□ 本报记者 蔡姝雯 实习生 冯煜雯
未来网络正支撑着万亿级、人机物、全时空、安全、智能的连接与服务，描绘着网络发展的新蓝图。
随着数字经济的蓬勃发展，新兴应用场景不断涌现，对网络技术提出了新的需求。伴随着第六届未来网络发展大会的到来，“确定性网络”“算网融合”等专业名词进入大众视野。这些神秘的新技术将如何影响我们的生活？紫金山实验室的专家们为我们打开“智慧大门”，让未来网络之光照进现实。
在“东数西算”中大有可为
“东数西算”对于我国数字经济的发展，以及“双碳”战略的实现具有重大意义。
随着工业互联网、车联网、元宇宙等新型数字经济产业迅速发展，中国已经成为全球数据资源大国，算力已成为数字社会经济的核心生产力。
“然而，我国数据与算力的大量用户在东部，太阳能、风能、水能等清洁能源大部分在西部，导致我国算力与能源分布的不匹配。”中国工程院院士、紫金山实验室主任刘韵洁说，要想优化资源配置，提升资源使用效率，顺利推进“东数西算”工程，支撑国家算力枢纽节点互联的网络设施将成为重要基础，其中，“确定性网络”技术将发挥重要作用。
什么是“确定性网络”？刘韵洁打了个比方：“网络就像不同的道路，有普通马路、高速公路甚至飞机航线等。我们目前使用的互联网就好比一条‘普通马路’，堵堵停停，时延抖动在1ms以上。”他说，要构建互联网的“高铁、飞机”，就要用到“确定性网络”技术，它具有“大带宽、低延时、低抖动、高可靠”等优点，可以有效解决传统网络数据传输上的拥塞、延迟、抖动等痛点。
“确定性网络”将类似于人类的神经系统，支撑算力设施成为一个大的信息系统。“确定性网络”与算力的深度融合，将为我国建立自主可控数字经济产业生态提供重要支撑。
计算和网络，是数字经济的底层基础设施。“如果把数字经济看作是一个有机的生命体，那么计算和网络就是这个生命体的神经系统。”刘韵洁形象地科普道，计算主要负责脑的思考和末梢的应变，网络则主要负责把大脑、小脑，以及分散在四肢上的末梢都连接起来。随着AR/VR、车联网、元宇宙等新型业务形态的涌现，我们需要在“脑”和“末梢”之间形成更加高效的融合。
不过，计算和网络从传统的技术视角来看是两个独立学科，可以说是“融而不合”。“我们研发的算网操作系统，就是要把计算和网络两种资源，真正融合起来进行管控和调度，让用户可以像用水和电一样，去便捷地使用计算和网络的资源。”刘韵洁说。算网操作系统可以说就是为“东数西算”量身打造的“算网大脑”，可把对于网络实时性有高要求的末梢应变能力调度在东部，把对于强力计算有高要求的脑思考能力放在西部，然后在东西部之间实现一个深度的融合，帮助解决传统网络解决不了的八大算力枢纽节点算力传输问题。
展望互联网“下半场”，算网操作系统与确定性网络的结合将甩出“王炸”，构建起一个以算网操作系统为核心，以确定性网络为总线的“广域超级计算机”，服务于我国“东数西算”工程，为数字经济的发展注入新动能。同时，算网操作系统未来还可以与电力调度系统进行联动，实现“东数西算”与“西电东送”的联动，助力实现碳达峰碳中和。
“确定性网络+”赋能各行各业
工业互联网、车联网、能源互联网等也正在成为“确定性网络”的典型应用场景。
在工业互联网控制远程操作领域，我国某座矿山在使用“确定性网络”后，原本需要驾驶员在矿山中亲自驾驶车辆运输的常规操作，变成了工作人员“人在家中坐”远程操控驾驶车辆，一人可以控制8辆车。
据了解，地质条件恶劣是我国煤炭行业最大的痛点，塌方、透水、瓦斯爆炸等事故易发，导致安全风险大、开采效率低、人工成本高。煤矿行业固有的不安全性，催生了煤矿采掘产业向信息化、智能化和现代化的转型升级。
在“确定性网络”高精准性的保障下，采煤机司机可以坐在宽敞明亮的办公室里，只需动动手指，就能精准操控位于井下240米深处的采煤机，实现远程“一键采煤”。矿场工人不需在零下50℃-零下40℃的极寒天气下连续作业，无人驾驶矿车井然有序地穿行于矿坑之中，通过专用App，就能实时查看矿区情况，逐步实现“少人、无人、以机械换人”的智慧安全高效开采。还可有效改善矿区招工难、生产效率低、工作环境差等问题，助力传统矿区向智能化蜕变。
在远程手术场景中，“确定性网络”也可大显身手。去年4月，高清镜头下，某医院医生在远程操作台旁通过3D视频观察，通过远程操纵200公里以外的手术机器人，历时1个小时，为患者完成了腹腔镜左肾根治性切除术。腹腔镜远程手术要求通过机器人精准复现远端医生手术动作，准确到达手术部位，并完成对病灶的精准切除。这对网络的时延抖动与可靠性要求极高。
未来网络“确定性网络硬件+控制器”的解决方案，为医生和医院各部署两台确定性网络硬件设备和一套控制器软件，实现对5G主用链路状态和性能的实时监控，并通过时钟同步机制，在数据包中嵌入执行时间字段和在接收端增加缓存吸收抖动，通过缓存调度输出的方式解决网络突发震荡对远程手术的干扰，改善5G的公网抖动短板，为手术成功提供了重要保障。
手术中，“确定性网络”表现出优异的性能指标，为远程手术的成功实施提供了高可靠、低时延、低抖动的视频及操控数据实时同步支撑，大大提高了手术成功率。“确定性网络+控制器”在医疗上的实际运用，让有需要的患者能够享受到千里之外专家级别的治疗，极大程度上提高了医疗健康服务的可及性，推进“智能化”和“数字化”发展，创新医疗手段，实现优质医疗资源共享。
手术台之外，救护车、急诊、疑难病症远程会诊、ICU的移动化也开始频频用上“确定性网络”。疫情期间，远程医疗和互联网医疗助力中小城市医疗救治诊治和防疫；医学影像人工智能技术辅助疫区新冠肺炎患者得到及时的临床诊断……医院改进或新建的方向，无不凸显着未来网络对医疗的重要意义。
从“几十毫秒”到“几毫秒”，从“尽力而为”到“说到做到”，“确定性网络”就像在传统网络里建设了一条超级高铁，能够有效实现时钟同步、零拥塞丢失、超可靠的数据包交付。此外，还可以像高铁一样进行定点发车、长距传输，规划到站时间，最终保证端到端时延可预期。
刘韵洁表示，利用“确定性网络”的优势，团队将打造“确定性网络+”生态，提供“确定性网络+能源大数据”“确定性网络+智慧交通”“确定性网络+远程医疗”“确定性网络+产教融合”等多种能力并对外提供服务。
6G将满足元宇宙等新型应用
5G时代，一部1G的高清电影，3秒钟下载完毕；6G时代，1秒钟，下载上百部高清电影……
“6G的峰值速率、传输时延及频谱效率将比上一代网络提升10倍。”紫金山实验室副主任兼首席科学家、东南大学教授尤肖虎在第四届未来网络发展大会上提到，6G将在5G的基础上，进一步拓展拓深移动互联网的应用，它的关键技术指标和能力将得到大幅的提升。更为重要的是，6G将实现星地融合，即卫星和地面移动设备的融合，能把现有的移动通信覆盖范围扩展到80%—90%甚至更多。“6G将有四大新的应用范围，也就是全覆盖、全频谱、全应用、强安全。”
6G网络将打造一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界，但扩大网络容量和提高传输速率仅仅是6G最基本的突破。6G的到来将满足全息通信、元宇宙等新型应用需求，消弭数字鸿沟，实现万物互联这个“终极目标”。
我国的6G研究已然开启，紫金山实验室承接了国家6G攻关任务，并取得了系列成果。“2022年初，紫金山实验室发布6G核心技术创新成果——360~430GHz太赫兹100/200Gbps实时无线传输通信实验系统。”尤肖虎告诉记者，这项核心技术，其巨大的频谱资源可支撑1Tbps通信速率，比5G提升10倍到100倍，打破世界无线通信实时传输最高纪录。太赫兹无线通信被公认为是6G移动通信系统的核心组成部分，此次纪录的打破，正是中国6G研发提前布局的阶段性成果。
6G网络的重要需求之一是空天地一体化实现全球无缝覆盖。空天地一体化网络通过提供全时空信息连续支撑能力，实现“一带一路”周边区域覆盖以及“四海两边两洋”覆盖，满足陆上重要经济带、海外热点区域等信息服务的需求，对我国具有重大意义。
同时，空天地一体化网络可在多种业务场景发挥重要作用，比如环境监测、森林防火、无人机巡检等具有海量连接的通信业务场景，空天地一体化网络可有效扩大覆盖范围，满足更大连接和更低功耗的需求。目前，发展空天地一体化信息网络已成为6G共识，并认为技术融合需要在5G 时代起步实践，在6G时代全面实现。
