2030年的通信網(wǎng)絡(luò)是什么樣子？

過去短短30年來，從2G發(fā)展到5G，從ADSL發(fā)展到10GPON+Wi-Fi6，從電路交換、全I(xiàn)P發(fā)展到全云化時(shí)代，通信網(wǎng)絡(luò)以一次又一次的能力邊界突破，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)速萬倍提升，空前改變了人們的生活方式，改變了這個(gè)世界。

那面向下一個(gè)十年，通信網(wǎng)絡(luò)又將會(huì)變成什么樣子？近日，華為發(fā)布了《智能世界2030》報(bào)告，在同步發(fā)布的《通信網(wǎng)絡(luò)2030》報(bào)告中，以六大關(guān)鍵技術(shù)特征為我們描繪出了2030年通信網(wǎng)絡(luò)的全貌。

立體超寬網(wǎng)絡(luò)

今天的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，通過Massive MIMO、上下行解耦等技術(shù)，以及各種宏站、桿站、微站和數(shù)字化室分部署，已形成一張多場(chǎng)景全覆蓋的地面寬帶網(wǎng)絡(luò)。正是基于這樣一張網(wǎng)絡(luò)，連接對(duì)象正從人擴(kuò)展到萬物，覆蓋場(chǎng)景正從人活動(dòng)的區(qū)域擴(kuò)展到各行各業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境。但這張網(wǎng)絡(luò)基于地面建設(shè)，垂直覆蓋范圍一般限于城市里的高層建筑，難以實(shí)現(xiàn)山區(qū)、海域、草原、沙漠等偏遠(yuǎn)地區(qū)的全覆蓋，也難以為空中的無人機(jī)、航空飛行器、低軌航天飛行器提供寬帶連接。對(duì)此，將網(wǎng)絡(luò)從地面延伸到空中，已成為當(dāng)前行業(yè)的共識(shí)和發(fā)展方向。

華為在報(bào)告中展望，未來10年，隨著網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)不斷普及，將出現(xiàn)更多的城市載人飛行器，數(shù)萬顆低軌寬帶衛(wèi)星運(yùn)行在天空中，同時(shí)，隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)智能化走向海洋、大漠和天空等場(chǎng)景，需要寬帶連接從地面延伸到空中，組成一張?zhí)炜蘸偷孛娼豢椀牧Ⅲw超寬網(wǎng)絡(luò)，為人類新生活體驗(yàn)、 行業(yè)萬物智能化提供服務(wù)。立體超寬網(wǎng)絡(luò)將由覆蓋半徑100m的小站、1~10Km的宏站和300Km~400Km的低軌衛(wèi)星共同組成，分別為用戶提供萬兆、千兆、百兆的連續(xù)寬帶體驗(yàn)。

當(dāng)前5G和F5G時(shí)代，為滿足高清視頻、VR/AR、在線教育、在線辦公、智慧家庭等新業(yè)務(wù)需求，固網(wǎng)和移動(dòng)寬帶均從百兆時(shí)代邁入千兆時(shí)代。運(yùn)營商們已紛紛發(fā)布了“三千兆”業(yè)務(wù)，即家庭寬帶一千兆、家庭Wi-Fi一千兆、移動(dòng)手機(jī)一千兆。一方面，10GGPON+Wi-Fi6技術(shù)，再配合FTTR組網(wǎng)，可為家庭和企業(yè)提供無縫的千兆體驗(yàn)；另一方面，更大的頻譜帶寬與Massive MIMO技術(shù)結(jié)合，已助力5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了千兆網(wǎng)速體驗(yàn)。但人們對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的需求是永無止境的，未來的網(wǎng)絡(luò)將如何繼續(xù)演進(jìn)？

報(bào)告預(yù)測(cè)，未來10年，為了支持XR、裸眼3D、數(shù)字觸覺、數(shù)字嗅覺等全新體驗(yàn)，以及面向自動(dòng)駕駛的汽車在未來將成為家庭、辦公室之外的“第三空間”，網(wǎng)絡(luò)將從如今的“三千兆”演進(jìn)到“三萬兆”，并構(gòu)建住行合一的萬兆網(wǎng)絡(luò)新能力，為用戶提供從家庭到出行，再到辦公室的連續(xù)萬兆寬帶業(yè)務(wù)體驗(yàn)。同時(shí)，隨著家庭、個(gè)人和企業(yè)場(chǎng)景的寬帶需求邁入萬兆時(shí)代，為了承載不斷倍增的數(shù)據(jù)流量，接入、城域、骨干、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)將全面邁入T時(shí)代。

確定性體驗(yàn)

眾所周知，當(dāng)前5G與2/3/4G時(shí)代最大的區(qū)別在于，改變了過去“一刀切”和“盡力而為”的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模式，可以通過網(wǎng)絡(luò)切片、邊緣計(jì)算等技術(shù)，提供網(wǎng)絡(luò)帶寬、時(shí)延、可靠性、安全性等SLA可保障的網(wǎng)絡(luò)能力，從而能為不同行業(yè)的多樣化業(yè)務(wù)提供定制化、確定性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。當(dāng)前，華為通過端到端集成聯(lián)接、云、邊緣、AI、業(yè)務(wù)自動(dòng)編排、泛在安全等能力，已構(gòu)筑了高可靠性、高安全和高SLA三重領(lǐng)先的5G差異化服務(wù)能力，并已落地實(shí)踐大量5GtoB商用項(xiàng)目。但面向下一個(gè)十年，由于XR、裸眼 3D、數(shù)字觸覺和數(shù)字嗅覺等新興業(yè)務(wù)對(duì)沉浸感和互動(dòng)性體驗(yàn)要求更高，以及隨著網(wǎng)絡(luò)更廣泛的深入到企業(yè)核心生產(chǎn)控制系統(tǒng)和企業(yè)全要素上云，對(duì)時(shí)延、可靠性、安全性等網(wǎng)絡(luò)能力提出了更加嚴(yán)苛的要求，網(wǎng)絡(luò)還需進(jìn)一步提升確定性服務(wù)能力。

對(duì)此，報(bào)告指出，未來十年，行業(yè)還需從以下三方面繼續(xù)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的確定性能力：一是基于廣泛的分布式邊緣數(shù)據(jù)中心部署，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求，以用戶為中心構(gòu)建骨干、城市群、城市內(nèi)三級(jí)時(shí)延圈，滿足100ms、10ms和1ms的不同業(yè)務(wù)訴求，并能根據(jù)業(yè)務(wù)屬性通過網(wǎng)絡(luò)層面直接進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)全社會(huì)算力的綠色和高效；二是要繼續(xù)研究和增強(qiáng)端到端網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，為垂直行業(yè)打造更加適配的邏輯“專網(wǎng)”和服務(wù)；三是要基于AI注智，通過智能化預(yù)測(cè)、主動(dòng)資源調(diào)配、動(dòng)態(tài)協(xié)同等機(jī)制，將云網(wǎng)的可靠性提升到5個(gè)9。

智能原生

當(dāng)前，隨著網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維運(yùn)營難度越來越大、成本越來越高；以及隨著業(yè)務(wù)越來越多樣化，大量新應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、可靠性和穩(wěn)定性要求極高，對(duì)業(yè)務(wù)上線的時(shí)間要求更快，傳統(tǒng)被動(dòng)式的人工運(yùn)維運(yùn)營模式已越來越難以滿足需求。正是在這樣的背景下，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與AI相互賦能，打造自動(dòng)、自愈、自優(yōu)的自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)，已成為業(yè)界共識(shí)。比如，華為早在2019年就發(fā)布了自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)解決方案，以通過在設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層和云端全棧引入人工智能技術(shù)，加速推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)智化轉(zhuǎn)型；中國移動(dòng)于今年在業(yè)界首次提出了在2025年達(dá)到L4級(jí)自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)量化目標(biāo)。

面向未來，報(bào)告指出自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)將從當(dāng)前的L2~L3級(jí)向L4/L5高級(jí)智能化方向持續(xù)演進(jìn)，以使能新業(yè)務(wù)并實(shí)現(xiàn)極致客戶體驗(yàn)、全自動(dòng)運(yùn)維、最高效資源和能源利用，并指明了未來的關(guān)鍵技術(shù)研究方向。

另一方面，為了催生更多的新興應(yīng)用和持續(xù)提升業(yè)務(wù)體驗(yàn)，通過網(wǎng)絡(luò)與云、邊緣計(jì)算、AI等融合，讓算力和智能注入網(wǎng)絡(luò)全身，為多樣化的應(yīng)用就近、按需提供連接和算力，已成為行業(yè)公認(rèn)的發(fā)展趨勢(shì)。面向未來，報(bào)告還提出了邊緣智能原生概念，即網(wǎng)絡(luò)將綜合云原生的靈活、開放以及AI能力，重構(gòu)智能邊緣，可實(shí)現(xiàn)支持基于AI的業(yè)務(wù)感知能力，以及Mesh互聯(lián)和水平算力調(diào)度。

通信感知融合

從1G到5G時(shí)代，通信和感知是相互獨(dú)立的，而進(jìn)入5.5G/6G時(shí)代，隨著通信頻譜向毫米波、太赫茲、可見光擴(kuò)展與傳統(tǒng)的感知頻譜重合，比如負(fù)責(zé)測(cè)速、感應(yīng)成像的雷達(dá)系統(tǒng)，使得通信與感知融合成為了可能。早在2020年，華為就提出了5.5G愿景，在當(dāng)前5G的eMBB、mMTC和URLLC三大場(chǎng)景的基礎(chǔ)上又?jǐn)U展了UCBC（上行超寬帶）、RTBC（實(shí)時(shí)寬帶交互）、HCS（通信感知融合）三大新場(chǎng)景，以滿足未來5到10年的萬物智聯(lián)需求。

從移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域角度看，HCS可通過Massive MIMO的波束掃描技術(shù)應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)和無人機(jī)的自動(dòng)駕駛場(chǎng)景，未來隨著無線頻譜向毫米波、太赫茲高頻方向演進(jìn)，還可應(yīng)用在智慧城市、氣象預(yù)報(bào)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療成像等場(chǎng)景，同時(shí)，未來還將實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的高精度定位，使能更豐富的室內(nèi)新業(yè)務(wù)。

除了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的通信與感知融合，報(bào)告還展望了Wi-Fi感知、光纖傳感和激光雷達(dá)感知的未來發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)研究方向。未來十年，Wi-Fi感知可應(yīng)用于室內(nèi)、室外、車內(nèi)、倉庫、 貨場(chǎng)等場(chǎng)景，提供高精度定位、姿態(tài)/手勢(shì)識(shí)別、呼吸檢測(cè)、情緒識(shí)別、周界安防等功能；光纖傳感可應(yīng)用于能源、電力、政府、交通等行業(yè)，感知溫度、震動(dòng)、應(yīng)力的變化，提供火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警，設(shè)備/管線故障診斷，環(huán)境和設(shè)施受力監(jiān)控等；激光雷達(dá)感知可應(yīng)用于家庭和車場(chǎng)景，提供環(huán)境空間感知、高精度定位、姿態(tài)手勢(shì)識(shí)別等功能。

安全可信

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)、AI、云計(jì)算等ICT技術(shù)正向各行各業(yè)滲透，以賦能全行業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)從消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展。在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)整個(gè)體系中，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，平臺(tái)是核心，安全是保障，安全是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的三大核心體系之一。在當(dāng)前5GtoB發(fā)展中，我們也看到，行業(yè)普遍高度重視數(shù)據(jù)安全隔離和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)，尤其是制造、能源等行業(yè)，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全問題，輕則影響企業(yè)持續(xù)正常生產(chǎn)和運(yùn)營，重則影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。

在這方面，報(bào)告指出，一方面安全本身正在從傳統(tǒng)集中式防護(hù)、外掛式的架構(gòu)向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)生安全新架構(gòu)演變，另一方面工業(yè)互聯(lián)將要求網(wǎng)絡(luò)不僅安全，而且可信。具體而言，安全可信包含組件可信（芯片/操作系統(tǒng)）、設(shè)備安全、連接安全、管理安全、聯(lián)邦可信、數(shù)據(jù)可信六個(gè)層次。通過這六個(gè)層次相互協(xié)同，才能構(gòu)筑起端到端的網(wǎng)絡(luò)安全新底座。

綠色低碳

當(dāng)前，“碳達(dá)峰”、“碳中和”已成為全球各國共同的目標(biāo)，同時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)、云、AI等ICT技術(shù)是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。一方面，隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量不斷成倍增長，必然會(huì)產(chǎn)生更多電能消耗和碳排放，運(yùn)營商亟需通過最新的網(wǎng)絡(luò)、AI、云計(jì)算技術(shù)來降低網(wǎng)絡(luò)能耗和運(yùn)營成本，履行減少碳排放的社會(huì)責(zé)任；另一方面，網(wǎng)絡(luò)、AI、云計(jì)算等新興技術(shù)作為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)設(shè)施，還能助力各行各業(yè)提效降本、節(jié)能減排。

報(bào)告指出，未來通信網(wǎng)絡(luò)要實(shí)現(xiàn)綠色低碳，需要基礎(chǔ)網(wǎng)、算網(wǎng)和云網(wǎng)相互協(xié)同，首先需基于全光網(wǎng)絡(luò)、全頻譜天線、全融合核心網(wǎng)、極簡協(xié)議、極簡運(yùn)維等技術(shù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)自身的綠色低碳，同時(shí)，通過算網(wǎng)實(shí)現(xiàn)算力的合理布局和數(shù)據(jù)的靈活調(diào)度，以及通過云網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多用，從而提升資源使用效率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能。

報(bào)告還展望，鑒于傳統(tǒng)電子技術(shù)即將遇到距離、功耗等可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，未來光電技術(shù)融合將給通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備架構(gòu)和能效帶來深刻的變化，比如，引入光的相干技術(shù)來提升數(shù)通設(shè)備高速端口的傳輸距離，用激光替代微波實(shí)現(xiàn)地軌衛(wèi)星之間的高速數(shù)據(jù)傳輸等。