工程院院士刘韵洁：6G将实现空天地海无缝覆盖

5月17日消息，由搜狐主办的2023搜狐科技峰会17日上午在北京开幕。峰会上午，中国工程院院士刘韵洁以《6G通信及空天地海一体化网络新时代》为主题发表演讲。

刘韵洁认为，6G的目标和特点是全域覆盖，也可以叫空天地海无缝覆盖。他表示，6G进入太赫兹这样高频应用的频谱资源，未来广域覆盖只能走向空中，就是把基站装在卫星上，从卫星往下覆盖。

关于如何解决手机与卫星连接的距离挑战，刘韵洁认为需要把卫星的天线连接增大，结合太阳能板，把天线加大。在关于卫星控制方面，刘韵洁认为，卫星的控制要跟地面的控制能够协同起来，大量的算力还需要地面，卫星也要有控制，要通过集中的控制和分布的控制协调去解决。

以下为刘韵洁演讲全文：

今天主要谈一些目前对6G通讯网络方面的挑战和问题，以及个人的观点。

首先，是6G发展的愿景。大家知道6G现在还在爬坡过程当中，现在大家又要谈6G。因为每一代移动通信它都有一个愿景，有一个目标和有一个特点，6G的目标和特点是什么，我个人看法就四个字“全域覆盖”，也可以叫空天地海无缝覆盖。

因为这个问题是大家很早就盼望的，尽管5G基站全球最多，但是离全覆盖差距很远。但是为什么现在6G可以提出全覆盖，我认为有两个原因：一个原因，因为6G进入太赫兹这样一个高频应用的频谱资源，大家知道频率越高参数越大，现在实验室太赫兹也就是100多米，我还没看到更多的，将来几百米就有一个基站，那这个覆盖范围很广，当然人多的城市还要用地面的基站覆盖，但是广域覆盖只能走向空中，就是把基站装在卫星上，从卫星往下覆盖。

为什么现在谈到卫星？就是技术进步使其变成可能，卫星发展已经成为全球都在竞争的新的领域，马斯克的星链现在已经四千多颗星，他计划四万多颗星，这个例子很多，这就是建立一些资源和做一些探索。

我有一个观点，就是卫星的控制要跟地面的控制能够协同起来，大量的算力需要地面支持。另外一个观点是，要通过集中的控制和分布的控制协调去解决。我们做了一些尝试，比如基于微服务的架构，包括多机的部署这些方面还是取得了一些比较好的成果。

另外一个挑战就是手机。将来如何把普通手机跟卫星连起来，这是广大用户需要的。这么远的距离怎么连接，天线又不能做的很大，我认为要把卫星的天线连接增大，结合太阳能板。这个解决思路还要经过计算，理论是有可能的。

此外，我觉得有一个领域还是值得大家关注的，就是无人机和浮空平台。这个领域把计算放在上面，对地面部分区域的覆盖，国外像法国也在平流层浮空覆盖，这样可以和卫星形成互相补充，现在空天地海一体网络成为大家非常关注的焦点，我们国家“十四五”规划当中也在这方面做了一些部署，我们也在加强这方面的布局。

6G通信怎么跟整个地面网进行融合？

地面网面临的挑战也是蛮复杂的，首先我们国家在数字经济方面，这不是光我们国家，发达国家也在这方面做出了部署。将来算力是标志一个国家核心竞争力的非常重要的领域。因为将来进入人工智能的社会，算力应该是无处不在，方便的就像用水和电一样，这才能达到目的。

大家都在讲ChatGPT，ChatGPT这个大模型怎么训练出来的？ChatGPT在微软算力中心，28万个CPU、1万个GPU，每个GPU就400G网络通量，等于4万个100G带宽网络通量，加上28万个CPU网络通量，400G网络通量训练这个大模型。

另外就是算力，我们现在在GPU芯片没有解决之前怎么办？我认为只能通过算力的集群来进行实现并行计算、协同计算，来解决算力的矛盾。

要解决这么大通量的算力，“东数西算”要解决参数的基础。网络有丢包，这是必须要解决的问题，这就需要一个确定性的网络来满足无损的长距离的参数。

这个确定性网络不仅是算力网需要，在工业互联网，包括3GPP定的标准，IEC国际电工联盟定的标准，美国能源部定的标准也好，都是对确定网络作为重要内容进行部署。包括现在消费领域的元宇宙、AR/VR和数字孪生对确定性网络也都有非常具体的指标，包括试验、抖动、丢包和带宽等。

针对这样一个情况，国际上都在布局新的网络架构。因为互联网在消费领域对于人类、对于社会作出巨大的贡献。但是互联网进入到实体经济，怎么满足这个需要，包括满足算力的需要，就需要新的网络架构。

再看看国际上在广域无损参数的试验。2008年美国橡树湾国家实验室就研究从东海岸到西海岸从10G光纤在研究无损传输的参数，现在英伟达也在试验300公里的网络，包括RDMA无损参数的试验。

实体经济、制造业和现代制造业，包括算力网需要这样的能力，这就可以提供分钟级的开通，微秒级的确定性，包括千万级运力交换，就是运力资源基于微服务的共享，包括防DOS攻击能力，这是现代网络需要的能力，这就需要新的网络架构。

这个新的网络架构就是一个简单的思想，就是硬件软件解耦，硬件软件模块化的功能尽量细化，尽量变成可调度可重构，使得整个资源完全可以为将来的智能化提供一个服务。这就需要一个大网操作系统。

现在手机操作系统、电脑操作系统都是被国外占据了领先的地位，网络操作系统我们能不能自主可控，我们现在的网络操作系统已经在400多城市，1100多个节点实现开通了五年以上，下一步就是按人工智能的思路去演变出这样一个网络的自动驾驶能力。根据数据的驱动、应用的驱动，不断生出需要的网络。

另外一个挑战就是确定性网络怎么实现？传统的互联网最大的优点就是效率比较高，比较便宜，但是带来的问题就只能尽力而为，不可能做到确定性。怎么在统计复用当中实现确定性，我们率先提出基于包括数据的算法、调度的算法的标准，引进的高铁的思路， 2015年IETF就在制定这个标准，当然我们率先解决了这个问题，在山东13个地市的网，包括现在40个城市的大科学装置的网已经完成了这个运算能力。

另外在广域网方面做了试验，用确定性网络，在“东数西算”八大枢纽当中已经用CEIN新中心提供这样的服务，另外在工业互联网也在大湾区等方面做了部署。

在卫星互联网方面，我们也在做一些仿真，来支持我们国家卫星网的建设。我觉得尤其ChatGPT出来以后，对中国是一个难得的机遇。互联网的下半场，中国完全有可能从跟随到并跑，再到领跑。

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