中國工程院院士張平： 5G新基建要做生態(tài)建設(shè)

劉晶

8月14日，由中國電子信息博覽會組委會主辦，中國電子器材有限公司、深圳市平板顯示行業(yè)協(xié)會、中國電子報(bào)社承辦的第八屆中國電子信息博覽會開幕論壇在深圳舉行。中國工程院院士、北京郵電大學(xué)教授張平發(fā)表了題為“協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展新基建”的開幕演講。張平表示，發(fā)展5G新基建意義非常重大，這是全球競爭的焦點(diǎn)，我們在發(fā)展5G新基建中需要進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，對需求、頻段和適應(yīng)性技術(shù)統(tǒng)籌考慮。

加大基礎(chǔ)研究力度推動新基建實(shí)施

“新基建”是今年的熱門詞。張平說，全球經(jīng)過了三次工業(yè)革命，目前正在進(jìn)行第四次工業(yè)革命，第四次工業(yè)革命的核心是基于信息物理融合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，主要由5G、人工智能等新一代信息技術(shù)構(gòu)成，也可以稱之為“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下，與信息業(yè)融臺的制造業(yè)。

黨中央對此也早有部署，ICT與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合是國家創(chuàng)新發(fā)展的必由之路，也是我們的戰(zhàn)略。習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中指出，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。目前也采取了很多措施進(jìn)行推動，這些措施中一個關(guān)鍵詞就是“加快”。今年6月份，中央全面深化改革委員會會議上強(qiáng)調(diào)：加快推進(jìn)新一代信息技術(shù)和制造業(yè)融合發(fā)展。張平說，它意義非常大，需要我們以長遠(yuǎn)的發(fā)展思路進(jìn)行系統(tǒng)性建設(shè)，使數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展。

在今年4月份國家發(fā)改委的報(bào)告中，將新基建歸成三個類別：第一類信息基礎(chǔ)設(shè)施，包括在通信網(wǎng)絡(luò)上發(fā)展5G物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，在新技術(shù)，上發(fā)展人工智能、云計(jì)算區(qū)塊鏈，在算力上發(fā)展智能計(jì)算中心、數(shù)據(jù)中心;第二類是融合基礎(chǔ)設(shè)施，推動行業(yè)轉(zhuǎn)型，支撐傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型;第三類是創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)展能夠支撐科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品研制的具有公益屬性的基礎(chǔ)設(shè)施。

張平說，在創(chuàng)新方面，我們國家在國家實(shí)驗(yàn)室和新的基礎(chǔ)創(chuàng)新上有大的部署，國家實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上就是針對基礎(chǔ)研究來做創(chuàng)新，這是新科技發(fā)展的“第一公里”;目前整體發(fā)展是在靠近應(yīng)用的“最后一公里”做得比較好，這實(shí)際上是一個倒三角。

“從今天我們所做的部署和整個產(chǎn)業(yè)的努力方向來看，在經(jīng)過5到10年的努力后，我覺得非常有信心真正做成應(yīng)用基礎(chǔ)和應(yīng)用協(xié)同發(fā)展方式，而且可以通過‘新基建來推動實(shí)現(xiàn)。”張平說。

新基建面臨差異化挑戰(zhàn)5G服務(wù)行業(yè)要重實(shí)效

張平認(rèn)為，新基建面臨的挑戰(zhàn)主要體現(xiàn)為大、異、碎、散。

“大”是指連接大規(guī)模，到2025年將新增10億個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)連接;“異”是指服務(wù)差異化需求多，我國是全世界制造業(yè)里面行業(yè)最齊全的，基本上別人有的我們都有，希望通過ICT把需求各異的企業(yè)融合起來，確實(shí)是很難的事情;“碎”是指多種網(wǎng)絡(luò)資源的碎片化分布;“散”是威脅分散化，傳輸網(wǎng)絡(luò)安全邊界被打破，不同物理位置和網(wǎng)絡(luò)層級的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后會產(chǎn)生更多攻擊點(diǎn)。特別是這些因素與生產(chǎn)結(jié)合起來，威脅就更大了。

5G主要提供三大場景的能力，包括大帶寬的、海量機(jī)器通信的，還有工業(yè)上可用的高可靠低時延的場景。從5G能力來講，關(guān)鍵是5G頻譜的利用率得到了提高。從技術(shù)上看，5G網(wǎng)絡(luò)在空口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上都有很大進(jìn)步。空口技術(shù)上，出現(xiàn)了大規(guī)模天線陣列、超密集組網(wǎng)、新型多址接人、全頻譜接入等;網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，引入了邊緣計(jì)算、按需提供網(wǎng)絡(luò)功能、云化基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)切片。

張平認(rèn)為，這是5G網(wǎng)絡(luò)能夠提供的能力，但它用在各個垂直行業(yè)中仍然要解決行業(yè)的差異化需求。例如在通信需求上，一是速率差異大，每路視頻速率達(dá)到百兆bps，但巡檢數(shù)據(jù)只有Kbps，控制信號的速率更低;二是時延動態(tài)大，實(shí)時處理的圖像、視頻信號是小于100毫秒的;控制時延要求小于10毫秒，授時的時延則要小于10微秒;三是連接數(shù)量大，海量并發(fā)連接，大型制造類企業(yè)同時連接、在線接人的設(shè)備數(shù)量可達(dá)數(shù)十萬臺;四是可靠要求高，現(xiàn)有控制主要基于有線通信方式，無線的可靠性如何保證，是否需要做到99.99999%？這種差異化表現(xiàn)在對數(shù)據(jù)的需求上，則是對數(shù)據(jù)的有效性、一致性、安全性的要求。

5G提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，對工廠來說一定要足夠方便，越簡單越好，讓企業(yè)的成本壓力越小越好。各種各樣的接人云，要支持把問題在網(wǎng)絡(luò)的邊緣做處理，而不是都傳給后臺處理，這既增加時延又增加成本。

“新基建”和垂直行業(yè)的應(yīng)用主要有幾個方向，一是類似大腦的IT技術(shù);二是運(yùn)營技術(shù)OT，這是工廠企業(yè)賴以生存的壁壘技術(shù);三是通信技術(shù)，即CT;四是oT技術(shù)如何在物理實(shí)體中與CT技術(shù)結(jié)合。張平說，現(xiàn)在做的CT技術(shù)也是向著滿足這種需求的方向來發(fā)展。

提高網(wǎng)絡(luò)開放性和定制能力

充分發(fā)揮5G技術(shù)優(yōu)勢

5G應(yīng)用有兩個主要的領(lǐng)域：一個是面向信息消費(fèi)者的5G，這主要依靠規(guī)模經(jīng)濟(jì)，使用的人越多越賺錢;另一個是面向行業(yè)和企業(yè)的5G，應(yīng)用場景特別多，我們國家差不多有900多種，世界上有的我們都有，因此要適應(yīng)個性化、定制化需求，而且為工廠做服務(wù)，要越便宜越好、越解決問題越好，而不是越復(fù)雜越好。

張平表示，從網(wǎng)絡(luò)來看，就需要網(wǎng)絡(luò)開放和產(chǎn)品定制相結(jié)合。系統(tǒng)開放硬件接口，通過推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)開放接口，支持異廠家設(shè)備的互操作;實(shí)現(xiàn)硬件通用化+虛擬化，積極并充分利用通用平臺，減少對私有平臺的依賴，優(yōu)化整個5G部署的投人產(chǎn)出比，同時基于虛擬化方式構(gòu)建無線接人網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的智能無線網(wǎng)絡(luò);要向第三方軟件開放接口，制定、推進(jìn)接口及相關(guān)API標(biāo)準(zhǔn)化定義，探索開源解決方案。小基站會成為重要節(jié)點(diǎn)，小基站的組成部分可以重構(gòu)，包括芯片重構(gòu)，軟件、硬件重構(gòu)，解決“缺芯少魂”的現(xiàn)象，而且這對我們來說實(shí)現(xiàn)起來并不難。

5G在技術(shù)，上的創(chuàng)新點(diǎn)是提高了頻譜效率，要提高頻譜效率有各種技術(shù)，包括空口技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其中一個關(guān)鍵技術(shù)就是通過天線技術(shù)的提升，我們實(shí)現(xiàn)了5G的頻譜效率比4G的頻率效率提高了3倍。

張平說，理論證明，頻譜效率的提高與天線數(shù)目有直接關(guān)系。3G到4G使用了MIMO天線，使頻譜效率提高了3倍;從4G到5G，從原來的MIMO發(fā)展成大規(guī)模MIMO，再次提升了3倍效率。在無線通信中，天線數(shù)量變得越來越多。理論證明為實(shí)現(xiàn)3倍頻譜效率的提升，需要在基站側(cè)增加上百根天線。因此天線逐漸擴(kuò)展，首先是2D水平擴(kuò)展，然后創(chuàng)新發(fā)展成為3D立體擴(kuò)展。

今天，中國5G已經(jīng)在宏觀環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)專利、市場優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)，上全方位布局，并躋身世界第一梯隊(duì)。我國預(yù)計(jì)在Sub6G頻.段部署支持混合組網(wǎng)的模式，在實(shí)現(xiàn)良好覆蓋的同時，有效支持車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)應(yīng)用。

“發(fā)展5G新基站意義非常重大，這是全球競爭的焦點(diǎn)。我們在發(fā)展5G新基建中需要進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，對需求、頻段和適應(yīng)性技術(shù)統(tǒng)籌考慮;在5G新基建中，要做生態(tài)建設(shè)，不僅對國內(nèi)開放，對不同行業(yè)開放，也對全世界開放，在理論、技術(shù)、工程、產(chǎn)品方面都貢獻(xiàn)我們的力量。”張平說。