近日，随着首批5G手机在国内正式上市，中国电信宣布今年9月率先在北京放出5G专用号段的手机号码，5G正逐渐走进公众的日常生活。

　　与此同时，根据工信部网站消息，截至7月底，铁塔公司已完成建设交付5G基站7863个，运营商开通5G基站6324个，预计到2019年年底，北京将建设5G基站超过10000个。目前北京市已重点完成的5G基站建设区域包括北京世园会及周边道路、冬奥首钢园区、长安街沿线天安门故宫区域、北京城市副中心等，5G网络的覆盖率正在不断提升。

　　面对VR/AR以及高清视频直播等“杀手”移动应用，5G传输需要提升1000倍以面对海量无线信息传输需求，同时计算容量也需要提升1000倍以满足未来移动应用低时延高速数据计算需求。在5G面临通信容量与计算容量2个1000倍的提升挑战的同时，2个1000倍的容量提升还将带来巨大的能耗挑战。除了VR/AR以及高清视频直播等应用，5G时代还有车联网、无人驾驶、工业互联网、智能家居、智慧城市等应用场景。面对应用行业差异化需求，5G移动通信系统如何构建多模态网络来弹性地服务千变万化的行业？

　　如何应对5G时代的新挑战？如何解决5G时代的新问题？带着问题，记者专访中科院计算所研究员田霖，了解其在5G产业领域的新探索。

　　5G需要通信与计算学科融合

　　据田霖介绍，4G通过多天线技术、协同传输技术、微蜂窝技术等，使得目前通信信道的数据承载能力已经逼近香农容限。此外，当前无线网络架构的问题为业务均峰比低带来的资源闲置、网络演进制式共存带来的异质资源无法共享、网络演进带来的软硬件资源重利用困难。“现在地球资源已经走向这种逐渐枯竭的趋势，所以必须在提升服务能力一千倍的同时能耗降低一千倍，构造绿色移动通信系统。”

　　5G的研究中，若单纯从通信技术本身进行创新，所带来的增益相对于科研以及网络设施投入代价而言并不显著，而且当前移动通信网络高能耗、高成本的发展方式，已经使得生态环境及相关企业难以承受，必须找到新的技术体系才可能支撑在有限能耗下1000倍增长的网络服务需求。

　　实际上，移动通信系统已经在局部引入了计算和通信的结合并取得了很好的效果，例如网络编码技术等。而且通信技术与计算技术已经呈现出融合的趋势，二者之间的界限变得越来越模糊。未来亟需构建通信与计算融合理论体系，进一步提升网络容量，同时以能效为内在纽带重构新一代移动通信系统体系架构。

　　5G改变社会需要多模态的设备

　　5G究竟能带来什么？曾有人这样总结：“2G开启了txt（文本）时代，3G开启了jpg（图片）时代，4G开启了avi（视频）时代，而5G将开启万物互联的时代。”

　　田霖告诉记者：“日益丰富的垂直行业应用对移动网络提出了多维度、差异化能力要求，如超低时延、确定性时延、移动性、可靠性、租户安全隔离等要求，5G设备厂商需要做多模态的设备来满足需求。那么用什么方式做最好？我们提出要做开放的基站平台——‘超级灵活’的‘超级基站’。”

　　在他们的构想中，超级基站基于通信、计算、存储、控制融合的系统架构，具有开放式软硬件平台、强大的内容理解与信息处理能力，支持广域协同资源管理和空天地融合信息服务，支持按需定制与灵活升级，有效实现资源统计复用，符合未来信息通信产业绿色、智能、高效的需求。

　　传统蜂窝接入主要覆盖“人”，超级基站将“更好”地覆盖“物”，这正是5G发展的趋势。

　　据了解，在“物”的数量上，超级基站将实现大连接，支持千亿物端的广覆盖、高移动的随遇接入，通过广域协同资源管理支持网络的弹性建设；在“物”的多样上，超级基站实现多模态，满足个性化需求，按需服务，灵活生成各类专网，通过开放的软硬件平台以及强大的信息处理能力提供按需定制网络服务；在“物”的分布上，超级基站实现广覆盖，从20%的地面覆盖向100%的空天地海广域无缝覆盖、甚至向外太空及星际互联不断延伸，作为地面移动通信系统与卫星通信系统的重要基础设施，可支撑空天地融合的网络构建。

　　当前，团队完成了超级基站工程样机研制，包含大规模基带资源池和协议处理资源池、资源管控平台、高速射频交换机等，通过基带和协议处理池的硬件虚拟化、计算的可伸缩性，实现了系统硬件处理架构的创新；通过芯片间、板卡间、机框间的多级高速互连网络，满足海量载波和用户的数据流和控制流传输需求，实现了互连架构的创新；通过资源的代理抽象技术、全局的无线资源与计算资源的动态映射技术，支持射频、基带、协议资源的灵活伸缩性，实现了软件资源池处理的创新；通过模块化软件与开放接口设计，支持协议的可重构性，可生成4G/5G/宽带无线接入/卫星等各种无线通信标准，并支持不同层次的灵活可配置、可替换、可扩展。

　　“让天下没有难做的基站，这就是我们的目标”。田霖说。

　　如何实现这个目标？2011年，中科院计算所无线通信技术研究中心成立了北京中科晶上科技有限公司，致力于提供以超级基站为代表的多模态网络设备的解决方案，重点是制约我国通信产业发展的基带芯片与协议栈软件产品。基于此，研制通信系统核心设备及应用整体解决方案，推进我国企业占领产业链的战略制高点。

　　目前，中科晶上以动芯系列通信基带处理芯片为核心，已形成面向智能网联驾驶、卫星移动通信领域应用的系列产品及系统解决方案，核心芯片实现百万量级量产，产业链上下游的合作伙伴超过150家。

　　面向空天地一体化通信系统

　　“公司基于超级基站架构参与研制的卫星地面站系统，打通了我国第一个卫星移动通信电话，标志着我国进入卫星移动通信新纪元，也为超级基站未来支持空天地海广域无缝覆盖打下了基础”田霖说。其中研制的基带芯片实现了我国卫星移动通信系统核心器件从无到有的跨越，成果获中科院重大科技成果转移转化专项（弘光专项）支持，并获得2018年中科院科技促进发展奖。

　　与此同时，中科晶上在实现我国信息通信产业发展上不断引领创造，成长为IT3.0时代产业价值链高端的技术引领性公司。目前，中科晶上在面向支撑未来智能信息社会时代的空天地一体化移动计算与通信产业发展方面，拥有了卫星移动通信地面系统完整的产品布局，用户覆盖产业链70%的客户，提前占据了有数万亿产值规模的卫星移动通信产业发展制高点，为一带一路国家战略的实施提供了有力的信息通信保障。

　　将研制工业无线互联网首款商用芯片

　　对于下一步计划，田霖表示“在未来5~10年里，我们将继续在超级基站的开放式软硬件架构、实时操作系统、积木块式通信软件等领域进行攻关。在适当的时机，将开放超级基站平台，让更多的人可以针对不同垂直行业需求做基站，促进5G产业繁荣”。

　　同时，在中国制造2025重大国家战略的推动下，中科晶上正在布局IT3.0时代面向工业无线互联网应用的最核心5G-U芯片研制，旨在面向5G时代为工业无线互联网领域企业提供可靠、灵活、稳定、安全、高效的无线通信服务。

　　“目前，通信基带芯片是支撑工业无线互联网最核心的基础器件之一，中科院计算所及中科晶上在无线通信基带芯片方面的深厚研发实力，正在研制支撑中国制造2025行业数字化的工业无线互联网首款商用芯片5G-U，并结合不同行业需求形成行业定制的水平解决方案，为中国制造2025重大国家战略的实现提供核心支撑。”田霖说。