未來網絡的內涵特征、愿景與趨勢、挑戰與對策

一、未來網絡的內涵特性、總體愿景與發展趨勢

未來網絡（Ｆｕｔｕｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ， ＦＮ）是萬物互聯、數字化、智能化與產業化融合一體化的。人機物、全方位、多層次跨界深度融合整合、共創共治共享共贏， 培育一批基礎級、先進級、卓越級、領航級的梯度智能產業， 加快推動新質生產力發展。

未來網絡的大趨勢是： 內容知識化、知識價值化、價值網絡化、網絡生態化、生態智能化、數字化、沉浸化、全域化、自動化、云化、至簡、靈活。全覆蓋、全頻譜、全應用和全面能力， 包括超高帶寬、超高速率、超大規模連接（＞１０００ 億連接）、超高智能、超強算力、超高精度、超高效率、超可靠、超低功耗、超少冗余， 是縱橫互聯的網絡體系。ＦＮ 具體特性如下：

（１） 超寬。將地面網絡與衛星相連接構成一個天羅地網， 資源將廣泛地布局于核心網、傳輸網、無線網和終端設備中， 融合于一張越來越寬的巨大網絡。數據、ＡＩ 與通存算安（全）協同打造跨界運作的未來網絡， 是實現產業轉型升級的關鍵手段； （２） 超方便。ＩＰ 與光協同、軟件與硬件協同、云與網協同、跨層資源協同， 減少網絡跳數， 由封閉轉向開放、智能高效通用的網絡。以總回報最大化和平均切換次數最小化為目標， 高效接入優選算法， 使密集用戶可以接入最合適網絡進行數據傳輸， 并使用遺傳算法找到最優決策；（３） 超融合協同。云邊端協同， 傳輸與計算協同、靈活切換、分時控制、最優選擇， 即ＩＴ 和ＣＴ 兼容適配， 實現網絡隨處可用與無縫連接， 大大提升傳輸質量和效率； （４） 超快。速度比５Ｇ 提高上百倍， 將時延減少到納秒； （５） 超省。通過收集光、振動、溫差甚至無線電波等形式供電， 零能耗， 有效解決５Ｇ 網絡面臨的高功耗問題； （６）超簡。包括簡化的網絡和控制關系， 解決操作和維護難問題。網絡操作系統、云網融合和可編程網絡都是技術的重點發展方向［１］ 。網絡操作系統促進智能技術與計算技術協同， 并支持用戶業務自動化編排。

智能化和數字化是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” 轉向“智能網絡”、智能無線電、智能覆蓋與演進， 帶來多種ＡＩ 模式， 將多邊資源按需分配和協同調度。ＡＩ 超越并整合認知科學、計算機科學、神經科學及語言學等前沿科學， 并將人工智能與各個產業深度融合， 使產業智能化、高端化， 促進產業升級和產品質量提高。ＡＩ 出現后， 人類進入泛在智能網絡時代， 將實現海量數據連接世界神經網絡。這使得人類計算、推理、判斷等思維能力得到物化和放大。ＡＩ 將充分發揮其在網絡切片、邊緣智能、算力分配和可再生能源選擇等優勢。ＡＩ 與數字化協同推進產業快速轉向信息化、全透明、泛用化的超復雜網絡。這是ＦＮ 重要的研究方向和當前全球競爭的制高點。ＡＩ與數字技術日益協同完善， 逐漸滲透應用到生產、流通、服務、消費等各個領域， 促進各個產業智能化升級， 推動重點領域智能產品創新。這是新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力量。

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， 人類將進入萬物皆可被感知、可測、可控、交流、思維、皆可為我所用的智慧新時代。這徹底打破了時空限制， 使類人行為意識與自我調控能力協同構筑時、空、情景相交而成的智慧網絡； （２） 物理世界和數字世界的協同與橋梁。網絡將這兩者融合而成數字孿生和虛實交融的世界； （３） 自組織。網絡將由以人驅動為主逐步轉向為無人而自動適應條件變化的模式， 逐步增強自感知適應、自學習演進、自優化等自動化管理能力， 網絡自治與智能生成， 促進ＡＩ 與人類智慧和諧共生， 使人類經驗世界得到極大拓展， 營造互助互學意象表達與交互環境。智能云網、智能化控制和管理協同高效處理數據， 通過“零接觸式維護”， 完善故障定位診斷、自修復， 預測和控制等功能， 實現維護精準化和服務高效化。以區塊鏈等技術多級監測、分布式聯防，以確保信息安全， 破解網絡中信息過載、虛假信息難以鑒別等問題， 促進萬物融合， 實現系統間交互與能力開放。目前， 由于數據獲取和處理困難， 圖像、語音和翻譯識別等復雜、非線性的問題， 要么簡化， 要么擱置， 而ＡＩ 將來恰恰能夠快速而準確地破解這一問題， 并以反饋信號對萬物進行無線調控， 賦能和加速工業數字化轉型。

數字化是ＦＮ 的基礎， 特性如下： （１） 數字孿生， 貫穿信息采集、存儲、傳遞、處理和應用全程， 高效靈活地滿足不同場景對網絡的高標準嚴要求。最大限度地利用光網絡， 解決大容量和超長距離傳送問題， 降低源服務器和主干網信息傳輸壓力， 減輕網絡擁塞， 實現隨時隨地普適互聯、協同共生， 為用戶提供精準化泛在訪問服務。數字化將設備設施等物理信息轉化為數字信息， 網絡化是核心， 智能化是目標， 為全要素互聯互通提供基礎支撐； （２） 數據成為關鍵生產要素和重要資產， 是實現產業轉型升級的關鍵核心要素。其邊際成本趨近于零， 但具有可再生、非競爭性、時效性、規模經濟性、滲透性、乘數等效用。超密集連接產生海量數據， 根據數據進行調控、重組、創新， 控制方式由集中演進到分布式， 增強數據的實用性和確定性。數據將由機器產生、閱讀、分析統計， 傳遞存儲、反饋， 日趨完備精準， 以數據感知與智能技術協同推進未來網絡發展； （３）算力。將數據存儲與泛在云／ 邊／ 端算力整合， 算力增長推動數據和ＡＩ 發展， 萬物具有采樣量化、高效計算能力和靈活適配性接口， 構建彈性基帶處理機制， 快速、精準編碼解碼。即使極其復雜的問題也將會有足夠多的數據精準刻畫和分析、觀測直至調控。智能化與數字化交互發展， 實現了由生產到消費的全程數字化、高科技化的產業發展模式。

二、未來網絡發展的基礎、典型案例與挑戰

中國在網絡技術應用上處于領先地位， 是擁有１１ 億網民的超大市場， 已建成移動通信基站１１９３ 萬個， 網絡基礎設施全球覆蓋最廣、性能優越。網絡功能已由科研型、消費型轉向兼顧生產型。如聯想的研發和制造基地———聯寶科技是合肥首家千億企業， ２０２３ 年獲得全球制造業頂端榮譽“燈塔工廠”。在聯寶的“車間”， 機械手臂翻飛作業， 合蓋睡眠、鍵盤和揚聲器等無人流水系列測試線穩定運行， 一系列自動化設施， 確保其效率和質量高、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系， 其不僅打造成本“洼地” 和營商環境“高地”， 還為企業提供成果轉化、場景對接、市場拓展全鏈條服務，并促進上下游緊密協同發展。

新的產業革命就是數字化、智能化的網絡迅速發展和廣泛應用， 網絡已成為最重要的基礎設施和重要資源。網絡以數字技術和人工智能為核心， 以集成協同為重點的創新驅動， 對社會生產力發展影響越來越大。但目前仍有如下三大挑戰：（１） 網絡核心技術受制于人、寬帶不寬、速率不快， 高性能芯片、智能儀器儀表和傳感器、操作系統等不能自主掌握與網絡自立自強的矛盾； （２）網絡平臺互不連通、網絡科技和經濟脫節與快速發展的工業系統性需求的矛盾； （３） 網絡結構僵化與需求模式革命性轉變的矛盾。因此， 迫切要求重點發展未來網絡， 加快現代化建設。

三、未來網絡的發展路徑

牢牢抓住網絡與物理世界深度融合這一重大歷史機遇， 前瞻性研判網絡發展趨勢和產業發展的需求， 政府重點支持具有重要戰略意義、周期長、難度大、見效慢彎道超車的網絡重點領域與關鍵突破口的研發推廣。以數字政府促進智能技術和數字技術協同發展， 以技術突破促進網絡發展， 以網絡帶動產業發展。發揮“集中力量辦大事辦好事” 和超大市場兩大優勢， 自主創新與開放創新協同促進網絡前沿基礎理論的研究， 攻克關鍵芯片等硬件技術， 實現網絡核心技術系統性突破， 滿足工業多樣性、靈活性需求， 并隨需調整， 提升數字制造能力， 實現網絡自立自強。促進工業網絡與大數據、云計算、人工智能等新一代信息技術的深度融合協同， 推進產業數字化與數字產業化， 加快現代化產業體系建設。加強智能和算力關鍵技術研發與創新， 統籌智能化、算力基礎設施建設與布局、打造數字產業供應鏈， 推動算力產業集群化、快速發展， 大力培養和引進智能化、算力復合型人才。

有為政府發揮市場機制的積極作用， 重點支持“產學研資” 緊密結合的協同創新聯盟， 大力促進難以通過市場形成的創新合作， 全力組織推動創新主體跨所有制、跨部門、跨層級從“條”到“塊” 的集聚融合， 發揮不同創新主體的競合功能和優勢互補功能， 實現高層次的“網絡要素重組”， 彌補創新主體在投入和知識積累上的不足，降低研發成本和創新風險。

加快網絡由簡單鏈接型轉向智慧可控型演進升級與規模化商用， 由被動適應、“以網絡為中心”轉向“以應用服務為中心”， 促進各種網絡要素協同組合， 并消減網內冗余信息， 滿足骨干級別路徑算法和流量調優等需求， 提供柔性而穩定、高準確性的服務， 滿足產業“個性化” 需求， 以“連接即服務” 的戰略解決信息孤島問題。以“革命性技術＋演進式部署” 精細化設計， 端到端按需靈活編排與配置， 縱向跨層智能調度， 彈性接入和按需分配與升級服務， 滿足不同場景間無縫切換和業務可連續的要求。多樣化交互形式與內容決定業務趨向， 包括“自上而下” 向用戶開放可編程程序， 促進網絡多維能力動態優化和個性化定制大腦組合， 促進人類提高學習、進化能力、數據感知能力、網絡調整能力和實時響應用戶需求的能力， 為敏捷制造提供所需要信息、處理、反饋和技術支持。

網絡要素快速優化配置， 依據產業需求種類繁多的特點， 在“云邊端” 跨越多個運營商對各種資源進行智能動態參數配置， 優化柔性的云網體系， 高效滿足多樣化、復雜的需求。

加快完善未來網絡標準體系， 提供“中國標準”， 推進產業強國和網絡強國建設。