未来的世界将是一个万物互联的数字世界,一切都与智联和万智相连。万物皆有IP地址,IP网络规模不断扩大,IP连接属性不断增强,IP支持的应用场景不断丰富。在万物之上,无处不在的智能IP连接,“向下”会继续延伸到网络末端,让所有非IP的IP化;构建智能云网“向上”将万物推入云端,平滑链接海量数据和无处不在的智能,不断将智能世界的智慧和计算能力传递给万物,最终实现“IP无处不在,智能无处不在”的数字世界。
基于对数据通信业务的理解,华为提出未来10年的趋势分析和研究方向,希望与业界携手共创美好未来。

1超宽趋势:400T单芯片,10P容量,10年10倍增长。
回顾过去十年,随着3G/4G的普及和家庭宽带业务的发展,网络带宽和设备容量迅速增加。集群路由器的容量已经从2010年的100G线卡发展到2021年的3.2T线卡。硬件架构从传统的PCB背板发展到线缆背板和无背板的正交架构,芯片容量也随着摩尔定律持续增长。
展望未来十年,随着5G/6G技术和数据中心业务的发展,我们判断网络流量将保持25%的年增长率,网络带宽三年翻番,十年增长10倍。到2030年,交换芯片容量超过400T,设备系统容量达到10P。
同时,相关的硬件和芯片底层技术也将有突破性的发展:在芯片架构从目前的2D/2.5D小芯片架构向3D小芯片演进的同时,SoW技术有望在网络芯片中得到应用;硬件的散热技术将从现在的设备级风冷、液冷发展到芯片级射流冷却、硅基微液冷,同时出现更先进的热界面材料,导热系数将提高一个数量级。
趋势新以太网:3.2TE接口,1us延迟,M级计算节点
以太网的发展史就是以太网技术不断升级、不断拓展新领域的历史;从桌面办公的局域网到运营商的广域网;从数据中心计算机的互联到工业机器的互联;未来10年,新以太将在以下三个方面继续取得突破:
1,速率提高了10倍:
在计算能力和存储介质速度的驱动下,网口速度从400G提升到3.2t+;速率无关以太网、光波导互连、芯片光提取等技术将蓬勃发展;
2.时间延迟减少了10倍:
跨节点计算资源池等趋势推动网络延迟从E2E 10微秒到1微秒;需要突破低时延MAC和零队列调度算法;
3.网络规模增长了100倍:
对计算能力无止境的需求驱动网络支持的节点数量达到百万;在确定性时延和亚微秒抖动方面需要不断创新。
3 Wi-Fi 8: 100 G带宽,10000M体验,物理安全,通感,无线供电。
随着全息图像、触觉网络和实时互动媒体应用的普及,对网络带宽的需求将达到1~10Gbps。引入毫米波频谱和新型调制编码技术实现空 10兆体验速率和100 G峰值速率是一个新的研究方向。
未来10年,网络将从消费互联网升级为全产业互联网。通过实现受控调度的1ms延迟,围绕人工噪声、星座旋转、信道密钥构建物理层安全传输体系,满足工业、金融、警察等行业的确定性和安全性要求。
通过构建具有通感的无线WLAN网络,并扩展新的网络能力和应用,如位置检测、运动识别、环境成像和定向能量传输,来提供集成的ICT服务,这是网络的新发展方向。
4趋势无处不在的互联:IP on Everything,空天、地、海无所不在的互联。
IP是当前通信网络的核心,是目前唯一能够承载海量连接的技术。它承载着海量的数据和计算能力。随着数千亿物联网终端和数千个行业的应用接入,原本支撑这些孤岛的技术、物联网协议和工业总线也需要与IP网络融合。
在这个过程中,IP技术本身也在不断发展。IPv4从计算机和服务器在世界各地互联的互联网开始,演变成支持基于IP的运营商网络的MPLS技术。随着围绕云的网络建设,以及空之前移动通信的发展,IPv6逐渐成为时代的主角,并不断演进:IPv6吸收了MPLS网络的多业务承载,具有高可靠的服务目标,围绕各种业务的SLA质量逐步构建高SLA网络;进一步突破传统IP网络管理维度,从传统的5元组到基于用户和基于应用的SLA管理和保障;在传统的底层和覆盖平面上,进一步构建服务平面,并围绕客户、应用和计算能力进行调度。的最终发展目标是在任何时候以高质量和高SLA保证支持任何对任何连接。
趋势云网络/计算网络集成:APN6应用感知网络,CFN支持无处不在的计算能力。

随着5G、云、AI、大数据、物联网等新兴技术的快速发展。,全社会数字化转型开启新篇章,进入“万物感知、万物互联、万物智能”的数字化时代。“无处不在的连接和无所不在的智能”正在成为现实。纵观云和网络的发展,云经历了私有云/公有云、多云/混合云的发展,未来将向分布式云发展。网络也从连接人发展到连接云和应用,连接未来的计算能力。云网正在形成新的ICT基础设施的数字化基础,将无处不在的计算能力输送到千万个行业,提供数字化动能。
未来的云网络是资源、服务和管理一体化的。APN6应用感知网络和应用驱动网络,让用户无差别体验云网络服务。仅IPv6和百万片云网实现云网资源调度,AI4Network、Network4AI和内生安全实现云网管理、运维。同时,多维约束计算网络统一布置,分布式计算路由CFN实现计算网络的最优组合,提供用户体验一致的计算服务。
趋势零信任网络:零信任安全模型,构建网络安全新基础
随着企业云、移动远程办公和物联网的发展,传统的网络边界安全防护模式将被打破,静态的安全策略已经不能适应日益增加的安全风险。同时,集中式的互联网基础设施,BGP事故频发,网络架构脆弱。永远不信任,永远验证需要一种新的零信任安全模型来构建网络安全的新基础。
零信任安全模型解决了网络信任、设备信任、用户信任、应用信任和流量信任问题,包括IPv6+网络内生安全、去中心化认证授权、物联网终端安全和持续验证的行为评估四个部分:
1.IPv6+内生安全:具有身份和权限认证、路由安全和对等的互联网治理架构,保障工业互联网基础设施的安全;
2.分散认证:基于区块链技术的下一代分布式认证系统,满足1000亿物联网设备接入的认证授权;
3.物联网终端安全:基于网络流量设备识别、感知和数字指纹技术,建立无代理设备的数字身份,覆盖所有类型的物联网终端;
4.持续验证的行为评估:基于终端、身份、应用、环境、网络、交换关系、信誉等维度信息对实体行为进行建模。,持续评估和验证风险,并授权动态安全策略。
趋势7 ADN:结对网络号,打造AI原生的自动驾驶网络
网络自动驾驶是未来提高网络运维效率、网络连接可靠性和网络服务安全性的关键技术。面向2030年,依托网络数字孪生技术,构建全可视的网络数字世界,需要用AI重构网络数据平面和控制平面,扩展知识平面,支持网络设备的自我决策和自我进化。
在云端提供开放、安全、优质的AI服务,在网络层面进行管理和分析集成,实现网络数字化。
实现设备级AI原生改造,构建智能无损的IP网络。实现“规划、建设、维护、优化、运营”全生命周期的端到端网络智能化,构建“零等待、零接触、零故障”、“自配置、自修复、自优化”的自动驾驶网络。
8趋势确定性经验:时间确定、资源确定、路径确定
随着XR、裸眼3D、数字触控等新技术的成熟和应用,2030年VRAR用户数将达到10亿,下一代网络将助力全新的应用体验。同时,随着数百亿人到数千亿物的连接,网络将从“以人为本的认知”转变为“以机器为本的认知”,全球连接总数将达到2000亿。未来十年,网络连接的对象和边界不断扩大,数据通信网络面临新的挑战,确定性体验就是其中之一。
传统的“统计复用、尽力而为”的数字IP连接技术难以胜任未来新体验、新行业应用的开发,需要具备确定性的网络体验能力。确定性网络体验将从以下三个方面构建:
1.时间确定性:通过转发架构和调度算法的创新,提供通信节点延迟、抖动和丢包的确定性;
2.资源确定性:通过带宽复用和隔离技术的创新,保证承载能力所需的必要带宽确定性;
3.路径确定性:按照确定性需求约束进行端到端路径计算和安排,保证端到端确定性体验。
9趋势网络编程:所想即所得是驱动网络的意图,敏捷高效的应对新业务。

一方面是面向用户的控制编程:传统的网络配置、变更、运维、业务部署等。以设备为中心,需要HWIE工程师等专业管理员。SDN的发展解决了一些问题,主要是覆盖网的快速开通。未来的方向是以用户意图为中心,以意图为驱动力,自动实现网络管控,包括规划、维护、优化的全生命周期,覆盖覆盖、底层、安全策略等所有场景。未来需要研究的技术包括自动配置转换、实时配置验证等。
另一方面是新业务的转发平面编程:为了及时响应新业务,需要在数据平面上提供可编程性,以支持用户快速创新和尝试新的idea思想,如支持新的数据平面封装、非标准的数据平面转发行为、定制实时网络测量能力等。未来要研究和突破的技术包括转发面模型的抽象、DSL/编译器与E2E的协同:从主机、网卡、网络设备E2E进程,兼容软转发、NP、ASIC、FPGA。
趋势10网络绿色低碳:潮流调度,0 bit 0瓦特
为了应对人类对地球气候系统的影响,全球明确提出了碳中和的目标。ICT设备数量和能耗快速增加,网络存在流量时间低、能耗高的问题,带来ICT基础设施节能减排的新问题。
未来信息流和能流将逐步融合,真正实现“比特管理瓦特”。网络节能技术分为两个方向:系统级节能和网络级节能。系统级节能是实现系统“0 bit,0 watt”的基础,包括设备高供电效率、动态节能高覆盖率、高集成度芯片、零丢包、快速启动预热、液冷辅助风冷等关键技术。网络级节能是实现网络能耗最优的关键,包括网络潮流AI优化和系统智能休眠降低网络能耗、AI+校园IOT智能控制、低能路径能量路由和优先转发等关键技术。


