中國工程院院士：鄔賀銓

雷鋒網(wǎng)按：4月17日，在2017全球未來網(wǎng)絡發(fā)展峰會上，中國工程院院士鄔賀銓現(xiàn)場發(fā)表了演講，并講述了未來網(wǎng)絡的展望和5G商用面臨的一些問題。

鄔賀銓強調(diào)，從長遠來看，5G的網(wǎng)速要達到100M，蜂值速率要到100G，流量密度要提高100倍。而要實現(xiàn)這一目標，需要滿足兩個條件：

一、網(wǎng)絡重構(gòu)，運營商則需要考慮空口和網(wǎng)絡的適配，要提供差異性的服務，進一步開放網(wǎng)絡能力。

二、云化，應根據(jù)不同的業(yè)務實行因地制宜，需要采用云集中處理，霧計算、霾計算分級處理的方式。

他認為，未來網(wǎng)絡有超高移動性的業(yè)務、超寬帶業(yè)務、大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務，而這些對帶寬、對實驗、對資源的需求都是不同的，傳統(tǒng)的物理設備我們網(wǎng)絡物理設施是無法根據(jù)這些業(yè)務來配置的，而網(wǎng)絡切片就是關鍵技術。

對于未來，鄔賀銓還指出到2020年，業(yè)界可以爭取實現(xiàn)80%的功能軟件化，利用云和虛擬化、軟件化、切片化來實現(xiàn)整個網(wǎng)絡智能化的重構(gòu)。

以下是鄔賀銓院士的演講實錄，雷鋒網(wǎng)做了不改變原意的編輯：

尊敬的各位領導、各位專家、各位來賓、大家早上好。剛剛休息的時候有記者問我，5G跟未來網(wǎng)絡什么關系？我說5G不是未來網(wǎng)絡，但是跟未來網(wǎng)絡有關。未來網(wǎng)絡它的覆蓋范圍不僅有無線還有有線，未來網(wǎng)絡希望更大，應用范圍更廣。5G在2020年商用，未來網(wǎng)絡可能比這個時間還要晚。

這是5G的標準化時間表，商用時間應該是2020年。今年12月份3GPP完成非獨立標準5G空口化，而且要完成5G網(wǎng)絡架構(gòu)化。對美國、日本、韓國來講，他們希望把5G用在寬帶有線接入上。到明年8月份會有新的標準化，還有正常移動寬帶等場景，到2019年9月份全部適應5G要求。這是講標準化過程，標準化過程是瞄準5G商用時間表。

眾所周知，我們經(jīng)歷第一代移動通信（1G），以蜂窩小區(qū)，GSM，根據(jù)時間不同以區(qū)分。目前，中國移動通信占了中國4G市場的60%，而現(xiàn)在5G都開始了。那么，如果說1G面向個人通信，5G則面向產(chǎn)業(yè)和社會的管理應用，比如說三維電視、可穿戴設備、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、機器人、智慧城市等。

據(jù)國際電信聯(lián)盟觀點，5G業(yè)務分別是50M和100M，5G比4G的網(wǎng)速提升了10倍，無線接口從10秒提升到1毫秒，連接密度提高到10倍，能效提高100倍，可以做到20個G。怎么提高移動性能？網(wǎng)絡流量有幾個因素構(gòu)成，如增加天線數(shù)等等，所以可以看到大規(guī)模天線，超密集主網(wǎng)對應上面的網(wǎng)絡容量公式，除此之外還有各種各樣的無線技術需要支持。

我們今天的主題是未來網(wǎng)絡的峰會，更多的是關注網(wǎng)絡技術。所以我們來看網(wǎng)絡技術的5G業(yè)務跟現(xiàn)有的固網(wǎng)業(yè)務有什么差異？多帶寬，連接更復雜，連接大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，這里需要有足夠的復雜性，正常服務的可信性，減少端到端的復雜性。此外，對移動網(wǎng)絡需要優(yōu)化，數(shù)據(jù)可編程，另外還有保證能效，實現(xiàn)綠色化，增加身份管理，還有多數(shù)據(jù)接入，扁平化和運行維護。所以目前固網(wǎng)的很多業(yè)務需求，還不能滿足5G業(yè)務的一些需要。

5G有兩大需求：網(wǎng)絡重構(gòu)、云化

5G有兩大方面的需求。

1、網(wǎng)絡重構(gòu)

一方面是支撐指標，要實現(xiàn)網(wǎng)速100M，蜂值100G，流量密度提高100倍。在這樣的要求下面，對5G接入網(wǎng)和核心網(wǎng)都需要改造，要有更靈活的網(wǎng)絡架構(gòu)，要實現(xiàn)無線資源優(yōu)化，另外除了云計算以外，還要有移動邊緣計算，控制用戶面和控制面分離，要犧牲移動管理。從運營商來看，也有很多需求。一個空口跟網(wǎng)絡要結(jié)合，就要獨立發(fā)展，要提供差異化的服務，網(wǎng)絡能力要開放，所以歸結(jié)為要犧牲網(wǎng)絡切片和能力開放，當然基礎設施會用到SDN（軟件定義網(wǎng)絡）和大數(shù)據(jù)。

5G網(wǎng)絡架構(gòu)可以分兩大方向，首先要模塊化功能視圖，從兩方面來規(guī)范。另外主網(wǎng)設計是平臺性的，基于NFV和SDN的，實際上網(wǎng)絡技術要多種多樣，包括網(wǎng)絡切片、移動邊緣計算、網(wǎng)絡功能重構(gòu)、控制承載分離、新型移動性管理、多梳理接入以及網(wǎng)絡能力開放。

拿扁平化舉例。這里2G、3G左邊有一個基站，無線網(wǎng)絡控制器，SDN/NFV，另外還有一個分組網(wǎng)關功能，到4G我們已經(jīng)做了一些減化，再上去是SG，S到SSG，然后到4G在5G再減化，直接到EPC，ECP是增強的核心網(wǎng)，可以看到網(wǎng)絡進一步扁平化?，F(xiàn)在移動網(wǎng)也想IP化，實際上移動網(wǎng)是獨立的，通過隧道，通過網(wǎng)關才能連到互聯(lián)網(wǎng)，未來網(wǎng)絡扁平化直接上到互聯(lián)網(wǎng)，使網(wǎng)絡進一步實現(xiàn)扁平化。扁平化目的是為了減少實驗，適應寬大流量。另外傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡基站控制器，還有MMSC，SNGSN。傳統(tǒng)的移動互聯(lián)網(wǎng)從2G到3G，走的是電路交換，到PSPN，數(shù)據(jù)走的分組召喚，通過分組網(wǎng)絡上到互聯(lián)網(wǎng)，也就是說不是純IP?，F(xiàn)在到4G發(fā)展到EPC（就是說這個沒有走電路召喚），未來5G純IP化更確定。現(xiàn)在EPC實際上仍然是按設備中上分類，SGW是網(wǎng)關，然后有任務服務器，還有一些跟用戶屬性、計費有關的單元。在每個垂直里頭有用戶面和垂直面沒有分開，未來5G很可能走到NGC，下一代的核心網(wǎng)是分層。可以看到右圖是水平分開，用戶面和控制面分開，上面還有應用管理和一些業(yè)務管理，未來核心網(wǎng)不但純IP網(wǎng)絡，還要做到控制面和用戶面的分離。

2、需要云化

另一方面，5G網(wǎng)絡要云化。過去，云化就是把基站能力做的很強?，F(xiàn)在有些能力上到云端去，通過云端來集中處理。5G云化需要有接入的云還有控制的云，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的集約化管理，能夠更好調(diào)動網(wǎng)絡資源。這里包括將來支持SDN和NFV。5G出來不等于現(xiàn)有的移動網(wǎng)絡淘汰。如何實現(xiàn)多個移動網(wǎng)絡協(xié)同，也需要利用云的能力來處理。

除了云化以外，我們剛才說很多東西要集中到云。在移動通訊上，我們發(fā)現(xiàn)有些時候不能把所有東西都集中到云。如果所有處理都上到云端，路程比較長，對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)，我們希望是一個低毫秒的過程。什么東西都放到云端再處理再回來，這個時間很長。如虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實，往往需要20G的帶寬才能夠有好的體驗，而且反應要比較快，如果把VR、AR處理都放到云端，這樣處理起來就會占用了核心網(wǎng)絡帶寬。此外，視頻業(yè)務要求我們希望節(jié)約核心網(wǎng)絡的帶寬，并做到就近處理。現(xiàn)在IBM提出在云計算上面還有霧計算，也就是說霧比云更靠近地面，更可以靠近處理。但是，按我的想法這還不夠，應該要在基站上，到交換網(wǎng)中間處理，目前在其底下處理還沒有人起名字，我稱它為“霾計算”。

所以未來的網(wǎng)絡需要云集中處理，同時也需要霧計算、霾計算分級處理，根據(jù)業(yè)務不同因地制宜。

切片也要網(wǎng)絡化

我們既有超高移動性的業(yè)務，時速500公里，有超寬帶業(yè)務，還有大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)，這些對帶寬、對實驗、對資源的需求都是不同的。但是我們網(wǎng)絡物理設施不可能根據(jù)一個業(yè)務配備一個物理設施。物理設施是公共資源，只有通過邏輯上的控制來組建邏輯上的專用網(wǎng)絡，根據(jù)業(yè)務的需要針對性地提供符合業(yè)務質(zhì)量需求的應用。所以切片也要網(wǎng)絡化。

一個網(wǎng)絡軟件化運營平臺，數(shù)據(jù)中心有數(shù)據(jù)中心的業(yè)務，核心網(wǎng)有核心網(wǎng)的業(yè)務，5G有5G的業(yè)務，機器人還有物聯(lián)網(wǎng)，他們會在同一個物理網(wǎng)絡設施上，但是對網(wǎng)絡資源的利用是不一樣的，我們需要有調(diào)度、有協(xié)同，跟這種協(xié)同是純網(wǎng)絡優(yōu)化，需要利用控制面來實現(xiàn)純網(wǎng)的優(yōu)化。還有切片并不是全部的，業(yè)務來了提供切片，業(yè)務沒有了這個切片就要收回，所以切片是有壽命管理，這種情況下需要靈活協(xié)調(diào)。

在這運用華為的一個例子，我們前面有EMBB正常的移動寬帶，有NNTC大規(guī)模的機器通信，有超可靠低實驗，當然還有其他業(yè)務。通過空中接口接進來，給他們分配什么樣的帶寬，他們對時間有什么敏感要求，這些都需要預先感知。另外核心網(wǎng)絡等需要調(diào)度不同的資源來實現(xiàn)服務，這里可以看到藍色和綠色、紅色、黃色對應不同切片來實現(xiàn)需求。比如說這是各種各樣的業(yè)務，用戶端有各種業(yè)務，通過天線，前端有黃的紅的藍的，每個網(wǎng)絡都有基礎設施、有核心網(wǎng)。如果所有都是平均分配的話，實際上業(yè)務可能都會受到集中，都得不到最佳狀態(tài)?，F(xiàn)在實行切片，比如這個紅的就提供支配它所需要的一種業(yè)務，實際上對藍的、黃的業(yè)務也可以優(yōu)化處理，所以切片就能針對業(yè)務多樣化，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的管理。

怎么切片？我們看每一個切片，都有資源層，有數(shù)據(jù)和用戶面，有控制面，還有服務面，當然還有應用以及管理。實際上數(shù)據(jù)面和控制面是SDN支撐的范圍，數(shù)據(jù)面和控制面合起來是NFV支持的網(wǎng)絡，同一個面要同時同個周期管理，單個切片底層是虛擬化的網(wǎng)絡處理，數(shù)據(jù)要支持數(shù)據(jù)、支持分組業(yè)務，支持內(nèi)容分配網(wǎng)CDN還有各種業(yè)務，控制面當然有服務網(wǎng)關、有路由器、有HSS，用戶的服務器等各種各樣。他們通過切片邊緣控制器來控制，最上面是服務，更重要是切片內(nèi)部管理，還有在切片之間的管理，那么這都需要動態(tài)服務。切片對5G來講也是新的挑戰(zhàn)。

另外SDN/NFV，將傳統(tǒng)路由器和控制功能合二為一。根據(jù)地址最短路徑優(yōu)先，并不考慮全局優(yōu)化，所以在大數(shù)據(jù)時代這是比較傻瓜的方式。所以有人希望通過SDN把結(jié)點控制功能集中起來，變成網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，這時候路由器變成純粹的轉(zhuǎn)化功能，當然了超出控制功能都需要控制。實際上SDN可以將互聯(lián)網(wǎng)從過去物連接分組通信一部分回歸到面向連接的分組通信，這個更復雜，需要全網(wǎng)的關聯(lián)控制。那么除此之外我們還希望網(wǎng)元變化，傳統(tǒng)上買交換機專用硬件、專用處理操作系統(tǒng)，還有中間器，現(xiàn)在我們希望通過NFV，硬件是通用的，以X86的通用器，不管是哪一樣都是一樣的，不同的中間件來實現(xiàn)設備不同的功能。所以SDA/NFV是支持網(wǎng)絡的重要手段，也是網(wǎng)絡資源優(yōu)化以及適應大數(shù)據(jù)很好的應用面。所以我們強調(diào)要控制承載徹底分離，控制面是可編排重構(gòu)，用戶面專注于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。

實現(xiàn)智能化重構(gòu)

另外網(wǎng)絡要實行智能化重構(gòu)，這是中國電信提到的2025實現(xiàn)網(wǎng)絡重構(gòu)，網(wǎng)絡彈性部署、快速配置，基礎設施還是一樣的，網(wǎng)絡資源、存儲資源、帶寬資源，通過云管理平臺、控制器，通過網(wǎng)絡功能虛擬化支撐不同的應用，這就是云化。上面再通過SDN類似網(wǎng)絡編排實現(xiàn)優(yōu)化，中國電信提出來希望全國不少于90%的地區(qū)能在IP應用SDN，在邊緣運用NFV，并且希望到2020年實現(xiàn)80%的功能軟件化，利用云和虛擬化、軟件化、切片化來實現(xiàn)整個網(wǎng)絡智能化的重構(gòu)。

說完這個我們再說到5G，通常的移動通信一個基站用戶在基站附近受到很好的協(xié)調(diào)，用戶在蜂窩邊緣信號效果不那么好，未來我們希望用分布式的天線，這樣使用戶在蜂窩周圍也能收到比較好的信號。當然天線之間是互相有干擾的。資源怎么分配、優(yōu)化？需要集中的管理，我們需要大數(shù)據(jù)，搜集天線干擾數(shù)據(jù)，通過聯(lián)合的信號處理，通過大規(guī)模的現(xiàn)狀來抵消，一個無線無干擾，信號就特別大，根據(jù)分析這種方式可以提高兩個量級容量。當然實際上我們還有高密集主網(wǎng)，和其他方案等等?，F(xiàn)在朝著超密集主網(wǎng)，有中央大數(shù)據(jù)管理和聯(lián)合信號處理協(xié)調(diào)。

另外移動通信通常都是一個基站服務一部分用戶，比如說我們現(xiàn)在是綠色，像北京望京住人的地方，晚上很忙，白天這些人都上班，所以基站是忙閑不均，基站利用率很低。過去一個基站一個基站亟待處理，現(xiàn)在為了讓它協(xié)同，我們將其抽出來，這樣一來變成集中的，每個基站都有功能。這個傳輸網(wǎng)，光線傳輸?shù)牟皇菙?shù)字信號。這種方式是集中式。所以是集中、合作、云、綠色的，這也是我們未來5G大規(guī)模商用會采用的方式。

說到移動通訊做到高帶寬，現(xiàn)在頻率可能要擴展幾毫米，外國已經(jīng)規(guī)劃要到70級，內(nèi)部傳輸很大，所以往往需要把光纖引入到基站，包括引入到饋線上面，我們可以把信號，調(diào)制光信號，成為光信號。另外過去我們很多交換放到路由器，就是IP召喚，10毫秒都不止。

現(xiàn)在華為提了方案，是一層半在物理層到第二層之間實現(xiàn)以太網(wǎng)的終極，這樣可以做到毫秒級，其好處是基于原生的內(nèi)核，不需要跑到二層和三層來存儲和查表，而且可以混合用。既有獨占，又有以太網(wǎng)統(tǒng)計服用特征，所以這兩者，是基于最優(yōu)路徑、端到端的硬管道。綠的是一種業(yè)務，藍的是一種業(yè)務，它在峰值限制上面。右邊是混合服務，在所有你可以用的業(yè)務上面都可以填出，這樣就更好的利用了網(wǎng)絡資源。此外，各種硬管道都可以應用，優(yōu)化了網(wǎng)絡資源的利用，也可以支持SDN的控制。當然根據(jù)不同的需要，有些業(yè)務可以走召喚器路由器。未來物聯(lián)網(wǎng)體系現(xiàn)在有很多，有DAN，有NDX、CCN、SDN、SON面向服務網(wǎng)。實現(xiàn)內(nèi)容的交換，在結(jié)點上現(xiàn)在在5G有可能比較看好，當然也不能說就確定了發(fā)展路徑。

我的報告就到這里，謝謝大家！

（PS：關于5G商用，雷鋒網(wǎng)此前也有報道，可在此查閱）

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