技術(shù)
導(dǎo)讀:今天的話題,將圍繞“通信的未來(lái)研究方向”展開(kāi)。
這個(gè)話題聽(tīng)起來(lái)很大很遠(yuǎn),但是,實(shí)際上是目前最值得我們思考的問(wèn)題之一。
眾所周知,我們現(xiàn)在處于5G的起步時(shí)期。同時(shí),我們也處于一個(gè)空前的“迷?!睍r(shí)期。
我們剛剛推出的5G通信標(biāo)準(zhǔn),堪稱(chēng)有史以來(lái)最強(qiáng)的一代標(biāo)準(zhǔn),也是最讓人“糾結(jié)”的一代標(biāo)準(zhǔn)。
從誕生之日起,圍繞它的發(fā)展前景就充滿了爭(zhēng)議和質(zhì)疑。
很多人認(rèn)為5G是巨大的創(chuàng)新和突破,將開(kāi)創(chuàng)“萬(wàn)物互聯(lián)”的全新時(shí)代。但是,不少人認(rèn)為,5G沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的技術(shù)創(chuàng)新,也沒(méi)有找到真正的需求痛點(diǎn),它很可能遭遇失敗。
在這樣的爭(zhēng)論背景下,人們不免更為焦慮——
5G尚未得到驗(yàn)證,現(xiàn)在又急于確認(rèn)方向,那么,下一代通信標(biāo)準(zhǔn),究竟該何去何從?除了移動(dòng)通信之外,包括互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的整個(gè)通信技術(shù)的未來(lái)研究方向,又在何方?
在這次大會(huì)上,很多專(zhuān)家學(xué)者都表達(dá)了自己對(duì)上述問(wèn)題的看法。“未來(lái)在哪里”,也成為了大會(huì)的“隱藏主旨”。
根據(jù)我的所見(jiàn)所聽(tīng)所想,我把專(zhuān)家們的意見(jiàn)整理為以下幾個(gè)方面:
1、簡(jiǎn)單or復(fù)雜
未來(lái)方向的選擇一般有兩個(gè)原則,一是滿足未來(lái)需求,而是解決現(xiàn)有問(wèn)題。專(zhuān)家們對(duì)當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的最大意見(jiàn),在于“不斷提升的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度”。
隨著時(shí)代的發(fā)展,通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在不斷發(fā)展??傮w的趨勢(shì),是變得越來(lái)越龐大,越來(lái)越復(fù)雜,熵增效應(yīng)明顯。
每次工程師們?cè)诠拇敌录夹g(shù)的時(shí)候,都會(huì)說(shuō)這些技術(shù)會(huì)讓我們的網(wǎng)絡(luò)更加簡(jiǎn)單,更加容易維護(hù)??墒鞘聦?shí)上,新技術(shù)往往帶來(lái)更加復(fù)雜的組網(wǎng),更加復(fù)雜的協(xié)議,更加復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程。
鄔江興院士在主題演講時(shí),就直接對(duì)現(xiàn)在流行的虛擬化技術(shù)提出了質(zhì)疑。
他認(rèn)為,“靠虛擬化技術(shù)繁榮網(wǎng)絡(luò)功能終究不可持續(xù)”,“網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的發(fā)展,使得網(wǎng)絡(luò)功能已不能與之完全解耦”,“核心路由器復(fù)雜度劇增,軟件代碼量超過(guò)1億行,已完全背離互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展初衷”。句句振聾發(fā)聵,引人深思。
難道不是嗎?
技術(shù)的發(fā)展是源于需求的,也許你會(huì)說(shuō),是用戶(hù)的需求越來(lái)越多,所以網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜??墒牵瑨行淖詥?wèn),我們所開(kāi)發(fā)的技術(shù),有多少是真正源自用戶(hù)需求?又有多少是“假設(shè)”出來(lái)的需求?新增的代碼,100%是必要的嗎?
實(shí)際上,現(xiàn)在更多企業(yè)在做的事情,是創(chuàng)造需求,創(chuàng)造復(fù)雜度,創(chuàng)造工作量。原因不言自明,美其名曰“為了行業(yè)的發(fā)展”。
發(fā)展到現(xiàn)在,我們的通信網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)體積無(wú)比巨大、架構(gòu)無(wú)比復(fù)雜的怪物。
面對(duì)這樣一個(gè)怪物,如何讓它瘦身,就是一個(gè)重要的技術(shù)發(fā)展方向。
于是,研究機(jī)構(gòu)和個(gè)人提出了至簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò),或者智簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)、極簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò),并將此作為自己的研究方向。
想要做到網(wǎng)絡(luò)至簡(jiǎn),一方面是基礎(chǔ)功能極簡(jiǎn)化,另一方面是網(wǎng)絡(luò)層級(jí)扁平化。專(zhuān)家們不約而同提到了AI人工智能技術(shù)對(duì)至簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)的必要性,認(rèn)為AI是網(wǎng)絡(luò)瘦身的一次機(jī)遇。
此外,運(yùn)營(yíng)商鼓足勇氣和魄力,加快落后技術(shù)的淘汰,也是創(chuàng)造至簡(jiǎn)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)關(guān)鍵因素。
2、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)
提到網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜,除了內(nèi)部組網(wǎng)和功能的復(fù)雜之外,最重要的“幫兇”其實(shí)是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),甚至超異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
什么是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)搞不定,同時(shí)采用多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),滿足多樣化需求,就是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。例如我們現(xiàn)在采用2G/3G/4/5G,甚至加上Wi-Fi、藍(lán)牙,提供多種接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò),就是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)本身是一個(gè)褒義詞,代表網(wǎng)絡(luò)的多樣性,什么都能支持,大小通吃。而且異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于頻譜效率的充分利用,是有幫助的。
但是,它帶來(lái)的后果,就是大幅增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度,以及網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)難度。就有點(diǎn)像一個(gè)國(guó)家的軍隊(duì),如果使用了多種制式口徑的武器,那么對(duì)它的后勤就是一場(chǎng)噩夢(mèng),一樣的道理。
異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)還會(huì)大幅提升通信系統(tǒng)的能耗,這也是很致命的缺陷。
通信技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)是否可以通過(guò)一種統(tǒng)一的接入技術(shù),融合所有的制式標(biāo)準(zhǔn)呢?承載網(wǎng)和核心網(wǎng),是不是也可以“去異構(gòu)化”呢?
與會(huì)的專(zhuān)家,就有提出這樣的設(shè)想。他們認(rèn)為,這是可行的,也是非常值得研究的方向。
這里順便提一下,有專(zhuān)家提出,6G可能會(huì)研究“頻譜靈活共享技術(shù)”。
我們知道,現(xiàn)在有很多種接入技術(shù),不同的接入技術(shù)使用不同的頻譜。我們傳統(tǒng)的頻譜分配模式,是固定劃分,也就是指定頻譜給指定的對(duì)象。
這種模式,導(dǎo)致頻譜資源被強(qiáng)行分割占用。但實(shí)際上,使用對(duì)象對(duì)頻譜的利用率是不平衡的。很多頻段,利用率不足10%。
于是,就提出了“頻譜靈活共享技術(shù)”。就是說(shuō),頻譜資源動(dòng)態(tài)占用,某一使用對(duì)象可以靈活使用空閑的頻譜,也可以使用非授權(quán)頻譜(類(lèi)似LTE-U),多個(gè)運(yùn)營(yíng)商多制式共享頻譜(5G的用2/3/4G的,或者電信5G用聯(lián)通5G頻段,剛好符合電聯(lián)共建)。
這確實(shí)為解決頻譜資源不足問(wèn)題提供了一個(gè)很好的思路。
3、天線射頻的究極形態(tài)
小棗君以前給大家科普過(guò),頻率×波長(zhǎng)=光速。我們移動(dòng)通信使用的頻率,正在不斷變得更高,從800M、900M到1800M、1900M,然后現(xiàn)在是Sub-6G的2600M,3500M,馬上進(jìn)入毫米波。未來(lái)6G,又要進(jìn)入太赫茲領(lǐng)域。
那么,波長(zhǎng)不斷減小,從毫米到微米,甚至更小,我們的天線形態(tài),會(huì)往什么方向發(fā)展呢?
有專(zhuān)家提出一個(gè)概念——超表面。
具體來(lái)說(shuō),是用于光束轉(zhuǎn)向的等離子表面散射元件和超表面。天線的電磁特性動(dòng)態(tài)可調(diào),可以有效用于太赫茲頻段的信號(hào)收發(fā),還可以用于隱身、成像。
具體的描述可以參考下面的PPT:
結(jié)合今年愛(ài)立信展示的“膠帶天線”,還有日本廠家提出的“玻璃天線”,相信以后的天線形態(tài)一定會(huì)有進(jìn)一步的變化。也許整面墻刷的涂層,整個(gè)建筑的外立面玻璃,都是天線也說(shuō)不定。
4、確定性時(shí)延
本次大會(huì)上,有多位專(zhuān)家反復(fù)提到了時(shí)延。
我們知道,5G的眾多特性里面,就包括一個(gè)“低時(shí)延”。5G號(hào)稱(chēng)能做到1ms的時(shí)延,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于4G。
但是專(zhuān)家認(rèn)為,時(shí)延這個(gè)值并不是單純追求低,更重要的是,應(yīng)該追求“確定性時(shí)延”。
確定性時(shí)延,是指時(shí)延值處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。也就是說(shuō),你的時(shí)延可以是10ms,但必須保證能在10ms上下很小的范圍內(nèi)波動(dòng),不能一會(huì)10ms,一會(huì)突然跳一個(gè)50ms。
大部分場(chǎng)景,其實(shí)追求的并不是極低的時(shí)延,而是時(shí)延的穩(wěn)定性。例如遠(yuǎn)程手術(shù)和遠(yuǎn)程駕駛,如果出現(xiàn)時(shí)延抖動(dòng),后果將是致命的。
有一位專(zhuān)家就說(shuō):“誰(shuí)能掌握確定性時(shí)延,誰(shuí)就掌握了市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)?!?類(lèi)似這個(gè)意思,表明了確定性時(shí)延的重要性吧。)
5、柔性網(wǎng)絡(luò)
柔性網(wǎng)絡(luò)也是本次大會(huì)的熱詞。
所謂柔性網(wǎng)絡(luò),簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是網(wǎng)絡(luò)軟件化、服務(wù)軟件化,根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景,提供不同的網(wǎng)絡(luò)能力。此前的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò),都是剛性網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)元設(shè)備封閉、資源分散、無(wú)法快速配置。
其實(shí)柔性網(wǎng)絡(luò)并不是新詞,NFV/SDN其實(shí)就是柔性網(wǎng)絡(luò)的一種實(shí)現(xiàn)方式。
專(zhuān)家認(rèn)為,柔性網(wǎng)絡(luò)的需求相比以往更加迫切?,F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)柔性不足,影響了業(yè)務(wù)的快速部署,也影響了用戶(hù)需求的快速響應(yīng)。一張可感知、可重構(gòu)、可演進(jìn)的柔性網(wǎng)絡(luò),更加關(guān)注上層應(yīng)用的表現(xiàn),更符合未來(lái)的用戶(hù)需求。傳統(tǒng)SDN更關(guān)注網(wǎng)絡(luò)底層。
和柔性網(wǎng)絡(luò)類(lèi)似的說(shuō)法,是鄔院士提到的“全維可定義”,即軟件定義功能編排、軟件定義多模態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)、軟件定義多模態(tài)路由。通信網(wǎng)絡(luò)的一切,皆可軟件定義。
6、內(nèi)生安全
安全的重要性不用多說(shuō),本次大會(huì)關(guān)于安全的內(nèi)容占了不小的比例。
相比傳統(tǒng)的安全防御,這次更為強(qiáng)調(diào)的是內(nèi)生安全。傳統(tǒng)安全是“外生”安全,立足于邊界保護(hù),修“圍墻”。內(nèi)生安全則強(qiáng)調(diào)信息系統(tǒng)的安全體系必須具有自我免疫、內(nèi)外兼修、自我進(jìn)化的特點(diǎn)。
目前的網(wǎng)絡(luò)安全,主要面對(duì)四個(gè)難題:軟硬件設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的安全漏洞;全球化時(shí)代開(kāi)放式的產(chǎn)業(yè)生態(tài),導(dǎo)致系統(tǒng)后門(mén)無(wú)法徹底管控或清除;系統(tǒng)軟硬件代碼問(wèn)題難以窮盡和徹查;軟硬件產(chǎn)品的安全性無(wú)法從源頭加以控制。
現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主題思想是面向性能,缺乏安全性分析和設(shè)計(jì),沒(méi)有建立安全指標(biāo)量化體系,加之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)軟件開(kāi)發(fā)者不開(kāi)發(fā),導(dǎo)致系統(tǒng)在構(gòu)建時(shí),就存在一些錯(cuò)誤的安全架構(gòu)。
說(shuō)白了,系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候,就沒(méi)有做好安全的防護(hù)。
而內(nèi)生安全,就是強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),將“免疫系統(tǒng)”設(shè)計(jì)進(jìn)去,具備免疫能力,消滅各種風(fēng)險(xiǎn)。
鄔院士認(rèn)為,內(nèi)生安全是新一代IT/ICT/ICS/CPS等技術(shù)的標(biāo)志性功能。
7、AI
最重要的,也是最公認(rèn)的未來(lái)方向,就是AI人工智能。
所有專(zhuān)家都認(rèn)為AI是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的組成部分。和上面的安全內(nèi)生一樣,有專(zhuān)家提出了“智慧內(nèi)生”、“網(wǎng)絡(luò)智慧化”,也就是說(shuō),網(wǎng)絡(luò)自身就整合了AI,具有AI大腦。
電信領(lǐng)域是目前最大的AI細(xì)分市場(chǎng)。根據(jù)預(yù)測(cè),到2025年,全球電信行業(yè)對(duì)人工智能軟件、硬件和服務(wù)的投資,預(yù)計(jì)將達(dá)到367億美元。
5G時(shí)代,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和AI的連接將更為緊密。一方面,電信網(wǎng)絡(luò)和終端將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),為AI挖掘分析提供數(shù)據(jù)源、學(xué)習(xí)樣本。另一方面,通信網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層級(jí)(云、邊緣、端)可以為AI提供算力資源。此外,通信網(wǎng)絡(luò)很多場(chǎng)景,都非常適用于AI建立學(xué)習(xí)模型,便于AI快速落地。
目前業(yè)界對(duì)網(wǎng)絡(luò)智能化能力也進(jìn)行了像車(chē)聯(lián)網(wǎng)無(wú)人駕駛一樣的分級(jí),也是一共6級(jí),分別是:
L0、無(wú)智能輔助L1、初級(jí)智能輔助L2、高級(jí)智能輔助L3、網(wǎng)絡(luò)部分自治
L4、網(wǎng)絡(luò)高度自治L5、網(wǎng)絡(luò)完全自治
達(dá)到L5的話,將實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作無(wú)人化,完全憑意圖驅(qū)動(dòng)。
目前AI在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中落地最快的是維護(hù)和優(yōu)化方面的工作。例如:借助AI技術(shù),優(yōu)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)參數(shù),提升無(wú)線資源利用率,提升網(wǎng)絡(luò)容量。借助AI技術(shù),預(yù)測(cè)用戶(hù)運(yùn)動(dòng)軌跡和業(yè)務(wù)行為,優(yōu)化內(nèi)容緩存策略,提升用戶(hù)感受。
借助AI技術(shù),管理Massive MIMO天線陣列,快速適應(yīng)變化,提升接入體驗(yàn)。
借助AI技術(shù),對(duì)切片資源進(jìn)行管理,使切片配置自動(dòng)化、幫助切片故障快速自愈恢復(fù)、提升切片性能等。
借助AI技術(shù),動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)設(shè)備工作功率,控制設(shè)備能耗?!?/p>
AI的落地場(chǎng)景舉例
正因?yàn)锳I的價(jià)值非常明顯,所以各大設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在都在投入大量精力在AI落地上。今天所說(shuō)的這些方向里,AI可以說(shuō)是最明確的發(fā)展方向了。
除了上述方向之外,還有算力內(nèi)生、標(biāo)識(shí)尋址、天地一體化、數(shù)字孿生等等概念,本次大會(huì)都有提及。限于篇幅,無(wú)法一一介紹,后續(xù)將通過(guò)專(zhuān)題進(jìn)行說(shuō)明。
總而言之,通過(guò)專(zhuān)家們的分享,小棗君的腦海里對(duì)通信技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向有了一個(gè)大致的了解。需要強(qiáng)調(diào)的是,會(huì)議畢竟是學(xué)術(shù)討論和分享,很多內(nèi)容和概念只是一個(gè)想法,并不一定是對(duì)的。如果是確定性的,那就不是想法,而是規(guī)劃了。
今后,也許會(huì)有新的想法誕生,也可能有想法會(huì)被驗(yàn)證是錯(cuò)誤的。咱們不能盲目相信,更不能盲目跟隨或者炒作。
好了,今天的內(nèi)容就到這里,干貨比較多,歡迎大家在留言中分享自己的看法,大家一起交流討論