2030年的通信网络是什么样子?

来源:网优雇佣军( hr_opt)

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导  读

面向下一个十年,通信网络又将会变成什么样子?

 

过去短短30年来,从2G发展到5G,从ADSL发展到10GPON+Wi-Fi6,从电路交换、全IP发展到全云化时代,通信网络以一次又一次的能力边界突破,实现了网速万倍提升,空前改变了人们的生活方式,改变了这个世界。

 

那面向下一个十年,通信网络又将会变成什么样子?近日,华为发布了《智能世界2030》报告,在同步发布的《通信网络2030》报告中,以六大关键技术特征为我们描绘出了2030年通信网络的全貌。

 

 

立体超宽网络

 

 

今天的移动通信网络,通过Massive MIMO、上下行解耦等技术,以及各种宏站、杆站、微站和数字化室分部署,已形成一张多场景全覆盖的地面宽带网络。正是基于这样一张网络,连接对象正从人扩展到万物,覆盖场景正从人活动的区域扩展到各行各业的生产作业环境。但这张网络基于地面建设,垂直覆盖范围一般限于城市里的高层建筑,难以实现山区、海域、草原、沙漠等偏远地区的全覆盖,也难以为空中的无人机、航空飞行器、低轨航天飞行器提供宽带连接。对此,将网络从地面延伸到空中,已成为当前行业的共识和发展方向。

 

华为在报告中展望,未来10年,随着网联无人机不断普及,将出现更多的城市载人飞行器,数万颗低轨宽带卫星运行在天空中,同时,随着工业、农业智能化走向海洋、大漠和天空等场景,需要宽带连接从地面延伸到空中,组成一张天空和地面交织的立体超宽网络,为人类新生活体验、 行业万物智能化提供服务。立体超宽网络将由覆盖半径100m的小站、1~10Km的宏站和300Km~400Km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。

 

 

当前5G和F5G时代,为满足高清视频、VR/AR、在线教育、在线办公、智慧家庭等新业务需求,固网和移动宽带均从百兆时代迈入千兆时代。运营商们已纷纷发布了“三千兆”业务,即家庭宽带一千兆、家庭Wi-Fi一千兆、移动手机一千兆。一方面,10GGPON+Wi-Fi6技术,再配合FTTR组网,可为家庭和企业提供无缝的千兆体验;另一方面,更大的频谱带宽与Massive MIMO技术结合,已助力5G网络实现了千兆网速体验。但人们对通信网络的需求是永无止境的,未来的网络将如何继续演进?

 

报告预测,未来10年,为了支持XR、裸眼3D、数字触觉、数字嗅觉等全新体验,以及面向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”,网络将从如今的“三千兆”演进到“三万兆”,并构建住行合一的万兆网络新能力,为用户提供从家庭到出行,再到办公室的连续万兆宽带业务体验。同时,随着家庭、个人和企业场景的宽带需求迈入万兆时代,为了承载不断倍增的数据流量,接入、城域、骨干、数据中心网络将全面迈入T时代。

 

确定性体验

 

众所周知,当前5G与2/3/4G时代最大的区别在于,改变了过去“一刀切”和“尽力而为”的网络服务模式,可以通过网络切片、边缘计算等技术,提供网络带宽、时延、可靠性、安全性等SLA可保障的网络能力,从而能为不同行业的多样化业务提供定制化、确定性的网络服务。当前,华为通过端到端集成联接、云、边缘、AI、业务自动编排、泛在安全等能力,已构筑了高可靠性、高安全和高SLA三重领先的5G差异化服务能力,并已落地实践大量5GtoB商用项目。但面向下一个十年,由于XR、裸眼 3D、数字触觉和数字嗅觉等新兴业务对沉浸感和互动性体验要求更高,以及随着网络更广泛的深入到企业核心生产控制系统和企业全要素上云,对时延、可靠性、安全性等网络能力提出了更加严苛的要求,网络还需进一步提升确定性服务能力。

 

对此,报告指出,未来十年,行业还需从以下三方面继续增强网络的确定性能力:一是基于广泛的分布式边缘数据中心部署,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,并能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;二是要继续研究和增强端到端网络切片技术,为垂直行业打造更加适配的逻辑“专网”和服务;三是要基于AI注智,通过智能化预测、主动资源调配、动态协同等机制,将云网的可靠性提升到5个9。

 

智能原生

 

当前,随着网络越来越复杂,导致网络运维运营难度越来越大、成本越来越高;以及随着业务越来越多样化,大量新应用对网络的时延、可靠性和稳定性要求极高,对业务上线的时间要求更快,传统被动式的人工运维运营模式已越来越难以满足需求。正是在这样的背景下,推动网络与AI相互赋能,打造自动、自愈、自优的自动驾驶网络,已成为业界共识。比如,华为早在2019年就发布了自动驾驶网络解决方案,以通过在设备层、网络层和云端全栈引入人工智能技术,加速推动网络数智化转型;中国移动于今年在业界首次提出了在2025年达到L4级自动驾驶网络量化目标。

 

面向未来,报告指出自动驾驶网络将从当前的L2~L3级向L4/L5高级智能化方向持续演进,以使能新业务并实现极致客户体验、全自动运维、最高效资源和能源利用,并指明了未来的关键技术研究方向。

 

另一方面,为了催生更多的新兴应用和持续提升业务体验,通过网络与云、边缘计算、AI等融合,让算力和智能注入网络全身,为多样化的应用就近、按需提供连接和算力,已成为行业公认的发展趋势。面向未来,报告还提出了边缘智能原生概念,即网络将综合云原生的灵活、开放以及AI能力,重构智能边缘,可实现支持基于AI的业务感知能力,以及Mesh互联和水平算力调度。

 

通信感知融合

 

从1G到5G时代,通信和感知是相互独立的,而进入5.5G/6G时代,随着通信频谱向毫米波、太赫兹、可见光扩展与传统的感知频谱重合,比如负责测速、感应成像的雷达系统,使得通信与感知融合成为了可能。早在2020年,华为就提出了5.5G愿景,在当前5G的eMBB、mMTC和URLLC三大场景的基础上又扩展了UCBC(上行超宽带)、RTBC(实时宽带交互)、HCS(通信感知融合)三大新场景,以满足未来5到10年的万物智联需求。

 

从移动通信网络领域角度看,HCS可通过Massive MIMO的波束扫描技术应用于车联网和无人机的自动驾驶场景,未来随着无线频谱向毫米波、太赫兹高频方向演进,还可应用在智慧城市、气象预报、环境监测、医疗成像等场景,同时,未来还将实现厘米级的高精度定位,使能更丰富的室内新业务。

 

除了移动网络领域的通信与感知融合,报告还展望了Wi-Fi感知、光纤传感和激光雷达感知的未来发展趋势和技术研究方向。未来十年,Wi-Fi感知可应用于室内、室外、车内、仓库、 货场等场景,提供高精度定位、姿态/手势识别、呼吸检测、情绪识别、周界安防等功能;光纤传感可应用于能源、电力、政府、交通等行业,感知温度、震动、应力的变化,提供火灾监控预警,设备/管线故障诊断,环境和设施受力监控等;激光雷达感知可应用于家庭和车场景,提供环境空间感知、高精度定位、姿态手势识别等功能。

 

安全可信

 

当前,网络、AI、云计算等ICT技术正向各行各业渗透,以赋能全行业数字化、智能化转型,推动产业从消费互联网向工业互联网扩展。在工业互联网整个体系中,网络是基础,平台是核心,安全是保障,安全是工业互联网的三大核心体系之一。在当前5GtoB发展中,我们也看到,行业普遍高度重视数据安全隔离和数据隐私保护,尤其是制造、能源等行业,因为一旦出现网络安全问题,轻则影响企业持续正常生产和运营,重则影响社会经济稳定运行。

 

 

在这方面,报告指出,一方面安全本身正在从传统集中式防护、外挂式的架构向网络内生安全新架构演变,另一方面工业互联将要求网络不仅安全,而且可信。具体而言,安全可信包含组件可信(芯片/操作系统)、设备安全、连接安全、管理安全、联邦可信、数据可信六个层次。通过这六个层次相互协同,才能构筑起端到端的网络安全新底座。

 

绿色低碳

 

当前,“碳达峰”、“碳中和”已成为全球各国共同的目标,同时通信网络、云、AI等ICT技术是实现双碳目标的关键驱动力。一方面,随着网络数据流量不断成倍增长,必然会产生更多电能消耗和碳排放,运营商亟需通过最新的网络、AI、云计算技术来降低网络能耗和运营成本,履行减少碳排放的社会责任;另一方面,网络、AI、云计算等新兴技术作为行业数字化转型的基础设施,还能助力各行各业提效降本、节能减排。

 

报告指出,未来通信网络要实现绿色低碳,需要基础网、算网和云网相互协同,首先需基于全光网络、全频谱天线、全融合核心网、极简协议、极简运维等技术实现基础网络自身的绿色低碳,同时,通过算网实现算力的合理布局和数据的灵活调度,以及通过云网来实现一网多用,从而提升资源使用效率,进一步实现网络节能。

 

报告还展望,鉴于传统电子技术即将遇到距离、功耗等可持续发展的瓶颈,未来光电技术融合将给通信网络的设备架构和能效带来深刻的变化,比如,引入光的相干技术来提升数通设备高速端口的传输距离,用激光替代微波实现地轨卫星之间的高速数据传输等。