【深度】中国工程院院士刘韵洁谈未来网络的发展趋势与前景

工业4俱乐部

导读

2018年3月21日，CCBN2018主题报告会正式开幕。据融合网|DWRH.net获悉，参加本届大会的代表主要来自全国各地广播电视主管机构、广播电视台、互联网视听企业、影视与节目制作机构、智能硬件企业、投资机构、数据研究企业、科研与学术等各类机构，参会人数达7000余人。

在3月21日上午的主题报告会上，中国工程院院士刘韵洁做了题为《未来网络的发展趋势与前景》的主题报告，以下为其演讲内容——

刘韵洁：尊敬的各位专家上午好，非常高兴跟大家作一个交流。我今天汇报的题目，尽管这个题目可能大家都觉得我讲过，今天我重点是围绕广电的需求来作一个介绍，尤其是第三部分，未来网络在广电领域怎么应用、怎么推广提供一些思考的建议。

互联网发展到现在40多年，基本上经历了三个阶段，前20年大概都是在大学里研究，到现在行业内也把互联网大概的发展规律基本上认为是20年一个周期，前20年一个周期是在大学里研究的。后20年（从1990年开始）主要在消费领域，消费领域主要就是大家现在用的，在购物、微信方面。进入到第三代互联网以后（未来网络），不是将来的网络，就是现在的网络，只不过名字叫未来网络，这个名字起得不太好。第三代网络的特点就是开始从消费领域深度融合，包括工业互联网，包括刚才讲的4K电视、AR/VR这些新的超高清的视频的应用。这样的应用互联网很多的问题，怎么解决这些问题？这就是未来网络今天要讲的问题。第二代互联网（消费领域）代表性的技术就是3W，3W出来以后，整个互联网非常火，到现在各行各业都离不开它。未来网络的核心技术是什么？就是现在大家比较有共识的，我下面会讲什么是未来网络，怎么理解未来网络。未来网络下一步的技术特点就是软件定义网络，包括人工智能、包括大数据这些技术，构成了未来网络的一些核心技术的组成部分。基本大概是这样一个判断、这样一个规律。移动网跟互联网一样，也是40周年，但是它十年一个周期，基本比较准，第一代、第二代、第三代，现在马上从第四代马上要过渡到第五代，就是5G，大概2020年前后就会开始提供服务。

未来互联网第一个挑战就是业务量增长很快，大家知道互联网已经超过摩尔定律增长的速度，这个网络架构感觉总有一天网络难以为继。这是第一个挑战。第二个挑战就是4K/8K、AR/VR，刚才那个片子也讲了，预测将来80%都是4K的流量。所以AR/VR、4K/8K，高速率、低延时对网络有一些新的挑战。这是华为公司的一个研究报告，大家对它要求的带宽、对网络的延迟，大家可以看一看。4K的电视起码都是最低的32M，如果质量好要75M。如果8K的有的要1G，有的要10G。AR/VR要求更高。现在互联网的延时是什么？大部分超过90毫秒。这样一些情况，从普遍来讲，它是面临一些挑战的，所以华为专门提出一个网络5.0，就是专门研究怎么解决对网络要求的问题。第三个挑战就是工业互联网，互联网跟实体经济的融合，提出了一个工业互联网和《中国制造2025》，现在这个东西不光是我们国家在做，全球的发达国家都在走这条路，互联网跟实体经济融合，每个国家都必须要过的一个坎儿。尽管比消费领域要困难得很多，但是这个坎儿过不去，这个国家就没有希望，每个国家都意识到这个问题，所以大家都在争这个制高点，这个制高点是随着工业互联网的发展，谁做得比较好，谁就主宰了大概今后十几年的主导权、话语权。美国GE、德国的西门子都在争这个老大，都在争这个主导权。这个对我们国家来讲意义非常重大，麦肯锡2016年的时候预测，如果我们在工业互联网跟实体经济融合，如果我们做得好，大概有5.6万亿美元这样一个收益，怎么算的呢？因为工业互联网跟实体经济融合，这个互联网的规律跟消费领域不一样，消费领域是一个眼球经济，用户越多价值越大，所以它是追求上网的眼球。在实体经济的时候是一个价值经济，它追求的是要提高效率、提高工厂的效率，所以为什么说中国有5.6亿美元的估计呢？中国的平均劳动生产率大概是经合组织平均劳动生产率的15-30%，所以劳动生产率中国的差距是比较大的，如果这个方面做得比较好，通过实体经济跟互联网融合，这个价值非常大。所以中国提出“互联网+”也好，《中国制造2025》也好，或者工业互联网也好，这不是一个炒作的概念，这是一个国家的重大战略。

这样的一个战略什么样的网络能满足要求？普通的互联网，我们的车间、我们的工厂敢不敢接到现在的互联网来调度、指挥、控制你的生产？谁敢？没人敢。因为这样的一些问题出现的事故很多，在安全性、实施性、服务等方面都对网络有更高的要求。

什么是未来网络？未来网络是什么目标？是不是要推倒原有的网，重建一个网？我是这样理解，也是这样去实施的。我们现在的互联网如果跟交通系统做一个比喻来讲，我们现在的互联网就是一个普通的马路，100G的带宽、10G的带宽也是高速公路，我讲的普通马路是什么意思呢？比如说中南海所有的领导，他们要上互联网，跟我们在座的上互联网的速度是一样的吗？他们要求要高，更高的速率、更安全，对不起，都是一样的，就是普通马路。还不如普通马路，习大大出来之后可以有一个专用车道，现在这个互联网上做不到这一点。现在在这个互联网上，为什么现在要变革这个问题？就是实体经济出来之后，4K/8K、AR/VR出来以后，不是为人服务，是为设备的服务，它的要求有的是低延时，有的是高带宽，有的是前两个小时低延时，后两个小时高带宽，什么样的要求都有，现在的网络满足不了。怎么办？就是在现在的普通马路上，在普通的互联网上，能够开出智能的高速公路，我认为就是互联网可以达到的目标。这个普通马路还在，全是高速公路，没有普通网络，肯定这个网不成网，也不成一个交通系统。但是这个不是普通的高速公路，是一个智能的高速公路，是可以灵活调度的一个高速公路。我认为刚才讲的挑战，4K/8K也好，AR/VR也好，或者工业互联网也好，有这个需求。这个就需要新的架构、新的技术来做这个事情。

大家会怀疑这个事情能不能做？我们在2013年的时候，在南京做了这样一个网络，一开始是四个城市，后来十几个城市，完全用这样一个技术，在互联网的硬件底下是统一的硬件平台，通过软件定义的概念，灵活地开通普通的网络，比如工业互联网需要什么、能源互联网需要什么、车联网需要什么，都可以根据他的需要灵活调整。就相当于我在普通的马路上，我通过指令、通过虚拟化技术，灵活地开通出专用车道、高速公路、高铁或者航空。这个我们已经做到了，国内外有80个团队在做实验。中央电视台《新闻联播》报道过，这个我待会儿会讲，大家不要怀疑这个技术是不可行的或者是未来的技术，这个是已经做到的技术。当然，这个技术也不是闭门造车的，在Sigcomm上发表四篇论文，其中两篇就是我们的团队，就是在这个网络上做的实验，CoNEXT上也有我们发表三篇文章，我们跟国际是接轨的。美国、欧盟这些发达国家，包括标准化组织、包括工业界都在争夺这个制高点。这个制高点争取不到，谁就不可能在这里面有大的话语权。

这里有一些例子，我就简单过过，因为时间问题。现在都在用新的理念做这个技术。华为提出网络5.0，就是针对刚才那些问题提出网络5.0，三大运营商（移动、联通、电信）都提出这样的转型机会。但是我们也看到我们广电领域这方面的计划。我今天也想呼吁一下。离开国外大家不相信你，我现在把国外的例子跟大家讲一讲，再讲讲我们国内，大家可能更容易相信这个事情。

AT&T是2014年提出按需服务的网络架构，按照这个架构来做，2016年提的是30%的业务量用新的网络架构，2016年底的时候达到了34%，2017年的时候计划是55%业务量用新的网络架构，但是这个数据我还没看到，因为还没出来。它计划是2020年75%的业务量全用新的网络架构来做。怎么做我待会儿会讲。他已经宣布，到2020年，他的CEO已经说了，已经一大半都是新的网络架构，已经不是传统的运营商了，说他是一个软件公司，大概是这样的一个情况。有一个咨询公司叫TBR咨询公司，对全球顶级18家电信运营商做了一对一的调研，18家顶级运营商都做了认真的部署，他们大概预测到2021年大概有1580亿美元的市场，复合增长率百分之一百多一些，这个事情全球都在认真部署，都在做这个事情。我们还是觉得这是未来的事情。AT&T的骨干网络SD-WAN怎么解决的？它主要是解决，因为现在大家有一个判断，所有的企业、所有的服务，不仅在消费领域，企业都要向云。所以这个网络的架构，原来是以运营商为中心的架构，现在要变成以数据中心为中心的网络架构。所以是公有云、私有云在全国大的城市布局，这里面也有边缘地带，大的数据中心也有边缘的数据中心，大小的数据中心怎么能够用一个网络提供？所以AT&T就是用这样一个架构解决公有云、私有云，包括边缘的云怎么向公有云，包括IoT的一些服务，包括一些安全问题的解决。而且这样一个业务已经延伸到150个国家，不仅仅在美国。这是它的广域网。

它的边缘计算，它有一个CORD机房，因为运营商都有一个电信局的机房，他把这些机房变成一个数据中心，面向一些业务，企业需要的云、用户需要的云都放在云上。这个大概有3000多亿美元的市场份额，大概全球的电信运营，这个行业大概有几千亿，边缘计算大概接近一半的市场份额。这个计划也是面对家庭的业务，现在家庭这个盒子、那个盒子，包括好多功能将来都要放在云上，这个云就是边缘的云，不是放在高高的云上。包括企业，大中小型企业很多的功能、需要的一些计算的服务、存储的服务，或者是自己需要的业务也要放在云上，有的放在大的云上，有的放在小的云上。

业务编排核心战略，做了这个业务之后可以自动编排。业务编排这个事情已经AT&T在牵头跟中国三大运营商合作做。所以我觉得我们广电行业将来，刚才有几个专家跟我一起讨论的时候，我跟他们说，因为广电行业在我们国内现在比运营商的网络还是滞后的，还是有差距的。但是这个变革的机会是我们广电难得的一个赶超的机会，因为运营商的负担太重，包袱太重，广电的包袱是比较轻的。

AT&T还有一个工作就是人工智能，人工智能怎么跟网络结合起来？因为大家相信，人工智能再过十年，人工智能可能是无处不在。如果网络没有人工智能以及更高的智能，它就没有办法适应整个社会、整个行业的发展，尤其是现在无人机、自动驾驶汽车，包括机器人，这些东西都要联网，这些联网需要更多的智能来管理、来控制，这些东西都是AT&T在做的事情。

下面我就讲讲我们国家现在做的事情。我们国家围绕这样一个变化，2010年的时候国家提出了一个未来网络的大科学工程，应该说我们还是很早的，国内的团队跟国外基本上是很早就开始做这个事情，2005年的时候我们就有团队在研究。2013年的时候国务院就批了把未来网络作为一个大科学工程，因为批了大科学工程大家都过于重视，都在争这个大项目，谁都在争当老大，2013年到现在5年过去了，好在我们已经启动了这个项目，今年就可以马上开始建设。最后是江苏人民政府来主导这样的一个大的工程，江苏省未来网络创新研究院作为法人负责单位，大概攻坚单位有清华大学、中科院、科技大学、深圳电信研究院四个单位共同承担这个工作。这个项目大概什么规模呢？大概覆盖全国40多个城市，130多个边缘网络，它的定位是什么？因为大家知道网络强国的战略，习主席也好，整个国家也好，对网络这一块非常重视，也涉及到国家安全，对实体经济等于是一个神经系统一样，处在一个非常重要的地位，所以这个方面我们要长期地处在一个有利的竞争地位，还要为整个的行业发展提供一个科学实验、技术先行的这样一个功能。能够超前产生一些成果，对整个行业发展起到引领作用。

除了这40个城市以外，光纤网络都是具备的，除了，很多地方，比如江苏苏南、京津冀、胶东半岛、珠三角等很多地方政府都在布局用新的网络架构来做这个事情，这个事情等于是我们国家如果做得比较好，应该说我们在全球也处在一个比较好的地位。

这几个平台我跟大家讲讲，完全用白牌交换机架构一个网络，白牌交换机是什么概念呢？大家知道以前的互联网都有路由器设备，路由器设备大家都知道，最起码是几十万一台，大概这个白牌交换机也就几万块钱，有的说是1/10，现在这个成本没有那么低，因为还有一些传输设备、其他的设备。这样的一个架构上面有操作系统，用控制器来管理。这个操作系统也不可能说全国这么大的网就一个大脑、一个大的操作系统就能管理，那肯定做不了。肯定骨干网有一个操作系统、边缘网有操作系统、数据中心有操作系统，桌子上面有一个大的操作系统，我们的设计大概是分三级多个云来设计这样一个网络，骨干网的带宽大概100G，数据中心大概40G，边缘大概10G，完全可以非常灵活地、按需地、用户自主服务地去调动、去使用这个网络资源。但是在这个里面我们准备利用这样一个东西去做一些。

我们广电怎么用这个网络？这样大的科学工程、这样的科技成果，我们广电能做什么？基于SDN、NFV数据中心为架构的，对我们广电来讲是一个最好的机会，比方说因为我们广电的特点是什么？我们有大量的视频内容，这些视频内容就是我们有大的、非常宝贵的数据中心，可能每个省都有一个大的数据中心，每个省三十多个大的数据中心或者四十多个大的数据中心之间的资源怎么共享？完全可以通过SDN把它架构成一个全国的云，这个跟电信运营商的架构完全不一样，用这个思想架构起来，你提供的服务就完全不一样的服务。因为你的宝贵的资源就是你的节目，你的节目都是在大的数据中心里或者边缘的数据中心，把数据中心架构起一个网，SDN是最成熟，现在大量在使用的一个技术。这里面就有一个大的问题，操作系统我们能不能做？有这个技术没有？这样一个架构，骨干网的、数据中心的、边缘网的大的操作系统，我们现在这个结果已经得到，前些日子有一个报道，联通的A网完全用这个技术开通了业务。

原来联通的A网一部分是华为的路由器设备，一部分是思科的设备，本来互联网的设备谁都管不了谁，只能管自己，因为整个网络没有控制、没有大脑，思科和华为更管不了，我们在两个设备上加了一个控制器，加了一个电脑，原来联通所有的运营商调一台设备基本要一个月，因为他要去配制，现在有了这样一个改造以后，这样一个变革以后，一分钟就可以开通。因为它下一个指令就可以了，这个已经开通业务了。所以阿里、腾讯知道这个业务以后，纷纷地要求上A网。这个技术等于是在我们国家，将来要推广300多个城市，这个已经运行了大概接近一年。

另外，青云也是一个互联网公司，做云服务的，全国有四个中心，也是用传统路由器的，用SR技术，也是SDN的技术，给他解决了这个问题。所以这些技术等于是我们完全有技术支撑，能解决这个问题，而且这些东西都是自主可控的操纵系统，大家知道手机操作系统我们依赖国外，笔记本电脑我们依赖国外，在网络操作系统这个新的挑战面前，我们可以说我们完全可以自主地去提供这样一个服务。而且我们不仅可以管一个厂家的设备，支持所有的底层硬件设备，用统一的控制技术来进行控制。边缘计算、端局云，这个技术我们也已经开发出，也已经在运营商，在一些做互联网公司的单位提供这个服务，提供一些解决方案。大的数据中心的解决方案，我们已经在腾讯、阿里，这些大的数据中心给他们提供一些解决方案。

另外就是关于面对4K/8K的这样一个需要，广电的需要，包括SDN怎么结合起来，这样一些分发平台，我们也有一些开发，也有一些应用。下一步要做的就是这些平台建立起以后，怎么能够通过人工智能、通过大数据能够对这个网络的维护、支撑更节省更快捷，我们已经在做了。

下面讲一个示范工程，这个示范工程是我们准备分两步走，第一个示范工程，针对4K/8K、AR/VR的示范工程我们准备在广东省做这个工作，因为大家知道马兴瑞省长在亲自抓这个事情，而且跟我们广电也有密切的合作，他们负责编解码，我们负责网络，这一块准备在广东省首先实验。然后在全国再进行实验。因为AT&T做网络变革是因为他有这部分内容，大家知道它收购了做这样的一些大公司，他也要做这样的事情。如果中国不联合做这些事情，我们可能就又要落后。4K/8K、AR/VR、产业互联网确实是中国难得的机会，有这样一个大的科学工程，而且我们地方政府又在大力地投入，所以我觉得包括我们在座的所有政府部门也好，设备厂家也好，高校也好，大家共同来抓住这个机会，使我们国家的广电行业的技术的服务进一步提升，给大家做更好的服务。谢谢大家。

刘韵洁院士主题演讲：未来网络与5G创新进展与趋势

刘韵洁院士演讲

非常高兴和大家共同来讨论一下未来网络和5G的一些情况。

移动通信发展到现在，基本上十年一代，到2020年开始进入5G，大概演进了五代，每一代都有它自己的业务特点和核心技术。今天，我想重点谈一下软件定义网络。

不知道在座各位有没有这样的观点，觉得这个不是什么新的技术，也不是什么了不起的技术。但就是这个一般的技术，成为现在互联网的架构。

大家可以看到，原来是硬件为主体，现在变成以软件为主体。就如同原来是封闭的黑盒子，现在要变成白盒子。从没有大脑的“傻瓜网”向智能的网演进，这就是软件定义网络的一个发展目标，也就说架构的变革是重要趋势。

第二个趋势就是数据中心网络。原来的互联网交换中心都是在运营商的机房里，现在跨域的流量主要发生在数据中心，所以整个网络架构必须要调整。数据中心的网络演进趋势就是从全国的大数据中心，逐步向省的、向边远地区去迁移。为什么呢？因为这些数据中心越贴近用户效率就越高。也就是现在叫的边缘技术、雾计算。

第三个趋势就是开源。大家应该高度重视开源操作系统，这是全球性的不可逆的发展趋势。不仅软件在开源，硬件也在开源。如对服务器、数据中心网络的开源组织，以及针对运营商传统设备的开源组织等。他们的目标是针对全球每年6000亿美金的设备，用新的技术、新的标准来替代传统思路。这也是一个很大的变革。

下边这张图就是运营商AT&T的例子，现在已变成这样一个完全扁平化云架构，由软件定义的新架构。当然，国内三大运营商也都制订了各自的演进路线。但限于匹配等问题，我个人看法，比国外还有差距。

对于5G，最大的特点就是提供非常多元化和差异化的用户产品。万亿级的设备量，G比特的实时参数，非常低的延迟，还有自动化的控制和管理等。三大应用场景里，大带宽的应用，主要是满足VR，CR，AR等这些全息图象通话的需要；低功耗、大连接，主要是满足物联网和工业互联网这方面的需要；在低延迟方面，主要就是满足自动驾驶的需求。

物联网方面，我想大家也都了解，思科预测2020年有500亿台设备要连接，还预测有1.9万亿这样一个市场规模，各行各业都会覆盖到这个里面。AR、VR预测2020年大概有1500亿这样的市场规模。

另外就是人工智能，欧盟的地平线计划正在实施，就是要解决移动网的一些问题，包括安全，包括网络性能下降等等。全球的大公司都在参与欧盟这个地平线计划。

我们国家确实在组织一些大的项目，而且各个省市都在这方面做了一些部署。其中一个大科学工程，大概包含40个城市、100个边缘网，现在方案编制完成，已经提交发改委。这个是骨干网的一个图，完全用带宽交换机，用软件控制，带宽大概是骨干网100个G。