构建万物互联的智能世界 通信网络 产业趋势 P01 未来网络场景 P03 下一代人机交互网络：以人为中心的超现实体验 XR：虚实的完美结合，自然的交互体验 裸眼3D：逼真的影像再现，全新的视觉体验 数字触觉：多维的体感交互，可触摸的互联网 数字嗅觉：深层的感官交互，可品味的互联网 住行合一网络：相同宽带体验的第三空间 卫星宽带互联网：地面到空中的宽带覆盖 工业互联网：消费、办公与生产一张网 算力网络：面向机器认知的新型网络 认知网络：向高等生命进化的网络 网络愿景与关键技术特征 P13 网络愿景 关键技术特征 立体超宽 1) 空天地一体：无缝立体的连续宽带体验 2) 3个万兆接入：个人、家庭、组织共同迈入万兆时代 3) 超宽全T网络：接入、骨干、数据中心网络全面进入T时代 确定性体验 1) 三级时延圈：100ms/10ms/1ms时延圈满足差异化业务诉求 2) 端到端切片：为垂直行业打造更加适配的逻辑“专网”和服务 3) 5个9高可靠：满足行业生产控制系统要求，使能企业全要素上云 通信感知融合 安全可信 智能原生 1) 自动驾驶网络：网络向L4/L5高级智能化方向持续演进 2) 边缘智能原生：通过云原生和AI技术重构智能边缘 绿色低碳 1) 极简架构：通过基础网、云网和算网的极简架构实现网络低碳 2) 光电混合：光电技术融合将带来通信网络设备架构及能效的深刻变化 总结与技术展望 倡议 P22 附录A ：缩略语 P23 目录 通信网络2030 1 今 天，智能化已经成为全社会未来10 年的主要发展方向，中国、欧盟、 美国都发布了新的愿景。中国在 “十四五”规划和2035年远景目标纲要中将 行业智能化作为重要的发展方向，并围绕制 造、能源、农业、医疗、教育、政务等给出 了明确的发展目标。欧盟在其发布的2030 Digital Compass计划中提出2030年75%的 企业将使用云计算、大数据和人工智能服务， 90%以上的中小企业应具备数字技术的基本 水平，并宣布为实现上述目标将加大能源和 数字基础设施的投资。美国国家科学理事会 （National Science Board）在其2030愿景 报告（Vision2030）中也建议未来10年应加 大对数据、软件、计算、网络的投资，以保持 其在数字经济领域的竞争力。 行业智能化首先对企业网络的改造提出了 明确的要求，在中国政府印发的工业互联网 创新发展行动计划（2021-2023）中提出， 需要加快工业设备网络化改造、推进企业内 网升级，推动信息技术（IT）网络与生产控制 （OT）网络融合，建设工业互联网园区网络； 探索云网融合、确定性网络、IPv6分段路由 （SRv6）等新技术的部署。在欧盟数字化欧洲 工业（Digitising European Industry）的平台 规划中，提出要将纳米光电子、AI、5G、IoT 等作为未来工业网络领域的关键使能技术并加 大投资，期望在未来获得领导地位。 面向行业智能化的需求，全球领先电信 运营商纷纷行动起来，开始在不同程度上探 索“联接+”的业务发展方向。中国移动提出 5G+AICDE（AI、IoT、Cloud Computing、 Big Data、Edge Computing）的发展战略。 中国电信提出2030年要构建云网一体的融合 架构。中国联通发布CUBE-Net3.0 ，明确提出 联接+计算+智能的新发展方向。德国电信在 2030展望中提出面向B2B业务要成为数字使能 者（Digital Enabler），提供网络+IoT+云和数 字化的综合服务。根据GSMA的调研，面向工 业、金融、健康、能源、农业的B2B、云、IoT 产业趋势 通信网络2030 2 场景将成为全球电信运营商未来“联接+”最 具发展潜力的领域。 畅想2030年，人们可以依托高灵敏的生物 传感器与智能硬件，通过宽带网络实时获取及跟 踪身体各项指标，并在云端安全存储海量历史健 康数据，将有能力自主驱动个人健康，减少对医 生的依赖，提高健康水平与生活质量。人们可以 基于万兆家庭宽带、全息通信等新技术，实现更 人性化的人机交互体验。人们将基于空地覆盖的 立体网络，实现交通工具的网联化，满足自由出 行、智慧出行和低碳出行的需求。人们可以利用 无处不在的感知技术、有线/无线万兆宽带、普 惠AI和面向千行百业的应用，构建更加宜居的城 市数字基础设施。人们可以通过通信感知融合、 自动化和智能化的技术实现高效的环境治理。人 们可以利用协作机器人、AMR、数字员工等新 型劳动力，结合工业互联网，使得从需求提出到 生产交付的全过程更准确、更低成本，并提升制 造产业的韧性。人们可以将能源物联网和智能电 网相结合，构建“源网荷储”全链路数字化的绿 色能源互联网，零碳数据中心和零碳站点也有望 成为现实。人们可以将区块链、数字水印、AI打 假、隐私增强的计算与内生安全的网络相结合， 以保障数字安全可信。 面向2030年，通信网络将从连接百亿 人向连接千亿物的方向发展。首先，通信网 络规模还将持续增长，导致网络管理更加复 杂，需要网络更加智能，未来10年如何通 过软件技术创新，实现在网络规模持续增加 的情况下运营维护成本基本不变，将极具挑 战；其次，工业、农业无人值守、自动驾驶 等物联场景对网络的覆盖能力、质量保障能 力和安全可信提出更高的要求，未来10年如 何通过协议和算法创新，实现网络能够承载 多种业务，同时满足高质量和灵活性的要求 将极具挑战；最后，由于摩尔定律放缓，量 子计算等新技术还不成熟，计算、存储、网 络能效的持续提升已经出现了瓶颈，未来10 年如何通过基础技术创新构建一个绿色低碳 的网络，实现网络容量增加数十倍的同时能 耗基本保持不变将极具挑战。 通信网络已经成为推动未来世界发展的主 导力量之一，与传统产业不同，通信网络经过 近两个世纪的发展，依然看不到任何放缓的迹 象，短短30年，通信技术就实现了从2G到5G 的快速升级，从ADSL到千兆光纤家庭的规模部 署，未来10年通信网络将持续探索新的场景和 技术，迎接智能世界的全面到来！ 通信网络2030 3 从 1837年摩尔斯发明有线电报到今 天，通信网络从联接个人、家庭扩 展到联接组织，通信网络需要不断 被创新才能适应业务的多样性和快速变化。未 来10年，通信网络将不仅要联接个人，还要联 接与个人相关的各种感知、显示和计算资源； 不仅要联接家庭用户，还要联接与家庭相关的 家居、车和内容资源；不仅要联接组织里的员 工，还要联接与组织相关的机器、边缘计算和 云资源，以满足智能世界丰富多样的业务需 求。 随着网络联接对象的扩展，业务需求的 变化，未来10年除了业界已有共识的5G向 5.5G/6G、F5G向F5.5G/F6G、IPv4/MPLS向 未来网络场景 图1 超现实人机交互体验 通信网络2030 4 IPv6+、自动驾驶网络从L2向L5持续演进之 外，各种新型的网络场景也将不断涌现。 下一代人机交互网络：以人为 中心的超现实体验 当虚拟世界还是冰冷机器的时候，人机 交互方式是人要主动适应机器，PC时代我们 学习使用鼠标和键盘，智能手机时代我们学习 使用触摸屏，传统汽车时代我们需要学习操作 按键和旋钮。当虚拟世界达到高级智能阶段的 时候，人机交互方式将转变为机器能主动适应 人，机器（智能大屏、智能家居、智能汽车、 智能外骨骼等）能够理解人的自然语言、手 势、眼神，甚至脑电波，实现虚拟世界与物理 世界更加自然的融合，为人机交互带来超现实 的感官体验。（图1 超现实人机交互体验） 未来10年，通信网络需要支持XR、裸眼 3D、数字触觉和数字嗅觉等全新的人机交互 体验。这对通信网络提出更高的要求。 XR：虚实的完美结合，自然的交互体验 虚拟现实（Virtual Reality，VR，指已经 包装好的视觉、音频数字内容的渲染版本）、 增强现实（Augmented Reality，AR，指用其 他信息或人工生成的内容，覆盖当前环境的图 像）、混合现实（Mixed Reality，MR，AR的 高级形式，虚拟元素融入物理场景中）、扩展 现实（eXtended Reality，XR，由计算机技术 和可穿戴设备生成的所有真实和虚拟环境及人 机交互，包含了VR、AR和MR）业务以其三维 化、自然交互、空间计算等不同于当前互联网 终端的特性，被认为是下一代个人交互的主要 平台。 2020年疫情造成社交隔离，激发了VR游 戏、虚拟会议、AR测温等需求爆发，美国数 字游戏发行平台Steam的VR活跃用户翻倍增 长，一些厂家已经发布更加轻便的隐形AR眼 镜，并计划在2年内上市。随着5G、WiFi 6、 光纤等“三千兆”宽带的普及，未来10年XR 业务将迎来快速发展期。据华为预测，2030 年XR用户数将达到10亿。 中国信息通信研究院在虚拟（增强） 现实白皮书中，将XR的技术架构分为五个部 分，包括近眼显示、感知交互、网络传输、渲 染处理和内容制作，并对XR发展阶段进行了预 测，得到了产业界一定的认同。（表1 XR业 务对网络的需求） 当前，XR还处于部分沉浸体验阶段，主 要表现为2K单眼分辨率、100-120度视场角、 通信网络2030 5 百兆码率、20ms MTP（Motion To Photons， 头动到显示画面）时延，如果内容渲染全部在 云端实现，20ms是保障不头晕的基础要求。 我们预测，2030年XR将达到完全沉浸体 验，主要表现为8K单眼分辨率、200度视场 角、千兆码率。如果全部渲染还在云端，则需 要5ms的MTP时延，如果通过技术方式，将容 易引起头晕的环境内容放在本地渲染，则时延 只与内容的类型相关。如果是流媒体类弱交互 内容，20ms时延就可以满足要求；如果是游 戏类强交互内容，则仍然需要5ms的时延。 因此，支持XR业务未来10年的发展，网 络需要具备1Gbps带宽和520ms的网络时延 能力。 裸眼3D：逼真的影像再现，全新的视 觉体验 裸眼3D的技术实现主要包含三个环节： 对3D物体的数字化、网络传输、利用光学或 者计算重建显示。 根据显示方式不同，裸眼3D可以分成两 大类。一类是光场显示（Lenslet），利用双眼 视差产生3D视觉效果，包括视差障碍、柱状 透镜、指向光源等多种技术。这些技术对观赏 角度有苛刻要求，如果希望大面积使用需要结 合对用户观看位置的实时捕捉，并动态地进行 调节。第二类是空间光调制器（spatial-light- modulator，SLM），利用干涉方法将三维物 体表面散射光波的全部振幅和相位信息存储在 记录介质中，当用同样的可见光照射全息图 时，由于衍射原理，可以再现原始物体光波， 为用户提供“栩栩如生”的视觉感受。（表2 裸眼3D对网络的需求） 近几年，基于光场显示的裸眼3D通过与 用户位置感知和计算技术结合，发展的很快， 一些厂商已经在展示相关的创新产品，我们判 断到2025年就会在娱乐、商业领域出现大量 实用案例，对带宽的需求在1Gbps左右，对实 时交互的要求较高，在强交互下需要网络时延 小于5ms，商业应用需要5个9（99.999%，1 年内不能工作时间少于5分15秒）的网络可用 性。 基于光学重建的全息技术近几年也出现 一些突破，业界已经诞生厚度10厘米、投影尺 表1 XR 业务对网络的需求 通信网络2030 6 寸在100平方厘米左右的产品原型。我们判断 未来10年，这类小型的全息产品将可以实现商 用，用于展会、教学和个人便携终端等场景， 对带宽的需求在10Gbps左右，对时延的要求 为15ms，网络可用性要满足商业5个9的要 求。真人级的全息产品对带宽的要求更高，要 超过1Tbps，但是我们判断2030年还不具备规 模商用的能力。 因此，从裸眼3D的需求看，未来10年网 络需要支持每用户110Gbps带宽、15ms时 延和5个9的可用性。 数字触觉：多维的体感交互，可触摸的 互联网 IEEE在触觉互联网（tactile Internet）架 构中，将数字触觉技术分为用户层、网络层和 化身层三个层面。用户层输入位置、速度、力 度、阻抗等信息，经过网络数字化后变成指令 数据提供给化身层；化身层采集到触觉、听 觉、本体感受数据，经过互联网提供给用户 层，用于用户实时决策。 根据交互方式又可以划分为两大类：第一 类是机器控制，应用场景如远程驾驶、远程控 制等；第二类是精细交互，应用场景如电子皮 肤、远程手术等。（表3 数字触觉对网络的需 求） 机器控制在工业领域拥有大量应用场景， 对网络可用性要求高于5个9，部分行业甚至要 求达到7个9（99.99999%），根据不同业务场 景，网络时延在110ms，带宽在100Mbps以 内。 精细交互中基于柔性电子的电子皮肤是未 来最具发展空间的场景，电子皮肤集成了大量 精细的压力、温度等传感器。根据英国萨里大 学（University of Surrey）的相关分析，每平 方英寸电子皮肤就需要2050Mbps的带宽， 每个手掌需要1Gbps。在电子皮肤场景下，用 户层不一定是人类，也有可能是智能机器，可 以根据化身层的电子皮肤采集到的海量数据信 息进行分析、计算和决策，对化身层进行控 制。用户层也有可能直接通过脑机或者肌电神 经接口与人连接，实现沉浸式的远程交互体 验。我们判断在精细交互的场景下，将需要 110Gbps的网络带宽。 参考：IEEE1981.1 触觉互联网、Digital Holography and 3D Display 表2 裸眼3D对网络的需求 通信网络2030 7 因此，从数字触觉的需求看，根据不同业 务场景，网络需要支持每用户110Gbps的带 宽、110ms时延和大于5个9的可用性。 数字嗅觉：深层的感官交互，可品味的 互联网 人类的五种感官由远及近可以分为非接 触的（视觉、听觉、嗅觉）和需要接触的（触 觉、味觉）。与视觉和听觉比较，嗅觉是非接 触体验中较深层次的感官。 数字嗅觉包含三个技术环节：气味的感 知、网络传输、气味的重现。 气味的感知目前已经有一些应用案例， 比如利用复合材料组成条形码，可以根据味道 产生化学反应，并产生颜色的变化，然后通过 深度卷积神经网络算法（DCNN）识别条形码 与气味的关系，在一些特定场景，如危险品检 测、食物新鲜度检测中已经有应用。气味的重 现业界已经有一些商业化的产品，如VR气体 发生器，可以使用5种气味墨盒，然后根据VR 游戏场景释放相应的味道，如海洋、火药、木 材、土壤等，在一些研究报告中也提出未来可 以基于脑机接口更直接和准确地让人感知到气 味。 我们将气味感知（电子鼻）与气味重现结 合起来，可以构建一个不仅闻其声、观其影， 还能知其味的数字嗅觉互联网。数字嗅觉对网 络带宽和时延的需求目前还不清晰，但是对计 算的需求比较明确。 综上，下一代人机交互网络将支持XR、 裸眼3D、数字触觉、数字嗅觉等全新体验， 对用户网络的需求将是带宽10Gbps、网络时 延1ms、可用性要达到5个9。 住行合一网络：相同宽带体验 的第三空间 在对未来自动驾驶汽车的畅想中，最具有 吸引力的就是在汽车里面也可以享受到和在家 庭环境一样的沉浸式影音娱乐、社交、办公体 验，车内和家庭都将出现多屏、3D、全息的 应用场景，家庭8K/16K大屏、车内MR将逐渐 普及。 从5G/F5G/WiFi 6开始，移动和固定宽带 基本上同步迈入千兆时代，这也支持了住行合 一的体验实现。 自动驾驶的汽车在未来将成为家庭、办公 室之外的“第三空间”，未来用户可以享受到 从家庭到出行，再到办公室的连续宽带业务体 验。（表4 家庭和出行对网络的需求） 人们在家庭和办公室的业务场景包含大 屏、多屏、3D、全息教学和XR。考虑到真人 级全息会议在2030年普及率不高，家庭和办 公业务的主流宽带需求还是110Gbps、时延 小于5ms，未来家庭和办公网络将不仅提供宽 带的无缝覆盖，还将支持居家办公、场所安全 和机器人等全新生活场景。家庭网络基于通信 感知融合能力，能够感知用户位置、室内空 间、环境安全等，为人们构建一个更加人性化 的居住和办公环境。 人们在移动第三空间（车内）的业务 场景也将包含多屏、3D、全息教学和XR。 表3 数字触觉对网络的需求 通信网络2030 8 未来10年，对网络带宽的主流需求是支持 1Gbps10Gbps，网络时延也要小于5ms。考 虑到自动驾驶依托网络的车路协同场景，对网 络的可用性也提出了更高要求，可用性要大于 5个9，并支持10cm的定位精度。 综上，面向未来家庭、办公室、自动驾驶 汽车三个空间，需要构建住行合一的万兆网络 新能力。 卫星宽带互联网：地面到空中 的连续宽带覆盖 未来10年网联无人机将更加普及，并带 来千亿规模的新产业空间，将出现更多的城市 载人飞行器，数万颗低轨宽带卫星将运行在天 空中。卫星宽带将具备规模商用能力，载人太 空旅行和深海探索将成为热门的娱乐项目。宽 带将成为生活不可分割的一部分，伴随着人类 娱乐和生活的足迹，也伴随着工业、农业智能 化的无人值守需求，走向海洋、大漠和天空， 需要像空气一样随时可获取。一张由天空和 地面交织的宽带网络，将为人类新生活体验、 行业万物智能化提供服务。（图2 卫星宽带网 络） 图2 卫星宽带网络 表4 家庭和出行对网络的需求 通信网络2030 9 受频谱资源限制和干扰因素影响，单颗 低轨卫星的实际峰值容量约1020Gbps，假 设1万颗卫星组成覆盖全球的卫星网络，分布 在超低轨道（VLEO）到低轨道（LEO）的多 个轨道平面上，每颗卫星与多个方向的卫星基 于100Gbps以上的激光通信组成多路由星光传 输链路，考虑到卫星实际经过的地区至少一半 是海洋、沙漠等宽带需求极低的区域，实际全 球宽带卫星网络有效容量将在100Tbps左右。 在蜂窝网覆盖之外的地区，卫星宽带可面向使 用多通道相位阵天线的消费者提供百兆宽带能 力，向使用双抛物面天线的企业客户提供千兆 宽带能力，并经过星光传输链路将数据传送到 全球数百个关口站与互联网连接，相当于形 成一张全球立体覆盖、时延在100ms以内的准 4G网络。 目前低轨卫星宽带的终端天线尺寸还比较 大，尚无法满足个人移动性的需求，主要场景 是面向偏远地区的家庭、企业、轮船等，业界 已经出现将卫星宽带作为回传链路与地面蜂窝 网、WLAN网络结合，面向偏远地区的乡村或 者企业提供宽、窄带覆盖的应用案例。未来随 着卫星宽带的普及，有可能出现支持高移动性 的卫星宽带场景（终端），如网联汽车、小型 化的个人终端等，满足人和物从家庭WiFi到城 市蜂窝网，再到无缝覆盖的卫星网连续宽带体 验需求。 工业互联网：面向智能制造、 服务于人机协同的新网络 工业互联网（Industrial Internet）是信 息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设 施，通过对人、机、物、系统等的全面连接， 构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和 服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、 智能化发展提供了实现途径。工业互联网体系 包含工业控制、工业软件、工业网络、信息安 全四个关键组成，其中工业网络是整个体系的 基础。 传统工业网络基于ISA-95金字塔模型构 建。这个架构已经存在了20多年，是一个服务 于“以人为核心”的制造体系。随着智能制造 的发展，未来需要一个面向智能制造、“服务 于人机（机器人）协同”的新架构。 新架构以人、机器人、智能平台（云/边 缘计算）三者对等构建，私有的工业总线将被 支持实时性的通用化工业网络和开放的数据层 所替代，智能平台将汇聚人和机器人的各项数 据，实时分析和决策，支撑人与机器人工作的 有效协同。 据华为的预测，2030年全球总联接数 将会达到2000亿，其中无线、无源联接数约 1000亿，基于有线、WiFi、短距通信的联接 数约1000亿。工业领域除了海量的压力、光 表5 智能化企业对网络的需求 参考 信通院5G端到端切片行业SLA需求研究报告 通信网络2030 10 电、温湿度传感器外，大量的智能摄像头、智 能汽车、无人机、机器人也将接入到网络中， 工业网络将从传统的多种窄带技术走向更加通 用化的宽带技术。 通用化的工业网络，将打破传统消费、 办公和生产业务的边界，基于5G、TSN、 IPv6+、工业光网等确定性宽带网络和切片 技术实现融合承载，满足任意人/物（Any- Workforce）的互联，以及消费、办公和生产 系统全要素上云的需求。 通用化的工业网络还将实现同厂家办公与 生产系统之间、同行业不同厂家之间、不同行 业相关业务之间的数据按需分享和工作无缝协 同，满足任意业务（Any-Workload）的宽带 互联、多云数据共享需求。 通用化的工业网络将更加智能，面向无 边界、移动性、跨行业、跨云需求，支持基 于意图驱动的网络自动化管理和基于AI的主 动式安全和隐私保护，满足任意地点（Any- Workplace）的业务安全可信的需求。 每个企业都存在多种业务类型，要求通用 化的工业网络满足业务可用、安全、可信三类 需求，如智能医疗包含远程诊疗、监测护理和 远程手术等业务；智能电网包含视频巡检、电 网控制和无线监测等业务；智能制造包含工厂 环境监控、信息采集和操作控制等业务。（表 5 智能化企业对网络的需求） 根据每种业务的典型带宽和时延要求，结 合对2030年企业各种终端的数量预测，可以 判断未来一个大中型企业需要100Gbps的网络 带宽，单用户最大带宽要达到10Gbps，网络 时延根据不同业务存在1ms/10ms/100ms多种 需求，并存在网络安全、可信的需求。 算力网络：面向机器认知，联 接海量用户数据与多级算力服 务 通信网络带给社会的价值体现在其承载的 业务，过去网络帮助人们建立了沟通渠道，承 载了通讯服务；今天网络连接了端和云，带给 人们丰富的内容，承载了内容服务。 今天的网络还是面向人类认知设计的系 统，例如视频内容的帧率选择考虑到人类对运 动物体的视觉感知力，定义为30帧/秒，采集 的音频也利用了人类认知系统的掩盖效应机 制。对于人类的认知，这样的编码质量可以被 认为是精细的质量，但是对于需要超越人类的 用例则远远不够，如机器人的监控系统可以从 超过人类可听频率的声音中检测到异常。普通 人看到事件时的响应速度约为100ms，因此很 多应用基于这个时延进行设计，但是人类之外 的应用，如紧急停车系统，则需要进一步缩短 响应时间。 图3 面向机器数据服务的三级计算资源 通信网络2030 11 相对于今天面向人类设计的网络，根据 IOWNGF面向2030愿景和技术研究报告 的分析，未来面向XR、机器视觉、自动驾驶等 智能机器的网络将从四个方面提升性能：首先 是增强感知力，能够捕捉物理世界更加精细、 精确和多维度的数据，如在工业异常检测场景 下，将视频采集的帧率提升到120帧/秒；其次 是响应速度，如在面向机器控制的场景下，将 端到端响应时间缩减到10ms；再次是支持资 源的可扩展性，目的是在动态工作负载情况下 实现网络和计算资源的高效利用，如支持资源 动态线性扩展的能力；最后是能效，主要是提 升计算资源的使用效率，需要将目前多数企业 采取的固定配置的计算资源使用方式改变为云 共享服务方式，未来进一步提升为事件驱动的 无服务器模式，实现能效的大幅提升。 智能机器将产生更加精确的数据，包含 网络时钟、地理定标（用于数字世界的精确建 模），从而摆脱数据的处理和计算对于今天高度 集中的互联网平台的依赖，应用程序将向以数据 为中心转变，实现数据与计算、通信的解耦。 面向机器认知的网络，将需要适应海量的 机器数据采集和传输、非常严格的时延要求， 以及大量用户订阅的需求，可以根据系统整体 状况和重要程度的不同，控制数据发布者的数 据生成和注入，可以在网络中的通信、计算节 点之间存储和共享数据，可以提供精确的时间 和位置标记，能够确保数据安全、隐私和完整 性，支持数据在不同协议之间的代理服务，并 可以跨越多个不同的网络。 随着摩尔定律的放缓，终端算力在超过 128核之后，经济性将面临瓶颈，云数据中心 受到传输带宽成本和时延的影响，也无法满足 未来智能机器海量强实时业务的处理需求，面 向机器认知的新型网络需要支持在边缘侧进行 数据分析和处理，而不必将数据全部传到中心 云。 未来网络将联接云、边、端，将海量机器 数据传输到各级算力基础设施，根据不同业务 1ms/10ms/100ms的时延要求，实时地将数据 调度到城市内分布式的边缘计算、城市群的数 据中心集群、骨干的集约化大数据中心等三级 计算资源。（图3 面向机器数据服务的三级计 算资源） 计算的效率、可信度与网络的带宽、时 延、安全性、隔离度都存在相关性，计算与网 络需要相互协同。主流运营商已经发布了计算 与网络融合服务的新商业愿景，并提出了“算 力网络”的全新理念，希望将云边端多样的算 力通过网络化的方式连接与协同，实现多级算 力服务的按需调度和高效共享。算力网络代表 了从“面向人的认知”向“面向机器认知”的 网络设计理念的重要变化。 中国政府在关于加快构建全国一体化大 数据中心协同创新体系的指导意见中明确提 出：“随着各行业数字化转型升级进度加快， 全社会数据总量爆发式增长，数据资源存储、 计算和应用需求大幅提升，迫切需要推动数据 通信网络2030 12 中心合理布局、供需平衡、绿色集约和互联互 通，构建数据中心、云计算、大数据一体化的 新型算力网络体系，促进数据要素流通应用， 实现数据中心绿色高质量发展”，并提出要 “通过引导数据中心集约化、规模化、绿色化 发展，在国家枢纽节点之间进一步打通网络传 输通道，加快实施东数西算工程，提升跨 区域算力调度水平”。 为支持算力网络标准工作的积极开 展，ITU-T开启Y.2500系列编号，以Y.2501 “Computing Power Network- framework and architecture”为首个标准，将形成算力网络系 列标准，并与中国通信标准化协会（CCSA）算 力网络系列标准相互呼应，算力网络已经纳入 了很多运营商6G与未来网络技术研究的范畴， 是未来10年通信网络演进的关键场景。 认知网络：向高级智能进化的 网络 学术界经常将物理世界的变化进行拟人 化描述，以便于人们更容易理解技术对世界的 影响。1877年德国哲学家卡普在技术哲学 纲要中首次提出“工具和器物是人体器官投 影”的概念和理论。1964年媒介理论家麦克 卢汉在理解媒介一书中提出“机械技术时 代是人类身体的延伸，电子技术时代是人类神 经系统的延伸”的观点。1995年罗素在地 球脑的觉醒（The Global Brain Awakens） 一书中提出“人类的各种连接，正在使地球成 为类人脑组织，地球正在觉醒”的观点。从身 体到神经再到大脑，整个数字世界正在向着高 等生命进化。 通信网络已经诞生一百多年，早期的电报 网、模拟电话网已经消失或被替代。 过去50年，移动通信网、光通信网、数 据通信网通过不断的代际演进，保持了蓬勃的 生命力，与光纤管线、机房站点一起构成了网 络强健的身体。 最近10年，网络最大的变化是出现了神 经系统的进化。人的神经系统既包含实现自主 应激反应、可以闭环管理的基础神经系统，也 包含具备分析思考和主动认知能力的高级神经 系统（大脑）。从软件定义网络（SDN）到自 动驾驶网络（ADN），网络已经逐渐进化出了 自己的基础神经系统。 未来10年，网络神经系统将向两个方向持 续进化：一个方向是具备通信感知融合能力（无 线感知、WiFi感知、光感知等），另一方向是还 将进化出大脑，一个可以构建虚拟世界，并自主 完成推理和决策的数字孪生系统，这将是网络进 化为高等生命、具备认知智能的标志。 认知智能本身是一个工程与数学结合的 问题，要求系统可实时感知各种外部和内部变 化，通过自主分析预测，主动做出管理。 认知智能的构建将包含两个维度：时间维 度和功能维度。 时间维度：根据历史信息（如T1、 T2），通过学习，能够推测出未来（T3）的 变化，典型的如L5自动驾驶网络，可以根据历 史性能和告警，对将出现的性能劣化给出准确 的预测。 功能维度：根据多个环境功能（如A、 B）的信息，通过学习，能够判断出网络功能 （如C）的变化，典型的如认知无线系统、网 络安全等，可以根据用户位置、信道的变化预 测出用户将发生的切换，可以根据报文的行为 异常，判断安全态势的改变等。 认知网络概念的提出已经有很多年，世界 一些知名的大学、研究机构和公司都在进行相 关研究，但一直没有突破性进展。认知技术最 早用于无线网络，2004年IEEE成立了802.22标 准组，是业界基于认知的第一个无线标准。近 年来伴随着AI在多场景的突破，如在无人驾驶 场景，基于实际道路的无人驾驶里程已经超过 百万公里；在生产质量控制场景，借助AI视觉 能够大大缩短质检时间；在农业场景，智能采 摘机器人的采摘苹果效率可以达到人工的两倍 以上等，通信产业也开始探索如何将AI应用于 网络，希望在未来10年，借助AI和数字孪生技 术的结合，在认知网络方面获得突破性进展， 可以通过对多维度数据信息的分析、推理，大 幅度提升对网络未知状态的预测和判断能力。 作为即将觉醒的数字世界的一部分，通信 网络未来将具备融合感知能力和认知智能，像 高等生命一样，四肢发达、感觉敏锐、头脑灵 活。 通信网络2030 13 网络愿景 从 联接百亿人到联接千亿物，一个智 能原生、安全可信，具备确定性体 验和通信感知融合能力的立体超 宽、绿色网络是未来网络发展的方向。（图4 通信网络2030的愿景） 网络愿景与关键技术特征 关键技术特征 通信网络2030具备6大技术特征和15项关 键技术，每个关键技术又包含多项未来需要研 究的技术点。 （图5 通信网络2030的关键技术特征） 图4 通信网络2030的愿景 通信网络2030 14 立体超宽网络 未来十年，网络性能将持续提升，从今天 的3个千兆（5G/F5G/WiFi 6）增长到3个万兆 （6G/F6G/WiFi 8）。根据华为预测，2030年 全球人均月无线蜂窝网络流量增长40倍，达到 600GB。全球千兆以上及万兆家庭宽带网络渗 透率分别达到55%和23%，家庭月均网络流量 增长8倍，达到1.3TB。网络接口将从400G升 级到800G/1.6T，单纤容量突破100T，在网络 覆盖能力上要从地面走向空天地一体。 1) 空天地一体：无缝立体的连续宽带 体验 未来宽带将不仅在地面，还将延伸到 空中，从小于千米高度的无人机到万米高度 的航空飞行器，再到数百公里高度的低轨航 天飞行器都需要宽带连接。立体网络将由 覆盖半径100m的小站、110Km的宏站和 300Km400Km的低轨卫星共同组成，分别为 用户提供万兆、千兆、百兆的连续宽带体验。 （图6 立体宽带网络） 在卫星与地面接入域，网络需要支持终端 自由接入地面和空间网络；需要研究深衰落、 大时延和高动态的新空口技术；需要研究面向 图5 通信网络2030的关键技术特征 通信网络2030 15 负载均衡的星内、星间的波束赋形，将激活的 用户均匀分配在不同波束中，实现资源高效利 用；需要研究抗干扰技术，提升频谱复用率； 需要研究全球巨量切换请求和复杂切换条件下 的快速决策框架，以及基于有限地面站的移动 性管理框架等技术。 在卫星之间传输域，不同轨道高度的卫 星构成多层星座，每层星座内通过星间链路组 网。同轨、同层、邻层卫星之间按需建设星间 链路，形成空间立体网络。星间链路将采用激 光、太赫兹等技术，支持100Gbps以上的带宽 能力；需要研究工业产品如何航天化、相控阵 列天线小型化、激光传输动态跟瞄等技术。 在网络的管理和控制域，包括运控中心、 网管中心、信关站和融合的核心网，完成星网 管理、用户管理和服务支撑等任务，需要研究 地面关口站与星座网络间的新动态路由协议， 支持空天地一体智能切换的超分布融合核心网 等实现空天地一体化。 2) 3个万兆接入：个人、家庭、组织共 同迈入万兆时代 未来10年，随着全球各国光纤网络的广 泛部署，有线和无线将从今天的家庭、个人、 园区三千兆共同迈入三万兆时代。 支持万兆家庭宽带，光接入网络预期需 要用到200G PON的技术。传统用于WDM的 相干检测技术将用于PON领域，可以显著提高 接收器灵敏度，并支持更高频谱速率的调制格 式，如QPSK、16-QAM等，实现更高的数据 速率。 为实现万兆个人宽带能力，移动网络主 要研究方向是Sub100GHz频谱的灵活应用和 Massive MIMO的持续演进。目前3GPP R16标 准中，5G NR已经定义了两个频率范围FR1和 FR2，涵盖了从450MHz到52.6GHz的所有IMT 频谱，正在定义的R17标准中，52.6GHz以上 频谱用于5G NR已经成为了重要课题之一，这 标志着100GHz以下频谱向5G全面演进已经成 为业界共识。 为实现万兆园区宽带接入能力，未来还 需要研究支持毫米波和高密度MIMO的下一代 WiFi技术，正在定义的WiFi 7理论上可以支持 万兆的用户接入能力，由于无线空口技术已经 逼近香农极限，未来WiFi和移动网的发展都需 要引入更大的频谱空间，而频谱又属于稀缺资 源，业界也在讨论未来WiFi 8与6G融合的可行 性。 3) 超宽全T网络：接入、骨干、数据中 心网络全面进入T时代 综合考虑家庭、个人和企业场景人与物 的宽带需求，在流量驱动下，未来网络接入层 将出现T（Tbps，1Tbps=1024Gbps）级别的 接口，骨干设备每槽位将支持40100T的接入 容量，数据中心将出现每槽位400T的网络设 备。 2030年，运营商在千万人口规模城市的 宽带通信网络，将在接入、骨干、数据中心网 络多个环节进入全T时代。 图6 立体宽带网络 通信网络2030 16 为满足业务发展需求，数通设备需要 研究800G/1.6T的高速以太网接口技术，和 200G/400G接口相比，800G以太网是一个全 新的技术，还没有完成标准化工作，目前有两 种技术路线，一是继续采取可插拔的模式， 二是采取光电合封的技术（CPO），两种技术 路线未来都会占据一定的市场空间。预计超 过800G的可插拔光模块将遇到功率和密度问 题，光电合封的技术将成为主流选择。 同时骨干波分设备也需要突破单纤100T 的长途传输能力，未来需要一系列的技术突破 才能满足新的需求，包括研究高波特率的电光 调制器材料、从C波段扩展到L和S波段的新型 光放大器技术等。 确定性体验 为满足家庭场景下办公和学习等业务需 求、企业场景下安全和可靠性生产的需求，通 信网络要能做到确定性体验。 1) 三级时延圈：100ms/10ms/1ms时 延圈满足差异化业务诉求 未来10年，互联网流量模型将发生颠覆 性的变化，从目前服务消费娱乐的“自上而 下”内容流量转变为服务全行业智能化的“自 下而上”数据流量，智能机器产生的大量数据 需要在数据中心处理。为协调电力和算力的发 展，构建全社会绿色算力，网络需要服务于未 来数据中心的集约化布局，根据不同的业务需 求，以用户为中心构建骨干、城市群、城市内 三级时延圈，满足100ms、10ms和1ms的不 同业务诉求，并可以根据业务属性通过网络层 面直接进行实时调度，实现全社会算力的绿色 和高效。 除了通过网络架构构建三级时延圈，对业 务时延进行系统性保障，业界还需要对网络端 到端的确定性技术进行研究。 无线接入的场景下，实时业务对空口瞬时 速率要求高，但由于单载波多用户的复用而频 谱受限，实时性很难得到保障。未来业界需要 研究多载波聚合技术，通过载波配置和传输解 耦，在多频段的广义载波内提升业务在时延约 束下的带宽。 云化的无线核心网则需要研究实时操作系 统（Real-Time OS），强化系统确定性调度框 架，保障业务的实时性。 光纤接入的场景下，目前基于时分复用 （TDM）的PON技术上行采取突发模式来防 止冲突，难以满足低时延的要求，未来需要研 究频分复用（FDMA）技术，允许多个ONT终 端并发，从根本上保障低时延