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

這并非心血來潮。為了這個理想，科學家們早在10年前便開始布局科研攻關，一場有關網(wǎng)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(fā)出全球首個大網(wǎng)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，開通了12個城市的未來試驗網(wǎng)絡；他們以網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、毫米波芯片和網(wǎng)絡內生安全等“命門”技術為主攻方向，研制出具有自主知識產權的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先；同時，他們開通全球首個網(wǎng)絡內生安全試驗場，并在天地融合移動通信網(wǎng)絡通信內生安全體系等方面取得重大突破。

針對實體經(jīng)濟布局新的互聯(lián)網(wǎng)架構

“互聯(lián)網(wǎng)上半場，在消費領域的互聯(lián)網(wǎng)，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(lián)網(wǎng)下半場進入核心競爭后，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)絡變成確定性網(wǎng)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(fā)布的全球首個大網(wǎng)級網(wǎng)絡操作系統(tǒng)便是其中之一。

“缺芯少魂”是我國互聯(lián)網(wǎng)領域最大的“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)，具有微架構服務、全維度協(xié)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(fā)布與華為合作的全球第一個確定性骨干網(wǎng)絡，下一步還會攻關多云的交換共享。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)？預計明年，我們會發(fā)布這個成果。”劉韻潔說，目前，科研團隊正在針對實體經(jīng)濟進行新的互聯(lián)網(wǎng)架構布局，包括交換設備的透明化、開放化、網(wǎng)絡安全等領域。

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)，急需突破服務工業(yè)企業(yè)的云網(wǎng)一體化新型網(wǎng)絡技術。劉韻潔介紹，依托CENI網(wǎng)絡，利用網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、時延敏感網(wǎng)絡等核心技術，團隊聯(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)技術創(chuàng)新，結合揚子江城市群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(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。”劉韻潔告訴記者。

寬帶衛(wèi)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(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與資金密集型產業(yè)，設計、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(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)。
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