工程院院士劉韻潔：6G將實(shí)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(huì)17日上午在北京開幕。峰會(huì)上午，中國(guó)工程院院士劉韻潔以《6G通信及空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)新時(shí)代》為主題發(fā)表演講。

劉韻潔認(rèn)為，6G的目標(biāo)和特點(diǎn)是全域覆蓋，也可以叫空天地海無縫覆蓋。他表示，6G進(jìn)入太赫茲這樣高頻應(yīng)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(guān)于如何解決手機(jī)與衛(wèi)星連接的距離挑戰(zhàn)，劉韻潔認(rèn)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(guān)于衛(wèi)星控制方面，劉韻潔認(rèn)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(duì)6G通訊網(wǎng)絡(luò)方面的挑戰(zhàn)和問題，以及個(gè)人的觀點(diǎn)。

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(dāng)中，現(xiàn)在大家又要談6G。因?yàn)槊恳淮苿?dòng)通信它都有一個(gè)愿景，有一個(gè)目標(biāo)和有一個(gè)特點(diǎn)，6G的目標(biāo)和特點(diǎn)是什么，我個(gè)人看法就四個(gè)字“全域覆蓋”，也可以叫空天地海無縫覆蓋。

因?yàn)檫@個(gè)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(yuǎn)。但是為什么現(xiàn)在6G可以提出全覆蓋，我認(rèn)為有兩個(gè)原因：一個(gè)原因，因?yàn)?G進(jìn)入太赫茲這樣一個(gè)高頻應(yīng)用的頻譜資源，大家知道頻率越高參數(shù)越大，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)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(gè)基站，那這個(gè)覆蓋范圍很廣，當(dāng)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(shù)進(jìn)步使其變成可能，衛(wèi)星發(fā)展已經(jīng)成為全球都在競(jìng)爭(zhēng)的新的領(lǐng)域，馬斯克的星鏈現(xiàn)在已經(jīng)四千多顆星，他計(jì)劃四萬多顆星，這個(gè)例子很多，這就是建立一些資源和做一些探索。

我有一個(gè)觀點(diǎn)，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(gè)觀點(diǎn)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(wù)的架構(gòu)，包括多機(jī)的部署這些方面還是取得了一些比較好的成果。

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

此外，我覺得有一個(gè)領(lǐng)域還是值得大家關(guān)注的，就是無人機(jī)和浮空平臺(tái)。這個(gè)領(lǐng)域把計(jì)算放在上面，對(duì)地面部分區(qū)域的覆蓋，國(guó)外像法國(guó)也在平流層浮空覆蓋，這樣可以和衛(wèi)星形成互相補(bǔ)充，現(xiàn)在空天地海一體網(wǎng)絡(luò)成為大家非常關(guān)注的焦點(diǎn)，我們國(guó)家“十四五”規(guī)劃當(dāng)中也在這方面做了一些部署，我們也在加強(qiáng)這方面的布局。

6G通信怎么跟整個(gè)地面網(wǎng)進(jìn)行融合？

地面網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)也是蠻復(fù)雜的，首先我們國(guó)家在數(shù)字經(jīng)濟(jì)方面，這不是光我們國(guó)家，發(fā)達(dá)國(guó)家也在這方面做出了部署。將來算力是標(biāo)志一個(gè)國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的非常重要的領(lǐng)域。因?yàn)閷磉M(jìn)入人工智能的社會(huì)，算力應(yīng)該是無處不在，方便的就像用水和電一樣，這才能達(dá)到目的。

大家都在講ChatGPT，ChatGPT這個(gè)大模型怎么訓(xùn)練出來的？ChatGPT在微軟算力中心，28萬個(gè)CPU、1萬個(gè)GPU，每個(gè)GPU就400G網(wǎng)絡(luò)通量，等于4萬個(gè)100G帶寬網(wǎng)絡(luò)通量，加上28萬個(gè)CPU網(wǎng)絡(luò)通量，400G網(wǎng)絡(luò)通量訓(xùn)練這個(gè)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(rèn)為只能通過算力的集群來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算、協(xié)同計(jì)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(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)有丟包，這是必須要解決的問題，這就需要一個(gè)確定性的網(wǎng)絡(luò)來滿足無損的長(zhǎng)距離的參數(shù)。

這個(gè)確定性網(wǎng)絡(luò)不僅是算力網(wǎng)需要，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，包括3GPP定的標(biāo)準(zhǔn)，IEC國(guó)際電工聯(lián)盟定的標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)能源部定的標(biāo)準(zhǔn)也好，都是對(duì)確定網(wǎng)絡(luò)作為重要內(nèi)容進(jìn)行部署。包括現(xiàn)在消費(fèi)領(lǐng)域的元宇宙、AR/VR和數(shù)字孿生對(duì)確定性網(wǎng)絡(luò)也都有非常具體的指標(biāo)，包括試驗(yàn)、抖動(dòng)、丟包和帶寬等。

針對(duì)這樣一個(gè)情況，國(guó)際上都在布局新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)在消費(fèi)領(lǐng)域?qū)τ谌祟?、?duì)于社會(huì)作出巨大的貢獻(xiàn)。但是互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入到實(shí)體經(jīng)濟(jì)，怎么滿足這個(gè)需要，包括滿足算力的需要，就需要新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

再看看國(guó)際上在廣域無損參數(shù)的試驗(yàn)。2008年美國(guó)橡樹灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)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(dá)也在試驗(yàn)300公里的網(wǎng)絡(luò)，包括RDMA無損參數(shù)的試驗(yàn)。

實(shí)體經(jīng)濟(jì)、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(jí)的開通，微秒級(jí)的確定性，包括千萬級(jí)運(yùn)力交換，就是運(yùn)力資源基于微服務(wù)的共享，包括防DOS攻擊能力，這是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)需要的能力，這就需要新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

這個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是一個(gè)簡(jiǎn)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(xì)化，盡量變成可調(diào)度可重構(gòu)，使得整個(gè)資源完全可以為將來的智能化提供一個(gè)服務(wù)。這就需要一個(gè)大網(wǎng)操作系統(tǒng)。

現(xiàn)在手機(jī)操作系統(tǒng)、電腦操作系統(tǒng)都是被國(guó)外占據(jù)了領(lǐng)先的地位，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)我們能不能自主可控，我們現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)已經(jīng)在400多城市，1100多個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)駕駛能力。根據(jù)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)，不斷生出需要的網(wǎng)絡(luò)。

另外一個(gè)挑戰(zhàn)就是確定性網(wǎng)絡(luò)怎么實(shí)現(xiàn)？傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)最大的優(yōu)點(diǎn)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(jì)復(fù)用當(dāng)中實(shí)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(biāo)準(zhǔn)，引進(jìn)的高鐵的思路， 2015年IETF就在制定這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然我們率先解決了這個(gè)問題，在山東13個(gè)地市的網(wǎng)，包括現(xiàn)在40個(gè)城市的大科學(xué)裝置的網(wǎng)已經(jīng)完成了這個(gè)運(yùn)算能力。

另外在廣域網(wǎng)方面做了試驗(yàn)，用確定性網(wǎng)絡(luò)，在“東數(shù)西算”八大樞紐當(dāng)中已經(jīng)用CEIN新中心提供這樣的服務(wù)，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(guó)家衛(wèi)星網(wǎng)的建設(shè)。我覺得尤其ChatGPT出來以后，對(duì)中國(guó)是一個(gè)難得的機(jī)遇?；ヂ?lián)網(wǎng)的下半場(chǎng)，中國(guó)完全有可能從跟隨到并跑，再到領(lǐng)跑。

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