連起來，這是廣大用戶需要的。這么遠的距離怎么連接，天線又不能做的很大，我認為要把衛(wèi)星的天線連接增大，結(jié)合太陽能板。這個解決思路還要經(jīng)過計算，理論是有可能的。

此外，我覺得有一個領域還是值得大家關注的，就是無人機和浮空平臺。這個領域把計算放在上面，對地面部分區(qū)域的覆蓋，國外像法國也在平流層浮空覆蓋，這樣可以和衛(wèi)星形成互相補充，現(xiàn)在空天地海一體網(wǎng)絡成為大家非常關注的焦點，我們國家“十四五”規(guī)劃當中也在這方面做了一些部署，我們也在加強這方面的布局。

6G通信怎么跟整個地面網(wǎng)進行融合？

地面網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)也是蠻復雜的，首先我們國家在數(shù)字經(jīng)濟方面，這不是光我們國家，發(fā)達國家也在這方面做出了部署。將來算力是標志一個國家核心競爭力的非常重要的領域。因為將來進入人工智能的社會，算力應該是無處不在，方便的就像用水和電一樣，這才能達到目的。

大家都在講ChatGPT，ChatGPT這個大模型怎么訓練出來的？ChatGPT在微軟算力中心，28萬個CPU、1萬個GPU，每個GPU就400G網(wǎng)絡通量，等于4萬個100G帶寬網(wǎng)絡通量，加上28萬個CPU網(wǎng)絡通量，400G網(wǎng)絡通量訓練這個大模型。

另外就是算力，我們現(xiàn)在在GPU芯片沒有解決之前怎么辦？我認為只能通過算力的集群來進行實現(xiàn)并行計算、協(xié)同計算，來解決算力的矛盾。

要解決這么大通量的算力，“東數(shù)西算”要解決參數(shù)的基礎。網(wǎng)絡有丟包，這是必須要解決的問題，這就需要一個確定性的網(wǎng)絡來滿足無損的長距離的參數(shù)。

這個確定性網(wǎng)絡不僅是算力網(wǎng)需要，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，包括3GPP定的標準，IEC國際電工聯(lián)盟定的標準，美國能源部定的標準也好，都是對確定網(wǎng)絡作為重要內(nèi)容進行部署。包括現(xiàn)在消費領域的元宇宙、AR/VR和數(shù)字孿生對確定性網(wǎng)絡也都有非常具體的指標，包括試驗、抖動、丟包和帶寬等。

針對這樣一個情況，國際上都在布局新的網(wǎng)絡架構。因為互聯(lián)網(wǎng)在消費領域?qū)τ谌祟?、對于社會作出巨大的貢獻。但是互聯(lián)網(wǎng)進入到實體經(jīng)濟，怎么滿足這個需要，包括滿足算力的需要，就需要新的網(wǎng)絡架構。

再看看國際上在廣域無損參數(shù)的試驗。2008年美國橡樹灣國家實驗室就研究從東海岸到西海岸從10G光纖在研究無損傳輸?shù)膮?shù)，現(xiàn)在英偉達也在試驗300公里的網(wǎng)絡，包括RDMA無損參數(shù)的試驗。

實體經(jīng)濟、制造業(yè)和現(xiàn)代制造業(yè)，包括算力網(wǎng)需要這樣的能力，這就可以提供分鐘級的開通，微秒級的確定性，包括千萬級運力交換，就是運力資源基于微服務的共享，包括防DOS攻擊能力，這是現(xiàn)代網(wǎng)絡需要的能力，這就需要新的網(wǎng)絡架構。

這個新的網(wǎng)絡架構就是一個簡單的思想，就是硬件軟件解耦，硬件軟件模塊化的功能盡量細化，盡量變成可調(diào)度可重構，使得整個資源完全可以為將來的智能化提供一個服務。這就需要一個大網(wǎng)操作系統(tǒng)。

現(xiàn)在手機操作系統(tǒng)、電腦操作系統(tǒng)都是被國外占據(jù)了領先的地位，網(wǎng)絡操作系統(tǒng)我們能不能自主可控，我們現(xiàn)在的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)已經(jīng)在400多城市，1100多個節(jié)點實現(xiàn)開通了五年以上，下一步就是按人工智能的思路去演變出這樣一個網(wǎng)絡的自動駕駛能力。根據(jù)數(shù)據(jù)的驅(qū)動、應用的驅(qū)動，不斷生出需要的網(wǎng)絡。

另外一個挑戰(zhàn)就是確定性網(wǎng)絡怎么實現(xiàn)？傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)最大的優(yōu)點就是效率比較高，比較便宜，但是帶來的問題就只能盡力而為，不可能做到確定性。怎么在統(tǒng)計復用當中實現(xiàn)確定性，我們率先提出基于包括數(shù)據(jù)的算法、調(diào)度的算法的標準，引進的高鐵的思路， 2015年IETF就在制定這個標準，當然我們率先解決了這個問題，在山東13個地市的網(wǎng)，包括現(xiàn)在40個城市的大科學裝置的網(wǎng)已經(jīng)完成了這個運算能力。

另外在廣域網(wǎng)方面做了試驗，用確定性網(wǎng)絡，在“東數(shù)西算”八大樞紐當中已經(jīng)用CEIN新中心提供這樣的服務，另外在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也在大灣區(qū)等方面做了部署。

在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)方面，我們也在做一些仿真，來支持我們國家衛(wèi)星網(wǎng)的建設。我覺得尤其ChatGPT出來以后，對中國是一個難得的機遇?；ヂ?lián)網(wǎng)的下半場，中國完全有可能從跟隨到并跑，再到領跑。

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