導讀:今天的話題,將圍繞“通信的未來研究方向”展開。
這個話題聽起來很大很遠,但是,實際上是目前最值得我們思考的問題之一。
眾所周知,我們現(xiàn)在處于5G的起步時期。同時,我們也處于一個空前的“迷?!睍r期。
我們剛剛推出的5G通信標準,堪稱有史以來最強的一代標準,也是最讓人“糾結(jié)”的一代標準。
從誕生之日起,圍繞它的發(fā)展前景就充滿了爭議和質(zhì)疑。
很多人認為5G是巨大的創(chuàng)新和突破,將開創(chuàng)“萬物互聯(lián)”的全新時代。但是,不少人認為,5G沒有實質(zhì)性的技術創(chuàng)新,也沒有找到真正的需求痛點,它很可能遭遇失敗。
在這樣的爭論背景下,人們不免更為焦慮——
5G尚未得到驗證,現(xiàn)在又急于確認方向,那么,下一代通信標準,究竟該何去何從?除了移動通信之外,包括互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的整個通信技術的未來研究方向,又在何方?
在這次大會上,很多專家學者都表達了自己對上述問題的看法。“未來在哪里”,也成為了大會的“隱藏主旨”。
根據(jù)我的所見所聽所想,我把專家們的意見整理為以下幾個方面:
1、簡單or復雜
未來方向的選擇一般有兩個原則,一是滿足未來需求,而是解決現(xiàn)有問題。專家們對當前通信網(wǎng)絡的最大意見,在于“不斷提升的網(wǎng)絡復雜度”。
隨著時代的發(fā)展,通信網(wǎng)絡技術也在不斷發(fā)展??傮w的趨勢,是變得越來越龐大,越來越復雜,熵增效應明顯。
每次工程師們在鼓吹新技術的時候,都會說這些技術會讓我們的網(wǎng)絡更加簡單,更加容易維護??墒鞘聦嵣希录夹g往往帶來更加復雜的組網(wǎng),更加復雜的協(xié)議,更加復雜的業(yè)務流程。
鄔江興院士在主題演講時,就直接對現(xiàn)在流行的虛擬化技術提出了質(zhì)疑。
他認為,“靠虛擬化技術繁榮網(wǎng)絡功能終究不可持續(xù)”,“網(wǎng)絡業(yè)務的發(fā)展,使得網(wǎng)絡功能已不能與之完全解耦”,“核心路由器復雜度劇增,軟件代碼量超過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?
技術的發(fā)展是源于需求的,也許你會說,是用戶的需求越來越多,所以網(wǎng)絡越來越復雜。可是,捫心自問,我們所開發(fā)的技術,有多少是真正源自用戶需求?又有多少是“假設”出來的需求?新增的代碼,100%是必要的嗎?
實際上,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)絡就是一個體積無比巨大、架構無比復雜的怪物。
面對這樣一個怪物,如何讓它瘦身,就是一個重要的技術發(fā)展方向。
于是,研究機構和個人提出了至簡網(wǎng)絡,或者智簡網(wǎng)絡、極簡網(wǎng)絡,并將此作為自己的研究方向。
想要做到網(wǎng)絡至簡,一方面是基礎功能極簡化,另一方面是網(wǎng)絡層級扁平化。專家們不約而同提到了AI人工智能技術對至簡網(wǎng)絡的必要性,認為AI是網(wǎng)絡瘦身的一次機遇。
此外,運營商鼓足勇氣和魄力,加快落后技術的淘汰,也是創(chuàng)造至簡網(wǎng)絡的一個關鍵因素。
2、異構網(wǎng)絡的挑戰(zhàn)
提到網(wǎng)絡的復雜,除了內(nèi)部組網(wǎng)和功能的復雜之外,最重要的“幫兇”其實是異構網(wǎng)絡,甚至超異構網(wǎng)絡。
什么是異構網(wǎng)絡?簡單來說,一種技術標準搞不定,同時采用多種技術標準,滿足多樣化需求,就是異構網(wǎng)絡。例如我們現(xiàn)在采用2G/3G/4/5G,甚至加上Wi-Fi、藍牙,提供多種接入技術的網(wǎng)絡,就是異構網(wǎng)絡。
異構網(wǎng)絡本身是一個褒義詞,代表網(wǎng)絡的多樣性,什么都能支持,大小通吃。而且異構網(wǎng)絡對于頻譜效率的充分利用,是有幫助的。
但是,它帶來的后果,就是大幅增加了網(wǎng)絡的復雜度,以及網(wǎng)絡的維護難度。就有點像一個國家的軍隊,如果使用了多種制式口徑的武器,那么對它的后勤就是一場噩夢,一樣的道理。
異構網(wǎng)絡還會大幅提升通信系統(tǒng)的能耗,這也是很致命的缺陷。
通信技術的發(fā)展,未來是否可以通過一種統(tǒng)一的接入技術,融合所有的制式標準呢?承載網(wǎng)和核心網(wǎng),是不是也可以“去異構化”呢?
與會的專家,就有提出這樣的設想。他們認為,這是可行的,也是非常值得研究的方向。
這里順便提一下,有專家提出,6G可能會研究“頻譜靈活共享技術”。
我們知道,現(xiàn)在有很多種接入技術,不同的接入技術使用不同的頻譜。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象。
這種模式,導致頻譜資源被強行分割占用。但實際上,使用對象對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”。就是說,頻譜資源動態(tài)占用,某一使用對象可以靈活使用空閑的頻譜,也可以使用非授權頻譜(類似LTE-U),多個運營商多制式共享頻譜(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)。
這確實為解決頻譜資源不足問題提供了一個很好的思路。
3、天線射頻的究極形態(tài)
小棗君以前給大家科普過,頻率×波長=光速。我們移動通信使用的頻率,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,馬上進入毫米波。未來6G,又要進入太赫茲領域。
那么,波長不斷減小,從毫米到微米,甚至更小,我們的天線形態(tài),會往什么方向發(fā)展呢?
有專家提出一個概念——超表面。
具體來說,是用于光束轉(zhuǎn)向的等離子表面散射元件和超表面。天線的電磁特性動態(tài)可調(diào),可以有效用于太赫茲頻段的信號收發(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)一定會有進一步的變化。也許整面墻刷的涂層,整個建筑的外立面玻璃,都是天線也說不定。
4、確定性時延
本次大會上,有多位專家反復提到了時延。
我們知道,5G的眾多特性里面,就包括一個“低時延”。5G號稱能做到1ms的時延,遠遠低于4G。
但是專家認為,時延這個值并不是單純追求低,更重要的是,應該追求“確定性時延”。
確定性時延,是指時延值處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。也就是說,你的時延可以是10ms,但必須保證能在10ms上下很小的范圍內(nèi)波動,不能一會10ms,一會突然跳一個50ms。
大部分場景,其實追求的并不是極低的時延,而是時延的穩(wěn)定性。例如遠程手術和遠程駕駛,如果出現(xiàn)時延抖動,后果將是致命的。
有一位專家就說:“誰能掌握確定性時延,誰就掌握了市場的主動權。”(類似這個意思,表明了確定性時延的重要性吧。)
5、柔性網(wǎng)絡
柔性網(wǎng)絡也是本次大會的熱詞。
所謂柔性網(wǎng)絡,簡單來說,就是網(wǎng)絡軟件化、服務軟件化,根據(jù)不同的業(yè)務場景,提供不同的網(wǎng)絡能力。此前的運營商網(wǎng)絡,都是剛性網(wǎng)絡,網(wǎng)絡架構和網(wǎng)元設備封閉、資源分散、無法快速配置。
其實柔性網(wǎng)絡并不是新詞,NFV/SDN其實就是柔性網(wǎng)絡的一種實現(xiàn)方式。
專家認為,柔性網(wǎng)絡的需求相比以往更加迫切?,F(xiàn)有網(wǎng)絡柔性不足,影響了業(yè)務的快速部署,也影響了用戶需求的快速響應。一張可感知、可重構、可演進的柔性網(wǎng)絡,更加關注上層應用的表現(xiàn),更符合未來的用戶需求。傳統(tǒng)SDN更關注網(wǎng)絡底層。
和柔性網(wǎng)絡類似的說法,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,本次大會關于安全的內(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,修“圍墻”。內(nèi)生安全則強調(diào)信息系統(tǒng)的安全體系必須具有自我免疫、內(nèi)外兼修、自我進化的特點。
目前的網(wǎng)絡安全,主要面對四個難題:軟硬件設計缺陷導致的安全漏洞;全球化時代開放式的產(chǎn)業(yè)生態(tài),導致系統(tǒng)后門無法徹底管控或清除;系統(tǒng)軟硬件代碼問題難以窮盡和徹查;軟硬件產(chǎn)品的安全性無法從源頭加以控制。
現(xiàn)有系統(tǒng)設計的主題思想是面向性能,缺乏安全性分析和設計,沒有建立安全指標量化體系,加之結(jié)構設計對軟件開發(fā)者不開發(fā),導致系統(tǒng)在構建時,就存在一些錯誤的安全架構。
說白了,系統(tǒng)在設計的時候,就沒有做好安全的防護。
而內(nèi)生安全,就是強調(diào)在系統(tǒng)設計時,將“免疫系統(tǒng)”設計進去,具備免疫能力,消滅各種風險。
鄔院士認為,內(nèi)生安全是新一代IT/ICT/ICS/CPS等技術的標志性功能。
7、AI
最重要的,也是最公認的未來方向,就是AI人工智能。
所有專家都認為AI是未來網(wǎng)絡不可缺少的組成部分。和上面的安全內(nèi)生一樣,有專家提出了“智慧內(nèi)生”、“網(wǎng)絡智慧化”,也就是說,網(wǎng)絡自身就整合了AI,具有AI大腦。
電信領域是目前最大的AI細分市場。根據(jù)預測,到2025年,全球電信行業(yè)對人工智能軟件、硬件和服務的投資,預計將達到367億美元。
5G時代,移動通信網(wǎng)絡和AI的連接將更為緊密。一方面,電信網(wǎng)絡和終端將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),為AI挖掘分析提供數(shù)據(jù)源、學習樣本。另一方面,通信網(wǎng)絡各個層級(云、邊緣、端)可以為AI提供算力資源。此外,通信網(wǎng)絡很多場景,都非常適用于AI建立學習模型,便于AI快速落地。
目前業(yè)界對網(wǎng)絡智能化能力也進行了像車聯(lián)網(wǎng)無人駕駛一樣的分級,也是一共6級,分別是:
L0、無智能輔助L1、初級智能輔助L2、高級智能輔助L3、網(wǎng)絡部分自治
L4、網(wǎng)絡高度自治L5、網(wǎng)絡完全自治
達到L5的話,將實現(xiàn)網(wǎng)絡操作無人化,完全憑意圖驅(qū)動。
目前AI在移動通信網(wǎng)絡中落地最快的是維護和優(yōu)化方面的工作。例如:借助AI技術,優(yōu)化無線網(wǎng)絡參數(shù),提升無線資源利用率,提升網(wǎng)絡容量。借助AI技術,預測用戶運動軌跡和業(yè)務行為,優(yōu)化內(nèi)容緩存策略,提升用戶感受。
借助AI技術,管理Massive MIMO天線陣列,快速適應變化,提升接入體驗。
借助AI技術,對切片資源進行管理,使切片配置自動化、幫助切片故障快速自愈恢復、提升切片性能等。
借助AI技術,動態(tài)調(diào)節(jié)設備工作功率,控制設備能耗?!?/p>
AI的落地場景舉例
正因為AI的價值非常明顯,所以各大設備商和運營商現(xiàn)在都在投入大量精力在AI落地上。今天所說的這些方向里,AI可以說是最明確的發(fā)展方向了。
除了上述方向之外,還有算力內(nèi)生、標識尋址、天地一體化、數(shù)字孿生等等概念,本次大會都有提及。限于篇幅,無法一一介紹,后續(xù)將通過專題進行說明。
總而言之,通過專家們的分享,小棗君的腦海里對通信技術未來的發(fā)展方向有了一個大致的了解。需要強調(diào)的是,會議畢竟是學術討論和分享,很多內(nèi)容和概念只是一個想法,并不一定是對的。如果是確定性的,那就不是想法,而是規(guī)劃了。
今后,也許會有新的想法誕生,也可能有想法會被驗證是錯誤的。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