第三届未来网络发展大会

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物联网边缘环境中的新型网络及其关键技术

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各位代表,大家上午好!借这次网络发展大会的机会,我们一起来探索一下,在物联网时代,对我们未来信息通信网络它的需求和期待,以及我们在这个领域所做的一些探索。我今天的报告是物联网边缘环境中的新型网络及其关键技术。

物联网时代,对于我们信息通信领域来讲,是一场革命,这个革命对未来网络来讲,就是我们目前的信息化时代,我们是以网络为中心的服务,网络牵引我们整个社会的发展,但是在物联网时代,我们的背景是土地革命,是以服务为中心的网络,网络是支撑,服务是中心,如何面对服务提供的网络是我们的一个目标,所以这使得我们传统的通信领域面临的一场革命,这场革命就是说要把这种督导式的产业和碎片式的末端,包括各种数据、终端、人、事物和各种业务,都有网络的形式给连接起来,构建一个智能化生产服务的一个环节。物联网不是一个切入,是面向未来智能化的生产和服务,因此这个时候我们看到的,还是一张网,但是这张网络不是过去的网络,站在用户角度,我们看到的还是一种网络,可这个网是一个未来的网。因此未来的网络关键在哪儿呢?物联网这样对我们进行了描述。

就是采用网络的形式将位于信息服务空间,我们过去是一个信息传输的空间,信息服务空间所有的事务,包括人机物在内所有实体和虚拟的对象,看得见和看不见的都是我连接的对象。用网络的形式连接起来进行一个信息的传输和交互,这是我们熟悉的。我们现在把人用网络连接起来,也是做信息的传输交互,但是传统的网络到此就结束了,剩下的事情就是人去完成了,可是对于物联网来讲不仅如此,还要对连接的物体进行智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理,这是国际电联对它的定义。还要实现类人化,具有人智商的知识学习、分析处理、自动决策和行为控制,这样的事情过去和现在都是人在做的,可是未来希望任何事物被网络连接起来,也要实现这样的效果。当非人的终端,非智能的物体被网络连接起来以后也要实现这样的效果。一个智能化的时代即将到来。我们面向不仅仅是传统空间,是人使用网络进行信息的传输和交互,打电话、上网、发短信、传数据、看视频,不仅仅如此。

面向的是把互联网渗透到所有的产业,互联网+,去构建一个智慧化的信息工程。我们现在所熟悉的智慧交通、智慧健康、智慧农业、智慧城市等等,这是我们面向的未来,即便我们看到了,但是现在的这些产业,我们现在看到的所谓智慧交通、智慧健康等等,现在还是利用已有的维罗去为他做一些新的探索,所以本质上现在还是在做信息化,这是未来我们希望的。所以我们看一下未来物联网的场景可能不一样。它的场景很复杂,我们现在看到了很多物联网的场景,我们只是看到了传输的这一块,区别在哪儿呢?

我把它提出了几点,跟我们现有网络可能有点颠覆性的,几乎是不一样的产品。第一,我们看一下它的连接对象,不仅仅是包括人机物在内全维度的,全维度、多模态网络,所以是一种全维度的,所有的客户端都是用网络连接的对象,这是现在网络做不到的。第二所有的末端和所有应用多终端、多业务,还有概念协同。现在是固定的两个终端,作为收发终端对网络固定的结果,进行信息的收发,但是未来物联网环节中是多终端、多业务,不是按照需要协同进入,去完成一个智能化的生产服务。

第三,是面向服务驱动,而不是传输驱动的多网协同和资源共享,就是在一个服务过程中,让服务提出需求的时候,我们要让公网来进行协同,所有的资源都要进行共享,现在网络不是,你在通话的时候,总是一个单一的网络,只能是一个信道一个网络,资源相互之间是孤岛,不能共享。最后是个性化的多域协同,我们知道德国工业4.0,其中重要的一点就是个性化的定制,所有产品个性化定制,因此在物联网的环境中服务也是个性化的,每个人都是不一样的,是多域协同的,而且要求网络是时变的,网络要能够协同。服务过程中网络不断在变化,现在的网络是不能变化的,我们知道现在网络你在通信的过程中,一旦变化就中断了,那就是故障,那就出问题了,所以我们看一下,这些物联网环境对我们网络的需求,是对我们现有网络是一种颠覆,是一场革命。我们要探索物联网环境下多域主动协同的无线服务网络,这就是物联网环境中对我们提出的未来网络。多域不是单域,现在是孤岛,主动协同,我们现在网络是被动的,是人机使用网络,但是未来物联网环境是网络主动协同。

无线我们是传输网,未来是无线服务网,所以这样的一个网络的革命,对我们信息通信行业,对我们这些做传统的无线通信和通信领域的人来讲是一次挑战。我们看一下这样的挑战有没有什么启发呢?自然界给我们一些启示,我们看一下在大自然当中,各种生态,各种物种,各种生物,他们是和谐共生的,大规模的这些生物,这些生态,各种物种,这种动物飞禽,我们的鱼类,大规模高速的移动,相互之间形成了一种特定的场景,非常有序,他们相互之间大规模的这些物种之间都在协同,因此这样的一种状态,这样一种和谐的环境,一定是有一种网络的方式,使得所有的这些物端,所有的生物之间都有一种信息交互的模态,这是什么模态,这是一种什么样的网络呢?一定是有一种形式。

这给我们未来网络探索一种启示。我们可以把它理解成是网络空间的群集运动,它是一种现在叫群治的智能,就是生物群体呈现出来各种协调有序的大规模集体运动的模式。未来在物联网环境中间大规模的物端,要协同去工作,不是两个终端之间的协同工作。所以我们可以理解为未来需要,就是创建未来智能服务空间所需要的群智和谐、服务驱动的一种新型网络。我们归纳一下科学问题在哪儿呢?就是这种网络,跟我们现在网络就是做信息传输,因此要传输我们就要无处不在的传输,网络就要无处不在进行覆盖。我们需要任何信息的传输都能保证。所以我们需要带宽要速率,我们要低时延要高可靠,要保证它的安全,我们任何业务在网络中传输的时候,你都要保证我的质量和容量,这就是我们传统通信对网络的理解和能力。

我们探索一下未来物联网环境中它的网络的能力,是不是发生了变化呢?这样看一下,未来智能,我们提出的叫智能协同网络,能力的需求,可能是这样去描述的。就是说我们要实现边缘环境全对象,也就是全要素,所有的末端之间相互之间主动协同交互。可不是我们人的世界里面,人与人之间通过网络进行协同交互,是做到所有的对象,在我们边缘环境里面,都能够主动注意一下,这些终端是非智能的终端,要能够做到主动的协同交互,什么网络,能多个终端,大规模的物端之间主动协同交互呢?还要提供更重要的提供全对象之间,智能化协同服务的能力,不仅仅是协同交互,还要做到自己主动去协同服务的能力,他们自己完成生产服务的一个效果,像人一样,这就是智能化的时代。

一个什么样的网络能够满足这样的要求呢?所以我们对未来网络,在物联网环境下未来网络的研究目标,就是探索一种人的实现边缘环境,全对象主动协同服务的需求,新型网络。去研究它的体系架构和系统关键技术,因此,我们对未来网络结合提出了这样三个功能,第一,我们需要对全维信息的在线感知,因为现在的感知是人在做,人获取了自然界,社会所有的信息,通过网络进行人与人形成的交互,这是未来,我们要让未来的网络能够在线进行实时感知,人也是这样,今天我们在会上,我们感知的就是会议的人,跟其他世界的发生一些,目前来说并不需要。

第二,要按需接入,所有对象按需要来进行接入,不需要给休眠掉。因为大规模的网络,我们没有这么多资源和网络,把所有的终端都连接到网上,按需接入,最后更重要的是,对按需接入所有的对象,我们要让它按需选择,他们去选择,去满足各种各样智能化生产的要求。

这就是我们对未来网络的三个主要的功能需求。因此我们在探索,这种未来网络的体系架构可能是什么呢?是个扁平式的,我们看,把它分成五个功能结构,第一,它得有服务环境,服务环境中所有数据信息把它抽取出来,把它获取以后,形成一个数据的环境,面向服务的数据环境。第二,所有的这些末端数据和资源,要能够协同交换,我们知道,我们现代的网络之所以形成,是因为有交换的能力,因为人与人之间在复杂的网络中间,要形成一个信道,使得我们任何两个终端之间都通过这个信息进行交换和交互。

未来的网络是多终端之间,也得有一种协同的关系,这种协同要通过交换来实现,所以我们把它也用一种交换的概念来理解,但是这是一种协同交换,是大规模终端之间的协同交换,这种协同交换是一个什么概念?如何形成。要边缘控制,我们要对边缘进行控制,边缘基础是关键,我们现在知道边缘的技术,现在已经成为热点,边缘计算、人工智能、区块链、标识,各种边缘处理,包括边缘的一些硬件和软件,边缘控制是后面的一个热点。

第三,传输空间。另外,已有网络的资源统一在一个传输空间里面,让我们面向服务,面向边缘环境的服务去进行适配,这个传输空间要抽象出来,最后还得有一个大脑的服务平台,把各种人类的资源都统一在一个服务平台上进行统一的管控。关键技术包含这样几点,一个是边缘控制和边缘支撑,在未来的网络当中,在未来信息网络当中,边缘控制和边缘计算是我们要重点关注的。什么样的协议,什么样的系统。第二,边缘网络的多域协同交换。传统的交换,我们知道很熟悉了,我们链路交换,我们从链路交换到IP交换,从硬交换到软交换,交换技术是促进了现代信息网络的一个主要的推手。但是未来的物联网环境中交换是什么概念呢?是多终端之间的协同交换。

第三,多终端之间如何协同?我们两个人之间协同通过网络可以进行的,个非智能的末端之间,大规模的非智能末端之间如何协同,而且智能化的协同,让它去聚合,虚拟聚合,也就是说面向一个服务聚合了,但是一个服务完成,它回到原始状态,所以这种虚拟聚合的多终端,这个技术到底怎么做?

第四个关键技术,就是多网协同。在一个服务的过程中,在边缘环境服务过程中,多个网络是需要协同的,去满足一个服务的需求,所以这种网络是一个虚拟重构的,多个网络的资源要协同控制的,你怎么去控制。我们看到这个网络是时变的,在多个网络之间不断进行变化,因为服务是变化的,不像我们现在通信,你打电话,讲话不能断,一断断了就重打,一个服务重新来。但是未来在一个生产服务的环境中智能化,是不断地在变化的,所以网络要跟着它在变,现在的网络恐怕实现不了这样的要求。

我们看这样的一个网络,多个节点之间,网络属性在发生变化进行重构的。因为任何一个末端,任何一个对象,它可能属性有若干个,就像我们一个灯泡,一个灯泡它可能会发热,那是用来照明,发车用来取暖,发光用来照明,放在交通路口作为信号,作为灯笼挂在树上是用来节日的装饰。同一个对象属性不一样,因此构建的网络环境可能也会发生变化,因此这样的,随着时间的变化,属性发生变化的时候,这种网络结构是发生变化的,它是一种智能化的重构。

我们在实际环境中,边缘环境中,这种网络的形态,跟我们现在的网络形态发生了不同,这种网络也不是现在的我们所熟悉的接入,我们现在熟悉,也面向传输需求的时候,我们很多的网络都很熟悉。但是未来的网络结构是面向服务的,所以这种网络是什么样的网络。未来边缘环境网络资源是动态协同组织的,多个网络节点,任意终端节点之间,就像一个神经网源是智能化进行重构的,把资源是面向服务驱动来进行重组,这个网络结构突破方式到底是什么东西。

边缘环境多网还有多元协同控制,资源能够协同组织了,我们还要对它协同控制,我们看到了平面的天空的,海洋的,我们交通的各种网络,可能都会在发生时变,一个过程,网络的结构是不断变化,所有的终端相互之间逻辑关系都在发生变化。

再有,我们通信里面熟悉的无线通信,天线射频很重要,但是在物联网边缘环境中天线射频可能也要发生概念上的变化,不是仅仅解决传输问题的,也不是像我们基站,手机天线这样的东西,形态,性质、功能,以及材料,以及时样都发生变化,可能就是眼睛中的螺丝钉,可能就是项链上面的一个环节,可能是你身上的一个钮扣,也可能是我们指战员的一个帽徽,可能的天线射频都会发生变化。频谱资源很重要,因为物联网大规模的介入应当,原则上都是用无线方式,你不可能一个末端用网络连接拖一根线。国际电联也提出,马上要开世界无线电大会,我们带着全国的项目组在研究物联网环境中MTC的频谱资源如何统一使用的问题,频谱资源要协同使用,管理技术到底要怎么做。

还有标识,通信领域都很清楚,每个人有手机,我们家庭电话都有,任何一个信息终端都有一个地址,我们通过寻址找到你的终端,但是未来物联网环境中所有的末端,虚拟的和实体的,都要通过一个标识给它进行身份的认定。所以我们这种把实体和虚拟对象的身份,我们统一叫做标识。我们把它分成三类叫对象,每个对象都有一个身份,基站、手机,网络的节点都有标识,但是通信的终端,通信的设施在不做通信服务的时候,就是一个对象,所以这些标识是可变的,最后还有应用标识,各种末端在面向服务的时候标识都不一样。

这是我们最近在探索,围绕这样的技术,我们也做了一些研究和探索。这是我们在边缘环境中的智能控制系统,我们通过控制系统做了一些验证和演示,这些各种各样的边缘控制终端,这是我们做的环境,一种场景,在这种场景中,通过我们的边缘控制系统,来做网络的变化。我们看到这个网络自己在时变,节点,网络的状态,信道的特征,以及服务的内容发生变化的时候,网络自己在进行重构,所有的信道,我们看到了,这个就是不同的信道,业务在发生变化的时候,信道也在重组,信道也在进行协同时变。

假设我们看到某一个中间网络节点出现故障的时候,我们看到网络自动会调整,会补偿,是在网络进行了一个重构,网络是虚拟的,不是一成不变的,不是固定在那儿的。当一个服务完成的时候,又回到原始状态,我们看到这种网络的环境确实跟原来是不太一样的。这是我们做的一个虚拟边缘环境资源的一个虚拟管控平台,这是我们网络资源的虚拟管控管理,这是我们实验室的环境,又出现一边,业务,包括人和物,和设备我们进行统一的管理,包括传输的数据,各种业务都在发生变化。这是我做的验证,谢谢大家!