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。

通信网络2030的愿景

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。

通信网络2030的关键技术特征

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、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。

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40~100T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。

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要求。

广域网络则需要改变目前尽力而为的转发机制，需要研究PHY、MAC层的协议改进，集成TSN、确定性IP的新技术，实现端到端时延可按需保障。

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

端到端切片为各行业提供独立运行、相互隔离的定制化专网服务，是服务垂直行业的关键切入点。端到端切片是一种有SLA保障的网络虚拟化技术，在网络基础设施上隔离出不同的逻辑或物理网络，满足不同行业、不同业务的SLA诉求，包含无线切片、承载网切片、核心网切片技术及端到端的管理与服务。

无线切片技术：无线切片可分为硬切片、软切片。硬切片通过资源隔离实现，如为特定切片静态预留RB（Resource Block）、载波隔离等；软切片通过资源抢占实现，如基于QoS的调度、动态预留RB等。目前网络已经实现了基于优先级为不同切片提供速率保障，需要进一步研究针对不同切片提供最合适的PHY/MAC/RLC/PDCP层无线协议，比如针对URLLC（超可靠低延迟通信）切片提供具有低时延编码方式的PHY层、HARQ机制优化的MAC层。

承载网切片技术：承载网切片分为物理隔离、逻辑隔离。物理隔离技术有光层硬管道，通过不同的波长或单波长内的ODUk承载不同的业务；有MAC层的FlexE(Flex Ethernet)，通过时隙调度实现业务隔离。逻辑隔离技术有IP层SRv6 Slice-ID、流量工程（TE）、VPN等，通过标签与网络设备资源预留方式实现业务逻辑隔离。未来业界需要进一步研究FlexE与TSN、DetNet的拥塞管理机制、面向时延的调度算法、高可靠冗余链路等技术的融合，提供有界时延和零丢包的物理切片技术、小颗粒度的FlexE接口等。

核心网切片技术：在5G SA架构中，微服务是核心网网络功能的最小模块化组件。未来业界需要结合三级时延圈的要求，支持将微服务按业务需求灵活编排形成不同的切片，并根据时延带宽需求，把切片微服务灵活部署在不同的网络位置。

端到端管理与服务：3GPP中定义了端到端的切片管理功能NSMF（Network Slicing Management Function），通过NSMF拉通各子域NSSMF，形成端到端自动化切片，满足切片业务的弹性开通、扩缩容诉求。面向2030，业界需要进一步研究切片SLA的感知、精确度量和调度，实现切片的自动化闭环控制。此外，切片能力还需要面向垂直行业提供服务，让行业客户能够灵活按需定制，未来如何满足行业客户对切片的CRUD（Create/Read/Update/Delete）诉求，切片与客户专网、边缘业务的配置协同等问题，仍需继续研究增强。

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

传统企业管理和生产系统以“人”为中心，基于ISA-95金字塔模型构建，包含ERP、MES、SCADA、PLC等多个系统，未来智能化企业将以“人-物”协同为基础，构建云、边、物、人扁平化新架构。

当前企业云化主要需求是非实时的ERP和MES系统，对云网的可用性要求为3个9（99.9%）。2030年，随着企业全要素上云，实时系统如SCADA、PLC对云网（边）的可用性要求将大于5个9。

提升无线接入网络可用性是未来主要研究方向，目前5G已经提供了URLLC的基础可靠性，在港口、煤矿等场景下可用性已经可以达到4个9（99.99%），未来移动网络将通过引入AI技术，更好地预测信道衰落特征，识别信道变化的包络，提升单位频谱可支持的URLLC连接数，通过智能化预测和干扰跟踪以及E2E协同等方式将移动网络可用性提升到5个9。

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

自动驾驶网络作为网络神经系统发展的高级阶段，通过数据与知识驱动的智能极简网络，实现网络自动、自愈、自优、自治，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。

当前自动驾驶网络还处于L2~L3的发展阶段，具备部分和有条件自治的能力，系统可以根据AI模型在特定的外部环境中面向特定单元使能闭环运维。未来自动驾驶网络还将向高级智能持续演进，可以在更加复杂的跨域环境中，面向多业务实现整个生命周期的闭环自动化能力。

自动驾驶网络的分级定义

为了支撑自动驾驶网络向L4/L5等级演进，我们需要研究以下关键技术方向。

第一，在管理和运营层面，通过统一数据建模，使数据和功能/应用解耦，数据跨层保持一致性；构建网络的数字孪生，结合仿真技术实现对真实网络的分析和操控。具体业界需要对以下技术点进行研究。

基于目标的自适应决策架构：从传统面向功能实现的架构演进到基于目标的决策架构，构筑应对复杂不可预测环境的系统能力。需要重点解决如下几个关键挑战：系统多个目标之间可能相互冲突、提高环境的可预测性、自治系统与其他自治系统或人类一起协作。

模型驱动和数据驱动混合架构：模型驱动要求在设计阶段完成详尽的风险分析，识别各种有害事件，其优点是可信任、可解释，适用于关键任务。数据驱动通过机器逐步取代人类的态势感知和适应性决策能力，应对复杂的不确定性场景，是迈向自动驾驶网络的第一步，其优点是性能高，缺点是与训练样本空间相关、可解释性差，当前仅适用于非关键任务。

基于语义的意图：自动驾驶网络自治系统间通过意图化接口极简交互，对外屏蔽内部差异化的实现过程，开箱即用。不关心彼此的实现，只关心结果的目标达成，实现系统间的解耦，包括用户意图、业务意图、服务意图和资源意图等四个类别。

网络数字孪生：在数据感知方面，研究高性能网络近似测量，实现近似零误差测量。在建模与预测层，构造高精度近似仿真模型，研究通过网络演算、排队论，提供有理论保障的SLA高性能仿真。在控制管理方面，通过快慢控制结构理论求解网络巨系统的资源分配与优化问题。

第二，在网元层面，从把AI用于运维到把AI用于网元算法和功能重构，实现AI Native网元。针对网元设备的实时状态数据，自动驾驶网络通过基于AI的实时分析和处理，可以动态补偿和优化参数，提高网络设备算法精确度，实现智能超宽带，如认知无线、认知光网络等，需要将设备计算能力提升十倍。

自动驾驶网络L4/L5能力达成不仅取决于软件系统的进步，还必须结合网络架构、协议、设备、站点和部署方案的简化，以极简架构抵消网络连接复杂性。

2) 边缘智能原生：通过云原生和AI技术重构智能边缘

在通信网络2030架构中，云核心网将综合云原生的灵活、开放以及AI面向业务的感知能力构建边缘智能原生。

边缘智能原生要支持基于AI的业务感知

能力：一方面，面向消费者的个人网络将针对全感全息类通信业务提供高效编解码、传输优化、体验保障、协同调度的能力。另一方面，面向行业的专用网络则可基于确定性操作系统，强化系统调度框架，为千行百业提供业务保障。如基于MEC的5G ToB + AI推理服务，以机器视觉处理为例，在边缘侧采用AI图像特征识别的处理方式，可以降低骨干传输带宽要求，并提高业务实时性。

边缘智能原生要支持Mesh互联和水平算力调度：网络将连接多级算力资源池，为实现算力的高效使用，网络将需要能够对各种算力资源进行感知。首先，算力感知要研究如何对AI业务的算力需求进行度量、建模。算力网络中计算芯片多种多样，如CPU、GPU、ASIC、TPU、NPU等，需要准确度量上述芯片的算力大小、适用的业务类型；其次，算力网络中的计算节点需要将其算力资源信息、算力服务信息、位置信息发送到网络节点，实现网络对算力、存储等多维度资源和服务的感知，需要研究新型算力路由控制和转发技术，如基于IPv6+的算力状态通告、算力需求感知和算力路由转发等；最后，网络不仅要感知算力，还要能够灵活匹配不同物联网终端的场景，根据华为预测，2030年全球IPv6的渗透率要超过90%，以满足万物互联的需求，需要研究层次化IPv6地址架构和超大规模的高速寻址和转发的创新技术，既满足轻量级协议需求，又能兼容传统IP网络，实现从数据到计算的全球可达。

通信感知融合：通信技术外延的全新领域

在1G至5G时代，通信和感知是独立存在的，例如4G通信系统只负责通信，雷达系统只负责测速、感应成像等功能。这样分离化设计存在无线频谱与硬件资源的浪费，功能相互独立也会带来信息处理时延较长的问题。

进入5.5G/6G时代，通信频谱将迈向毫米波、太赫兹、可见光，未来通信的频谱会与传统的感知频谱重合，通信感知融合可以方便实现通信与感知资源的联合调度，从技术角度又可分为三类。

无线感知：5.5G新推出的三大场景之一

就是融合通信感知（HCS），主要应用在车联网、无人机的自动驾驶场景，R16定义的定位能力在商用场景能达到米级精度，未来演进的目标是将定位精度提高到厘米级。同时随着无线向毫米波、太赫兹高频方向演进，未来通信感知融合也可以应用在智慧城市、气象预报、环境监测、医疗成像等场景。

无线通信感知技术还在起步阶段，未来业界需要加强基础理论研究，如通信感知折中优化理论；当前对0.3THZ以上频段的信道建模还处于空白状态，需要加强研究太赫兹远/近场传播模型，空间目标反射、散射、绕射模型，空间稀疏感知模型等；加强对高性能、低功耗射频芯片和器件的研究；加强对超大规模太赫兹阵列天线结构的研究；加强对高效分布协同感知算法的研究，如主动雷达照射、环境电磁调控、多点协同收发、目标成像、场景重建、信道反演等。

WiFi感知：802.11bf定义了WiFi的感知标准，可应用在室内、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。

未来WiFi感知需要加强物理层技术研究，设计新的信号、波形、序列；需要加强MAC层技术研究，如CSI/SNR感知模式下，测量结果反馈与感知精度的折中；单/双/多站雷达模式下，节点间同步与协调；多协议（802.11az、802.11be、802.11ay）的协作感知机制等。

光感知：光感知可以分为光纤传感和激光雷达感知。光纤传感主要应用在能源、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。目前光纤传感在复杂的环境下经常出现较高的误报率，未来需要研究如何通过AI和大数据分析降低误报率。激光感知需要加强三维全景建模算法技术的研究，基于激光雷达感知数据，进行多雷达坐标系配准。

根据华为预测，2030年全球万兆企业WiFi渗透率将达到40%，F5G大中型企业的渗透率将达到42%，5G行业专网在大中型企业的渗透率将达到 35%，通信网络在为企业提供宽带服务之外，还可以利用通信感知融合能力采集静态信息（空间环境、通信盲区、障碍物）和动态信息（人、车、物的位置、运动轨迹、姿态、手势等），进行数据建模，并基于数字孪生进行仿真、识别及预测变化，为千行百业赋能。通信感知融合是通信技术外延的全新领域，未来发展空间很大。

安全可信：6级安全可信框架构筑网络

安全新底座

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

一方面从消费互联到工业互联将要求网络不仅安全，而且可信。

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。其中设备安全、连接安全和管理安全属于网络安全的范畴，组件可信、数据可信和联邦可信属于可信的范畴，二者之间有侧重，也有协同。安全可信是一个系统工程，涉及跨平台可信操作系统和芯片、网络内生安全、云安全大脑、多智能体跨域可信联邦、数据差分隐私处理等层次化安全可信技术。

具备六级安全可信框架的网络

组件可信：可信的数据源是安全可信的基础，组件（芯片和操作系统）层面的可信执行环境（Trusted Execution Environment）是被广泛认知且应用的方案，未来网络将在网元设备中引入芯片级的可信计算技术，在网元底层基础上构建一个可信、安全的软硬件运行环境，实现从芯片、操作系统到应用的逐级验证，确保数据的真实性。

设备和连接安全：通过对通信协议和网络设备改造，在IPv6报文头部嵌入可信标识和密码凭证，网络设备可以基于标识的验证来确认请求的真实性和合法性，防止伪造与假冒，构建细粒度的接入验证和溯源能力。

管理安全：首先，未来网络要构建云网安一体化的安全服务架构，将各类安全功能组件化和微服务化，实现集约化编排，实现安全能力的敏捷部署；其次，由于用户规模扩大和复杂度增加，安全策略的数量呈指数级增长，传统人工模式的规划管理将无法适应，未来需要研究流量与业务特征自学习及建模技术、基于特征模型的风险预测和安全策略编排技术、安全策略冲突检测及自动优化技术等。

联邦可信：为满足未来多网多云的安全可信要求，未来网络需要以区块链技术来构建网络基础数字资源（包含联接、计算等）的可信服务体系，通过分布记账、共识机制、去中心化的秘钥分配等，保证资源所有权和映射关系的真实性，防止匿名篡改、非法劫持等安全可信问题。

数据可信：网络在用户接入和业务感知点将接触到用户数据，必须在保障用户信息安全方面增强透明化的能力。业界需要研究对用户的ID、通信数据等信息强化加密传输的技术，并通过假名化、密态计算等技术最终实现用户信息全透明。

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

传统网络按照专业划分，造成运营维护的条块分割，已经越来越难以适应网络自动化和智能化的发展。未来网络需要按照业务本质进行重构，构建起基础网、云网和算网三层极简网络架构。

基础网：用于实现设备端口级互联，在100%光纤到站和支持全光交叉（OXC或者ROADM）的光底座基础上，构建接入（有线/无线）、交换、核心端到端网络，提供大带宽、低时延和高可靠的宽带服务，基于All-in-One全频谱天线、全融合核心网、极简协议、极简运维实现网络的绿色低碳。

云网：用于云和端租户级互联，基于端到端切片技术，Overlay在基础网络之上提供敏捷和开放、有SLA保障的虚拟网络，通过一网多用提升网络使用率，达到网络节能的目的。

算网：用于数据与算力的业务级互联，并为数据处理提供算力路由服务和可信保障，基于分布式、开放的协议构建，通过对数据的灵活调度，实现多级算力基础设施的合理布局、绿色集约。

三层网络之间存在依赖性，算网为了实现数据与算力之间实时、弹性的连接，需要云网提供敏捷的虚拟管道建立能力和开放的可以按需驱动的接口，算网最重要的低时延和大带宽特征也需要基础网络的支持。

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通信网络产业中光与无线、数通等各专业技术传统上相对独立，但随着网络向高速、高频、高能效方向的发展，传统电子技术即将遇到距离、功耗等可持续发展的瓶颈，光电技术将出现融合的趋势。

未来10年，我们可以看到，为提升电子器件的高速处理能力并降低功耗，将出现芯片出光、光电合封等新产品形态；为了提升数通设备高速端口的传输距离，将引入光的相干技术；为降低基站的重量和功耗，将出现直接出光纤的新型天线；为实现低轨卫星之间的高速数据传输，将采用激光替代微波；为满足水下移动设备的通信需求，将采用穿透力更高的可见光替代无线电磁波覆盖；为实现脑电波的准确探测，将采用透过率更高的远红外光技术。

光电混合是结构性提升设备能效的发展方向，预计到2025年之前，基于光总线的光电合封芯片就会实现商用。一些学术机构也正在研究可以替代电交换网的光Cell交换技术，预计到2030年之前将出现采用光总线和光Cell交换技术的设备级光电混合产品。在更远的未来，产业还将出现采用光计算和光RAM内核与通用计算内核混合的芯片级产品。

采用网络级、设备级、芯片级的三级光电混合技术，可以持续提升通信设备的能效，实现未来网络容量增加、能耗基本不变的绿色网络目标。

【来源：华为《通信网络2030》】