2023年網路趨勢：建構下一代數位化平臺

近年來，虛擬實境(VR)和擴增實境(AR)等沉浸式用戶體驗受到工業和社會的追捧。為了搶佔這一領域的先機，世界各地的科技巨頭紛紛投入鉅資以加快相關的技術開發，推動了延展實境(XR)設備和應用的發展。

幾年來，沉浸式通訊一直是我的《CTO技術趨勢報告》關注的主題，它將使用者體驗與現實世界緊密結合。今年，我將重點介紹兩種在網路-物理世界發揮重要作用的功能。一是大規模分身(massive twinning)功能，它能夠將物理世界的感知、行為和體驗整合在一起，然後利用這些資訊生成可程式設計的數位表徵。二是狀態感知功能(situational awareness)，它能夠使用感測技術監測周邊環境，識別和定位各種物體，實現精準的導航，在網路-物理環境中保障順暢和安全互動。

大規模分身⸺即時數位複製

為了打造一個不受時間或空間限制的數位化可程式設計的物理世界，我們需要利用大規模分身技術，即將物理世界中的人、物理物件、流程和聯網系統等。

各種事物精確地複製成完全同步的數位分身。每個數位分身都瞭解自己的過去，能夠預測自己的未來，並完全掌控自己的即時狀態。在大規模分身中，所有數位分身都是完全同步的。來自物理世界的大量資料被即時發送，以更新數位分身及其應用。在物理世界中，促動器和介面執行來自應用的功能，以實現動作和體驗。

大規模分身可以説明我們節約資源並預防故障。一個典型的例子是智慧城市的即時可程式設計數位分身，它能夠對各種公共或私有服務，例如水電煤、公共交通、公共衛生和環境監測等進行精準的建模、監測和管理。大規模分身的另一個重要案例是智慧工廠的流程最佳化，可以提高生產效率、靈活性、產品品質和永續。此外，大規模分身對電信商（CSP）也具有幫助，讓電信商能夠創建整個網路的數位表徵，從而類比網路部署、最佳化網路運行和實施預防性維護。

要實現大規模分身，無處不在的連結和整合感測是必不可少的。大規模分身可能要求每平方公尺就有數百個感測器和促動器，這意味著網路需要為各種設備和應用提供隨時隨地的覆蓋服務。其中包括高達Gbps的資料聚合速率，這對極低時延和高傳輸量提出了很高的要求。

在6G時代，網路將採用新的、能源效率更高的信令協定來提供連接，數位分身所使用的大量感測器和促動器是無需電池和人工充電的零能耗元件。要實現大規模分身的部署，需要一個全自動化的流程來大量處理感測器和促動器元件。此外，還需要保證網路的高可靠性和高可用性，端到端保護資料和隱私，以達到所需的信任水準。

為了充分釋放零能耗元件的潛力，我們需要採用全面的方法。就元件本身而言，這涉及到提高能量收集技術，以及改進封裝和低功耗積體電路設計。愛立信正在與麻省理工學院（MIT）合作，研究新材料和超低能耗設計，以利用無線訊號產生能量。

狀態感知⸺感測周圍環境並定位物體

狀態感知是指能夠即時掌握環境及其要素，並從中獲取有意義的洞察，以便做出明智的決策並採取適當行動的能力。這種能力有助於建構一個基於大規模分身資料的網路-物理世界。我們可以通過處理感測和定位資訊來創建數位世界，這些資訊由同步定位與建圖（SLAM）演算法提供。SLAM資訊可以用於各種目的，如AR、3D測繪，3D重建和即時目標追蹤等。

空間感知能力將是未來網路的一個重要組成部分，也是未來6G系統的一個創新特點。未來的網路將通過重新使用網路通訊信令來實現空間感測，使用類似於雷達技術的原理來識別物體的存在、特徵和軌跡。這種解決方案被稱為通感一體化(Joint communication and sensing, JCAS)，將為智慧城市、交通系統和公共安全應用等不斷發展的案例提供服務。

網路不僅能夠收集JCAS感測器的資料，還能夠收集其他非JCAS感測器的資料。網路平臺能夠處理匯總的感測器資料，用於SLAM、導航和地理圍欄等服務。此外，網路平臺還能夠通過網路 API把處理過的感測器資料分享給開發生態系統中的各參與者，讓他們更方便地使用。

網路平臺在未來感測方面的主要優勢是，大部分網路基礎設施已安裝，可以實現全區域的覆蓋，能夠支援同步多靜態傳感網格。網路基礎設施的另一個有利特點是，用於感測的無線訊號可以在黑暗環境中工作，甚至可以感知當地的天氣情況。

現代化網路基礎設施需要採用開放式架構，擁有開放的介面和API，這些介面和API可根據市場對業務創新和增長的需求不斷發展。無限連接、可靠系統和AI認知網路將是未來從5G到5G Advanced，再到6G演進過程必不可少的重要技術。

更開放的無限連接

網路基礎設施架構的重要元件包括開放的訪問介面、通過網路API開放的服務介面、連接到雲端的開放網路基礎設施層，傳輸和資料管道介面以及開放的網路應用（如rApp）等。

通過端到端的網路切片管理，我們可以根據具體的QoS要求，在網路切片的整個生命週期中動態地最佳化網路資源的分配，從而實現服務差異化和部署靈活性。

可程式設計網路可以根據不同的應用場景，客製化設備的行為方式，從而提高網路的整體性能。可程式設計網路是基於雲端技術建構的，它可以加快功能的開發和bug的修復，也可以實現類似DevOps的操作。如此一來，電信商就可以使用軟體即服務的商業模式，為網路應用提供計費、管理系統和核心網功能等服務。

網路感知應用能夠基於對網路功能的瞭解，智慧地選擇應用元件的部署位置，從而保證最高的運行效率、性能和節能效率，同時還會考慮到特定硬體加速功能的分佈情況等因素。

基於分散式網路基礎設施的架構還可以實現無限連接，滿足資料速率和時延要求，並且隨時隨地可用。利用多連接、多點連接和分散式MIMO等技術，可以保證網路的穩定性、性能和品質，同時提升網路的可靠性、可用性和彈性（NRAR）。多點連接和分散式MIMO可以讓大量緊密協調的網路節點與每個特定設備進行通訊，進一步增強性能。分散式網路基礎設施還包括衛星和無人機網路等非地面接入元件，能夠實現真正的全球覆蓋。作為長期無線接入演進的一部分，它還將使用sub-THz頻段的頻譜，為JCAS等案例提供高精度感測。端到端最佳化網路的能耗，可以建構節能型網路。在節點層面，硬體加速器和相關的軟體元件（如作業系統和驅動程式）是低能耗解決方案的必要元素。這些元件可以實現流量處理的可擴展性，支援多種睡眠狀態和快速啟動等功能。此外，這個層面還將內置智慧型網路和基於AI的功能，進行網站能耗協調，從而進一步最佳化網路的能耗。

6G網路將在未來打造超強的網路基礎設施，它的容量將是現在的100倍以上，峰值速率將超過100Gbps，廣域一致性時延將降到5ms以下，定位精度將提高到釐米級。

這種高性能網路基礎設施能夠始終保持可用，無論是在室內、室外還是非地面環境中，都可以實現真正意義上的全球覆蓋。它是通過一些可交互操作的服務介面來實現的，這些介面可以把全球各地的生態系統參與者互聯在一起。

內嵌的可靠系統

網路基礎設施是開放的，需要遵循零信任原則（從不信任，始終驗證）來保障安全，這樣才能確保所有通訊都是安全的，並且還要持續地監測通訊的可靠性。網路基礎設施是人類和智慧設備進行各種社會、任務和業務關鍵案例的重要支撐，它不僅要安全、有彈性、保護隱私，而且還要能夠被驗證。為此，我們需要將基於人工智慧的自動化安全控制和保證機制無縫整合到網路基礎設施中，以便即時回應已知和未知的威脅。這樣才能確保網路基礎設施是可靠和安全的，能夠有效地完成任務，保護資料的來源、機密性和隱私，防止被他人非法訪問或篡改。

可靠系統是一個安全的系統，它的每一層（從基礎設施到連接，再到設備和邊緣）以及它的網路切片都需要有自己的安全身份。這些身份可以通過信任根（root- of-trust）機制來驗證。為了保護資料的安全和隱私，網路基礎設施將使用最先進的協定堆疊，其中包括量子驗證演算法和機密計算技術，它們可以在資料被處理和儲存的過程中對資料進行加密保護。

最後，網路基礎設施要保證整個應用通訊通路的安全，包括設備、所有網域和雲端應用。未來，它還要能夠支援旁觀者 (bystander)和空間隱私的保護，讓用戶享受沉浸式的體驗。

可程式設計網路中的人工智慧

網路基礎設施必須能夠靈活地滿足各種案例的需求，這就需要提高網路管理的自動化程度。通過利用可程式設計性和分散式智慧技術，我們可以更好地實現這一目標。要實現完全自主的運行，需要讓系統能夠在整個生命週期中實現零接觸部署和操作，並且能夠不斷地即時最佳化性能。而網路服務的管理則是通過明確定義的功能模型和對異質網路資源的動態和精細分配來完成的。

資料驅動的架構和操作是全網進行統一的人工智慧性能最佳化的基礎。最佳化過程中，還會不斷進行監督和調整，得到的最佳化結果亦有據可循。網路再把最佳化結果匯總起來，並放到一個更大的環境裡，對它們進行綜合、評估和調整，以達到預期的目標。網路和端到端業務的管理和最佳化採用了分層控制環結構。在自主網路裡，人類可以依靠合法、符合道德規範、技術強大、值得信賴的人工智慧來進行監督。

生成式人工智慧已經在商業領域得到了應用和認可，並被證明可以有效地提升研發等領域的效率。不僅如此，這項技術還可以協助進行網路分析和最佳化任務，如預防性維護、詐欺檢測和網路規劃等。