2020版未来网络发展白皮书.pdf

版权声明 本白皮书版权属于第四届未来网络发展大会组委会所有并受法律保护，任何 个人或是组织在转载、摘编或以其他方式引用本白皮书中的文字、数据、图片或 者观点时，应注明 “ 来源：第四届未来网络发展大会组委会 ” 。否则将违反中国 有关知识产权的相关法律和法规，对此第四届未来网络发展大会组委会有权追究 侵权者的相关法律责任。 编写说明 编写单位： 江苏省 未来网络创新研究院 网络通信与安全 紫金山实验室 参与单位：（ 按首字母排序，排序不分先后 ） 阿里巴巴网络科技有限公司 北京大学 北京工业大学 北京交通大学 北京邮电大学 重庆邮电大学 东南大学 国家数字交换系统工程技术研究中心 华为技术 有限公司 鹏 城 实验室 清华大学 腾讯计算机系统有限公司 新华三集团 中国电信 中国科学技术大学 中国科学院计算技术研究所 中国联通 中国信息通信研究院 中国移动 中兴通讯股份有限公司 前言 I 前言 随着信息网络技术的快速发展，我国正在成为全球互联网中心，互联网极大 地影响着人们的生活和工作方式，已经成为人类社会的重要基础设施和各国的重 要战略资源，网络空间（ Cyberspace）已成为继陆、海、空和太空之后的人类第 五疆域。近年来，我国未来网络在政策、技术、产业、应用等方面取得了长足发 展。 未来网络大会自 2017 年以来每年举办一次， 2018 年、 2019 年分别发布了 全球未来网络发展白皮书（ 2018版 ）、 全球 未来网络发展白皮书（ 2019版 ） ， 本白皮书在之前版本的基础上，对未来网络的概念和重要性进行了重新 梳理，系 统地调研了国内外未来网络宏观发展状况，对未来网络 应用场景、 热点 技术、产 业发展现状 、试验设施和生态建设情况 进行跟踪调研，介绍了国内外未来网络的 最新发展态势和成果。 本白皮书总共分为七个章节，在第一章未来网络的发展背景中，首先介绍了 未来网络的概念内涵及未来网络的重要性，紧接着就国内外未来网络发展状况展 开简要介绍，最后从应用场景、技术发展、产业发展和生态发展四个方面阐述未 来网络的发展趋势；第二章重点就国内外对于未来网络技术的重大应用场景展开 介绍，具体包括新型消费互联网、工业互联网、智能物联网、车联网、卫星互联 网几个方面；第三章主要介绍了未来网络热点技术的最新进展；第四章从电信运 营商、互联网公司、设备厂商三个角度对未来网络产业的发展状况进行分析；第 五章简要介绍了国内外未来网 络基础设施的发展动态；第六章重点梳理 了 一些业 界知名 的 未来网络开源生态建设状况和近些年全球知名 的 标准化组织在未来网 络领域的标准化工作；第七章系统总结本白皮书的核心内容，并展望未来网络今 后的发展情况，供全球未来网络领域的研究团队与从业人员了解和参考。 由于 未 来 网络技术 仍处于快速发展之中 ， 因此 本白皮书还存在需要不断完善的地方 ，真 诚地企盼读者批评指正。 未来网络发展白皮书 （ 2020版） II 目录 III 目录 前言 . I 目录 . III 图目录 . V 表目录 . VII 一、未来网络的发展背景 . 1 1.1 未来网络概述 . 1 1.1.1 未来网络的概念和内涵 . 1 1.1.2 未来网络的重要性 . 2 1.2 中国未来网络发展情况 . 3 1.3 国外未来网络发展情况 . 5 1.4 未来网络发展趋势 . 8 二、未来网络的应用场景 . 11 2.1 新型消费互联网 . 11 2.2 工业互联网 . 13 2.3 智能物联网 . 15 2.4 车联网 . 17 2.5 卫星互联网 . 20 三、未来网络热点技术最新进展 . 23 3.1 面向 2030的新型网络体系架构 . 23 3.2 网络操作系统 . 25 3.3 数据平面可编程 . 29 3.4 确定性与低时延网络 . 31 3.5 新型云网融合 . 34 3.6 6G与卫星网络 . 37 3.7 区块链网络 . 39 3.8 网络人工智能 . 41 3.9 网络安全 . 44 四、未来网络产业发展分析 . 49 4.1 国内未来网络产业发展现状 . 49 4.1.1 电信运营商 . 49 4.1.2 互联网公司 . 56 4.1.3 设备厂商 . 61 4.2 国外未来网络产业发展现状 . 66 未来网络发展白皮书 （ 2020版） IV 4.2.1 电信运营商 . 66 4.2.2 互联网公司 . 71 4.2.3 设备厂商 . 75 4.3 全球未来网络产业发展趋势分析 . 80 五、未来网络基础设施发展动态 . 85 5.1 中国未来网络基础设施建设 . 85 5.2 国外未来网络基础设施建设 . 88 六、未来网络生态建设 . 93 6.1 未来网络开源生态发展情况 . 93 6.1.1 开源组织 . 93 6.1.2 开源项目 . 96 6.1.3 开源会议 . 100 6.2 未来网络标准化进展情况 . 101 七、总结与展望 . 109 7.1 总结 . 109 7.2 展望 . 109 附录：术语与缩略语 .111 参考文献 . 113 图目录 V 图目录 图 1 新型消费互联网 . 12 图 2 工业互联网 . 14 图 3 智能物联网 . 17 图 4 车联网架构图 . 19 图 5 卫星互联网架构示意图 . 20 图 6 CENI整体架构 . 86 图 7 长三角一体化网络试验设施 . 87 图 8 湾区网整体结构示意图 . 88 未来网络发展白皮书 （ 2020版） VI 表目录 VII 表目录 表 1 全球未来网络与通讯产业公司发展趋势表 . 80 未来网络发展白皮书 （ 2020版） VIII 一、未来网络的发展背景 1 一、未来网络的发展背景 随着网络用户数量不断增多，网络规模不断扩大，网络业务趋于多样，并呈 现出了需求不断变化的趋势，传统网络无法很好地满足新业务和新需求，逐渐暴 露出一系列问题。因此，我们迫切需要既能在短期内满足新业务需求，又能在长 期内全面、彻底地解决互联网架构体系问题的一系列新的网络架构、新的网络技 术和手段。在这样的背景下，未来网络的概念及相关技术被正式提出。本章将具 体介绍未来网络的概念、内涵和重要意义，从政策角度介绍国内外未来网络的发 展情况 以及 从四个方面阐述未来网络的发展趋势 。 1.1 未来网络概述 1.1.1 未来网络的概念和内涵 现阶段，网络用户数量不断增长，网络规模持续扩大，新型互联网业务层出 不穷，但由于时延和速率受限，当前的网络无法保障未来新应用的交付，比如 VR （ Virtual Reality）、全息、工业互联网、触觉互联网、车联网等。为了应对传统 互联网体系结构暴露出的诸多问题，世界各国已经实施了多项未来网络相关的研 究项目。 未来网络的核心就是聚焦 “ 网络 2030” 新型网络体系架构，面向工业互联 网、天地一体化网络等重大需求，探索前沿网络基础理论，攻关超低时延、超高 通量带宽、超大规模连接的网络体系架构及关键技术 ，构造数字经济和智能社会 的超连接网络，突破高性能、可扩展、服务化的网络操作系统核心技术，构建开 放 的 网络生态环境。未来网络既包含了各种新型的网络体系架构， 旨在 改变现有 TCP/IP 网络的工作模式；又包含了网络相关的各种关键和前沿技术，如低时延 / 确定性网络技术、云边端协同计算网络技术、网络人工智能技术等。 未来网络作为战略新兴产业的重要发展方向，将对全球智能制造、万物互联 等领域产生重大影响。预计 到 2030 年，未来网络将支撑万亿级、人机物、全时 空、安全、智能的连接与服务，也就是说未来网络将具备的能力包括： （ 1）支 持超低时延、超高通量带宽、超大规模连接；（ 2）满足与实体经济融合的需求， 支持差异化服务；（ 3）实现网络、计算、存储多维资源一体化，并具备多维资 源统一调度的能力；（ 4）实现海陆空天一体化融合网络架构；（ 5） 实现 硬件设 备 简化 的同时保证其处理性能，并通过软件定义的方式增强网络弹性；（ 6）具 备 “ 智慧大脑 ” ，实现网络内生智能；（ 7） 具备 内生安全、主动安全的网络， 未来网络发展白皮书 （ 2020版） 2 进而更好的维护全球网络安全；（ 8）基础设施与服务去 中心化，促进个人数据 与应用解耦，强调隐私保护与信息中立。 1.1.2 未来网络的重要性 Internet经过 50多年的不断发展、应用和完善，成功融入教育、医疗、金融 等各行各业中，并开始从消费型互联网向生产型互联网转变。按照梅特卡夫定律， 随着设备和用户的不断加入，网络的价值和重要性将呈几何级数增加。但是，现 有互联网 仍 面临 着 一系列问题与挑战，例如被动防护、业务保障精度低、架构单 一、分发效率低、中心化程度高等。未来网络旨在解决上述问题与挑战，支撑万 亿级、人机物、全时空、安全、智能的连接与服务。推动未来网络的研究与 产业 化发展，在国防事业、社会生活和经济发展等方面具有重要意义。 未来网络是建设国防事业的强心剂。在世界局势日趋复杂的今天，网络空间 安全治理已经成为各国发展国防事业的重点。然而，全球大部分网络基础核心技 术被美国等发达国家掌握，且对于我国综合国力日益雄厚、科技水平快速发展的 局面长期保持戒备。缺乏自主可控的核心网络技术储备将给我国带来军事威胁和 技术制裁等隐患，使我国在未来信息战中处于劣势，严重阻碍国防事业的现代化 发展。为此，发展未来网络 特别是 工业互联网 、卫星互联网等技术体系，实 现攻防兼备、自主可控、协同治理，有利于扎实部署 “ 网络空间安全力量体系 ” ， 铸牢制衡强敌和实现第二个百年目标的网络空间安全保障。 未来网络是构建美好生活的发力点。从现金交易到移动支付，从自建站点到 云平台服务，从文件共享到远程办公、线上医疗等新兴业务，可以说，信息网络 与通信技术的蓬勃发展为人民群众带来了看得见、摸得着的便利，每次 技术 突破 都深刻影响着社会生活的方方面面。为此，发展未来网络将强有力地支撑新型消 费互联网的底层基础设施建设，促进 AR/VR、海量 4K/8K 高清视频等新业务的 发展，支 撑形式更丰富、内容更真实、数据更中立的新型社交网络形态，加快实 现智慧城市等高度信息化、数字化的社会形态愿景，进一步为人类社会生活创造 福祉。 未来网络是加快经济发展的驱动力。 实体经济是经济发展的根基，其根本路 径在于转型升级和科技创新。近年来，随着 5G、边缘计算、 SDN/NFV、人工智 能等技术的兴起，消费互联网向产业互联网发展的趋势愈加明显且具备基本条件， 以数据中心网络、工业互联网、智能物联网和车联网为核心的新兴领域将为产业 转型升级带来新的契机，为国家发展带来新的经济增长点。因此，发展未来网络 有利于提供数字转型 、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系，从而在实体 经济的发展过程中发挥关键性作用，最终促进国家经济发展。 一、未来网络的发展背景 3 1.2 中国未来网络发展情况 未来网络的发展对推动新一代信息技术创新、应用落地和促进我国工业化和 信息化融合发展具有重大的意义，是抢占技术制高点和经济增长点的有力手段。 自 “ 十二五 ” 以来，我国针对网络科技发展出台了一系列政策、计划，旨在大力 推动未来网络快速、有序、健康发展，以下将系统地介绍我国出台的主要政策举 措。 2012年，国务院印发 “ 十二五 ” 国家战略性新兴产业发展规划，指出要把 握信息技术升级换代和 产业融合发展机遇，发展下一代信息网络产业，加快新一 代信息网络技术开发和自主标准的推广应用，支持适应物联网、云计算和下一代 网络架构的信息产品的研制和应用，带动新型网络设备、智能终端产业和新兴信 息服务及其商业模式的创新发展。实施物联网与云计算创新发展工程，构建物联 网基础和共性标准体系，突破低成本、低功耗、高可靠性传感器技术；开展云计 算服务创新发展试点示范，整合现有各类计算资源，推动各领域信息共享和业务 协同，突破虚拟化、云计算应用支撑平台、云安全、云存储等核心技术。 重大科技基础设施是为探索未知世界、发现自然规律 、实现技术变革提供极 限研究手段的大型复杂科学研究系统，是突破科学前沿、解决经济社会发展和国 家安全重大科技问题的物质技术基础。为此，国务院于 2013年印发了国家重 大科技基础设施建设中长期规划（ 20122030年），指出在工程技术科学领域， 瞄准未来信息技术等发展的基础和前沿工程技术中的重大科技问题，探索和逐步 推进相关设施建设，解决未来网络和信息系统发展的科学技术问题，为未来网络 技术发展提供试验验证支撑。未来网络试验设施主要包括：原创性网络设备系统， 资源监控管理系统，涵盖云计算服务、物联网应用、空间信息网络 仿真等开放式 网络试验系统。该设施建成后，网络覆盖规模超过 10 个城市，支撑不少于 128 个异构网络并行实验，将为空间网络、光网络和量子网络研究提供必要的实验验 证条件。 新一代信息技术与制造业深度融合，引发影响深远的产业变革，形成了新的 生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。国务院于 2015印发了中国制 造 2025重要文件，首次在国家层面提出工业互联网，并将 “ 中国制造 2025” 定位于国家战略高度。该文件强调信息化与工业化深度融合，深化互联网在制造 领域的应用，强化互联网基础设施建设，加强工业互联网基础设施建设规 划与布 局，建设低时延、高可靠、广覆盖的工业互联网，紧密围绕重点制造领域关键环 节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。 同年国务院关于积极推进 “ 互联网 +” 行动的指导意见出台，该行动旨 在通过将互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合，推动技术进步、效率提 未来网络发展白皮书 （ 2020版） 4 升和组织变革，提升实体经济创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为基础设 施和创新要素的经济社会发展新形态。新一代信息网络技术是支撑该行动的重要 因素，可以为该行动提供夯实的网络基础，组织实施国家新一代信息基础设施建 设工程，研究工业互联网网络架构体系，构建开放式国家创新试验验证平台和未 来网络创新试验平台，使互联网下沉为各行业、各领域、各区域提供基础服务能 力，为人、机、物提供泛在互联的基础设施。 2016年，国务院 出台 “ 十三五 ” 国家科技创新规划，进一步调整和明确了 我国中长期科技发展方向。面向 2030年，部署和启动新一批体现国家网络强国 等战略意图的重大科技项目，其中包括推进天基信息网、未来互联网、移动通信 网的全面融合，形成覆盖全球的天地一体化信息网络，增强接入服务能力，推动 空间与地面设施互联互通。除此之外，规划指出加强已有技术体系的落地应用， 构建具有国际竞争力的现代产业技术体系。包括加强未来网络长期演进的战略布 局和技术储备，构建国家统一试验平台。开展云计算核心基础软件、软件定义的 云系统管理平台、新一代虚拟化等云计算 核心技术和设备的研制以及云开源社区 的建设，构建完备的云计算生态和技术体系，支撑云计算成为新一代 ICT（信息 通信技术）的基础设施，推动云计算与大数据、移动互联网深度耦合互动发展。 以网络融合化发展为主线，突破一体化融合网络组网、超高速和超宽带通信与网 络支撑等核心关键技术，在芯片、成套网络设备、网络体系结构等方面取得一批 突破性成果，超前部署下一代网络技术，大幅提升网络产业国际竞争力。开展物 联网系统架构、信息物理系统感知和控制等基础理论研究，攻克智能硬件（硬件 嵌入式智能）、物联网低功耗可信泛在接入等关键技术，构建物 联网共性技术创 新基础支撑平台，实现智能感知芯片、软件以及终端的产品化。 2017 年，国务院关于深化 “ 互联网 +先进制造业 ” 发展工业互联网的指导 意见出台，将 “ 夯实网络基础 ” 作为主要任务之一，提出大力推动工业互联网 网络建设。包括组织实施工业互联网工业企业内网、工业企业外网和标识解析体 系的建设升级；支持工业企业以 IPv6、工业无源光网络（ PON）、工业无线等技 术改造工业企业内网，以 IPv6、软件定义网络（ SDN）以及新型蜂窝移动通信技 术对工业企业外网进行升级改造；在 5G研究中开展面向工业互联网应用的网络 技术试验 ，协同推进 5G在工业企业的应用部署；开展工业互联网标识解析体系 建设，建立完善各级标识解析节点。 2018 年 4 月，全国网络安全和信息化工作会议上强调了从保障网络安全、 掌握核心技术、汇聚网络人才、清朗网络空间、加强国际合作等方面部署网络强 国建设。 2018年底召开的中央经济工作会议上明确了 5G、人工智能、工业互联 网、物联网等新型基础设施建设（下称 “ 新基建 ” ）的定位，为实施网络强国等 一、未来网络的发展背景 5 战略奠定设施基础，随后 “ 加强新一代信息基础设施建设 ” 被列入 2019年政府 工作报告。 随着经济刺激与复苏需求愈加迫切，加之新冠疫情短期冲 击和中长期影响， 2020年初国家正式定调新基建。 2020年开年的首场国务院常务会议也明确提出， 大力发展先进制造业，出台信息网络等新型基础设施投资支持政策，推进智能、 绿色制造。同年 4月，国家发改委首次明确了 “ 新基建 ” 的范围，主要包括信息 基础设施、融合基础设施、创新基础设施三方面的内容。其中信息基础设施，主 要指基于新一代信息技术演化生成的基础设施，如以 5G、物联网、工业互联网、 卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为代表 的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。 2020 年 5 月，加强新型基础设施建设被首次写入政府工作报告中，国家将重点支持 “ 新基建 ” 的建设，并再次明确了要发展新一代信息网络和 5G应用。未来网络 作为 “ 新基建 ” 的重要支撑技术之一，不仅能为 “ 新基建 ” 的持续、快速建设提 供坚实基础，还将进一步激发我国巨大的发展潜力和空间提供，助力我国制造业 升级和数字经济的蓬勃发展。 1.3 国外未来网络发展情况 未来网络不仅是我国科技发展的重中之重，而且已经成为全球性的发展浪潮。 部分发达国家在政策层面对未来网络的规划和引导要早于我国，且各有侧重，本 小节将对美国、欧盟和日本关于促 进未来网络发展的支撑政策或项目进行介绍。 1. 美国 在国家信息基础网络的研究方面，美国政府主要由国家科学基金会（ National Science Foundation， NSF）和美国国防部高级研究计划署（ Defense Advanced Research Projects Agency， DARPA）资助一系列新一代网络的研究、开发和探索 项目。其中包括建立适用于各种新型网络试验的综合网络环境 GENI 计划； 采用自顶向下的方法设计全新的互联网体系结构 FIND行动；之后 NSF陆续 对 4个未来互联网体系结构（ Future Internet Architectures， FIA）项目进行了持续 资助，分别是 NDN、 MobilityFirst、 NEBULA、 XIA。美国为了确保其先进信息 技术的世界领先地位，制定联邦投资计算机、网络和通信前沿科技的国家目标， 授权通过网络与信息技术研究与发展计划（ Networking and Information Technology Research and Development， NITRD），在 2020年公布的 2021财年预 算中，包含了人工智能和大规模网络（ Large-Scale Networking， LSN）等 11个重 点领域，其中未来网络基础技术体系归于 LSN 领域，主要研究内容包括：软件 定义基础设施，未来网络架构与协议研发等。由于每年 NITRD都会为各领域和 未来网络发展白皮书 （ 2020版） 6 各机构制定预算，并不定期发布特定领域的科技发展战略，因此 NITRD的动向 普遍被视为美国 ICT技术发展的航标。 “ 先进制造伙伴计划 ” （ Advanced Manufacturing Program， AMP）计划是美 国 “ 再工业化 ” 战略中规模较大的制造业产学研联合的创新计划之一，于 2011年 提出。 AMP强调构建 “ 国 家制造业创新网络 ” ，重点突破信息物理系统、先进传 感与控制、大数据分析、可信网络、高性能计算、信息安全等工业互联网关键技 术，为工业互联网的发展和应用提供有力支撑。通过这些措施，意在通过生产关 系、生产方式以及技术革新，使工业重新焕发强大生命力和竞争力，并通过新一 轮技术革命的成果引领和改造其他产业，推动产业优化升级，加速第四次工业革 命进程。 近五年来，美国为了强化网络空间安全，以网络安全为核心制定了大量战略 和计划。 2016年，美国陆军部首席信息官办公室发布 2025-2040网络发展规划， 指出到 2025年，通过 构建全球覆盖、安全可靠、高吞吐和计算资源充足、边缘 IT化、强化管控的未来网络环境，实现军事、民用和它国合作伙伴的融合互联。 2018年，美国白宫和国防部分别发布国家网络空间战略和国防部网络空间 战略，分别从国家和军队角度提出了网络空间的发展方向，强调了网络空间的 重要性和联合作战的需求。 2019年，美国国家科学技术委员会（ National Science and Technology Council， NSTC）发布了最新版本的联邦网络空间安全研发战 略计划，旨在指导联邦网络安全研发投入的总体方向，指出了 5G及后 5G无线 网络的安全和弹性、边缘计算和雾计算的安全性、物联网安全性、网络物理系统 （ Cyber-Physical Systems， CPS）和关键基础设施的安全性四个方面的网络安全 挑战。 2. 欧盟 欧洲在未来网络方面的研发在第七框架计划（ 7th Framework Programme， FP7） 的资助下开展。欧盟 FP7对网络架构、光学、无线通信等多个领域都提供了多样 化的资金支持。项目根据提供资金的规模分为拨款达数百万欧元的特定目标型研 究项目和资金超过 1000万欧元的综合型项目。欧盟在 FP7框架下对试验床方面 也进行了积极的资助， 除了 在 FIRE项目中开展 资助 外，欧盟还资助了名为 “ FI- PPP” 的政府和社会资本合作（ Public-Private Partnership， PPP）类型的项目， FI- PPP的主要目标是进行下一代互联网技术应用的有效性验证。目前， “ 地平线 2020” 计划承担了框架计划的作用，支持未来网络研究，既关注技术 方面的研究，也关 注未来互联网与物理网络的互连和社交交互，以推进未来网络化社会。 德国联邦政府于 2010年通过了联邦教育与研究部提出的 “ 德国高技术战略 2020” ，指出信息和通讯技术领域的重点是未来网络的技术发展和合法化发展， 一、未来网络的发展背景 7 将拟定新的德国数字化未来信息通讯战略，目标在于集中信息通讯技术的投入和 使用力量，加快落实灯塔项目和若干行动项目。 2014 年，高科技战略主旨修订 为：应对全球挑战，使德国成为世界科技创新的领导者。内容扩展到数字经济及 社会等 6 大领域，其中包括我们熟知的 “ 工业 4.0” 。 2018 年，德国联邦政府出 台 了 “ 高科技战略 2025” ，强调 “ 数字世界的安全至关重要 ” ，安全的信息技术促 进了创新，是许多领域 “ 德国竞争力的必要前提 ” ，为此德国将开发 “ 全新的整 体 IT安全解决方案 ” 。 2013年英国启动工业 2050战略，是定位于 2050年英国制造业发展的一 项长期战略研究，该研究指出科技改变生产，信息通讯技术、新材料等科技将在 未来与产品和生产网络融合，极大改变产品的设计、制造、提供甚至使用方式。 2016年，英国政府发布了国家网络安全战略，战略提出将在 2016至 2021年 期间投资约 19亿英镑用于加强网络安全能力，通过采 用主动防御技术来应对网 络攻击。 2017年，英国政府正式发布了 “ 现代工业战略 ” 绿皮书，重点加大对科 研与创新的投资，推动以用户体验为驱动力的创新发展，重点领域为电池技术、 储能技术以及网络技术。 2018年 12月，英国发布国家网络安全技能战略的 征求意见稿，战略旨在发展英国的网络安全能力，构建英国网络安全能力、培养 网络安全专家。 2011 年法国发布了 “ 数字法国 2020” 战略，围绕发展固定和移动宽带、推 广数字化应用和服务（特别是电子政务）、扶持电子信息企业的发展等重点布局。 同年，法国网络与信息安全局颁布了信息系统 防御与安全：法国战略，该战 略明确了 “ 成为网络安全强国 ” 、“ 保护主权信息，确保决策能力 ” 、“ 国家基础设 施保护 ” 等目标。 2015年，法国政府发布新版法国国家数字安全战略，指出 法国将持续关注电子通信网络中安装的设备和软件类型和能力，保护通信和公民 隐私，提升基础设施的应对能力。同年，经济、工业与就业部公布了 “ 未来工业 ” 计划，旨在使工业工具更加现代化，并通过数字技术实现经济增长模式转变，提 倡在一些优先领域发展工业模式，例如新资源、可持续发展城市、未来交通、未 来医药、数据经济、智能物体、数字安全和智能电网。 3. 日本 AKARI是日本国家信息与通信研究院（ National Institute of Information and Communications Technology， NICT）于 2006 年提出的未来互联网研究计划。 AKARI 研究涵盖了未来网络数据包传输、交换、安全性、终端移动性、服务多 元化及资源高效利用等问题，主要目标是研究探索新型未来网络体系架构。 2010 年， NICT 在工业界、学术界和日本政府的协作下，整合了 AKARi、 JGN-X、 Network Virtualization、 Service-OrientedUnified Network Operations等项目，形成 未来网络发展白皮书 （ 2020版） 8 了 “ 新一代网络研发项目 ”（ New-Generation Network R&D Project） 。该项目的 目标是覆盖未来网络研究的各个领域，通过有效合作探讨未来网络相关领域的核 心技术，支撑大规模、多终端情景下的高层次用户需求，从而解决未来互联网的 可持续发展问题。 日本政府于 2009年推出 i-Japan 战略 2015，该战略是继 “ e-Japan” 、 “ u- Japan” 之后提出的国家 信息化战略，旨在实现以人为本、 “ 放心且充满活力的数 字化社会 ” ，让信息通信技术如同空气和水一般融入社会生活的每一个角落，并 由此推动整个经济社会的变革。 对标美国实施先进制造业伙伴计划、德国发布 “ 工业 4.0” 、中国出台中 国制造 2025等重大战略， 日本 在先后制定了日本再生计划机器人新战略 等一系列政策措施的基础上， 2016年推出了第五期科学技术基本计划（ 2016 2020）（以下简称第五期基本计划），提出以制造业为核心，灵活利用大数据、 物联网等信息通信技术，在世界率先构建能够实现经济发展与社 会问题同步解决 的新型社会经济形态 “ 超智慧社会 ” （ “ 社会 5.0” ）。 “ 社会 5.0” 是指通过最 大限度的灵活利用 ICT技术，构建网络空间和物理空间高度融合的社会，更加细 致、精准地满足各种社会需求，使不同年龄、性别、地域或语言的人都能获得高 质量的服务，快乐舒适生活。 1.4 未来网络发展趋势 十余年的时间里，新兴网络架构和技术逐渐改变了全球网络通信以及一些传 统行业的发展道路，催生了大批新型的网络应用与服务。这些技术架构的成熟促 使未来网络渐渐进入了全球网络通信产业的生态链，电信运营商、设备厂商、互 联网公司等多方力 量共同推动未来网络技术的发展和应用。未来网络领域正在这 种 “ 竞合 ” 的理念下快速成长，逐渐在业界掀起新的浪潮，整个产业生态圈也逐 渐发展壮大。本小节从应用场景、技术发展、产业发展和生态发展四个方面分析 讨论未来网络的发展趋势。 1. 应用场景方面 消费互联网时代，用户在物质、精神生活中，对视觉、听觉、触觉甚至嗅觉 等感官体验提出了极致追求，新型消费互联网应用将对传统消费模式产生颠覆。 另一方面，消费型互联网正向产业型互联网转变，工业互联网将构建基于海量数 据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置。 智能物联网将打破单机智能的孤岛效应，根据特定对象的需求、行为习惯提供个 性化服务及自主决策能力。车联网作为物联网的延伸，以车内网、车际网和车载 移动互联网为基础，实现智能化交通管理、智能动态信息服务和自动驾驶等，进 一、未来网络的发展背景 9 一步提高人们生活的智能化程度。卫星互联网利用大量卫星组成通信网络，发挥 卫星通信覆盖面广、容量大、不受地域影响等优势，为偏远地区以及空中、海上 用户提供互联网服务。为了支撑上述场景，未来网络应用将在云计算与分布式计 算 1、多感全息与多重体验、工业控制与智能化连接、去中心化与 Web3.0 等系 分方向进一步发展。 2. 技术发展方面 未来网络覆盖面广、涉及环节多，它不仅包括新型网络体系架构，还包括一 系列网络核心关键技术。 “ 2030网络 ” 架构从更广泛的角度探索新的通信机制以 支持现有应用和未来的新应用，包括完全向后兼容的新架构、新协议和解决方案 等。网络操作系统实现对底层物理资源的抽象、管理和控制，提供网络底层资 源 的接口与复杂封装。数据平面可编程技术通过定义 数据包的处理流程，帮助网络 系统供应商进行快速迭代，帮助网络拥有者定义适合的网络行为。 确定性 与 低时 延 网络技术将有助于 实现 “ 尽力而为 ” 到 “ 准时、准确、快速 ” 的转变，满足时 延敏感性业务的迫切需求。 云边端协同计算网络技术通过协调多种类型的网络基 础设施资源，增强网络弹性并降低部署、运维成本。 6G 与卫星网络技术将为实 现空天海地一体化的全球连接打下基础，实现太空、空中、陆地、海洋等全要素 覆盖。网络区块链技术基于区块链去中心化、不可篡改、公开透明、匿名性、合 约自治等特性，提高网络安全性与公平性，营造新型网络生态。网络人工智能技 术 化 “ 繁 ” 为 “ 简 ” ，使运营商网络运营决策科学化、业务个性化、维护精准化 和服务高效化。为了 面对复杂、严苛的信息空间环境，适应新型网络服务的要求， 网络安全领域衍生出了更灵活、可靠的技术。总体而言，未来网络技术正朝着 以 应用为中心、按需服务 、 大带宽与确定性 、 海量连接与泛在覆盖 、 去中心化与智 能化 、 内生安全的方向发展。 3. 产业发展方面 全球未来网络与通信产业经过多年的发展，目前已经形成了相对完善的生态 链。电信运营商、互联网公司、设备厂商等多方力量营造了相对开放的环境，共 同推动技术的发展和应用，在网络重构、 SD-WAN、 5G、边缘计算等方向中投入 较大，成果颇丰。电信运营商基于成熟的广域网基础设施和多年的实践经验给出 了许多优秀的网络重构方案；以软件定义的形式提供全球性的网络服务，使网络 业务提供方式从运营商定义向用户自定义的模式转变；构建物联网、边缘云融合 网络及应用使能环境，推进边缘业务应用创新发展；大 力布局 5G基础设施，重 点推进 5G网络同实体经济的垂直融合。互联网公司拥有大量新型互联网应用实 践经验，依靠云网络设施为用户提供跨数据中心的网络重构方案；凭借业务优势 为用户提供基于白盒化设备的一体化定制互联网服务，将软件定义的思想贯穿于 未来网络发展白皮书 （ 2020版） 10 “ 云 -管 -端 -应用 -服务 ” ；将云计算、大数据、人工智能的优势拓宽到更靠近端的 边缘计算上，实现 “ 内容分发调度 ” 到 “ 计算调度 ” 的转变；参与下一代网络技 术研究，探索 5G在物流、交通等领域的应用方案。设备厂商在网络变革中不断 寻求自我突破，基于标准化硬件层面的大量实践提出针对运营商数字化转 型的未 来网络演进的观点、思路和方法；针对边缘计算等特殊场景定制服务器 /接入设 备，尝试边缘计算与人工智能的融合；同样，在水利、安防、政务、医疗、教育、 工业等不同领域提出 5G应用的优秀解决方案。随着各方的不断尝试，未来网络 产业化规模不断扩大，将在涉及国计民生的各个领域得到广泛应用。 4. 生态发展方面 产、学、研各界以成立组织、孵化项目、学术交流和标准制定的方式参与到 推进未来网络发展的进程中， 开源开放已经成为了未来网络生态发展的重要特征 。 已有的 开源组织包括 Linux Foundation、 OCP、 ONF、 CNCF、 TIP等 ， 涉及控制 平面、数据平面 、 软件、硬件等各个方面，促进开发者不断解决网络中已有的问 题，推动未来网络技术和产业的快速发展。这些组织致力于推进和维护 开源项目， 包括网络开源项目、云计算开源项目、边缘计算开源项目等，成功孵化的 开源软 件涉及单个设备到平台级系统的方方面面，以快速迭代、开放、免费等特性受到 了广大研究和工程技术人员的青睐， 使未来网络技术得以实现和完善 。此外，各 开源组织、基金会围绕当前未来网络发展热点积极开展网络领域峰会，促进了开 发者、科研 工作者 等相关领域从业人员的交流。随着未来网络领域技术标准竞争 越来越激烈，以 ITU-T、 CCSA、 IETF、 IEEE、 ETSI、 MEF等为代表的标准化组 织纷纷开展标准制定工作，推出的标准具有架构的科学性、内容的先进性、用户 潜在需求的预知性和对市场变化的适应性等特征，深受业界认同。 二、未来网络的应用场景 11 二、未来网络的应用场景 自党的十九大以来，建设制造强国和网络强国是我国重点推进的工作之一。 未来网络的技术和产业发展作为我国建设网络强国的基石，应把握这一机遇。为 了加速推进我国未来网络的发展，本章将对未来网络在国内的应用情况做概括性 介绍，以支持学术界与产业界对未来网络核心技术的研究与应用，并针对不同应 用场景的特点提出相应的解决方案，突出产业价值。 2.1 新型消费互联网 消费互联网是满足消费者在互联网中的消费需求而产生的互联网类型，为用 户在阅读、出行、娱乐、生活等诸多方面提供更加便捷快速的消费体验。新型消 费互联网的快速崛起与网络和数 字技术的发展相伴而生，通过信息化和数字化的 手段提升人们的消费需求，每一次技术进步都能带来消费习惯的变化。消费互联 网的发展离不开未来网络技术的深度参与，在其与人工智能、区块链、大数据以 及 5G技术的融合过程中，不仅实现了消费互联网自身的发展，驱动商业场景的 数字化变革，实现供给侧的改革，同时也改变了供需之间的连接方式。 新型消费互联网的实现需要供需双方的无缝连接。如果我们回顾互联网的发 展趋势，可以发现产业发展的速度相当快。在新技术的推动下，会产生意想不到 的新模式和新概念，消费和未来网络的结合将会深刻影响人们的生活 方式，这是 消费模型变化的趋势。互联网时代带来了信息的快速流通，人们可以通过网络及 时获取海量资讯。目前我国拥有超过 8亿网民，消费模式和喜好的快速变化在不 断定义着消费场景和市场。新型消费互联网就是在未来网络发展的大潮下，对传 统消费模式的颠覆。目前，新型消费网络呈现向纵深扩展的趋势，主要表现在： （ 1）人工智能、大数据等新技术的应用，提升了消费者的用户体验。例如基于 人工智能和大数据的推荐系统已经被广泛使用在各大电商网站中，通过分析大量 用户的购物和搜索数据，预测消费者以及市场需求，避免无效和低效生产，衔接 供需双方的心 理预期。又例如国内基础设施建设、仓储物流行业的智能化发展进 一步提升了物流效率，打消了消费者对过长的配送时间影响商品质量的担忧，同 时也使得生鲜等需要快速和特殊配送方式的商品在网络上销售成为可能，扩展了 消费互联网在供给侧的覆盖范围。新技术的应用 极大 的 提升了消费满意度，使个 性化、数字化、智能化能够更好覆盖到生产和消费的各个环节，新型消费互联网