网络关键技术类型及特征总结

通信网络 2030 具备 6 大技术特征和 17 项关键技术，每个关键技术又包含多项未来需要研究的技术点。

1.立体超宽网络

未来几年，网络性能将持续提升，从今天的泛 在千兆增长到泛在万兆。根据华为预测，2030 年全球人均月无线蜂窝网络流量增长 40 倍，达 到 600GB。全球千兆以上及万兆家庭宽带网络 渗透率分别达到 60% 和 25%，家庭月均网络流 量 增长 8 倍，达到 1.3TB。网络接口将从 400G 升级到 800G/1.6T，单纤容量突破 100T，在网 络覆盖能力上要从地面走向空间立体网络。

1) 3 个万兆接入：个人、家庭、组织共同迈入 万兆时代 到 2030 年，随着全球各国光纤网络的广泛部 署，有线和无线将从今天的家庭、个人、园区 三千兆共同迈入三万兆时代。 支持万兆家庭宽带，光接入网络预期 2027 年 50GPON 会 超 百 万 端 口，2030 会需要用到 200G PON 的技术。传统用于 WDM 的相干检 测技术将用于 PON 领域，可以显著提高接收器 灵敏度，并支持更高频谱速率的调制格式，如 QPSK、16-QAM 等，实现更高的数据速率。 为实现万兆个人宽带能力，移动网络主要研究 方向是充分发挥 Sub100GHz 频谱组合优势和 Massive MIMO的持续演进，标志性创新技术如下： • ELAA-MM（Extremely Large Antenna Array-Massive MIMO）：增强高频段（如毫 米波、6GHz 频段）的覆盖，实现无处不在 的下行 10Gbps 体验。 • MBSC（Multi-band Serving Cell）：把多个 频段绑定成一个虚拟大载波，共享控制信道， 节省控制信道资源，提升下行用户体验约 30%，提升小区容量约 20%。 • FSA（Flexible Spectrum Access）：通过灵 活的上下行时隙资源配比，有效缓解上行资 源瓶颈，实现上行 1Gbps 体验。

3GPP Rel-16 标 准 中，5G NR 定义了两个频 率范围 FR1 和 FR2，涵盖了从 450MHz 到 52.6GHz 的所有 IMT 频谱；Rel-17 标准中新标 识了 6GHz 授权频谱（n104）；Rel-18 标准的 正式冻结标志着成功开启 5G-A 时代，6GHz 授 权频谱已经完成 6425-7125 MHz（n104）频 段的明确定义；Rel-19 涵盖了 5G-A 进一步演 进的重要方向，首批立项涵盖：AI 空口技术、 通感融合（信道研究）、Ambient IoT 无源物 联等新业务及技术方向，并启动新频谱7-24GHz 的信道模型研究。这标志着 100GHz 以下频谱 向 5G 全面演进已经成为业界共识。 面向 Massive MIMO 的持续演进，Rel-17 标准 中定义了 FDD CSI 增强，TDD SRS 扩容标准 特性；Rel-19 中立项了 U6G 新频段混合波束 赋 形（HBF）、 子 带 全 双 工、FDD 64T/128T Massive MIMO 等多天线相关的重要课题。 为实现万兆园区宽带接入能力，未来还需要研 究全光以太技术万兆和百 GE 接入、支持毫米 波和高密度 MIMO 的下一代 WiFi 技术，WiFi 7 理论上可以支持万兆的用户接入能力，由于 无线空口技术已经逼近香农极限，未来 WiFi 和 移动网的发展都需要引入更大的频谱空间，而 频谱又属于稀缺资源，业界也在讨论未来 WiFi 8 与 6G 融合的可行性。

2) 超宽全 T 网络：接入、骨干、数据中心网 络全面进入 T 时代 综合考虑家庭、个人、企业、AI 训推等场景人 与物的宽带需求，在流量驱动下，未来网络接 入层将出现 T（Tbps，1Tbps=1024Gbps） 级 别的接口，骨干设备每槽位将支持 40~100T 的 接入容量，数据中心将出现每槽位 400T 的网 络设备。 2030 年，运营商在千万人口规模城市的宽带通 信网络，将在接入、骨干、数据中心内和互联 网多个环节进入全 T 时代。 为 满 足 业 务 发 展 需 求， 数 通 设 备 需 要 研 究 800G/1.6T 的 高 速 以 太 网 接 口 技 术， 和 200GE/400GE 接口相比，800G 以太网是一个 全新的技术，还没有完成标准化工作，目前有 两种技术路线，一是继续采取可插拔的模式， 二是采取光电合封的技术（CPO），两种技术 路线未来都会占据一定的市场空间。预计超过 800G 的可插拔光模块将遇到功率和密度问题， 光电合封的技术将成为主流选择。 同时波分设备也需要突破单系统 100T 的传输能 力，未来需要一系列的技术突破才能满足新的 需求，包括研究高波特率的电光调制器材料、 空分复用传输系统与器件、从 C 波段扩展到 L 和 S 波段的新型光放大器技术等。

3) NTN 卫星通信网络：地面网络覆盖有效 补充 低轨卫星宽带接入主要面向偏远地区的家庭、 企业、轮船等场景，以及将卫星宽带作为回传 链路与地面蜂窝网、WLAN 网络结合，面向偏 远地区的乡村或者企业提供宽、窄带覆盖的应 用案例。

在星地之间传输域，由于要支持宽带 CPE 终端 和手持 NTN 终端高效接入卫星网络，需要研究 深衰落、大时延、超高多普勒频移和高动态的 新空口技术；需要研究针对空口随机接入和高 速切换的时频同步技术、面向星地链路特点优 化的编解码 / 波形 / 调制 / 多址等关键空口技术， 实现高可靠的接入、高效的多址和无线传输、 高速移动性管理。 为了提升卫星的覆盖能力和网络谱效，需研究 高性能的多天线波束赋形技术，突破超大孔径 高增益多天线技术，具备超多波束并发的空分 复用能力和波束的高速切换能力，满足高性能 宽带 CPE 终端和 Rel-20 智能手持终端的接入需 求；同时还需要研究星内波束间、星间协同抗 干扰技术，提升空间频谱复用率和谱效；需要 研究多层低轨星座下，针对星地链路的时频空 功多维度资源的多用户统一调度技术，实现网 络资源的充分高效利用；需要研究大带宽星地 激光技术，满足日益增长的馈电带宽需求，需 要解决激光传输抗大气湍流等技术。

在卫星之间传输域，不同轨道高度的卫星构成 多层星座，每层星座内通过星间链路组网。同轨、 同层、邻层卫星之间按需建设星间链路，形成 空间立体网络。星间链路将采用激光、太赫兹 等技术，支持 100Gbps 以上的速率；需要研究 工业产品如何航天化、相控阵列天线小型化、 星间光动态跟瞄等技术。 在网络的管理和控制域，包括运控中心、网管 中心、信关站和融合的核心网，为完成星网管理、 用户管理和服务支撑等任务，需要研究地面关 口站与星座网络间的弹性高效动态路由协议， 支持多层卫星星座智能切换的超分布融合核心 网等新技术。

2.确定性体验

为满足家庭场景下办公和学习等业务需求、企 业场景下安全和可靠性生产的需求，通信网络 要能做到确定性体验。

1) 三级时延圈：20ms/5ms/1ms 时延圈满足 差异化业务诉求 未来 10 年，互联网流量模型将发生颠覆性的变 化，从目前服务消费娱乐的“自上而下”内容 流量转变为服务全行业智能化的“自下而上” 数据流量，智能机器产生的大量数据需要在数 据中心处理。为协调电力和算力的发展，构建 全社会绿色算力，网络需要服务于未来数据中 心的集约化布局，根据不同的业务需求，以用 户为中心构建骨干、城市群、城市内三级时延圈， 满足 20ms、5ms 和 1ms 的不同业务诉求，并 可以根据业务属性通过网络层面直接进行实时 调度，实现全社会算力的绿色和高效。 除了通过网络架构构建三级时延圈，对业务时 延进行系统性保障，业界还需要对网络端到端 的确定性技术进行研究。

基站等城市全场景。全光传输向大型企业、楼 宇、5G 基站等末端延伸，万兆接入支撑各行业 数字化转型，1ms 入云入算，赋能 F5G-A+X， 5G 2B 等行业应用扩展。到 2030 年，政府机构， 金融机构，重点院校和科研机构，大型医院， 大型工业企业所在场所以及县以上开发区和产 业园区的传送网 OTN 覆盖率将达到 100%。 家庭宽带、政企、5G、数据中心等业务的汇接 点，由全光网统一传送，实现多技术协同，业 务智能分流，支持各类业务的一跳入云入算。 到2030年，每万人将会拥有4个全光OTN锚点， 其中 100G 锚点会占据 25%。 无线接入的场景下，随着算力/数据向边缘下移， 无线部分的时延在整个端到端网络时延中的占 比可达到 30%~60%，缩减无线部分时延成为 改善端到端会话体验的重点。但无线空口的共 享特性决定了多用户复用资源导致实时性和高 速率难以得到保障。未来业界需要研究多载波 聚合技术、多天线空分技术，通过载波配置和 空口容量提升，运用差异化分层分级调度策略， 在多频段广义载波内提升业务在时延约束下的 带宽，为应用提供确定性体验；智能化的核心 网需要建立智能闭环体验保障机制，做到实时 体验的感知和调度，保障业务的确定性体验。 光纤接入的场景下，目前基于时分复用（TDM） 的 PON 技术上行采取突发模式来防止冲突，难 以满足低时延的要求，未来需要研究频分复用 （FDMA）技术，允许多个 ONT 终端并发，从 根本上保障低时延要求。同时PON与OTN结合， P2P 或 P2MP 的联接方式，让用户接入带宽可 以达到 100G 以上，一跳入云减少时延。 广域网络则需要改变目前尽力而为的转发机 制，需要研究 PHY、MAC 层的协议改进，集成 SRv6、iFit、RDMA广域无损、确定性IP的新技术， 实现端到端时延可按需保障。

2) 端到端切片：为垂直行业打造更加适配的 逻辑“专网”和服务 端到端切片为各行业提供独立运行、相互隔离 的定制化专网服务，是服务垂直行业的关键切 入点。端到端切片是一种有 SLA 保障的网络 虚拟化技术，在网络基础设施上隔离出不同的 逻辑或物理网络，满足不同行业、不同业务的 SLA 诉求，包含无线切片、承载网切片、核心 网切片技术及端到端的管理与服务。 无线切片技术：无线切片可分为硬切片、软切片。 硬切片通过资源隔离实现，如为特定切片静态 预留 RB（Resource Block）、载波隔离等；软 切片通过资源抢占实现，如基于 QoS 的调度、 动态预留 RB 等。目前网络已经实现了基于优先级为不同切片提供速率保障，需要进一步研 究针对不同切片提供最合适的 PHY/MAC/RLC/ PDCP 层无线协议，比如针对 URLLC（超可靠 低延迟通信）切片提供具有低时延编码方式的 PHY 层、HARQ 机制优化的 MAC 层。 承 载 网 切 片 技 术： 承 载 网 切 片 分 为 物 理 隔 离、 逻 辑 隔 离。 物 理 层 隔 离 技 术 有 光 层 的 fgOTN(Fine-grain OTN)，通过不同的波长或单 波长内的 fgODU 承载不同的业务；有 MAC 层 的 FlexE(Flex Ethernet)，通过时隙调度实现业 务隔离。逻辑隔离技术有 IP 层 SRv6 Slice-ID、 流量工程（TE）、VPN 等，通过标签与网络设 备资源预留方式实现业务逻辑隔离。物理层隔 离和逻辑层隔离技术上互补，可以为承载网提 供确定性和灵活性兼顾的网络能力。未来业界 需要进一步研究 FlexE 与 TSN、DetNet 的拥塞 管理机制、面向时延的调度算法、高可靠冗余 链路等技术的融合，以及 PON+OTN/IP E2E 切 片能力，提供确定性时延和零丢包的物理切片 技术、小颗粒度的接口等。

核心网切片技术：在 5G SA 架构中，微服务是 核心网网络功能的最小模块化组件。未来业界 需要结合三级时延圈的要求，支持将微服务按 业务需求灵活编排形成不同的切片，并根据时 延带宽需求，把切片微服务灵活部署在不同的 网络位置。 端到端管理与服务：3GPP 中定义了端到端 的切片管理功能 NSMF（Network Slicing Management Function），通过 NSMF 拉通各 子域 NSSMF，形成端到端自动化切片，满足切 片业务的弹性开通、扩缩容诉求。面向 2030， 业界需要进一步研究切片 SLA 的感知、精确度 量和调度，实现切片的自动化闭环控制。此外， 切片能力还需要面向垂直行业提供服务，让行 业客户能够灵活按需定制，未来如何满足行业 客户对切片的 CRUD（Create/Read/Update/ Delete）诉求，切片与客户专网、边缘业务的 配置协同等问题，仍需继续研究增强。

3) 5 个 9 以上高可靠：满足行业生产控制系 统要求，使能企业全要素上云 传统企业管理和生产系统以“人”为中心，基 于 ISA-95 金字塔模型构建，包含 ERP、MES、 SCADA、PLC 等多个系统，未来智能化企业将 以“人 - 物”协同为基础，构建云、边、物、 人扁平化新架构。 当前企业云化主要需求是非实时的 ERP 和 MES 系统，对云网的可用性要求为 3 个 9（99.9%）。 2030 年，随着企业全要素上云，实时系统如 SCADA、PLC 对云网（边）的可用性要求将大于 6 个 9。

提升无线接入网络可用性是未来主要研究方向， 目前 5G 已经提供了 URLLC 的基础可靠性，在 港口、煤矿等场景下可用性已经可以达到 4 个 9（99.99%），未来移动网络将通过引入 AI 技术， 更好地预测信道衰落特征，识别信道变化的包 络，提升单位频谱可支持的 URLLC 连接数，通 过智能化预测和干扰跟踪以及 E2E 协同等方式 将移动网络可用性提升到 5 个 9。 单一数据中心受限场地规模、电力供应等问题， 无法持续扩充算力硬件，通过与其它数据中心 协同进行分布式训练，可有效突破算力瓶颈， 是未来算力发展的方向。相应的网络连接需要 达到 6 个 9 及以上的可靠性，确保模型训练的 高效可靠，大幅减少因为数据传输中断或重传 带来的时间和成本损失。

3.智能原生

1) 自动驾驶网络：网络向 L4+ 高阶智能化方 向持续演进 自动驾驶网络作为网络自动化发展的高级阶段， 通过数据与知识驱动的智能极简网络，实现网 络自动、自愈、自优、自治，使能新业务并实 现极致客户体验、全自动运维、最高效资源和 能源利用。 当前自动驾驶网络还处于 L2~L3 的发展阶段， 具备部分和条件自治的能力，系统可以根据 AI 通信大模型在特定的外部环境中面向特定单元 使能闭环运维。未来自动驾驶网络还将向高阶 智能持续演进，可以在更加复杂的跨域环境中， 面向多业务实现整个生命周期的闭环自动化能 力。（表 8 自动驾驶网络的分级定义） 为了支撑自动驾驶网络向 L4+ 等级演进，我们 需要研究以下关键技术方向。

第一，在管理和运营层面，通过统一数据建模， 使数据和功能/应用解耦，数据跨层保持一致性； 构建网络的数字孪生，结合仿真技术实现对真 实网络的分析和操控。具体业界需要对以下技 术点进行研究。 • 基于目标的自适应决策架构：从传统面向功 能实现的架构演进到基于多目标的决策架构， 构筑应对复杂不可预测环境的系统能力。需 要重点解决如下几个关键挑战：系统多个目 标之间可能相互冲突、提高环境的可预测性、 自治系统与其他自治系统或人类一起协作。 例如：通道级 / 模块级 / 设备级 / 网络级的 节能需要突破时间、空间、频率、功率等多 目标协同优化算法。从网络视角需要同时兼顾用户吞吐率和网络整体节能效果，未来需 要进一步在保障多用户的 SLA 确定性服务的 前提下，同时满足网络和终端节能的多目标 优化需求。

模型驱动和数据驱动混合架构：模型驱动要 求在设计阶段完成详尽的风险分析，识别各 种有害事件，其优点是可信任、可解释，适 用于关键任务。数据驱动通过机器逐步取代 人类的态势感知和适应性决策能力，应对复 杂的不确定性场景，是迈向自动驾驶网络的 第一步，其优点是性能高，缺点是与训练样 本空间相关、可解释性差，以及跨网元和场 景的泛化性问题。 • 基于语义的意图：自动驾驶网络自治系统间 通过意图化接口极简交互，对外屏蔽内部差 异化的实现过程，开箱即用。不关心彼此的 实现，只关心结果的目标达成，实现系统间 的解耦，包括用户意图、业务意图、服务意 图和资源意图等四个类别。 • 网络数字孪生：在数据感知方面，研究高性 能网络近似测量，实现近似零误差测量。在 建模与预测层，构造高精度近似仿真模型， 研究通过网络演算、排队论，提供有理论保 障的 SLA 高性能仿真。在控制管理方面，通 过快慢控制结构理论求解网络巨系统的资源 分配与优化问题。

自动驾驶网络 L4/L5 能力达成不仅取决于软件 系统的进步，还必须结合网络架构、协议、设备、 站点和部署方案的简化，以极简架构抵消网络 连接复杂性。

2) 边缘智能原生：通过云原生和 AI 技术重构 智能边缘 在通信网络 2030 架构中，云核心网将综合云原 生的灵活、开放以及 AI 面向业务的感知能力构 建边缘智能原生。 边缘智能原生要支持基于 AI 的业务感知能力： 一方面，面向消费者的个人网络将针对全感全息 类通信业务提供高效编解码、传输优化、体验保 障、协同调度的能力，同时面向大模型应用为终 端提供算力卸载。另一方面，面向行业的专用网 络则可基于确定性操作系统，强化系统调度框架， 为千行百业提供业务保障。如基于 MEC 的 5G ToB + AI 推理服务，以机器视觉处理为例，在边 缘侧采用 AI 图像特征识别的处理方式，可以降 低骨干传输带宽要求，并提高业务实时性。

边缘智能原生要支持 Mesh 互联和水平算力调 度：网络将连接多级算力资源池，为实现算力 的高效使用，网络将需要能够对各种算力资源 进行感知。首先，算力感知要研究如何对 AI 业务的算力需求进行度量、建模。算力网络中 计 算 芯 片 多 种 多 样， 如 CPU、GPU、ASIC、 TPU、NPU 等，需要准确度量上述芯片的算力 大小、适用的业务类型；其次，算力网络中的 计算节点需要将其算力资源信息、算力服务信 息、位置信息发送到网络节点，实现网络对算力、 存储等多维度资源和服务的感知，需要研究新 型算力路由控制和转发技术，如基于 IPv6+ 的 算力状态通告、算力需求感知和算力路由转发 等；最后，网络不仅要感知算力，还要能够灵 活匹配不同物联网终端的场景，根据华为预测， 2030 年全球 IPv6 的渗透率要超过 90%，以满 足万物互联的需求，需要研究层次化 IPv6 地址 架构和超大规模的高速寻址和转发的创新技术， 既满足轻量级协议需求，又能兼容传统 IP 网络， 实现从数据到计算的全球可达。