张平等:“智简”自主创新攻破移动通信堵点

原标题:张平等:“智简”自主创新攻破移动通信堵点

张平

中国工程院院士、北京邮电大学信息

与通信工程学院教授

在国际形势变化及双循环战略大背景下,聚焦国家中长期发展的战略需求,我们要以构建智慧内生、原生简约(简称“智简”,即Intellicise:Intelligent and Concise)移动通信系统为核心理念,从系统层面进行智能简约设计,短期纾解高端芯片“卡脖子”难题,长期实现理论原始创新和新模式生态构建,赋能移动通信可持续发展。

我国移动通信实现跨越式发展

移动通信正加速人类物理空间与数字空间的深度融合,是发展数字经济、数字社会的核心驱动力。

开辟自主创新路线,我国移动通信不断取得重大突破。从3G开始,我国坚持走以时分双工技术(即Time Division Duplexing, 简称TDD)为代表的中国特色移动通信发展路线,形成一系列重大突破:攻克了一批关键核心技术,建立了规模化的国内供应链和市场,改变了全球移动通信的技术及产品分布格局;5G国际标准话语权显著增强,处于全球第一梯队;已建成全球规模最大、技术最先进的5G独立组网网络,5G基站总数达161.5万个。

移动通信赋能千行百业,撬动万亿规模应用价值经济。作为全球数字经济战略的先导领域,5G技术不仅是移动通信领域的重要演进技术,还是赋能千行百业的关键技术。5G作为新基建之首,与人工智能、云计算等技术结合,正在逐渐渗透到经济社会各行业、各领域中,将实现相关行业或领域的数字化、网络化、智能化重塑。据预测,到2030年,在直接贡献方面,5G将带动我国经济总产出6.3万亿元,带动经济增加值2.9万亿元,带动增加就业机会800万个。6G技术是5G技术的换代演进,将更加全面地支撑全社会数字转型,也将更加快速地推动数字经济的高质量发展。

全球6G竞赛日益加剧,通信强国抢占战略性技术高地。未来3至5年是6G研发关键窗口期,全球6G竞赛已全面拉开帷幕。美国从2018年开始组织6G研究,发布RINGS计划,并重点发力太赫兹及卫星互联网等技术领域;日本、韩国在太赫兹技术方面已具有先发技术优势。同时,6G研发的国际合作与联盟不断增加,如美国主导的Next G联盟、欧盟主导的Hexa-X联盟等。我国在6G研发部署方面虽暂时领先,但在国际大博弈背景下,我国的6G国际合作受到多层面制约,需进一步主动构建6G国际合作的共赢生态,同时探索自主创新技术路线保持并扩大我国6G领先优势。

深刻认识移动通信发展堵点

在复杂国际形势、新冠肺炎疫情冲击的全球产业大环境下,我国移动通信技术发展受到诸多不确定因素影响,亟须厘清我国移动通信发展堵点,形成新形势下移动通信“双循环”发展格局。

引领性基础理论欠缺,移动通信未来发展遭遇根本堵点。我国在移动通信领域基础理论研究能力方面实现有效提升,但仍缺乏具备引领地位的原创性、先导性基础理论。西方国家依托经典信息论在1G至5G建立了传统生态优势,我国难以形成“对等博弈”的局面,这是移动通信堵点形成的根本原因。

必要支撑环节基础薄弱,移动通信产业直面关键堵点。由于先进芯片制造工艺、基础软件(EDA设计软件等)、通用元器件等基础支撑能力对外依赖严重,移动通信高端芯片等核心器件存在“卡脖子”挑战,国产5G手机终端产业规模受到明显制约。同时,受国际形势影响,我国移动通信企业虽全球市场过半但海外市场受阻,移动通信供应链产业链循环面临关键堵点。

尖端应用平台尚缺,5G垂直行业应用面临突出堵点。5G应用的主战场在于赋能实体经济,但是5G与垂直行业融合应用尚处于培育阶段,存在跨领域融合难度大、商业模式不清晰、产业生态未建立、技术标准和政策未完善等系列难题,构成5G应用深化的突出堵点。未来6G研发、应用需与5G协同发力,共同突破与垂直行业融合的技术、模式、政策等多重梗阻。

开源产业生态尚未完备,未来移动通信可能形成新生堵点。世界主要国家和组织高度重视移动通信开源生态建设,成立开放式无线接入网联盟(即Open Radio Access Network Alli-ance,简称O-RAN联盟)、开放无线接入网政策联盟(即Open RAN Policy Coalition,简称Open RAN政策联盟)等开源组织。现阶段,国内开源产业生态尚未完备,上下游企业在通用芯片、基础软件等方面的技术、人才储备不足;传统国外通用器件和平台设备商具备长期技术积累及市场优势,通过参与标准制定、收购及产品更新等方式,可能对我国移动通信发展造成新生堵点。

坚定不移走中国特色技术创新路线

针对制约我国移动通信发展的一系列堵点,一方面,需要保持战略定力,坚定不移走中国特色技术创新路线,发挥体制优势,组织力量对基础理论、重大技术瓶颈问题攻坚克难,建立强大自主的移动通信产业体系;另一方面,坚持开放发展道路,以技术实力、国际影响力营造更加开放、更为稳健的新型“竞合”关系,在国际产业分工体系中占据有利地位。

实行“政府+市场”双轮驱动模式,构建疏通堵点的新型举国体制。借鉴3G/4G时代时分双工“整建制”创新经验,建设由政府牵头、市场化主导、多方共赢的移动通信核心技术创新联合体,促进高校和研究机构“0到1”原始创新、企业“1到10”产业落地及行业“10到100”应用创新的有机衔接,实现基础研究、重大技术、创新应用等系列堵点的协同突破。善用“政府+市场”双轮驱动模式,发挥政府在明确技术路线、调度创新资源、创新制度环境中的作用,依托我国市场规模巨大的体量优势,引导企业以国家利益、国家战略为先,主动培育安全可信的技术及产品生态,形成上下游紧密协同的产业集群,强力推动内循环高效运转。

建立广泛开放科技联盟,重塑突破堵点的国际环境。前瞻布局6G核心技术研发、频谱规划、标准研制等,形成核心专利、系统性能等多层面核心能力。加强多边合作共赢机制,以技术实力、国际影响力构建新型“竞合”关系,在国际电信联盟和第三代合作计划(即3rd Generation Partnership Project,简称3GPP)等国际组织确定6G标准过程中保持并扩大国际标准话语权。不断开拓国际科技交流合作新渠道,形成“你中有我、我中有你”的开源技术生态。发挥我国在移动通信整机产品、系统集成与运营等方面的优势,实现国际国内双循环相互促进。

保持战略定力与科技自信,走“智简”自主创新路线。以构建“智简”通信系统为核心理念,从基础理论创新、垂直应用创新、标准化布局等层面统筹推进,促进创新链和产业链高效衔接,赋能移动通信可持续发展。

一是完善“智简”基础理论创新体系。为了突破西方国家基于经典语法信息论所建立的传统生态优势,我国亟须另辟蹊径,将通信问题的研究层次从语法信息扩展到语义信息,并以信息论、人工智能理论、系统论、复杂性科学理论等多学科理论为交叉指导,构建“智简”通信理论体系,即以人工智能与下一代信息通信及网络技术的一体化为基础,探究和利用新的智能本原,以系统熵减为全局优化目标,对信息组织、网络结构等全面简约重塑,实现信息及网络的“智慧内生、原生简约”,从而赋能移动通信传统发展路线变革。

二是加强“智简”5G垂直应用创新。聚焦垂直行业应用的差异化需求,以5G全能力、全终端驱动数字经济高速发展。以智能简约的行业融合理念,按需匹配构建极简系统,降低“大而全”系统带来的网络结构冗余及高端芯片依赖,形成尖端“智简”平台支撑千行百业数字化应用。紧抓5G万物互联新机遇,从系统层面进行智能简约设计,研发面向垂直应用的安全可信物联网终端,拓展“5G物联网智简终端”新赛道,从供给侧进行改革创新,开创基于高水平自主技术的市场蓝海。

三是推进“智简”6G标准化布局。面对6G全覆盖、全频谱、全应用等愿景需求,“大而全”的系统设计与实现面临巨大挑战。需以“智简”自主创新理念引导6G研发及标准化工作,构建有中国特色和核心竞争力的“智简”技术体系和创新生态,强化我国在移动通信领域的全球领先地位。(张平 许文俊)