清华大学葛宁：以需求为导向，系统化构建天空地一体化网络

在“天地融合智能组网技术”分论坛上，清华大学电子工程系研究员葛宁表示，天空地一体化未来移动信息网络的构建应该以需求为导向，同时要从系统的角度来构建解决方案。因此在研究方法上，就要重视对网络架构和系统能力的研究。目标是将通信、计算、控制等综合能力在一张信息网上发挥出来。

自顶向下研究，直面挑战

葛宁指出，过去的通信是依照还原论的方法，从底层的资源、器件，到系统，到应用架构，来支撑整个应用。随着摩尔定律遭遇瓶颈。如果还是用类似基站或卫星建设的方法，由于频率和轨道的限制，规模也会遭遇瓶颈。

因此，建议采用一种系统的方法自顶向下的研究。不过这种系统方案也会有很多挑战。

从网络内生结构上，过去是静态的网络，现在是动态的网络，有卫星、无人机等，资源部署产生了很大的变化。

在拓扑上，从地面的平面网络到3D网络，而且广播和通信从点到了面。

在信息服务上，过去熟悉的通信网络变成综合的信息网络，应用从开环式变成闭环有控制的新模式。

在系统层面上，过去通信追求的总是高速、高性能、低延迟，但是在新的天地一体化网络，有时候更多的是追求质量的保证，追求的是覆盖，追求的是适变的能力。例如，可能要在低的频谱效率下或高延时下也能正常工作，甚至窄的信道下，也能完成紧急、保底的工作。

在资源层面上，传统预定式频谱分配或平轨分配，随着低轨卫星的发展或者非静止卫星的发展，也希望发展出来一种动态灵活的分配方法，这些都对研究提出了新的挑战。

需求为导向，变革研究方法

葛宁表示，面对这些挑战，既然应用需求变了，在研究方法上，就要重视对网络架构和系统能力的研究，要在网络上能够动态地生成网络，系统地通过云-边-端协同适应任务的变化。

第一，从顶层网络架构上，过去有很多网元，也有很多网络应用。可以结合网络发展，把很多终端的功能放到网络上来解放终端，同时也从系统上解决对芯片性能的不竭追求。

第二，发展云-边-端协同满足需求的方式。随着广域网络的建设，有很强的云边端能力，当一个任务来了以后，可以合理应用这些资源，灵活适配各种各样的任务需求，通信不仅作为管道，在分布式处理等方面都起到重要作用。

第三，弹性适变的网络，特别是在紧急事件、突发灾害时，利用天和地灵活机动的方式来调配资源，满足突发的任务需求。同时由此产生弹性适变能力，将来网络的演进也能采用一种平滑的方式升级换代，避免大规模建设上的浪费

第四，既然有了空天地混合的网络，在终端接入或在用户使用网络时就不要让用户背七八个终端，而是能够无感接入到合适的网络，在频段选择、波形选择上需要解决很多自适应、感知、预先分配资源等问题。

第五，在资源上希望打破现在固定式的分配。能否在顶层设计上就引入动态的协调机制，使得资源在两个网络之间能根据需求的变化来分配合适的资源，能在非禁止轨道上形成一个有序的共享资源新格局。

葛宁表示，总体的目标是希望从系统的观念，围绕着未来规模化的需求，在研究领域能重视系统架构的研究，不是简单地去发展器件或拼命堆砌资源，通过弹性适变灵活的方式，把服务能力聚焦到任务上，来解决未来发展的瓶颈问题。