1.刘韵洁中国工程院院士，江苏省未来网络创新研究院院长
2.黄韬北京邮电大学教授，江苏省未来网络创新研究院副院长
3.汪硕北京邮电大学副教授
在此背景下，作为“十四五”时期重要的战略新兴产业，未来网络迎来了新的发展机遇。未来网络是以用户为中心的新一代互联网基础设施，紧跟融合、开放、智能、可定制、软硬分离、网算存一体的技术发展趋势，通过引入新一代信息技术推动基础网络架构创新，重点解决网络海量连接、质量确定、服务可定制等关键问题，在全球范围内赋能制造、航天、能源等产业发展。
01未来网络发展及趋势
未来网络应当具备高速人机物应用互联能力、确定性数据传输能力、泛在算力接入能力，以及根据应用场景定制网络服务能力。随着互联网从消费型网络向生产型网络转变，加之5G、边缘计算、软件定义网络等技术不断突破，未来网络的按需服务能力正在迅速发展，工业界和学术界为此做了长期研究和技术积累。
当前，工业互联网、车联网、元宇宙等新兴应用不断涌现，要求未来网络实现确定性服务质量保障。例如，继电保护需要15ms以内的端到端时延以获取更好的性能、云化PLC需要0.25ms以内的抖动以实现精准的控制指令下发。此外，由于系统运行过程中涉及大数据的迁移存储，行业大模型训练等应用需要确定性的大带宽。综上，可定制的确定性时延、抖动、带宽等QoS网络切片能力是未来网络发展的重要需求。
随着人工智能设备和软件技术不断突破，AI大模型、空间计算、具身智能等趋势正在引爆新一轮技术革命。“数据、算力、大模型”对网络基础设施提出更高要求，未来网络逐步迈向高通量和智能互联时代，智能逐渐成为网络内生能力。在此背景下，依托可编程网络、大网网络操作系统等技术，突破以物理硬件为主的传统网络发展模式，构建以数据需求驱动的“服务生成式”新型网络体系架构，是未来网络发展的必然趋势。
02未来网络发展的必要性
未来网络对国家重大工程发展具备重要推动作用。2023年12月，国家发改委等联合印发《深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》，指出提升算力网络传输效能、探索算网协同运营机制。未来网络的高速互联有助于提升算力网络传输能力，其智能服务将极大简化算网协同运营过程。也即是说，未来网络在“东数西算”实施进程中有着重要促进作用，符合国家重大战略需求。
作为未来应用发展的重要基础设施，未来网络对产业发展的促进作用体现在两个方面。一方面，未来网络的智能化将推动人工智能在网络领域的产业化，这是网络运营商的重要发展方向，有助于未来网络产业升级并改进现有运营盈利模式。另一方面，未来网络的高速互联将提升网络的传输、转发和处理能力，推动网络芯片、元器件、设备、系统、协议、软件等高技术产业的创新发展。
面向网络2030，未来网络期望构建万亿级、人机物、全时空、智能化的互联网基础设施，支撑丰富多样的应用场景。例如，应用于“东数西算”枢纽的高速互联和区域算力并网；应用于构建新型工业互联网、车联网，服务“制造强国”战略；应用于构建能源互联网，服务国家“碳达峰、碳中和”战略；此外，还可应用于构建行业大模型，赋能数据传输、训练推理协同等新兴场景。
03未来网络涉及的关键技术
1)广域光电融合路由技术
目前，光传输网络面临芯片跟不上IP流量增长、网络运力和数据要素发展不平衡等挑战，同时还需要满足“碳中和”战略的节能需求。为此，未来网络可采用光电融合发展路径，推动IP支持ZR+可插拔光模块技术，在增强传输能力的同时降低网络总体功耗和成本。ZR+可插拔光模块基于相干检测技术，能够提供高速、长距、高可靠、高通量数据传输。其关键在于将未来网络电层设施融合进可插拔光模块，同时支持确定性转发和光电融合调度，进而显著降低未来网络建造和运营成本，提升服务质量，为“东数西算”算力网、城市区域算力网、数据要素高速承载网等新型广域网建设提供一个全新的ZR+技术栈。
2)可编程确定性网络
未来网络通过可编程确定性网络核心机制，依托时隙调度、数据面建模等技术，结合核心设备的可编程能力，实现不同确定性网络机制转发行为的独立运行与隔离，支持端到端确定性路由、带宽、时延、抖动、丢包及多样组合的按需定制。其关键在于研发可编程网络交换设备并构建端到端异构组网模式。具体来说，未来网络依托可编程设备，利用灵活以太网(FlexE)、时敏组网(TSN)、确定性组网(DetNet)等技术，通过异构设备时隙对齐、网算存一体化数据面映射等策略，构建可编程端到端确定性网络，实现互联网从“尽力而为”到“确保所需”的跨越，打造我国“网络高铁”。
3)大网网络操作系统
未来网络旨在构建“域内智能管控、域间安全扩展、虚实孪生融合”的大网级网络操作系统，支撑可扩展、多场景、数智化的数据空间应用。此外，网络操作系统还应包含虚实融合的大规模网络仿真平台和数字孪生系统，以提供大规模网络建模和系统管控基础能力。其关键在于构建多域协同的智能管控架构，亟需突破多域海量网元兼容管控技术，建立多域网络拓扑数据模型和跨域统一的信息数据中台，实现高等级自智网络业务闭环系统架构，并基于机器学习和大模型进行网络状态评估和行为决策，提升大规模网络协同治理能力，构建我国自主可控的“网络大脑”。
4)人工智能算网操作系统
未来网络还需要构建以国家“东数西算”等重大工程和数实融合产业需求为牵引的算网操作系统。在系统能力方面，应具备进程间通信和管理等能力，并提供系统调用接口。在上层业务方面，应能有效支撑增强现实人机交互、人工智能模型训推等应用。在底层资源调度方面，应支持算力并网、算网融合、光电融合广域网、无服务器数据中心等核心技术。其关键在于构建分布式内核体系架构，实现全局进程通信、进程管理和文件管理等能力，提供与分布无关且语义一致的系统调用接口，实现原生业务生态和资源层“主板”跨层协同，提供具备算网全域覆盖、级联控制、多方共享能力，建立我国“数字大动脉”。
5)多云智能无损互联技术
为满足多云无损传输、算力接入、云级智能等需求，未来网络需构建集软件、模型和设备于一体的多云智能无损互联平台，提供带宽保障、时延控制、路径规划、算力加速等功能，支持多云互联AI大模型，支撑用户意图识别、网络行为异常检测、网络运行状态优化，进而实现智能、无损和高效便捷的多云互联。其关键在于突破信道化带宽保障、SRv6自适应路由等核心技术，构建长距广域无损传输模式，并借助AI大模型实现多云交换网络服务自动生成能力。
6)工业实时边缘网络技术
04未来网络的发展建议
4.1推动核心关键技术产品重大突破
要充分发挥集中力量办大事的制度优势，汇聚国内优势力量，瞄准打造国际先进、安全可控新一代网络技术体系的目标，推动设立“新型网络重大科技专项”，加大新型网络技术创新支持力度，组织力量攻关突破网络体系架构、核心芯片、网络操作系统、算网协同调度、网络人工智能、网络智驱安全等关键技术，加强核心系统研发与系统部署。统筹整合优势科研队伍、国家科研基地平台和重大科技基础设施，定期制定技术突破路线图和任务表。加快技术标准体系建设与应用，积极探索构建自主的开源社区，强化网络新技术的试验验证与示范应用，推动自主网络技术快速迭代。
4.2重视基础研发和产业化协同
温馨提示
如您需要引用本文，参考文献写法为：刘韵洁,黄韬,汪硕.未来网络研究与发展思考[J].信息通信技术,2024,18(04):4-7