未來網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用

互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過50年的發(fā)展取得非常巨大的成功，但是總結(jié)起來，它主要在消費(fèi)領(lǐng)域?qū)θ祟愖龀鼍薮蟮呢暙I(xiàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)進(jìn)入到下半場(chǎng)，從消費(fèi)領(lǐng)域的成功開始進(jìn)入到實(shí)體經(jīng)濟(jì)，就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)。要進(jìn)入這些領(lǐng)域要面臨一次巨大的技術(shù)變革。4G以前是在消費(fèi)領(lǐng)域，5G也要進(jìn)入消費(fèi)領(lǐng)域，同樣要面臨一次巨大的變革。

確定性網(wǎng)絡(luò)的重要性

網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過近20年發(fā)生了一次巨大的顛覆性的技術(shù)變革。

在20年以前，網(wǎng)絡(luò)基本上還是電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)，是電路交換的網(wǎng)絡(luò)，是確定性的，是安全的。盡管它有很多問題，但是確定性這個(gè)特點(diǎn)是不可替代的。

互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)以后，要想替代電路交換網(wǎng)，當(dāng)時(shí)所有的專家和學(xué)者都認(rèn)為幾乎不可能，因?yàn)闆]法做到確定性的網(wǎng)絡(luò)。但是經(jīng)過20多年潛移默化的發(fā)展，TCPI技術(shù)完全代替了電路交換技術(shù)，這是一個(gè)顛覆性的技術(shù)，它是漸進(jìn)的變革。但是互聯(lián)網(wǎng)要進(jìn)入到下半場(chǎng)，進(jìn)入到實(shí)體經(jīng)濟(jì)，又要面臨巨大的變革。

互聯(lián)網(wǎng)要變成像電話網(wǎng)這樣確定性的網(wǎng)絡(luò)、安全的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然這不是簡(jiǎn)單的技術(shù)回歸，而是螺旋式的增長(zhǎng)。另外一個(gè)變革，就是進(jìn)入到實(shí)體經(jīng)濟(jì)后，每一種應(yīng)用都有獨(dú)特的對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求，要滿足這樣的需求。

這個(gè)變革的愿景，國(guó)內(nèi)國(guó)外有一批專家稱為未來網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的愿景是要更智能，要更安全，而且可定制。現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)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(jìn)入到實(shí)體經(jīng)濟(jì)，就需要隨時(shí)能夠提供各種差異性的網(wǎng)絡(luò)、差異性的服務(wù)。

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

第一是ETSI國(guó)際組織制定的標(biāo)準(zhǔn)，4K/8K、AR/VR等新業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)做不到，要適應(yīng)這樣的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)必須要變革。Gartner預(yù)測(cè)未來十大重大戰(zhàn)略技術(shù)，其中一項(xiàng)就是全息通信、全感通信，這不是遙遠(yuǎn)的未來。未來，異地的朋友也好，戀人也好，互相擁抱時(shí)能感覺到對(duì)方的心跳，送花的時(shí)候能聞到花的清香，這些東西不久的將來就會(huì)發(fā)生在我們的身邊，而這樣的應(yīng)用場(chǎng)景就會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出更高的要求。

第二是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，這是3GPP制定的標(biāo)準(zhǔn)，最高的抖動(dòng)正負(fù)不大于1微秒，如果大于1微秒就失敗，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)是做不到的。

第三是自動(dòng)駕駛的車聯(lián)網(wǎng)，不管是激光雷達(dá)還是毫米波，每200微秒就要發(fā)一條指令，測(cè)試前方有沒有障礙物，如果抖動(dòng)大于200微秒可以想像會(huì)產(chǎn)生什么問題。

5G和未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展情況

要對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行變革，簡(jiǎn)單地說，就是現(xiàn)在的物理網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)運(yùn)行原理，所謂的白盒子就是使網(wǎng)絡(luò)透明、開放，能夠可重構(gòu)、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(biāo)準(zhǔn)化。上層是原有的互聯(lián)網(wǎng)，沒有“大腦”，是傻瓜的網(wǎng)，將來的網(wǎng)絡(luò)要有“大腦”，要有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，下面有業(yè)務(wù)編排，有開放的API，所有的應(yīng)用都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的API供用戶方便地調(diào)度使用。要做到這一點(diǎn)需要一系列的技術(shù)要攻關(guān)。

都說4G改變生活，5G改變社會(huì)，其實(shí)5G既改變社會(huì)，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(yàn)從10M到100M到1G，這會(huì)極大地提升我們的生活質(zhì)量。5G發(fā)展在美國(guó)受到限制，他們重視中國(guó)，重視華為，不是美國(guó)沒有這部分技術(shù)，美國(guó)焦慮有其他的原因。在洛杉磯曾做過一個(gè)試驗(yàn)，5G的頻譜，分6G以下和6G以上的頻譜。美國(guó)的頻譜6G赫茲以下都分給軍隊(duì)和國(guó)防用，只能在毫米波，就是小的覆蓋范圍。經(jīng)過計(jì)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?yàn)榛緮?shù)越來越多，耗電也是2-3倍?，F(xiàn)在中國(guó)就是對(duì)6G以下赫茲的商業(yè)模式進(jìn)行探討，美國(guó)地廣人稀，又使用毫米波，那么覆蓋成本無法實(shí)現(xiàn)。這個(gè)挑戰(zhàn)才是美國(guó)產(chǎn)生焦慮的原因。

這里還有一個(gè)基礎(chǔ)，一會(huì)兒要“高速公路”，一會(huì)兒要“高鐵”，這是所謂的切片技術(shù)。切片技術(shù)不僅是現(xiàn)在的軟件切片，將來要發(fā)展到硬件切片，因?yàn)橐_定性的網(wǎng)絡(luò)，硬件也需要進(jìn)行切片。要做到確定性、可控制的網(wǎng)絡(luò)，以下幾個(gè)層面都要發(fā)生變化。第一層是FlexE/Flex0網(wǎng)絡(luò)。第二層是TSN，在TSN這方面，鵬城實(shí)驗(yàn)室中一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研制了設(shè)備，能夠做到10納秒，公布的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)，就是為了迎接網(wǎng)絡(luò)的變化。

很多人判斷將來要云網(wǎng)一體，都要上云，但是中國(guó)上云的比例比美國(guó)、歐洲都要低，盡管我們的技術(shù)還相對(duì)薄弱，但這兩年增長(zhǎng)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(huì)上多朵云，80%的用戶都需要多云的服務(wù)。能不能一次上云，使整個(gè)云可以共享，整個(gè)資源可以切片，這些工作都應(yīng)抓緊去做。

網(wǎng)絡(luò)的人工智能也是一個(gè)發(fā)展方向。網(wǎng)絡(luò)的安全，如果不解決，將來的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)都可能會(huì)遇到災(zāi)難性的后果。

中國(guó)在做什么

面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，有一批專家在12年以前就意識(shí)到這樣的網(wǎng)絡(luò)變革，曾經(jīng)設(shè)計(jì)過一個(gè)大科學(xué)裝置，其中有一個(gè)平面完全用白盒交換機(jī)。

一開始設(shè)計(jì)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，很多人都質(zhì)疑，一個(gè)是很難做到，第二個(gè)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(guó)的全國(guó)骨干網(wǎng)，包括全球的骨干網(wǎng)也要施行白盒化技術(shù)路線。我相信AT&T做出這個(gè)決定以后，全球的運(yùn)營(yíng)商都會(huì)按照這個(gè)方向去做。但是我國(guó)十多年以前已經(jīng)在按這個(gè)方向進(jìn)行準(zhǔn)備，而且現(xiàn)在已經(jīng)取得一些成果?，F(xiàn)在看來，我們超前了。

我國(guó)面臨最大的挑戰(zhàn)可能是網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)。手機(jī)操作系統(tǒng)和電腦操作系統(tǒng)，因?yàn)槠鸩奖容^晚，基本上是被國(guó)外壟斷，當(dāng)前也能看到華為手機(jī)操作系統(tǒng)遇到的困境。如果網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)再起步晚，后果很難想象。

我國(guó)自主操作系統(tǒng)已經(jīng)在一個(gè)大的網(wǎng)上穩(wěn)定運(yùn)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(gè)大網(wǎng)的，3.0版本是微服務(wù)的，2020年就會(huì)完成3.0版本的工作。

這個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)不僅要支持骨干網(wǎng)，還要支持邊緣網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心，另外對(duì)所有的設(shè)備廠家要全兼容，對(duì)延遲、帶寬、不同的需求尋找不同的路徑。這個(gè)操作系統(tǒng)在中國(guó)已經(jīng)初步形成一個(gè)生態(tài)環(huán)境，三大運(yùn)營(yíng)商都在使用這樣的系統(tǒng)，包括一些互聯(lián)網(wǎng)公司。從深圳富士康工廠到南京5G+8K機(jī)械臂做過實(shí)驗(yàn)，通過普通互聯(lián)網(wǎng)和新架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)完全不一樣的結(jié)果得到驗(yàn)證。另外，把這個(gè)結(jié)果在大灣區(qū)15個(gè)城市部署，今年就可以在部分城市開通，包括香港、澳門。長(zhǎng)三角部分地區(qū)也在穩(wěn)步推進(jìn)這項(xiàng)工作。

在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)方面，目前正在用新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)來做工信部一個(gè)新的標(biāo)桿網(wǎng)絡(luò)。

美國(guó)針對(duì)6G部署衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，中國(guó)也在進(jìn)行衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的準(zhǔn)備。中國(guó)啟動(dòng)6G研究計(jì)劃，6G的覆蓋，除了地軌衛(wèi)星以外，同時(shí)也在試驗(yàn)平流層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。可以說，5G也好，6G也好，中國(guó)已經(jīng)有充分的準(zhǔn)備。

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