5G

中國工程院院士張平:?發展5G新基建需要進行頂層設計

作者:劉晶 來源:中國電子報、電子信息產業網發布時間:2020-08-16 10:11我要評論

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8月14日,由中國電子信息博覽會組委會主辦,中國電子器材有限公司、深圳市平板顯示行業協會、中國電子報社承辦的第八屆中國電子信息博覽會開幕論壇在深圳舉行。中國工程院院士、北京郵電大學教授張平發表了題為“協同創新發展新基建”的開幕演講。張平表示,發展5G新基建意義非常重大,這是全球競爭的焦點,我們在發展5G新基建中需要進行頂層設計,對需求、頻段和適應性技術統籌考慮。

加大基礎研究力度 推動新基建實施

“新基建”是今年的熱門詞。張平說,全球經過了三次工業革命,目前正在進行第四次工業革命,第四次工業革命的核心是基于信息物理融合系統實現,主要由5G、人工智能等新一代信息技術構成,也可以稱之為“互聯網+”時代下,與信息業融合的制造業。

黨中央對此也早有部署,ICT技術與實體經濟融合是國家創新發展的必由之路,也是我們的戰略。習近平總書記在黨的十九大報告中指出,推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。目前也采取了很多措施進行推動,這些措施中一個關鍵詞就是“加快”。今年6月份,中央全面深化改革委員會上強調:加快推進新一代信息技術和制造業融合發展。張平說,它意義非常大,需要我們以長遠的發展思路進行系統性建設,數字經濟和實體經濟實現融合發展。

在今年4月份國家發改委的報告中,將新基建歸成三個類別:第一類信息基礎設施,包括在通信網絡上發展5G、物聯網、工業互聯網、衛星互聯網,在新技術上發展人工智能、云計算、區塊鏈,在算力上發展智能計算中心、數據中心;第二類是融合基礎設施,推動行業轉型,支撐傳統基礎設施轉型;第三類是創新基礎設施,發展能夠支撐科學研究、技術開發、產品研制的具有公益屬性的基礎設施。

張平說,在創新方面,我們國家在國家實驗室和新的基礎創新上有大的部署,國家實驗室實際上就是針對基礎研究來做創新,這是新科技發展的“第一公里”;目前整體發展是在靠近應用的“最后一公里”做得比較好,這實際上是一個倒三角。

“從今天我們所做的部署和整個產業的努力方向來看,在經過5到10年的努力后,我覺得非常有信心真正做成應用基礎和應用協同發展方式,而且可以通過‘新基建’來推動實現?!睆埰秸f。

新基建面臨差異化挑戰 5G服務行業要重實效

同時,新基建也面臨挑戰,主要體現為大、異、碎、散。

“大”是指連接大規模,到2025年將新增10億個工業物聯網連接;“異”是指服務差異化需求多,我國是全世界制造業里面行業最齊全的,基本上別人有我們都有,希望通過ICT把需求各異的企業融合起來,確實是很難的事情;“碎”是指多種網絡資源的碎片化分布;“散”是威脅分散化,傳輸網絡安全邊界被打破,不同物理位置和網絡層級的設備聯網后產生會更多攻擊點。特別是這些因素與生產結合起來,威脅就更大了。

5G主要提供三大場景的能力,包括大帶寬的、海量機器通信的,還有工業上可用的高可靠低時延的場景。從5G能力來講,關鍵是5G頻譜的利用率得到了提高。從技術上看,5G網絡在空口技術和網絡架構上都有很大進步,空口技術上出現了大規模天線陣列、超密集組網、新型多址接入、全頻譜接入等,網絡架構上,引入了邊緣計算、按需提供網絡功能、云化基礎設施和網絡切片。

這是5G網絡能夠提供的能力,但它用在各個垂直行業中仍然要解決行業的差異化需求。例如在通信需求上,一是速率差異大,每路視頻速率達到百兆bps,但巡檢數據只有Kbps,控制信號的速率更低;二是時延動態大,實時處理的圖像、視頻信號是小于100毫秒的;控制時延要求小于10毫秒,授時的時延則要小于10微秒;三是連接數量大,海量并發連接,大型制造類企業同時連接、在線接入的設備數量可達數十萬臺;四是可靠要求高,現有控制主要基于有線通信方式,無線的可靠性如何保證,是否需要做到99.99999%?這種差異化表示在對數據的需求上,則體現為對數據的有效性、一致性、安全性的要求。

5G提供的網絡服務,對工廠來說一定要足夠方便,越簡單越好,讓企業的成本壓力越小越好。各種各樣的接入云,要支持把問題在網絡的邊緣做處理,而不是都傳給后臺處理,這既增加時延又增加成本。

“新基建”和垂直行業的應用主要有幾個方向,一是類似大腦的IT技術;二是運營技術OT,這是工廠企業賴以生存的壁壘技術;三是通信技術,即CT;四是OT技術如何在物理實體中與CT技術結合?,F在做的CT技術也是向著滿足這種需求的方向來發展。

提高網絡開放性和定制能力 充分發揮5G技術優勢

5G應用有兩個主要的領域,一個是面向信息消費者的5G,這主要依靠規模經濟,使用的人越多越賺錢;另一個是面向行業和企業的5G,應用場景特別多,我們國家差不多有900多種,世界上有的我們都有,因此要適應個性化、定制化需求,而且為工廠做服務,要越便宜越好、越解決問題越好,而不是越復雜越好。

所以,從網絡來看,就需要網絡開放和產品定制相結合。系統開放硬件接口,通過推進產業演進開放接口,支持異廠家設備的互操作;實現硬件通用化+虛擬化,積極并充分利用通用平臺,減少對私有平臺的依賴,優化整個5G部署的投入產出比,同時基于虛擬化方式構建無線接入網,實現基于大數據的智能無線網絡;要向第三方軟件開放接口,制定、推進接口及相關API標準化定義,探索開源解決方案。小基站會成為重要節點,小基站的組成部分可以重構,包括芯片重構,軟件、硬件重構,解決“缺芯少魂”的現象,而且這對我們來說實現起來并不難。

5G在技術上的創新主點是提高了頻譜效率,要提高頻譜效率有各種技術,包括空口技術和網絡技術。其中一個關鍵技術就是通過天線技術的提升,我們實現了5G的頻譜效率比4G的頻率效率提高了3倍。

理論證明,頻譜效率的提高與天線數目有直接關系,3G到4G使用了MIMO天線,使頻譜效率提高了3倍,從4G到5G,從原來的MIMO發展成大規模MIMO,再次提升了3倍效率。在無線通信中,天線數量變得越來越多。理論證明為實現3倍頻譜效率的提升,需要在基站側增加上百根天線。因此天線逐漸擴展,首先是2D水平擴展,然后創新發展成為3D立體擴展。

今天,中國5G已經在宏觀環境、標準專利、市場優勢和產業鏈關鍵環節上全方位布局,并躋身世界第一梯隊。我國預計在Sub 6G頻段部署支持混合組網的模式,在實現良好覆蓋的同時,有效支持車聯網、工業互聯網等垂直行業應用。

發展5G新基站意義非常重大,這是全球競爭的焦點。我們在發展5G新基建中需要進行頂層設計,對需求、頻段和適應性技術統籌考慮;在5G新基建中,要做生態建設,不僅對國內開放,對不同行業開放,也對全世界開放,在理論、技術、工程、產品方面都貢獻我們的力量。 


責任編輯:趙強
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