以下為演講全文：

 

尊敬的鄔院士、梅院士，各位專家，大家上午好！非常高興參加今年的世界5G大會，現(xiàn)在6G是一個熱點，我也想結(jié)合6G的研討談一談需求導(dǎo)向和守正創(chuàng)新。

 

總書記在去年科學(xué)家座談會上強(qiáng)調(diào)，要堅持需求導(dǎo)向和問題導(dǎo)向，研究方向的選擇要堅持需求導(dǎo)向，要從國家急迫需求和長遠(yuǎn)需求出發(fā)，真正解決實際問題，他還引用恩格斯的話，社會一旦有技術(shù)上的需求，這種需求就會比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)。今年7月19日，李克強(qiáng)總理在考察國家自然科學(xué)基金委時說，我們到了要大聲疾呼加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的關(guān)鍵時刻，基礎(chǔ)研究是推動原始創(chuàng)新，構(gòu)筑科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展高樓的基石。

 

這些就是我今天匯報的主要內(nèi)容，先談一談需求，然后結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)信息分享我的一些觀點。

 

大家都在問，什么是6G？我覺得6G要由需求說了算，要以需求定義6G，由此布局6G的研究和發(fā)展，此為守正?，F(xiàn)在對6G也有急迫的需求，急迫的需求來源于市場，需要通過市場凝煉真正的需求，解決實際的問題。毛主席說過，沒有調(diào)查就沒有發(fā)言權(quán)，一定要避免臆想、力戒武斷，不以技術(shù)趨勢代替應(yīng)用需求。再就是長遠(yuǎn)需求，需要通過戰(zhàn)略研判發(fā)展趨勢預(yù)測，提出構(gòu)想性需求，避免太過遙遠(yuǎn)，脫離社會經(jīng)濟(jì)的基本面，特別要注意避免陷入技術(shù)演進(jìn)的路徑依賴。

 

大家都知道，現(xiàn)在一個非常重要的需求就是填補(bǔ)數(shù)字鴻溝。4G基站，城市每平方公里是3.2，農(nóng)村只有0.17，新疆、西藏等邊遠(yuǎn)地區(qū)仍然普遍缺乏寬帶覆蓋。就拿5G來說，截至今年3月末全國建成5G基站80多萬個，但是新疆這么大塊的面積只有7000多個，也就是在新疆除了烏魯木齊這一小塊地方能夠享受到5G，大部分地方是沒有5G的。

 

我們再看廣域和全球覆蓋，現(xiàn)在也是一個非常重要的需求。我們知道北極航道的經(jīng)濟(jì)意義非常重要，2013年到2019年，中遠(yuǎn)海域?qū)崿F(xiàn)31個北極航次，與馬六甲、蘇伊士傳統(tǒng)航線相比可以節(jié)省12萬多海里的里程，減排二氧化碳4.6萬噸，當(dāng)前北極航道還沒有寬帶覆蓋。右圖是我國近海船舶航行分布圖，去年大概是10萬億，但我國近海信息覆蓋基本上是空白，離岸幾公里基本沒有任何信息，智慧海洋現(xiàn)在已經(jīng)成為國家的戰(zhàn)略，海洋產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展也是急需寬帶信息覆蓋。

 

行業(yè)賦能已經(jīng)說了很長時間，但我認(rèn)為現(xiàn)在各行各業(yè)的賦能需要智簡，就是智簡適應(yīng)性賦能，尊重特殊性、客觀認(rèn)識多樣性和差異性，特別慎重統(tǒng)一性理論，避免無邊界的夸大單個技術(shù)和系統(tǒng)的作用，也要避免刻意追求橫向縱向的兼容，現(xiàn)在就導(dǎo)致芯片的規(guī)模越來越大，不停地追求5納米和7納米，就是刻意地追求兼容，也是導(dǎo)致現(xiàn)在設(shè)計上的復(fù)雜度越來越難以承受，所以我想這也是產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須要解決的。

 

關(guān)于5G的暢想，5G可以用于很多地方，但不能說5G是萬能的，用于不同的地方都要有適應(yīng)的裁減。

 

基本上從2G、3G、4G到5G，可以說帶寬的擴(kuò)展基本上是壓倒性的，當(dāng)然5G還有其它的KPI，但隨著5G甚至6G的發(fā)展，目前蜂窩的半徑越來越小，前一段時間我問一個6G推進(jìn)組的，我問他蜂窩的大小大概是多少，他說蜂窩的半徑不到100米，這樣的話要是在校園當(dāng)中到處都是基站?？紤]到覆蓋率、安全性、低功耗、小體積的通信體系，可以說現(xiàn)在還沒有一個系統(tǒng)性的方案。

 

滿足低延遲、高速率、抗干擾、高安全性的多種需求，以及城市、山區(qū)、海域、航空多種環(huán)境，需要承載文字、聲音、圖像、視頻等等復(fù)雜內(nèi)容的系統(tǒng)框架，也不能是現(xiàn)在單一的框架，要有適應(yīng)性的框架。

 

看一下移動通信流量的增長，呈指數(shù)性，香農(nóng)理論是對數(shù)的，一個是指數(shù)，一個是對數(shù)，按照傳統(tǒng)信息理論，建設(shè)系統(tǒng)以及信息服務(wù)技術(shù)可以說非常難以長久滿足通信需求的發(fā)展，所以6G現(xiàn)在確實需要超前謀劃。

 

下面我想從幾個技術(shù)的角度談一談我的觀點。

 

我們知道，現(xiàn)在的移動通信是側(cè)重帶寬，衛(wèi)星通信側(cè)重廣域，現(xiàn)行范式下是一條雙曲線，我們能做的就是雙曲線下面。廣域就是距離又要遠(yuǎn)一些，達(dá)到幾十上百公里，同時帶寬也要寬，但這是沒有技術(shù)支撐的，就是在雙曲線之上。如果我們用衛(wèi)星支持幾公里到十幾公里的城市或近郊，我們知道這個方案是失敗的，如果用衛(wèi)星支持幾十到百十公里，費(fèi)效比還是很高的，如果以城域的技術(shù)支持廣域，現(xiàn)在有明顯的技術(shù)壁壘，可以說廣域的寬帶通信仍需要發(fā)展有效的技術(shù)手段。

 

大家看一看廣域的技術(shù)壁壘在哪里，這里講的是地基，因為廣域之后大多徑時延和高移動性導(dǎo)致這個層級是接近1的，基本上傳統(tǒng)辦法是沒法處理的，一般的處理都是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，比如LTE工作在德爾塔F乘以德爾塔T大于30以上，要是左下角區(qū)域就麻煩了，基本上沒有辦法處理，所以如何預(yù)測對應(yīng)這種高動態(tài)變化的傳播環(huán)境是需要研究的。

 

再就是廣域基站的機(jī)動部署，無論是江海、應(yīng)急、航空還是偏遠(yuǎn)區(qū)域都需要廣域的活動基站，布局的時候就需要這個基站低功耗、小體積，現(xiàn)在幾千瓦的基站這樣去布局肯定是不合適的，更有回傳的方式就是有線的光纖用無線和衛(wèi)星，回傳的速率受限，回傳的時間加長，這些都是現(xiàn)在的協(xié)議體系當(dāng)中不支持的。

 

清華大學(xué)面向漁政海上風(fēng)電需求，基于LTE標(biāo)準(zhǔn)采用1.4G頻段，實現(xiàn)超70公里的移動覆蓋，并在大連長樂海域進(jìn)行試驗，當(dāng)然這些只是初步，未來還要針對如何提升多站組網(wǎng)覆蓋能力，結(jié)合5G6G技術(shù)演進(jìn)發(fā)展新的標(biāo)準(zhǔn)，也有很多技術(shù)要做，我們希望和相關(guān)的企業(yè)一起聯(lián)合來做。

 

最近河南水災(zāi)當(dāng)中，翼龍無人機(jī)被用于應(yīng)急恢復(fù)現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)半徑約4公里、總面積50平方公里，這就起了很大的作用，但這個覆蓋面積相比專網(wǎng)體制還是太小了，所以面向公眾需求還要發(fā)展新的標(biāo)準(zhǔn)、拓展新的覆蓋能力。

 

天地融合不是簡單地做加法，天地的差別可以說就是天壤之別。按照需求來說，地面網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)還是有很大不一樣的，地面網(wǎng)絡(luò)是面向城市密集區(qū)，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)面向的是山區(qū)、海域、空域和應(yīng)急通信等等。信道特性也很不一樣，無論是信號格式、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議還是服務(wù)方式，天地網(wǎng)絡(luò)都存在根本性的差異。

 

所謂天地融合關(guān)鍵在融，怎么融呢？天網(wǎng)是衛(wèi)星地面站專用設(shè)備，地網(wǎng)是基站、光纖、手機(jī)，天地融合不是引入簡單的網(wǎng)關(guān)做天網(wǎng)+地網(wǎng)，也不是把衛(wèi)星的覆蓋和地面的覆蓋簡單地相加，就是一個覆蓋互補(bǔ)，不是運(yùn)營商簡單的合作，就是兩個運(yùn)營商相加。實際上未來的需求用戶不希望感到在用什么網(wǎng)，用戶是無感用網(wǎng)，所以天地融合不能簡單地做加法。

 

天地網(wǎng)絡(luò)的融合需要解決什么問題呢？一個是在哪里融，服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)層還是空口，另一個是怎么融，需要解決網(wǎng)絡(luò)差異性，也要克服技術(shù)、成本和性能的約束，還有就是融了以后天網(wǎng)和地網(wǎng)一定是有相互制約的，延遲速率制約的這些都要有新的算法，那么這就需要足夠的、充分的基礎(chǔ)研究，就是所謂的守正創(chuàng)新。

 

天地融合有三個層次：服務(wù)層融合只是在服務(wù)提供商的融合，不同的網(wǎng)絡(luò)可以使用相同的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層融合是中層，就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的融合，比如大家都做IP，不同的網(wǎng)絡(luò)可以做統(tǒng)一的通信?？湛谌诤鲜堑讓樱煌木W(wǎng)絡(luò)可以使用統(tǒng)一的終端。將來有了天網(wǎng)以后，我們還是希望就用現(xiàn)在的手機(jī)，不要變。但是，越接近底層網(wǎng)絡(luò)資源的效率是越高的，實現(xiàn)的復(fù)雜度也會越高，需要大量的智能算法。

 

目前來看，天地融合的創(chuàng)新空間還是非常大的。低軌衛(wèi)星是基于IP接入地面網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在Starlink就是利用大規(guī)模星座發(fā)展全球均勻覆蓋，但沒有考慮到業(yè)務(wù)分配的極不均勻性，可以說大規(guī)模低軌星座成本還是過高，設(shè)計里面規(guī)模換能力還是會導(dǎo)致效費(fèi)比太低。高軌衛(wèi)星的問題主要是回傳延遲，高軌資源也非常不充分，特別是我國無法服務(wù)高維度的區(qū)域，高軌衛(wèi)星只能用于國土周邊，所以也有問題。未來的天地網(wǎng)絡(luò)融合一定要從應(yīng)用的需求出發(fā)，要做足夠的基礎(chǔ)研究，實現(xiàn)體系架構(gòu)的創(chuàng)新。

 

清華大學(xué)提出了8顆中軌泛同步軌道衛(wèi)星為基本結(jié)構(gòu)，構(gòu)建全球覆蓋的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，賦能全球應(yīng)用，就是一個體系，需要解決空間資源海外布站以及規(guī)模的魔咒等等系列難題，再就是以天領(lǐng)地，助益天地融合快速發(fā)展，打造新時期、新基建的新生態(tài)。

 

最后談一談信息，信息服務(wù)當(dāng)中體驗是根本需求。隨著通信距離的加大，帶寬總是受限的。圖中數(shù)據(jù)需求網(wǎng)絡(luò)容量會呈現(xiàn)剪刀差，按照相同的理論，距離越遠(yuǎn)、帶寬越窄，現(xiàn)在靠壓縮也是非常難的，提出百分之幾十已經(jīng)是很好了，解決不了幾倍、幾十倍的需求。

 

我們可以看到這是微軟的概念，發(fā)布的是語音，本地存儲的是口型，通過存儲、記憶、映射、綜合，給人一種真實的視頻體驗，可以說是用戶體驗為標(biāo)準(zhǔn)的QoE可以大幅度減少通信的數(shù)據(jù)量。

 

怎么做到呢？我們看到原始X、重構(gòu)圖像XCPR等于FM，F(xiàn)很關(guān)鍵，需要做計算重構(gòu)。這里面臨著兩個難題：通信怎么才能只傳少量的信息，計算就是殘缺信息如何重構(gòu)。清華也做了一個嘗試，先把通信的開環(huán)結(jié)構(gòu)變成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，引入媒體計算，再把QoS服務(wù)質(zhì)量變成體驗質(zhì)量，通過收發(fā)端共享先驗信息，降低所需的傳輸帶寬。降低傳輸就是要跳出像素，依托人類層級式的認(rèn)知機(jī)理，我們要把這個像素變成特征、目標(biāo)和語義。簡單地算一算，表征的信息量可以大幅度降低，我們的學(xué)生也做了一個實驗，這是學(xué)生自己錄的，就是自己做了大量的測試，實際上相似度的性能還能提高，帶寬可以比騰訊的視頻有一個大幅度的壓縮，所以這是一個非常有益的嘗試。

 

最后簡單小結(jié)一下：發(fā)展6G要堅持需求導(dǎo)向、戰(zhàn)略謀劃不可或缺，要不失時機(jī)地布局6G面臨的廣域通信、天地融合、新型信息服務(wù)等研究，謀求長遠(yuǎn)發(fā)展優(yōu)勢，堅持守正創(chuàng)新，謹(jǐn)防路徑依賴的負(fù)面效應(yīng)。路徑依賴是斯坦福大學(xué)保羅戴維提出的，這是正面效應(yīng)，負(fù)面效應(yīng)在于更為優(yōu)良的技術(shù)可能由于遲到一步難以獲得足夠的跟隨者，陷入劣幣驅(qū)逐良幣的不良生態(tài)，值得我們深入思考。