2023年网络趋势： 构建下一代数字化平台

近年来，虚拟现实（VR）和增强现实（AR）等沉浸式用户体验受到工业和社会的追捧。为了抢占这一领域的先机，世界各地的科技巨头纷纷投入巨资以加快相关的技术开发，推动了扩展现实（XR）设备和应用的发展。

几年来，沉浸式通信一直是我的《CTO技术趋势报告》关注的主题，它将用户体验与现实世界紧密结合。今年，我将重点介绍两种在网络-物理世界发挥重要作用的功能。一是大规模孪生（massive twinning）功能，它能够将物理世界的感知、控制和体验关联起来并整合在一起，然后利用这些信息生成可编程的数字表示。二是态势感知功能，它能够使用感测技术监测周边环境，识别和定位各种物体，实现精准的导航，在网络-物理环境中保障顺畅和安全的交互。

大规模孪生⸺实时数字复制

为了打造一个不受时间或空间限制的数字化可编程的物理世界，我们需要利用大规模孪生技术，即将物理世界中的人、物理对象、流程和联网系统等各种事物精确地复制成完全同步的数字孪生。每个数字孪生都了解自己的过去，能够预测自己的未来，并完全掌控自己的实时状态。在大规模孪生中，所有数字孪生都是完全同步的。来自物理世界的大量数据被实时发送，用来更新数字孪生并由应用来使用。在物理世界中，执行器和接口执行来自应用的功能，完成动作和体验。

大规模孪生可以帮助我们节约资源并预防故障。一个典型的例子是智慧城市的实时可编程数字孪生，它能够对各种公共或私有服务，例如水电煤、公共交通、公共卫生和环境监测等进行精准的建模、监测和管理。大规模孪生的另一个重要用例是智能工厂的流程优化，可以提高生产效率、灵活性、产品质量和可持续性。此外，大规模孪生对运营商（CSP）也大有裨益，让运营商能够创建整个网络的数字表示，从而模拟网络部署、优化网络运行和实施预防性维护。

要实现大规模孪生，无处不在的连接和集成感测是必不可少的。大规模孪生可能要求每平方米就有数百个传感器和执行器，这意味着网络需要为各种设备和应用提供全时全地的高级服务覆盖。其中包括高达每秒千兆比特的数据聚合速率，这对极低时延和高吞吐量提出了很高的要求。

在6G时代，网络将采用新的、能效更高的信令协议来提供连接，数字孪生所使用的大量传感器和执行器将是无需电池和人工充电的零能耗器件。要实现大规模孪生的部署，需要一个全自动化的流程来批量处理传感器和执行器器件。此外，还需要保证网络的高可靠性和高可用性，端到端保护数据和隐私，以达到所需的信任水平。

为了充分释放零能耗器件的潜力，我们需要采用全面的方法。就器件本身而言，这涉及到提高能量收集技术，以及改进封装和低功耗集成电路设计。爱立信正在与麻省理工学院（MIT）合作，研究新材料和超低能耗设计，以利用无线信号产生能量。

态势感知⸺感测周围环境并定位物体

态势感知是指能够实时掌握环境及其要素，并从中获取有意义的洞察，以便做出明智的决策并采取适当行动的能力。这种能力有助于构建一个基于大规模孪生数据的网络-物理世界。我们可以通过处理感测和定位信息来创建数字世界，这些信息由同步定位与建图（SLAM）算法提供。SLAM信息可以用于各种目的，如AR、3D测绘，3D重建和实时目标跟踪等。

空间感知能力将是未来网络的一个重要组成部分，也是未来6G系统的一个创新特点。未来的网络将通过重用网络通信信令来实现空间感测，使用类似于雷达技术的原理来识别物体的存在、特征和轨迹。这种解决方案被称为通感一体化（JCAS），将为智慧城市、交通系统和公共安全应用等不断发展的用例提供服务。

网络不仅能够收集JCAS传感器的数据，还能够收集其他非JCAS传感器的数据。网络平台能够处理汇总的传感器数据，用于SLAM、导航和地理围栏等服务。此外，网络平台还能够通过网络API把处理过的传感器数据分享给开发生态系统中的各参与者，让他们更方便地使用。

网络平台在未来感测方面的主要优势是，大部分网络基础设施已安装，可以实现全区域的覆盖，能够支持同步多静态传感网格。网络基础设施的另一个有利特点是，用于感测的无线信号可以在黑暗环境中工作，甚至可以感知当地的天气情况。

现代化网络基础设施需要采用开放式架构，拥有开放的接口和API，这些接口和API可根据市场对业务创新和增长的需求不断发展。无限连接、可信系统和AI认知网络将是未来从5G到5GAdvanced，再到6G演进过程必不可少的重要技术。

泛在开放的无限连接

网络基础设施架构的重要组件包括开放的访问接口、通过网络API开放的服务接口、连接到云端的开放网络基础设施层，传输和数据管道接口以及开放的网络应用（如rApp）等。

通过端到端的网络切片管理，我们可以根据具体的QoS要求，在网络切片的整个生命周期中动态地优化网络资源的分配，从而实现服务差异化和部署灵活性。

可编程网络可以根据不同的应用场景，定制设备的行为方式，从而提高网络的整体性能。可编程网络是基于云技术构建的，它可以加快功能的开发和bug的修复，也可以实现类似DevOps的操作。这样，运营商就可以使用软件即服务的商业模式，为网络应用提供计费、管理系统和核心网功能等服务。

网络感知应用能够基于对网络功能的了解，智能地选择应用组件的部署位置，从而保证最高的运行效率、性能和节能效果，同时还会考虑到特定硬件加速功能的分布情况等因素。

基于分布式网络基础设施的架构还可以实现无限连接，满足数据速率和时延要求，并且随时随地可用。利用多连接、多点连接和分布式MIMO等技术，可以保证网络的稳定性、性能和质量，同时提升网络的可靠性、可用性和弹性（NRAR）。多点连接和分布式MIMO可以让大量紧密协调的网络节点与每个特定设备进行通信，进一步增强性能。分布式网络基础设施还包括卫星和无人机网络等非地面接入组件，能够实现真正的全球覆盖。作为长期无线接入演进的一部分，它还将使用sub-THz频段的频谱，为JCAS等用例提供高精度感测。

端到端优化网络的能耗，可以构建节能型网络。在节点层面，硬件加速器和相关的软件组件（如操作系统和驱动程序）是低能耗解决方案的必要元素。这些组件可以实现流量处理的可扩展性，支持多种睡眠状态和快速激活等功能。此外，这个层面还将内置智能网络和基于AI的功能，进行站点能耗协调，从而进一步优化网络的能耗。

6G网络将在未来打造超强的网络基础设施，它的容量将是现在的100倍以上，峰值速率将超过100Gbps，广域一致性时延将降到5ms以下，定位精度将提高到厘米级。这种高性能网络基础设施能够始终保持可用，无论是在室内、室外还是非地面环境中，都可以实现真正意义上的全球覆盖。它是通过一些可互操作的服务接口来实现的，这些接口可以把全球各地的生态系统参与者互联在一起。

内嵌的可信系统

网络基础设施是开放的，需要遵循零信任原则（从不信任，始终验证）来保障安全，这样才能确保所有通信都是安全的，并且还要持续地监测通信的可靠性。网络基础设施是人类和智能设备进行各种社会、任务和业务关键用例的重要支撑，它不仅要安全、有弹性、保护隐私，而且还要能够被验证。为此，我们需要将基于人工智能的自动化安全控制和保证机制无缝集成到网络基础设施中，以便实时响应已知和未知的威胁。这样才能确保网络基础设施是可靠和安全的，能够有效地完成任务，保护数据的来源、机密性和隐私，防止被他人非法访问或篡改。

可信系统是一个安全的系统，它的每一层（从基础设施到连接，再到设备和边缘）以及它的网络切片都需要有自己的安全身份。这些身份可以通过信任根机制来验证。为了保护数据的安全和隐私，网络基础设施将使用最先进的协议栈，其中包括量子验证算法和机密计算技术，它们可以在数据被处理和存储的过程中对数据进行加密保护。最后，网络基础设施要保证整个应用通信通路的安全，包括设备、所有网络域和应用云。未来，它还要能够支持旁观者和空间隐私的保护，让用户享受沉浸式的体验。

可编程网络中的人工智能

网络基础设施必须能够灵活地满足各种用例的需求，这就需要提高网络管理的自动化程度。通过利用可编程性和分布式智能技术，我们可以更好地实现这一目标。要实现完全自主的运行，需要让系统能够在整个生命周期中实现零接触部署和操作，并且能够不断地实时优化性能。而网络服务的管理则是通过明确定义的功能模型和对异构网络资源的动态和精细分配来完成的。

数据驱动的架构和操作是全网进行统一的人工智能性能优化的基础。优化过程中，还会不断进行监督和调整，得到的优化结果亦有据可循。网络再把优化结果汇总起来，并放到一个更大的环境里，对它们进行综合、评估和调整，以达到预期的目标。网络和端到端业务的管理和优化采用了分层控制环结构。在自主网络里，人类可以依靠合法、符合道德规范、技术强大、值得信赖的人工智能来进行监督。

生成式人工智能已经在商业领域得到了应用和认可，并被证明可以有效地提升研发等领域的效率。不仅如此，这项技术还可以协助进行网络分析和优化任务，如预防性维护、欺诈检测和网络规划等。