未來網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵特征、愿景與趨勢(shì)、挑戰(zhàn)與對(duì)策

一、未來網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵特性、總體愿景與發(fā)展趨勢(shì)

未來網(wǎng)絡(luò)（Ｆｕｔｕｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ， ＦＮ）是萬物互聯(lián)、數(shù)字化、智能化與產(chǎn)業(yè)化融合一體化的。人機(jī)物、全方位、多層次跨界深度融合整合、共創(chuàng)共治共享共贏， 培育一批基礎(chǔ)級(jí)、先進(jìn)級(jí)、卓越級(jí)、領(lǐng)航級(jí)的梯度智能產(chǎn)業(yè)， 加快推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。

未來網(wǎng)絡(luò)的大趨勢(shì)是： 內(nèi)容知識(shí)化、知識(shí)價(jià)值化、價(jià)值網(wǎng)絡(luò)化、網(wǎng)絡(luò)生態(tài)化、生態(tài)智能化、數(shù)字化、沉浸化、全域化、自動(dòng)化、云化、至簡(jiǎn)、靈活。全覆蓋、全頻譜、全應(yīng)用和全面能力， 包括超高帶寬、超高速率、超大規(guī)模連接（＞１０００ 億連接）、超高智能、超強(qiáng)算力、超高精度、超高效率、超可靠、超低功耗、超少冗余， 是縱橫互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)體系。ＦＮ 具體特性如下：

（１） 超寬。將地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星相連接構(gòu)成一個(gè)天羅地網(wǎng)， 資源將廣泛地布局于核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、無線網(wǎng)和終端設(shè)備中， 融合于一張?jiān)絹碓綄挼木薮缶W(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)、ＡＩ 與通存算安（全）協(xié)同打造跨界運(yùn)作的未來網(wǎng)絡(luò)， 是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵手段； （２） 超方便。ＩＰ 與光協(xié)同、軟件與硬件協(xié)同、云與網(wǎng)協(xié)同、跨層資源協(xié)同， 減少網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)， 由封閉轉(zhuǎn)向開放、智能高效通用的網(wǎng)絡(luò)。以總回報(bào)最大化和平均切換次數(shù)最小化為目標(biāo)， 高效接入優(yōu)選算法， 使密集用戶可以接入最合適網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸， 并使用遺傳算法找到最優(yōu)決策；（３） 超融合協(xié)同。云邊端協(xié)同， 傳輸與計(jì)算協(xié)同、靈活切換、分時(shí)控制、最優(yōu)選擇， 即ＩＴ 和ＣＴ 兼容適配， 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隨處可用與無縫連接， 大大提升傳輸質(zhì)量和效率； （４） 超快。速度比５Ｇ 提高上百倍， 將時(shí)延減少到納秒； （５） 超省。通過收集光、振動(dòng)、溫差甚至無線電波等形式供電， 零能耗， 有效解決５Ｇ 網(wǎng)絡(luò)面臨的高功耗問題； （６）超簡(jiǎn)。包括簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)和控制關(guān)系， 解決操作和維護(hù)難問題。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、云網(wǎng)融合和可編程網(wǎng)絡(luò)都是技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向［１］ 。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)促進(jìn)智能技術(shù)與計(jì)算技術(shù)協(xié)同， 并支持用戶業(yè)務(wù)自動(dòng)化編排。

智能化和數(shù)字化是ＦＮ 的基本特性。ＦＮ 的總體愿景可概括為“天地萬物， 皆隨我心”， 可分解為“智慧、深度、全息、泛在” ４ 種連接， 由“傻瓜式管道” 轉(zhuǎn)向“智能網(wǎng)絡(luò)”、智能無線電、智能覆蓋與演進(jìn)， 帶來多種ＡＩ 模式， 將多邊資源按需分配和協(xié)同調(diào)度。ＡＩ 超越并整合認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)及語言學(xué)等前沿科學(xué)， 并將人工智能與各個(gè)產(chǎn)業(yè)深度融合， 使產(chǎn)業(yè)智能化、高端化， 促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和產(chǎn)品質(zhì)量提高。ＡＩ 出現(xiàn)后， 人類進(jìn)入泛在智能網(wǎng)絡(luò)時(shí)代， 將實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)連接世界神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這使得人類計(jì)算、推理、判斷等思維能力得到物化和放大。ＡＩ 將充分發(fā)揮其在網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣智能、算力分配和可再生能源選擇等優(yōu)勢(shì)。ＡＩ 與數(shù)字化協(xié)同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)快速轉(zhuǎn)向信息化、全透明、泛用化的超復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。這是ＦＮ 重要的研究方向和當(dāng)前全球競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。ＡＩ與數(shù)字技術(shù)日益協(xié)同完善， 逐漸滲透應(yīng)用到生產(chǎn)、流通、服務(wù)、消費(fèi)等各個(gè)領(lǐng)域， 促進(jìn)各個(gè)產(chǎn)業(yè)智能化升級(jí)， 推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域智能產(chǎn)品創(chuàng)新。這是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力量。

智能化是ＦＮ 的“大腦”， 特性如下： （１） 萬物智能。給萬物安裝上智能感知芯片和智能傳感器， 讓萬物都具備感知能力， 人類將進(jìn)入萬物皆可被感知、可測(cè)、可控、交流、思維、皆可為我所用的智慧新時(shí)代。這徹底打破了時(shí)空限制， 使類人行為意識(shí)與自我調(diào)控能力協(xié)同構(gòu)筑時(shí)、空、情景相交而成的智慧網(wǎng)絡(luò)； （２） 物理世界和數(shù)字世界的協(xié)同與橋梁。網(wǎng)絡(luò)將這兩者融合而成數(shù)字孿生和虛實(shí)交融的世界； （３） 自組織。網(wǎng)絡(luò)將由以人驅(qū)動(dòng)為主逐步轉(zhuǎn)向?yàn)闊o人而自動(dòng)適應(yīng)條件變化的模式， 逐步增強(qiáng)自感知適應(yīng)、自學(xué)習(xí)演進(jìn)、自優(yōu)化等自動(dòng)化管理能力， 網(wǎng)絡(luò)自治與智能生成， 促進(jìn)ＡＩ 與人類智慧和諧共生， 使人類經(jīng)驗(yàn)世界得到極大拓展， 營(yíng)造互助互學(xué)意象表達(dá)與交互環(huán)境。智能云網(wǎng)、智能化控制和管理協(xié)同高效處理數(shù)據(jù)， 通過“零接觸式維護(hù)”， 完善故障定位診斷、自修復(fù)， 預(yù)測(cè)和控制等功能， 實(shí)現(xiàn)維護(hù)精準(zhǔn)化和服務(wù)高效化。以區(qū)塊鏈等技術(shù)多級(jí)監(jiān)測(cè)、分布式聯(lián)防，以確保信息安全， 破解網(wǎng)絡(luò)中信息過載、虛假信息難以鑒別等問題， 促進(jìn)萬物融合， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間交互與能力開放。目前， 由于數(shù)據(jù)獲取和處理困難， 圖像、語音和翻譯識(shí)別等復(fù)雜、非線性的問題， 要么簡(jiǎn)化， 要么擱置， 而ＡＩ 將來恰恰能夠快速而準(zhǔn)確地破解這一問題， 并以反饋信號(hào)對(duì)萬物進(jìn)行無線調(diào)控， 賦能和加速工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

數(shù)字化是ＦＮ 的基礎(chǔ)， 特性如下： （１） 數(shù)字孿生， 貫穿信息采集、存儲(chǔ)、傳遞、處理和應(yīng)用全程， 高效靈活地滿足不同場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)的高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求。最大限度地利用光網(wǎng)絡(luò)， 解決大容量和超長(zhǎng)距離傳送問題， 降低源服務(wù)器和主干網(wǎng)信息傳輸壓力， 減輕網(wǎng)絡(luò)擁塞， 實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地普適互聯(lián)、協(xié)同共生， 為用戶提供精準(zhǔn)化泛在訪問服務(wù)。數(shù)字化將設(shè)備設(shè)施等物理信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息， 網(wǎng)絡(luò)化是核心， 智能化是目標(biāo)， 為全要素互聯(lián)互通提供基礎(chǔ)支撐； （２） 數(shù)據(jù)成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素和重要資產(chǎn)， 是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵核心要素。其邊際成本趨近于零， 但具有可再生、非競(jìng)爭(zhēng)性、時(shí)效性、規(guī)模經(jīng)濟(jì)性、滲透性、乘數(shù)等效用。超密集連接產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)， 根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控、重組、創(chuàng)新， 控制方式由集中演進(jìn)到分布式， 增強(qiáng)數(shù)據(jù)的實(shí)用性和確定性。數(shù)據(jù)將由機(jī)器產(chǎn)生、閱讀、分析統(tǒng)計(jì)， 傳遞存儲(chǔ)、反饋， 日趨完備精準(zhǔn)， 以數(shù)據(jù)感知與智能技術(shù)協(xié)同推進(jìn)未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展； （３）算力。將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與泛在云／ 邊／ 端算力整合， 算力增長(zhǎng)推動(dòng)數(shù)據(jù)和ＡＩ 發(fā)展， 萬物具有采樣量化、高效計(jì)算能力和靈活適配性接口， 構(gòu)建彈性基帶處理機(jī)制， 快速、精準(zhǔn)編碼解碼。即使極其復(fù)雜的問題也將會(huì)有足夠多的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)刻畫和分析、觀測(cè)直至調(diào)控。智能化與數(shù)字化交互發(fā)展， 實(shí)現(xiàn)了由生產(chǎn)到消費(fèi)的全程數(shù)字化、高科技化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

二、未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基礎(chǔ)、典型案例與挑戰(zhàn)

中國(guó)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用上處于領(lǐng)先地位， 是擁有１１ 億網(wǎng)民的超大市場(chǎng)， 已建成移動(dòng)通信基站１１９３ 萬個(gè)， 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施全球覆蓋最廣、性能優(yōu)越。網(wǎng)絡(luò)功能已由科研型、消費(fèi)型轉(zhuǎn)向兼顧生產(chǎn)型。如聯(lián)想的研發(fā)和制造基地———聯(lián)寶科技是合肥首家千億企業(yè)， ２０２３ 年獲得全球制造業(yè)頂端榮譽(yù)“燈塔工廠”。在聯(lián)寶的“車間”， 機(jī)械手臂翻飛作業(yè)， 合蓋睡眠、鍵盤和揚(yáng)聲器等無人流水系列測(cè)試線穩(wěn)定運(yùn)行， 一系列自動(dòng)化設(shè)施， 確保其效率和質(zhì)量高、占比全球１／８ 的筆記本電腦快速交付。這與合肥市政府有著密切關(guān)系， 其不僅打造成本“洼地” 和營(yíng)商環(huán)境“高地”， 還為企業(yè)提供成果轉(zhuǎn)化、場(chǎng)景對(duì)接、市場(chǎng)拓展全鏈條服務(wù)，并促進(jìn)上下游緊密協(xié)同發(fā)展。

新的產(chǎn)業(yè)革命就是數(shù)字化、智能化的網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用， 網(wǎng)絡(luò)已成為最重要的基礎(chǔ)設(shè)施和重要資源。網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字技術(shù)和人工智能為核心， 以集成協(xié)同為重點(diǎn)的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)， 對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展影響越來越大。但目前仍有如下三大挑戰(zhàn)：（１） 網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)受制于人、寬帶不寬、速率不快， 高性能芯片、智能儀器儀表和傳感器、操作系統(tǒng)等不能自主掌握與網(wǎng)絡(luò)自立自強(qiáng)的矛盾； （２）網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)互不連通、網(wǎng)絡(luò)科技和經(jīng)濟(jì)脫節(jié)與快速發(fā)展的工業(yè)系統(tǒng)性需求的矛盾； （３） 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僵化與需求模式革命性轉(zhuǎn)變的矛盾。因此， 迫切要求重點(diǎn)發(fā)展未來網(wǎng)絡(luò)， 加快現(xiàn)代化建設(shè)。

三、未來網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展路徑

牢牢抓住網(wǎng)絡(luò)與物理世界深度融合這一重大歷史機(jī)遇， 前瞻性研判網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求， 政府重點(diǎn)支持具有重要戰(zhàn)略意義、周期長(zhǎng)、難度大、見效慢彎道超車的網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)領(lǐng)域與關(guān)鍵突破口的研發(fā)推廣。以數(shù)字政府促進(jìn)智能技術(shù)和數(shù)字技術(shù)協(xié)同發(fā)展， 以技術(shù)突破促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展， 以網(wǎng)絡(luò)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。發(fā)揮“集中力量辦大事辦好事” 和超大市場(chǎng)兩大優(yōu)勢(shì)， 自主創(chuàng)新與開放創(chuàng)新協(xié)同促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)前沿基礎(chǔ)理論的研究， 攻克關(guān)鍵芯片等硬件技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)系統(tǒng)性突破， 滿足工業(yè)多樣性、靈活性需求， 并隨需調(diào)整， 提升數(shù)字制造能力， 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自立自強(qiáng)。促進(jìn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新一代信息技術(shù)的深度融合協(xié)同， 推進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化與數(shù)字產(chǎn)業(yè)化， 加快現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)。加強(qiáng)智能和算力關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新， 統(tǒng)籌智能化、算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與布局、打造數(shù)字產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈， 推動(dòng)算力產(chǎn)業(yè)集群化、快速發(fā)展， 大力培養(yǎng)和引進(jìn)智能化、算力復(fù)合型人才。

有為政府發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制的積極作用， 重點(diǎn)支持“產(chǎn)學(xué)研資” 緊密結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟， 大力促進(jìn)難以通過市場(chǎng)形成的創(chuàng)新合作， 全力組織推動(dòng)創(chuàng)新主體跨所有制、跨部門、跨層級(jí)從“條”到“塊” 的集聚融合， 發(fā)揮不同創(chuàng)新主體的競(jìng)合功能和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)功能， 實(shí)現(xiàn)高層次的“網(wǎng)絡(luò)要素重組”， 彌補(bǔ)創(chuàng)新主體在投入和知識(shí)積累上的不足，降低研發(fā)成本和創(chuàng)新風(fēng)險(xiǎn)。

加快網(wǎng)絡(luò)由簡(jiǎn)單鏈接型轉(zhuǎn)向智慧可控型演進(jìn)升級(jí)與規(guī)?；逃?， 由被動(dòng)適應(yīng)、“以網(wǎng)絡(luò)為中心”轉(zhuǎn)向“以應(yīng)用服務(wù)為中心”， 促進(jìn)各種網(wǎng)絡(luò)要素協(xié)同組合， 并消減網(wǎng)內(nèi)冗余信息， 滿足骨干級(jí)別路徑算法和流量調(diào)優(yōu)等需求， 提供柔性而穩(wěn)定、高準(zhǔn)確性的服務(wù)， 滿足產(chǎn)業(yè)“個(gè)性化” 需求， 以“連接即服務(wù)” 的戰(zhàn)略解決信息孤島問題。以“革命性技術(shù)＋演進(jìn)式部署” 精細(xì)化設(shè)計(jì)， 端到端按需靈活編排與配置， 縱向跨層智能調(diào)度， 彈性接入和按需分配與升級(jí)服務(wù)， 滿足不同場(chǎng)景間無縫切換和業(yè)務(wù)可連續(xù)的要求。多樣化交互形式與內(nèi)容決定業(yè)務(wù)趨向， 包括“自上而下” 向用戶開放可編程程序， 促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)多維能力動(dòng)態(tài)優(yōu)化和個(gè)性化定制大腦組合， 促進(jìn)人類提高學(xué)習(xí)、進(jìn)化能力、數(shù)據(jù)感知能力、網(wǎng)絡(luò)調(diào)整能力和實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶需求的能力， 為敏捷制造提供所需要信息、處理、反饋和技術(shù)支持。

網(wǎng)絡(luò)要素快速優(yōu)化配置， 依據(jù)產(chǎn)業(yè)需求種類繁多的特點(diǎn)， 在“云邊端” 跨越多個(gè)運(yùn)營(yíng)商對(duì)各種資源進(jìn)行智能動(dòng)態(tài)參數(shù)配置， 優(yōu)化柔性的云網(wǎng)體系， 高效滿足多樣化、復(fù)雜的需求。

加快完善未來網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)體系， 提供“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”， 推進(jìn)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)建設(shè)。