“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(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)你的需要來服務(wù)，每個人都可以有自己的網(wǎng)絡(luò)。”6月15日，在網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)的未來。

這并非心血來潮。為了這個理想，科學(xué)家們早在10年前便開始布局科研攻關(guān)，一場有關(guān)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國的謀劃，也逐漸按下“快進(jìn)鍵”。

2018年，紫金山實驗室揭牌。如今，這個以劉韻潔院士團(tuán)隊、東南大學(xué)尤肖虎教授團(tuán)隊、鄔江興院士團(tuán)隊為主的1000多人的科研隊伍，成功研發(fā)出全球首個大網(wǎng)級網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，開通了12個城市的未來試驗網(wǎng)絡(luò);他們以網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、毫米波芯片和網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全等“命門”技術(shù)為主攻方向，研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CMOS工藝毫米波芯片和大規(guī)模天線陣列，其水平在國際上遙遙領(lǐng)先;同時，他們開通全球首個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全試驗場，并在天地融合移動通信網(wǎng)絡(luò)通信內(nèi)生安全體系等方面取得重大突破。

針對實體經(jīng)濟(jì)布局新的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

“互聯(lián)網(wǎng)上半場，在消費領(lǐng)域的互聯(lián)網(wǎng)，中國是跟隨者，但中國在應(yīng)用領(lǐng)域做得很好，我們有BAT，在消費領(lǐng)域做得很成功。互聯(lián)網(wǎng)下半場進(jìn)入核心競爭后，我們面臨的重大變革就是將互聯(lián)網(wǎng)從盡力而為的網(wǎng)絡(luò)變成確定性網(wǎng)絡(luò)。”劉韻潔介紹， 為了應(yīng)對這場變革，科學(xué)家們提出了一個新的架構(gòu)，去年，紫金山實驗室發(fā)布的全球首個大網(wǎng)級網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)便是其中之一。

“缺芯少魂”是我國互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最大的“命門”。擁有自主可控的操作系統(tǒng)，對于國家安全和產(chǎn)業(yè)安全意義重大。

紫金山實驗室研發(fā)的這套能支持300多個城市1000多個節(jié)點的大網(wǎng)操作系統(tǒng)，具有微架構(gòu)服務(wù)、全維度協(xié)同、確定性可控、高容災(zāi)抗毀、毫秒級倒換等特點。

“今年，我們還準(zhǔn)備發(fā)布與華為合作的全球第一個確定性骨干網(wǎng)絡(luò)，下一步還會攻關(guān)多云的交換共享。現(xiàn)在大家需要上多個云共享數(shù)據(jù)，未來如何做到上一個云就能共享所有云的數(shù)據(jù)?預(yù)計明年，我們會發(fā)布這個成果。”劉韻潔說，目前，科研團(tuán)隊正在針對實體經(jīng)濟(jì)進(jìn)行新的互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)布局，包括交換設(shè)備的透明化、開放化、網(wǎng)絡(luò)安全等領(lǐng)域。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)面臨協(xié)同制造、時延敏感、按需定制、安全可靠等重大挑戰(zhàn)，急需突破服務(wù)工業(yè)企業(yè)的云網(wǎng)一體化新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。劉韻潔介紹，依托CENI網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、時延敏感網(wǎng)絡(luò)等核心技術(shù)，團(tuán)隊聯(lián)合航天科工、富士康、中電熊貓等大型制造企業(yè)開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，結(jié)合揚(yáng)子江城市群8城市整體工業(yè)布局，他們還開展了區(qū)域工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用。

毫米波芯片研制成功

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。

“四五年后，我們會進(jìn)入毫米波頻段。在毫米波頻段我們能不能保持領(lǐng)先，最重要的就是我們有沒有自己的芯片。現(xiàn)在，我們研制出了毫米波芯片，而且是以CMOS工藝研制的，非常便宜，這將為我國B5G(超5代移動通信系統(tǒng))的發(fā)展打下基礎(chǔ)。”劉韻潔告訴科技日報記者。

寬帶衛(wèi)星通信和5G毫米波通信的關(guān)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(xiàn)低成本全集成毫米波芯片的重要途徑。硅基毫米波芯片屬于技術(shù)與資金密集型產(chǎn)業(yè)，設(shè)計、封裝與測試面臨重大挑戰(zhàn)，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(xué)教授尤肖虎、趙滌燹領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊突破低成本可擴(kuò)展芯片及天線一體化封裝等問題，研制出CMOS毫米波全集成4通道相控陣芯片，并完成了芯片封裝和測試，性能對標(biāo)國際先進(jìn)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(guī)模有源天線陣列。芯片與天線陣列力爭2022年規(guī)模商用于5G系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞： 互聯(lián)網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)