互聯網下半場 新的網絡架構在佈局

“將來，有可能我們需要多大的帶寬就有多大的帶寬，需要多長的時延就有多長的時延，網絡可以根據你的需要來服務，每個人都可以有自己的網絡。”6月15日，在網絡通信與安全紫金山實驗室（以下簡稱紫金山實驗室），中國工程院院士劉韻潔如此描摹互聯網的未來。

這並非心血來潮。為了這個理想，科學家們早在10年前便開始佈局科研攻關，一場有關網絡強國的謀劃，也逐漸按下“快進鍵”。

2018年，紫金山實驗室揭牌。如今，這個以劉韻潔院士團隊、東南大學尤肖虎教授團隊、鄔江興院士團隊為主的1000多人的科研隊伍，成功研發出全球首個大網級網絡操作系統，開通了12個城市的未來試驗網絡；他們以網絡操作系統、毫米波芯片和網絡內生安全等“命門”技術為主攻方向，研製出具有自主知識產權的CMOS工藝毫米波芯片和大規模天線陣列，其水平在國際上遙遙領先；同時，他們開通全球首個網絡內生安全試驗場，並在天地融合移動通信網絡通信內生安全體系等方面取得重大突破。

針對實體經濟佈局新的互聯網架構

“互聯網上半場，在消費領域的互聯網，中國是跟隨者，但中國在應用領域做得很好，我們有BAT，在消費領域做得很成功。互聯網下半場進入核心競爭後，我們面臨的重大變革就是將互聯網從盡力而為的網絡變成確定性網絡。”劉韻潔介紹， 為了應對這場變革，科學家們提出了一個新的架構，去年，紫金山實驗室發佈的全球首個大網級網絡操作系統便是其中之一。

“缺芯少魂”是我國互聯網領域最大的“命門”。擁有自主可控的操作系統，對於國家安全和產業安全意義重大。

紫金山實驗室研發的這套能支持300多個城市1000多個節點的大網操作系統，具有微架構服務、全維度協同、確定性可控、高容災抗毀、毫秒級倒換等特點。

“今年，我們還準備發佈與華為合作的全球第一個確定性骨幹網絡，下一步還會攻關多雲的交換共享。現在大家需要上多個雲共享數據，未來如何做到上一個雲就能共享所有云的數據？預計明年，我們會發布這個成果。”劉韻潔説，目前，科研團隊正在針對實體經濟進行新的互聯網架構佈局，包括交換設備的透明化、開放化、網絡安全等領域。

工業互聯網面臨協同製造、時延敏感、按需定製、安全可靠等重大挑戰，急需突破服務工業企業的雲網一體化新型網絡技術。劉韻潔介紹，依託CENI網絡，利用網絡操作系統、時延敏感網絡等核心技術，團隊聯合航天科工、富士康、中電熊貓等大型製造企業開展工業互聯網技術創新，結合揚子江城市羣8城市整體工業佈局，他們還開展了區域工業互聯網示範應用。

毫米波芯片研製成功

毫米波通信頻譜資源豐富，5G時代選擇使用毫米波頻段，速度就好比單車道升級為十車道。毫米波芯片是高容量5G移動通信的核心，但長期被國外壟斷，是我國短板中的短板。

“四五年後，我們會進入毫米波頻段。在毫米波頻段我們能不能保持領先，最重要的就是我們有沒有自己的芯片。現在，我們研製出了毫米波芯片，而且是以CMOS工藝研製的，非常便宜，這將為我國B5G（超5代移動通信系統）的發展打下基礎。”劉韻潔告訴科技日報記者。

寬帶衞星通信和5G毫米波通信的關鍵核心器件毫米波相控陣芯片身價高昂。而CMOS硅基工藝是實現低成本全集成毫米波芯片的重要途徑。硅基毫米波芯片屬於技術與資金密集型產業，設計、封裝與測試面臨重大挑戰，核心電路、多通道集成、可測試性、一體化高封裝等方面存在諸多難題。

東南大學教授尤肖虎、趙滌燹領銜的研究團隊突破低成本可擴展芯片及天線一體化封裝等問題，研製出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片，並完成了芯片封裝和測試，性能對標國際先進水平，每通道成本由1000元降至20元。同時，他們還封裝集成了1024通道天線單元的毫米波大規模有源天線陣列。芯片與天線陣列力爭2022年規模商用於5G系統。