未来网络的创新发展与应用

　　互联网经过50年的发展取得非常巨大的成功，但是总结起来，它主要在消费领域对人类做出巨大的贡献。互联网进入到下半场，从消费领域的成功开始进入到实体经济，就是工业互联网、能源互联网、车联网。要进入这些领域要面临一次巨大的技术变革。4G以前是在消费领域，5G也要进入消费领域，同样要面临一次巨大的变革。

　　确定性网络的重要性

　　网络经过近20年发生了一次巨大的颠覆性的技术变革。

　　在20年以前，网络基本上还是电话网、电报网，是电路交换的网络，是确定性的，是安全的。尽管它有很多问题，但是确定性这个特点是不可替代的。

　　互联网出现以后，要想替代电路交换网，当时所有的专家和学者都认为几乎不可能，因为没法做到确定性的网络。但是经过20多年潜移默化的发展，TCPI技术完全代替了电路交换技术，这是一个颠覆性的技术，它是渐进的变革。但是互联网要进入到下半场，进入到实体经济，又要面临巨大的变革。

　　互联网要变成像电话网这样确定性的网络、安全的网络。当然这不是简单的技术回归，而是螺旋式的增长。另外一个变革，就是进入到实体经济后，每一种应用都有独特的对网络的需求，要满足这样的需求。

　　这个变革的愿景，国内国外有一批专家称为未来网络，这个网络的愿景是要更智能，要更安全，而且可定制。现在的網络就是普通马路，上面没有快速车道，没有高速公路，没有高铁，没有航空。但是我们进入到实体经济，就需要随时能够提供各种差异性的网络、差异性的服务。

　　举几个例子说明为什么需要确定性的网络，从三个方面给大家提供一些数据的支持。

　　第一是ETSI国际组织制定的标准，4K/8K、AR/VR等新业务对网络的要求，有的是15毫秒，有的是20毫秒，要1G的带宽，现在的互联网做不到，要适应这样的发展，网络必须要变革。Gartner预测未来十大重大战略技术，其中一项就是全息通信、全感通信，这不是遥远的未来。未来，异地的朋友也好，恋人也好，互相拥抱时能感觉到对方的心跳，送花的时候能闻到花的清香，这些东西不久的将来就会发生在我们的身边，而这样的应用场景就会对网络提出更高的要求。

　　第二是工业互联网，这是3GPP制定的标准，最高的抖动正负不大于1微秒，如果大于1微秒就失败，现在的网络是做不到的。

　　第三是自动驾驶的车联网，不管是激光雷达还是毫米波，每200微秒就要发一条指令，测试前方有没有障碍物，如果抖动大于200微秒可以想像会产生什么问题。

　　5G和未来网络技术发展情况

　　要对现有的网络架构进行变革，简单地说，就是现在的物理网络要从“黑盒子”变成“白盒子”。

　　所谓的黑盒子就是我们并不知道网络运行原理，所谓的白盒子就是使网络透明、开放，能够可重构、可编程的，只有这样才能生成“高速公路”，生成“高铁”，生成“航空”，而且这是底层，要标准化。上层是原有的互联网，没有“大脑”，是傻瓜的网，将来的网络要有“大脑”，要有网络操作系统，下面有业务编排，有开放的API，所有的应用都可以通过标准的API供用户方便地调度使用。要做到这一点需要一系列的技术要攻关。

　　都说4G改变生活，5G改变社会，其实5G既改变社会，也改变了生活。拿带宽举例，原来峰值的速率是1G，现在要发展10-20G，用户体验从10M到100M到1G，这会极大地提升我们的生活质量。5G发展在美国受到限制，他们重视中国，重视华为，不是美国没有这部分技术，美国焦虑有其他的原因。在洛杉矶曾做过一个试验，5G的频谱，分6G以下和6G以上的频谱。美国的频谱6G赫兹以下都分给军队和国防用，只能在毫米波，就是小的覆盖范围。经过计算可以得知，在6G赫兹以下建5G比4G的投资成本多2-3倍，因为基站数越来越多，耗电也是2-3倍。现在中国就是对6G以下赫兹的商业模式进行探讨，美国地广人稀，又使用毫米波，那么覆盖成本无法实现。这个挑战才是美国产生焦虑的原因。

　　这里还有一个基础，一会儿要“高速公路”，一会儿要“高铁”，这是所谓的切片技术。切片技术不仅是现在的软件切片，将来要发展到硬件切片，因为要确定性的网络，硬件也需要进行切片。要做到确定性、可控制的网络，以下几个层面都要发生变化。第一层是FlexE/Flex0网络。第二层是TSN，在TSN这方面，鹏城实验室中一个团队已经研制了设备，能够做到10纳秒，公布的标准已经全部实现，就是为了迎接网络的变化。

　　很多人判断将来要云网一体，都要上云，但是中国上云的比例比美国、欧洲都要低，尽管我们的技术还相对薄弱，但这两年增长率开始下滑，原因出在将来上云的需求不是上一朵云，而是会上多朵云，80%的用户都需要多云的服务。能不能一次上云，使整个云可以共享，整个资源可以切片，这些工作都应抓紧去做。

　　网络的人工智能也是一个发展方向。网络的安全，如果不解决，将来的工业互联网、车联网都可能会遇到灾难性的后果。

　　中国在做什么

　　面对这样的挑战，有一批专家在12年以前就意识到这样的网络变革，曾经设计过一个大科学装置，其中有一个平面完全用白盒交换机。

　　一开始设计这个网络的时候，很多人都质疑，一个是很难做到，第二个是就算做到了也未必是发展方向。今年AT&T正式宣布在美国的全国骨干网，包括全球的骨干网也要施行白盒化技术路线。我相信AT&T做出这个决定以后，全球的运营商都会按照这个方向去做。但是我国十多年以前已经在按这个方向进行准备，而且现在已经取得一些成果。现在看来，我们超前了。

　　我国面临最大的挑战可能是网络的操作系统。手机操作系统和电脑操作系统，因为起步比较晚，基本上是被国外垄断，当前也能看到华为手机操作系统遇到的困境。如果网络操作系统再起步晚，后果很难想象。

　　我国自主操作系统已经在一个大的网上稳定运行三年以上。从操作系统的版本来看，1.0的版本是数据中心的，2.0版本是整个大网的，3.0版本是微服务的，2020年就会完成3.0版本的工作。

　　这个网络操作系统的特点不仅要支持骨干网，还要支持边缘网、数据中心，另外对所有的设备厂家要全兼容，对延迟、带宽、不同的需求寻找不同的路径。这个操作系统在中国已经初步形成一个生态环境，三大运营商都在使用这样的系统，包括一些互联网公司。从深圳富士康工厂到南京5G+8K机械臂做过实验，通过普通互联网和新架构的网络完全不一样的结果得到验证。另外，把这个结果在大湾区15个城市部署，今年就可以在部分城市开通，包括香港、澳门。长三角部分地区也在稳步推进这项工作。

　　在工业互联网方面，目前正在用新的网络架构来做工信部一个新的标杆网络。

　　美国针对6G部署卫星互联网，中国也在进行卫星互联网的准备。中国启动6G研究计划，6G的覆盖，除了地轨卫星以外，同时也在试验平流层进行实验。可以说，5G也好，6G也好，中国已经有充分的准备。

　　（本文内容根据中国工程院院士刘韵洁的公开演讲整理而成，未经本人确认。）

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