8月19日—21日,第九屆未來網絡發展大會將在南京拉開帷幕。今年大會正好是我國通信信息領域首個國家重大科技基礎設施——未來網絡試驗設施(CENI)落地江蘇十周年。這個聽起來有些“高冷”的大科學裝置,其實和我們每個人的生活都息息相關。從遠程手術的精準操控到工業機器人的跨省協作,從高清視頻的流暢播放到算力資源的高效調配,CENI就像一張無形的“超級神經網絡”,正悄悄改變著我們的生活方式和國家的發展格局。
(2025年1月2日,南京市科技大會暨產業科技創新工作推進會上,南京市委書記周紅波和劉韻潔院士共同宣布CENI全面竣工)
CENI是什么?為何要建這個“國之重器”?
中國工程院院士、紫金山實驗室及江蘇省未來網絡創新研究院首席科學家劉韻潔介紹,很多人聽到CENI這個名字可能會覺得陌生,但如果把它比作“網絡世界的高鐵系統”,大家就容易理解了。我們平時用的互聯網就像普通公路,車多了會堵,遇到惡劣天氣還可能晚點,而CENI就像專門為數據傳輸修建的“高鐵專線”,不管路上有多少“數據列車”,都能準時、安全、高效地到達目的地。具體來說,在100%網絡負載、途經13個省市、跨越1.3萬公里、承載1萬條確定性業務的情況下,CENI能做到零丟包,時延抖動小于50微秒——要知道,人眨一下眼睛的時間大約是500微秒,也就是說,它的穩定性比我們眨眼快10倍以上。
CENI的建設歷程堪稱一部科技創新的奮進史。早在2005年,劉韻潔院士就組織中科院計算所、北京郵電大學、清華大學的技術專家,悄然開啟了未來網絡技術理論研究的征程,這如同在黑暗中點亮了探索的火種。2010年,劉韻潔、李國杰院士向國家提交了CENI建議和實施方案,這份方案承載著對未來網絡發展的深刻洞察與宏偉構想,也為CENI的誕生奠定了重要基礎。
隨后,CENI在國家的高度重視下穩步推進。2013年,國務院發布《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012—2030年)》,CENI作為通信與信息領域的關鍵項目,被列為優先安排建設的16項重大科技基礎設施之一,正式踏上了從藍圖走向現實的建設之路。2015年,CENI確定主管部門及共建單位;2016年,CENI項目建議書獲國家發改委批復;2019年5月,CENI首批12個光傳輸節點在北京、南京、廣州、深圳等城市開通運行,初步構建起網絡的雛形,搭建起了未來網絡大廈的框架。
經過數年的努力,2022年8月成為CENI建設的重要里程碑。全國40個城市骨干網全部開通,標志著CENI建設工作已經初步完成。2024年8月的第八屆未來網絡發展大會上,劉韻潔正式宣布CENI建成,并已完成工藝部分驗收,這意味著CENI已從圖紙上的規劃,變成了實實在在、能夠投入使用的網絡設施,開始具備為科研、產業等領域提供服務的能力。
2025年1月2日,從南京全市科技大會暨產業科技創新工作推進會上傳來喜訊,CENI全面竣工。此時的CENI,鏈接算力規模超10萬P,能提供靈活彈性可復用的算法服務,支撐大模型協同訓練,還成功解決了國家東數西算戰略工程實施中算不了、算不起、算不好的難題,展現出強大的應用價值。
目前,CENI的建設成果得到了進一步確認。7月24日,項目通過主管部門組織的總體驗收,正在全力做好國家驗收各項準備。劉韻潔介紹,經過十余年的謀劃和努力,未來網絡試驗設施(CENI)即將為全面推動我國信息通信領域關鍵技術攻關、成果轉化應用、產業培育發展起到重要支撐作用。從最初的理論探索,到如今全面竣工,CENI的建設歷程見證了我國在通信與信息領域的不懈努力與卓越成就,也為未來網絡技術的發展和應用開辟了廣闊前景。
(CENI演示中心)
CENI突破了哪些技術?解決了哪些核心難題?
談到CENI的技術突破,劉韻潔院士用“給網絡換了一套‘智能大腦’”來形容。他解釋說,傳統網絡就像一堆各自為政的“小作坊”,每個設備廠商有自己的系統,管理起來像“拆盲盒”,要調整一個參數可能得協調好幾個廠家;而CENI采用了全新的服務定制網絡(SCN)架構和自主研發的大網級網絡操作系統(CNOS),就像把“小作坊”整合成了“智能工廠”,可以全局調度、靈活控制。
最核心的突破是實現了“確定性網絡服務”。劉韻潔院士舉了個例子:“以前網絡傳輸數據,就像寄平信,能不能到、什么時候到全看運氣;現在有了CENI,就像寄‘定時快遞’,你說幾點到,它就幾點到。”具體來說,在相同帶寬和距離下,CENI的視頻畫面更清晰流暢,工業控制更精準——比如對500公里外的AGV小車(自動導引運輸車),能實現厘米級的精準控制,這在傳統網絡中是絕對做不到的。
為了讓大家更直觀地理解,他提到了全球首個覆蓋全國九大城市的400G確定性光電融合網絡平面。這個網絡就像“算網融合的高速公路”,能實現“一跳入算、一鍵調算、一網通達”:你想使用某個城市的算力資源,一點鼠標就能連上;想調動多個中心協同工作,一鍵操作就能完成;全國的算力就像在一張網上流動,沒有阻礙。這背后是光電融合技術的突破——把光通信和電通信的優勢結合起來,既保持了光通信的高速率,又實現了電通信的靈活控制。
針對“東數西算”的三大難題,CENI給出了“一攬子解決方案”。劉韻潔院士詳細介紹:首先是解決“算不了”的問題,CENI把9個核心城市和100多個邊緣節點連成統一網絡,就像把分散的“小電站”變成了“國家電網”,用戶無論在哪都能接入,算力資源可以自由調配。比如一個人工智能企業要訓練大模型,不需要自己建超算中心,通過CENI就能調用全國的算力,就像“拼車”一樣高效利用資源。
其次是解決“算不起”的問題。和傳統方案相比,CENI的新技術在同等配置下能降低60%以上的成本,能耗也大幅下降。劉韻潔院士算了筆賬:“以前傳輸1TB數據,可能要花100元,現在用CENI,30多元就能搞定,而且更穩定。這對中小企業來說,就是把‘奢侈品’變成了‘必需品’。”為什么能省這么多?因為傳統網絡要預留大量“冗余資源”防止擁堵,就像空著一半座位的公交車,而CENI能根據需求動態調整資源,就像“實時拼車”,上座率能達到90%以上。
最后是解決“算不好”的問題。CENI時延抖動極小,帶寬還能拓展到1.6T,傳輸效率高達90%。“這意味著什么?”劉韻潔院士講述到,“意味著在南京做的遠程手術,操控貴陽的機器人,手感和在同一個手術室里幾乎一樣;意味著東部的科研數據傳到西部計算,結果和本地計算一樣精準。”他特別提到,在南京至貴陽5000多公里的測試中,CENI網絡技術可以將傳輸效率能提升到90%左右——就像把一條“鄉間小路”拓寬成了“雙向八車道高速”,不僅快,還不堵車。
除了這些核心技術,CENI還有很多“黑科技”。比如白盒交換機,就像“網絡設備的樂高積木”,可以根據需求拼裝不同功能,支持虛擬防火墻、DDoS防護等;可編程虛擬路由器則像“網絡試驗的沙盤”,研究人員可以在上面模擬各種場景,測試新技術的效果。這些技術突破讓CENI成為全球首個基于全新網絡架構的大規模試驗環境,就像在網絡領域建了個“太空站”,能支持4096個并行試驗,同時和國內外現有網絡互聯互通,既領先又實用。
劉韻潔強調:“這些技術不是為了‘炫技’,而是為了解決實際問題。傳統互聯網有先天性缺陷,就像老式手機只能打電話,而CENI就像智能手機,能滿足各種復雜需求。未來,隨著光纜路由的繼續擴展(還要新建1萬多公里),它的能力會更強,能支撐更多我們現在想象不到的應用。”
CENI對我們的生活和國家發展有啥意義?
CENI項目法人單位——江蘇省未來網絡創新研究院CENI項目管理部總監許志堅談起CENI的實際影響時,用“從實驗室走進生活”來概括。他笑著說:“可能有人覺得CENI離自己很遠,其實它已經在悄悄改變我們的生活了。”
在遠程醫療領域,CENI的作用尤為明顯。許志堅舉了山東的一個案例:青島大學附屬醫院的牛副院長通過CENI的確定性網絡,遠程操控位于日照市莒縣人民醫院的手術機器人,相隔200公里,歷時1小時,精準完成了腹腔鏡左腎根治性切除術。“這在以前是不敢想的,”他解釋道,“傳統網絡延遲大、不穩定,醫生操控機器人就像‘隔靴搔癢’,稍微有點延遲就可能出危險。但CENI能把時延抖動控制在微秒級,醫生的手感和在現場幾乎一樣,這就是技術帶來的突破。”現在,這種遠程手術模式正在全國推廣,意味著偏遠地區的患者不用奔波,就能享受到大醫院的專家服務。
工業領域更是CENI的“主戰場”。寶武集團、華為與未來網絡合作,依托CENI的確定性能力,實現了500公里以上PLC(可編程邏輯控制器,工業自動化的“大腦”)遠程拉遠控制。傳統PLC只能在生產線百米范圍內工作,工廠要建很多控制室,成本高、難管理。而通過CENI,專家可以在南京遠程精準控制上海、武漢的生產線。新華三集團通過“CENI+5G”模式在南京遠程控制500公里外杭州工廠的設備,誤差控制在厘米級,這為工業企業節省了大量人力和場地成本。
對普通人來說,最直觀的感受可能是網絡體驗的提升。許志堅補充道:“以前看8K超高清視頻,稍不注意就卡頓;現在有了CENI支撐的新型組播技術,8K直播就像看本地電視一樣流暢。華為和央視合作的全球首個新型組播8K直播系統,就是在CENI上測試成功的,未來‘百城千屏’項目推廣后,大家在街頭大屏看春晚,清晰度能趕上電影院。”此外,VR游戲、元宇宙等新興應用也依賴CENI的低時延特性——想象一下,你戴著VR眼鏡和千里之外的朋友“面對面”打球,動作沒有絲毫延遲,這種體驗很快就能實現。
產業化方面,CENI已經形成了“試驗-驗證-落地”的完整鏈條。目前已有110多家單位申報了130多項試驗需求,立項103項,覆蓋人工智能、低空經濟、腦機互聯等新興領域。“我們的目標是讓CENI從‘科研設施’變成‘產業引擎’,讓各行各業都能用上CENI的技術,降低創新門檻。”許志堅說。
CENI的十年,是從“0到1”的突破;未來十年,將是從“1到N”的爆發。第九屆未來網絡發展大會上,更多應用案例有望出現,讓大家看到這個“國之重器”如何讓生活更美好。或許不久的將來,當你在網上看病、遠程辦公、VR旅游時,背后支撐你的,就是CENI這張“超級大網”。