互联网下半场 新的网络架构在布局

“将来，有可能我们需要多大的带宽就有多大的带宽，需要多长的时延就有多长的时延，网络可以根据你的需要来服务，每个人都可以有自己的网络。”6月15日，在网络通信与安全紫金山实验室（以下简称紫金山实验室），中国工程院院士刘韵洁如此描摹互联网的未来。

这并非心血来潮。为了这个理想，科学家们早在10年前便开始布局科研攻关，一场有关网络强国的谋划，也逐渐按下“快进键”。

2018年，紫金山实验室揭牌。如今，这个以刘韵洁院士团队、东南大学尤肖虎教授团队、邬江兴院士团队为主的1000多人的科研队伍，成功研发出全球首个大网级网络操作系统，开通了12个城市的未来试验网络；他们以网络操作系统、毫米波芯片和网络内生安全等“命门”技术为主攻方向，研制出具有自主知识产权的CMOS工艺毫米波芯片和大规模天线阵列，其水平在国际上遥遥领先；同时，他们开通全球首个网络内生安全试验场，并在天地融合移动通信网络通信内生安全体系等方面取得重大突破。

针对实体经济布局新的互联网架构

“互联网上半场，在消费领域的互联网，中国是跟随者，但中国在应用领域做得很好，我们有BAT，在消费领域做得很成功。互联网下半场进入核心竞争后，我们面临的重大变革就是将互联网从尽力而为的网络变成确定性网络。”刘韵洁介绍， 为了应对这场变革，科学家们提出了一个新的架构，去年，紫金山实验室发布的全球首个大网级网络操作系统便是其中之一。

“缺芯少魂”是我国互联网领域最大的“命门”。拥有自主可控的操作系统，对于国家安全和产业安全意义重大。

紫金山实验室研发的这套能支持300多个城市1000多个节点的大网操作系统，具有微架构服务、全维度协同、确定性可控、高容灾抗毁、毫秒级倒换等特点。

“今年，我们还准备发布与华为合作的全球第一个确定性骨干网络，下一步还会攻关多云的交换共享。现在大家需要上多个云共享数据，未来如何做到上一个云就能共享所有云的数据？预计明年，我们会发布这个成果。”刘韵洁说，目前，科研团队正在针对实体经济进行新的互联网架构布局，包括交换设备的透明化、开放化、网络安全等领域。

工业互联网面临协同制造、时延敏感、按需定制、安全可靠等重大挑战，急需突破服务工业企业的云网一体化新型网络技术。刘韵洁介绍，依托CENI网络，利用网络操作系统、时延敏感网络等核心技术，团队联合航天科工、富士康、中电熊猫等大型制造企业开展工业互联网技术创新，结合扬子江城市群8城市整体工业布局，他们还开展了区域工业互联网示范应用。

毫米波芯片研制成功

毫米波通信频谱资源丰富，5G时代选择使用毫米波频段，速度就好比单车道升级为十车道。毫米波芯片是高容量5G移动通信的核心，但长期被国外垄断，是我国短板中的短板。

“四五年后，我们会进入毫米波频段。在毫米波频段我们能不能保持领先，最重要的就是我们有没有自己的芯片。现在，我们研制出了毫米波芯片，而且是以CMOS工艺研制的，非常便宜，这将为我国B5G（超5代移动通信系统）的发展打下基础。”刘韵洁告诉科技日报记者。

宽带卫星通信和5G毫米波通信的关键核心器件毫米波相控阵芯片身价高昂。而CMOS硅基工艺是实现低成本全集成毫米波芯片的重要途径。硅基毫米波芯片属于技术与资金密集型产业，设计、封装与测试面临重大挑战，核心电路、多通道集成、可测试性、一体化高封装等方面存在诸多难题。

东南大学教授尤肖虎、赵涤燹领衔的研究团队突破低成本可扩展芯片及天线一体化封装等问题，研制出CMOS毫米波全集成4通道相控阵芯片，并完成了芯片封装和测试，性能对标国际先进水平，每通道成本由1000元降至20元。同时，他们还封装集成了1024通道天线单元的毫米波大规模有源天线阵列。芯片与天线阵列力争2022年规模商用于5G系统。