袁凱

以自智網(wǎng)絡(luò)、無源物聯(lián)為框架，以400G骨干傳輸為軌，下一代網(wǎng)絡(luò)正全速駛來。

當(dāng)藍(lán)色宋體字塊第一次在電腦顯示屏上浮現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)聊天室成為人們最新奇的“玩具”時，沒人預(yù)想到如今的網(wǎng)絡(luò)能承載雙千兆的信息洪流；當(dāng)?shù)谝粋€線上店鋪里陳列好琳瑯滿目的商品時，沒人想到這種基于互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的新經(jīng)濟(jì)形態(tài)今日依舊保持著強(qiáng)勁的增長勢頭；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)械控制、數(shù)據(jù)審核、身份體系認(rèn)定等線下實體第一次綁定時，也沒人敢肯定普通物體能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通，達(dá)到萬物數(shù)據(jù)化、萬物智聯(lián)化……1969年，互聯(lián)網(wǎng)正式誕生。五十多年來，互聯(lián)網(wǎng)一次次地挑戰(zhàn)著人們的想象力。若說數(shù)十年前的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展是在白紙上作畫，如今逐漸完備的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)又該去向何方？下一代網(wǎng)絡(luò)將是什么模樣？

回到當(dāng)下，人工智能大模型的快速發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。自智網(wǎng)絡(luò)、全光底座、IPv6、6G網(wǎng)絡(luò)、算力網(wǎng)絡(luò)、智能物聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生、低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、綠色通信網(wǎng)絡(luò)……在可擴(kuò)展性、移動性、服務(wù)質(zhì)量、安全可信和綠色節(jié)能等方面，互聯(lián)網(wǎng)正在演進(jìn)革新，未來互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的研究已成為世界性的技術(shù)難題，是決定未來經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

自智網(wǎng)絡(luò)共識已成

高帶寬、大連接、低時延、高可靠——網(wǎng)絡(luò)能力已經(jīng)和大數(shù)據(jù)、人工智能不斷融合，賦能千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。與此同時，網(wǎng)絡(luò)自身作為這場變革的策源地，也在進(jìn)行著自身的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。而這就是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新階段：自智網(wǎng)絡(luò)。

自智網(wǎng)絡(luò)概念于2019年誕生。它是指無需人工干預(yù)或僅需最低限度的人工干預(yù)就能夠自主運作的網(wǎng)絡(luò)，旨在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)全生命周期的自動化、智能化運維能力。自智網(wǎng)絡(luò)是“意圖驅(qū)動”的，人只需要把“意圖”告訴網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)會自主規(guī)劃最優(yōu)方案并自動執(zhí)行任務(wù)。自智網(wǎng)絡(luò)具備自服務(wù)、自發(fā)放、自保障能力，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供零等待、零接觸、零故障的使用體驗，做到把復(fù)雜留給運營商，將極簡帶給使用者。在2023年9月的哥本哈根全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型峰會上，自智網(wǎng)絡(luò)成為峰會的重要議題之一。越來越多的專業(yè)人士認(rèn)為，自智網(wǎng)絡(luò)將在各領(lǐng)域的增長和創(chuàng)新中發(fā)揮重要作用，更智能的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施將促進(jìn)整個社會的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。

全球范圍內(nèi)，部分運營商開展了自智網(wǎng)絡(luò)的推廣和實踐，并已經(jīng)取得可觀的商業(yè)、社會價值的雙重增長。以中國聯(lián)通為例，目前已經(jīng)將自智網(wǎng)絡(luò)“三零三自”的理念演進(jìn)拓展為“四零四自”，后者較前者增添了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量自優(yōu)化與用戶安全零風(fēng)險的要求。

與自動駕駛一樣，自智網(wǎng)絡(luò)等級同樣做了從L0到L5的六個階段區(qū)分。L0被稱作人工運維，系統(tǒng)提供輔助檢測能力，所有動態(tài)任務(wù)都需要人工執(zhí)行；L1是輔助運維，系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先配置，執(zhí)行特定的重復(fù)性子任務(wù)，以提高執(zhí)行效率；L2是部分自智網(wǎng)絡(luò)，在特定外部環(huán)境中，系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)定義的策略或規(guī)則，面向特定單元使能自動化閉環(huán)運維；L3叫作條件自智網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可以實時感知環(huán)境變化，并在特定網(wǎng)絡(luò)專業(yè)中進(jìn)行自優(yōu)化和自調(diào)整，以適應(yīng)外部環(huán)境；L4自智程度更高，系統(tǒng)可在更復(fù)雜的跨多網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域環(huán)境中，實現(xiàn)業(yè)務(wù)和客戶體驗驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測式或主動式的閉環(huán)管理，從而進(jìn)行分析并做出決策；自智網(wǎng)絡(luò)的終極形態(tài)是L5，系統(tǒng)具備面向多業(yè)務(wù)、多領(lǐng)域、全生命周期的全場景閉環(huán)自治能力。

現(xiàn)階段，電信產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)正不斷評估自智等級水平，規(guī)劃相關(guān)能力建設(shè)，目標(biāo)是在2025—2027年期間實現(xiàn)L4。在2023年自智網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展論壇上，中國信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所主任工程師程強(qiáng)表示，產(chǎn)業(yè)各方應(yīng)協(xié)同發(fā)展，深度挖掘行業(yè)生產(chǎn)對網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)體驗的需求，加速自智網(wǎng)絡(luò)價值轉(zhuǎn)化，夯實L3，邁向L4，賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)和行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

程強(qiáng)認(rèn)為，如今自智網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨三大挑戰(zhàn)。首先是理論挑戰(zhàn)，當(dāng)前AI技術(shù)學(xué)習(xí)仍缺少集中匯聚的海量標(biāo)注數(shù)據(jù)，較難適應(yīng)多變的現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境；其次是架構(gòu)挑戰(zhàn)，自智網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)是從超級復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向超級智能系統(tǒng)演進(jìn)，業(yè)內(nèi)仍缺乏構(gòu)建超級智能系統(tǒng)的框架體系；最后是落地挑戰(zhàn)，網(wǎng)絡(luò)高等級自智需要“網(wǎng)元、網(wǎng)絡(luò)管控、OSS與BSS”跨層協(xié)同，落地難度較大。

挑戰(zhàn)之下機(jī)遇猶存，面向未來，程強(qiáng)認(rèn)為有三大可行之策。一是更多產(chǎn)業(yè)伙伴加入“自智網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)航者計劃”，加快制定行業(yè)統(tǒng)一的分級和成效衡量標(biāo)尺，定義L4標(biāo)準(zhǔn)；二是產(chǎn)業(yè)各方共同挖掘行業(yè)生產(chǎn)對網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)體驗的需求，為運營商自智網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)指引方向；三是更多產(chǎn)業(yè)伙伴加入PlugFest互操作，打造更多端到端的L4解決方案。

無源物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建萬物互聯(lián)

與App相連，實現(xiàn)精準(zhǔn)定位、實時掌控車輛狀態(tài)的共享單車；通過安裝地磁感應(yīng)，連接進(jìn)入停車場的智能手機(jī)，實現(xiàn)停車自動導(dǎo)航、在線查詢車位的智慧停車功能；將用氣量傳輸?shù)饺細(xì)饧瘓F(tuán)，無需入戶抄表，且能顯示用氣量及用氣時間等數(shù)據(jù)的智慧燃?xì)狻锫?lián)網(wǎng)技術(shù)存在于我們生活的各個方面，在智能城市、智能交通、智能農(nóng)業(yè)、智能醫(yī)療等各個領(lǐng)域中都發(fā)揮著不可替代的作用。

以上種種設(shè)備都不再需要內(nèi)外電源，似乎有些不可思議。而這，恰恰是未來網(wǎng)絡(luò)的另一形態(tài)——無源物聯(lián)網(wǎng)。無源物聯(lián)網(wǎng)中的“源”指的是電源，其設(shè)備無需連接電源等各種內(nèi)外能源，也能夠正常運行。

第二代身份證、食堂飯卡、公交卡等物品都是日常生活中常見的無源物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。簡單來說，當(dāng)驗卡設(shè)備發(fā)射一定頻率的射頻信號時，我們的“卡”進(jìn)入有效工作范圍后，便會接收到信號并產(chǎn)生感應(yīng)電流從而自行獲得能量，該能量將信息發(fā)送到驗卡設(shè)備，從而實現(xiàn)“卡”和設(shè)備以及主機(jī)之間的通信。從日常生活的使用中不難看出，無源技術(shù)的局限性在于標(biāo)簽和閱讀器必須在足夠近的距離范圍內(nèi)，即通信距離太短。另外，閱讀器讀寫的數(shù)據(jù)比較簡單，讀寫能力弱。

近年來，無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)擴(kuò)展到與WiFi、藍(lán)牙、3G、4G甚至5G通信技術(shù)的新型無源互聯(lián)，可以利用環(huán)境中廣泛存在的蜂窩基站、WiFi路由器、電視塔等收發(fā)設(shè)備發(fā)射的信號作為能量來源，向無源節(jié)點發(fā)送射頻信號，使其可以從中獲取足夠的能量，完成數(shù)據(jù)調(diào)制并主動向接收機(jī)發(fā)送信號，從而顯著擴(kuò)大通信距離。

一枚細(xì)小的芯片承載著繁多的數(shù)據(jù)。正如中國通信學(xué)會常務(wù)理事、物聯(lián)網(wǎng)委員會主任朱洪波所言，無源物聯(lián)網(wǎng)在功耗、成本、部署等方面具有獨特優(yōu)勢和巨大潛力。就實際場景應(yīng)用而言，無源物聯(lián)能夠優(yōu)化資源配置，提高管理效率，促進(jìn)傳統(tǒng)行業(yè)的數(shù)智化轉(zhuǎn)型。在醫(yī)療領(lǐng)域，無源物聯(lián)可以無創(chuàng)地監(jiān)測患者的心率、血壓等生理狀況，并將數(shù)據(jù)無線傳送到醫(yī)護(hù)人員的設(shè)備上，為遠(yuǎn)程醫(yī)療提供可能；在制造業(yè)，工廠可以通過使用溫度和壓力傳感器等無源物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，實時監(jiān)測工廠設(shè)備的運行狀態(tài)，并無線發(fā)送故障警報；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，無源物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如環(huán)境和土壤傳感器，可以幫助農(nóng)民全方位監(jiān)測種植環(huán)境，并自動監(jiān)測土壤濕度、光照強(qiáng)度、溫度等指標(biāo)，從而做出相應(yīng)的農(nóng)事決策。

盡管無源物聯(lián)網(wǎng)有著諸多好處，已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)圈子最新的“流量明星”，但關(guān)于無源物聯(lián)網(wǎng)的研究尚屬早期，相關(guān)技術(shù)仍有很多缺點和痛點尚未解決。能量采集技術(shù)難以提供大規(guī)模、穩(wěn)定的電源，且在能量稀缺的環(huán)境中無源物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能無法正常工作。另外，無源物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的計算和存儲能力有限，可能無法滿足某些復(fù)雜任務(wù)的需求。在無源互聯(lián)網(wǎng)中，能量不再是單一的由高至低的靜態(tài)變化趨勢，環(huán)境能量不斷變化，導(dǎo)致能量出現(xiàn)震蕩，呈現(xiàn)出時高時低的狀態(tài)。

骨干傳輸網(wǎng)跨入400G時代

對于網(wǎng)絡(luò)，用戶最明顯的體驗感來源于速度。

隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)指數(shù)級增長，對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高要求。提升光傳輸系統(tǒng)單波速率與傳輸距離，提高光纖通信系統(tǒng)帶寬利用率，以滿足不斷增長的網(wǎng)絡(luò)流量需求，成為運營商和設(shè)備商的共同追求。

算力的發(fā)展推動著傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)步。數(shù)據(jù)顯示，截至2023年6月底，我國算力總規(guī)模達(dá)到197EFLOPS，位居全球第二，近五年來年均增速近30%；服務(wù)器、計算機(jī)、智能手機(jī)等計算類產(chǎn)品產(chǎn)量全球第一；圍繞算力樞紐節(jié)點建設(shè)130條干線光纜，數(shù)據(jù)傳輸性能大幅改善；算力應(yīng)用廣泛深入到政務(wù)、工業(yè)、交通、醫(yī)療等多個領(lǐng)域。

400G技術(shù)由此進(jìn)入人們的視野。作為下一代骨干網(wǎng)的核心承載技術(shù)，400G具備更的高傳輸速率、更大的帶寬、更好的擴(kuò)展性等優(yōu)勢，能夠滿足大數(shù)據(jù)中心和通信網(wǎng)絡(luò)日益增長的需求，提供更多的數(shù)據(jù)傳輸通道，更好地支持高密度集成和低能耗解決方案。

何謂400G？400G指的是光網(wǎng)絡(luò)單波長400G技術(shù)，是能夠單波長承載400GE以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的傳輸技術(shù)。相比過去的100G，400G的系統(tǒng)帶寬提升4倍，功耗節(jié)省10％，實現(xiàn)算力跨區(qū)域高效循環(huán)，真正做到“以網(wǎng)強(qiáng)算”。如果說傳統(tǒng)的100G骨干傳輸網(wǎng)是普通單車道，那么400G骨干傳輸網(wǎng)就是高速公路上的四車道，行駛的速度和承載的貨物量都得到了提升。中國移動研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所所長李晗表示，伴隨5G-A、6G技術(shù)發(fā)展，以及“東數(shù)西算”工程等戰(zhàn)略的需求，骨干傳輸網(wǎng)在超大帶寬、超長距離和超低時延方面面臨更高的需求，使用了十年之久的100G骨干網(wǎng)技術(shù)能力已經(jīng)到達(dá)瓶頸。

2024年開年，中國信通院發(fā)布《中國寬帶發(fā)展白皮書（2023年）》，總結(jié)了一年來寬帶發(fā)展的新成果新變化。其中提到，目前，單波容量400G短距離傳輸已經(jīng)逐步成熟，預(yù)計2024年將實現(xiàn)長距離傳輸規(guī)模商用。

其實，早在2023年，400G全光骨干網(wǎng)已經(jīng)拉開商用序幕。2023年11月，全球首條1.2T超高速下一代互聯(lián)網(wǎng)主干通路在清華大學(xué)開通，據(jù)未來互聯(lián)網(wǎng)試驗設(shè)施項目負(fù)責(zé)人、清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)與網(wǎng)絡(luò)空間研究院院長、中國工程院院士吳建平介紹，該項目實現(xiàn)了整體技術(shù)水平全球領(lǐng)先，其中，3×400G超高速多光路聚合是該通路應(yīng)用的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。具體而言，是指將三個400G的光通道合并在一起，通過同一光纖傳輸數(shù)據(jù)，形成總?cè)萘繛?.2T的主干通路。

然而，400G要真正實現(xiàn)大規(guī)模商用，還面臨著許多難題。中國聯(lián)通研究院總工程師王光全提到，目前400G需求的主要驅(qū)動力來自傳輸本身，“由于骨干網(wǎng)的光纖量不足，超大規(guī)模地部署光纖光纜也不是一朝一夕能夠完成的，因此需要對系統(tǒng)進(jìn)行升級。”此外，400G系統(tǒng)的光層架構(gòu)升級也為網(wǎng)絡(luò)運維能力帶來了新的挑戰(zhàn)；諸如填充波管理、400G頻譜擴(kuò)展系統(tǒng)與光系統(tǒng)的優(yōu)化升級等技術(shù)難點仍然難以突破。

對于下一代網(wǎng)絡(luò)而言，如今，自智網(wǎng)絡(luò)、無源物聯(lián)網(wǎng)和400G傳輸都處于從理念到實現(xiàn)再到產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵階段，很多應(yīng)用都還處于初始階段，呈點狀發(fā)展。但它們都已不再是一個可選項，而是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必由之路。以自智網(wǎng)絡(luò)、無源物聯(lián)為框架，以400G骨干傳輸為軌，下一代網(wǎng)絡(luò)正全速駛來。