未來網絡的創(chuàng)新發(fā)展與應用

互聯(lián)網經過50年的發(fā)展取得非常巨大的成功，但是總結起來，它主要在消費領域對人類做出巨大的貢獻。互聯(lián)網進入到下半場，從消費領域的成功開始進入到實體經濟，就是工業(yè)互聯(lián)網、能源互聯(lián)網、車聯(lián)網。要進入這些領域要面臨一次巨大的技術變革。4G以前是在消費領域，5G也要進入消費領域，同樣要面臨一次巨大的變革。

確定性網絡的重要性

網絡經過近20年發(fā)生了一次巨大的顛覆性的技術變革。

在20年以前，網絡基本上還是電話網、電報網，是電路交換的網絡，是確定性的，是安全的。盡管它有很多問題，但是確定性這個特點是不可替代的。

互聯(lián)網出現(xiàn)以后，要想替代電路交換網，當時所有的專家和學者都認為幾乎不可能，因為沒法做到確定性的網絡。但是經過20多年潛移默化的發(fā)展，TCPI技術完全代替了電路交換技術，這是一個顛覆性的技術，它是漸進的變革。但是互聯(lián)網要進入到下半場，進入到實體經濟，又要面臨巨大的變革。

互聯(lián)網要變成像電話網這樣確定性的網絡、安全的網絡。當然這不是簡單的技術回歸，而是螺旋式的增長。另外一個變革，就是進入到實體經濟后，每一種應用都有獨特的對網絡的需求，要滿足這樣的需求。

這個變革的愿景，國內國外有一批專家稱為未來網絡，這個網絡的愿景是要更智能，要更安全，而且可定制。現(xiàn)在的網絡就是普通馬路，上面沒有快速車道，沒有高速公路，沒有高鐵，沒有航空。但是我們進入到實體經濟，就需要隨時能夠提供各種差異性的網絡、差異性的服務。

舉幾個例子說明為什么需要確定性的網絡，從三個方面給大家提供一些數(shù)據(jù)的支持。

第一是ETSI國際組織制定的標準，4K/8K、AR/VR等新業(yè)務對網絡的要求，有的是15毫秒，有的是20毫秒，要1G的帶寬，現(xiàn)在的互聯(lián)網做不到，要適應這樣的發(fā)展，網絡必須要變革。Gartner預測未來十大重大戰(zhàn)略技術，其中一項就是全息通信、全感通信，這不是遙遠的未來。未來，異地的朋友也好，戀人也好，互相擁抱時能感覺到對方的心跳，送花的時候能聞到花的清香，這些東西不久的將來就會發(fā)生在我們的身邊，而這樣的應用場景就會對網絡提出更高的要求。

第二是工業(yè)互聯(lián)網，這是3GPP制定的標準，最高的抖動正負不大于1微秒，如果大于1微秒就失敗，現(xiàn)在的網絡是做不到的。

第三是自動駕駛的車聯(lián)網，不管是激光雷達還是毫米波，每200微秒就要發(fā)一條指令，測試前方有沒有障礙物，如果抖動大于200微秒可以想像會產生什么問題。

5G和未來網絡技術發(fā)展情況

要對現(xiàn)有的網絡架構進行變革，簡單地說，就是現(xiàn)在的物理網絡要從“黑盒子”變成“白盒子”。

所謂的黑盒子就是我們并不知道網絡運行原理，所謂的白盒子就是使網絡透明、開放，能夠可重構、可編程的，只有這樣才能生成“高速公路”，生成“高鐵”，生成“航空”，而且這是底層，要標準化。上層是原有的互聯(lián)網，沒有“大腦”，是傻瓜的網，將來的網絡要有“大腦”，要有網絡操作系統(tǒng)，下面有業(yè)務編排，有開放的API，所有的應用都可以通過標準的API供用戶方便地調度使用。要做到這一點需要一系列的技術要攻關。

都說4G改變生活，5G改變社會，其實5G既改變社會，也改變了生活。拿帶寬舉例，原來峰值的速率是1G，現(xiàn)在要發(fā)展10-20G，用戶體驗從10M到100M到1G，這會極大地提升我們的生活質量。5G發(fā)展在美國受到限制，他們重視中國，重視華為，不是美國沒有這部分技術，美國焦慮有其他的原因。在洛杉磯曾做過一個試驗，5G的頻譜，分6G以下和6G以上的頻譜。美國的頻譜6G赫茲以下都分給軍隊和國防用，只能在毫米波，就是小的覆蓋范圍。經過計算可以得知，在6G赫茲以下建5G比4G的投資成本多2-3倍，因為基站數(shù)越來越多，耗電也是2-3倍。現(xiàn)在中國就是對6G以下赫茲的商業(yè)模式進行探討，美國地廣人稀，又使用毫米波，那么覆蓋成本無法實現(xiàn)。這個挑戰(zhàn)才是美國產生焦慮的原因。

這里還有一個基礎，一會兒要“高速公路”，一會兒要“高鐵”，這是所謂的切片技術。切片技術不僅是現(xiàn)在的軟件切片，將來要發(fā)展到硬件切片，因為要確定性的網絡，硬件也需要進行切片。要做到確定性、可控制的網絡，以下幾個層面都要發(fā)生變化。第一層是FlexE/Flex0網絡。第二層是TSN，在TSN這方面，鵬城實驗室中一個團隊已經研制了設備，能夠做到10納秒，公布的標準已經全部實現(xiàn)，就是為了迎接網絡的變化。

很多人判斷將來要云網一體，都要上云，但是中國上云的比例比美國、歐洲都要低，盡管我們的技術還相對薄弱，但這兩年增長率開始下滑，原因出在將來上云的需求不是上一朵云，而是會上多朵云，80%的用戶都需要多云的服務。能不能一次上云，使整個云可以共享，整個資源可以切片，這些工作都應抓緊去做。

網絡的人工智能也是一個發(fā)展方向。網絡的安全，如果不解決，將來的工業(yè)互聯(lián)網、車聯(lián)網都可能會遇到災難性的后果。

中國在做什么

面對這樣的挑戰(zhàn)，有一批專家在12年以前就意識到這樣的網絡變革，曾經設計過一個大科學裝置，其中有一個平面完全用白盒交換機。

一開始設計這個網絡的時候，很多人都質疑，一個是很難做到，第二個是就算做到了也未必是發(fā)展方向。今年AT&T正式宣布在美國的全國骨干網，包括全球的骨干網也要施行白盒化技術路線。我相信AT&T做出這個決定以后，全球的運營商都會按照這個方向去做。但是我國十多年以前已經在按這個方向進行準備，而且現(xiàn)在已經取得一些成果。現(xiàn)在看來，我們超前了。

我國面臨最大的挑戰(zhàn)可能是網絡的操作系統(tǒng)。手機操作系統(tǒng)和電腦操作系統(tǒng)，因為起步比較晚，基本上是被國外壟斷，當前也能看到華為手機操作系統(tǒng)遇到的困境。如果網絡操作系統(tǒng)再起步晚，后果很難想象。

我國自主操作系統(tǒng)已經在一個大的網上穩(wěn)定運行三年以上。從操作系統(tǒng)的版本來看，1.0的版本是數(shù)據(jù)中心的，2.0版本是整個大網的，3.0版本是微服務的，2020年就會完成3.0版本的工作。

這個網絡操作系統(tǒng)的特點不僅要支持骨干網，還要支持邊緣網、數(shù)據(jù)中心，另外對所有的設備廠家要全兼容，對延遲、帶寬、不同的需求尋找不同的路徑。這個操作系統(tǒng)在中國已經初步形成一個生態(tài)環(huán)境，三大運營商都在使用這樣的系統(tǒng)，包括一些互聯(lián)網公司。從深圳富士康工廠到南京5G+8K機械臂做過實驗，通過普通互聯(lián)網和新架構的網絡完全不一樣的結果得到驗證。另外，把這個結果在大灣區(qū)15個城市部署，今年就可以在部分城市開通，包括香港、澳門。長三角部分地區(qū)也在穩(wěn)步推進這項工作。

在工業(yè)互聯(lián)網方面，目前正在用新的網絡架構來做工信部一個新的標桿網絡。

美國針對6G部署衛(wèi)星互聯(lián)網，中國也在進行衛(wèi)星互聯(lián)網的準備。中國啟動6G研究計劃，6G的覆蓋，除了地軌衛(wèi)星以外，同時也在試驗平流層進行實驗。可以說，5G也好，6G也好，中國已經有充分的準備。

（本文內容根據(jù)中國工程院院士劉韻潔的公開演講整理而成，未經本人確認。）