2024 版通信网络2030

2024版 通信网络 2030 构建万物互联的智能世界 目录 01 产业趋势04 02 未来网络场景06 2.1下一代人机交互网络：以人为中心的超现实体验06 2.1.1XR：虚实的完美结合，自然的交互体验08 2.1.2裸眼3D：逼真的影像再现，全新的视觉体验09 2.1.3数字触觉：多维的体感交互，可触摸的互联网10 2.1.4数字嗅觉：深层的感官交互，可品味的互联网11 2.1.5AIAgent(智能体)：类真人级交互，独立的个人助理12 2.2住行合一网络：相同宽带体验的第三空间13 2.3空天地全域立体网：提供全球无缝覆盖的无边界宽带体验15 2.3.1地面网络15 2.3.2NTN网络16 2.4工业互联网：面向智能制造、服务于人机、机机协同的新网络17 2.5算力网络：面向机器认知，联接智算中心、海量用户数据与多级算力服务18 2.6自智网络：无人值守自进化网络21 03 未来网络关键技术特征22 3.1未来网络技术发展方向22 3.2关键技术特征23 3.2.1立体超宽网络24 3.2.2确定性体验27 3.2.3智能原生29 3.2.4通信感知融合：通信技术外延的全新领域31 3.2.5安全可信：6级安全可信框架构筑网络安全新底座32 3.2.6绿色低碳34 3.3总结与技术展望35 04 倡议37 附录A：缩略语38 附录B：2024年版本刷新说明41 01 产业趋势 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《2030DigitalCompass》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%以上的中小企业应达到基本数字化水平，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 （NationalScienceBoard）在其《2030愿景报告》（Vision2030）中也建议未来10年必须对人工智能领域加大投入，同时持续投资相应的数字基础设施，包含大数据、软件、计算、网络等，以保持其在智能化时代的竞争力。 行业智能化对企业网络的改造提出了明确的要求，在工信部印发的《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。在欧盟欧洲工业数字化（DigitisingEuropeanIndustry）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。 近几年，生成式人工智能成为全球热点，被认为是使能行业智能化的关键要素之一。生成式人工智能训练依赖庞大的算力基础设施，而网络作为连接算力基础设施的“管道”，对算力的高效利用起至关重要的作用。在工信部牵头印发的《算力基础设施高质量发展行动计划》中提出，为推动算力基础设施高质量发展，应加强重点应用场所光传送网（OTN）覆盖率， 提升SRV6等创新技术使用占比，落地枢纽节点数据中心间网络低时延连接。 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、CloudComputing、BigData、EdgeComputing）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，发布《互联网2030白皮书》，凝聚产业共识推进下一代互联网技术和产业演进；德国电信在2030展望中提出面向B2B业务要成为数字使能者（DigitalEnabler），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。另一方面，运营商网络自身也在智能化转型，领先运营商们纷纷提出相应的“AI+”战略，比如中国移动全面推进“AI+”行动，目标2025年迈上L4级自智网络。 畅想2030年，人们可以依托高灵敏的生物传感器与智能硬件，通过宽带网络实时监测身体各项指标，并借助AI分析端云安全存储的海量历史健康数据，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 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，网络管理将更加复杂，未来10年如何通过软件技术创新，让网络可以自配置、自修复、自优化，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，工农业无人值守、汽车端到端自动驾驶、低空载人飞行、低空无人机外卖和货运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！ 高效的环境治理；人们可以利用协作机器人、 02 未来网络场景 从1837年摩尔斯发明有线电报至今，从联接个人、家庭扩展到联接组织，从有线到无线，通信网 络不断创新来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、显示和计算资源以及AIAgent（智能体）；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5G-A/6G、F5G向F5G-A/F6G、IPv6+向Net5.5G/Net6G、自智网络从L2向L4+持续演进之外，各种新型的网络场景也将不断涌现。 2.1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） 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、数字嗅觉、AIAgent（智能体）等全新的人机交互体验。这对通信网络提出更高的要求。 2.1.1XR：虚实的完美结合，自然的交互体验 虚拟现实（VirtualReality，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（AugmentedReality，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（MixedReality，MR，AR的高级形式，虚拟元素融入物理场景中）、扩展现实（eXtendedReality，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，一些厂家也已经发布更加轻便的AR眼镜。随着5G、WiFi6、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1XR业务对网络的需求） 表1XR业务对网络的需求 技术体系 技术指标 部分沉浸 2021 深度沉浸 2022-2025 完全沉浸XR2026-2030 近眼显示 单眼屏幕分辨率 2K 4K 8K 视场向（FOV） 120o 140o 200o 角分辨率（PPD） 20 30 60 可变焦显示 否 是 是 内容制作 360o全景视角分辨率（弱交互） 8K 12K 24K 游戏（强交互） 4K 8K 16K 网络传输 （平均值） 弱交互（Mbps） 90 290 1090 往返时延：弱交互 20 20 20 往返时延：强交互 5 5 5 传输媒介 有线/无线 无线 渲染处理 渲染计算 4K/90FPS 8K/120FPS 16K/240FPS / 注视点渲染 交互设计 眼球互动 / 眼球追踪 声音交互 沉浸声 个性化沉浸声 触觉交互 触觉反馈 精细化触觉反馈 移动交互 虚拟移动（行走重定向） 高性能虚拟移动 当前，XR逐渐步入深度沉浸体验阶段。2024年初，AppleVisionPro正式发售，屏幕双目分辨率达到2300万像素，单眼分辨率超4K，提供了优秀的清晰度、色彩准确性和视觉体验。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。 XR显示效果的提升必然会对内容提出更高的要求，如果内容渲染在云上实现，则端云MTP （MotionToPhotons，头动到显示画面）交互对承载XR业务的网络传输往返时延（RTT）要求是20ms。如果是流媒体类弱交互的业务，用户晃动较少，则RTT时延20ms可以满足要求；如果是游戏类强交互的业务，用户晃动频繁，则时延必须控制在5ms。 因此，为支持XR业务未来10年的发展，网络需要具备超千兆带宽和5~20ms的网络时延能力。 2.1.2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，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-lightmodulator，SLM），利用干涉方法将三维物体表面散射光波的