通信行业：数字基础设施技术趋势白皮书

数字基础设施技术趋势白皮书中兴通讯版权所有未经许可不得扩散第1页数字基础设施技术趋势白皮书 数字基础设施技术趋势白皮书数字基础设施技术趋势白皮书版本日期作者备注V1.02023.05中兴通讯©2023ZTECorporation.Allrightsreserved.2023版权所有中兴通讯股份有限公司保留所有权利版权声明：本文档著作权由中兴通讯股份有限公司享有。文中涉及中兴通讯股份有限公司的专有信息，未经中兴通讯股份有限公司书面许可，任何单位和个人不得使用和泄漏该文档以及该文档包含的任何图片、表格、数据及其他信息。本文档中的信息随着中兴通讯股份有限公司产品和技术的进步将不断更新，中兴通讯股份有限公司不再通知此类信息的更新。 tQpNoMqNtQrNsPpMtPpRpMrNsPrP7N8QbRpNrRnPnOiNmMwOjMpNnO8OrQrNwMoMzRxNmQrN数字基础设施技术趋势白皮书目录1.前言.............................................................................................................................................52.数字基础设施技术发展的需求和挑战....................................................................................72.1.未来业务发展对于数字基础设施技术的需求和约束................................................72.2.传统的技术发展路径面临的挑战...............................................................................102.3.未来技术发展路径概述...............................................................................................133.更宽的连接..............................................................................................................................143.1.综述...............................................................................................................................143.2.物理层（无线）：5G-A&6G需要更大力度的空分复用及扩展频段.................163.3.物理层（光传输）：单波提速、波段扩展和空分复用..........................................203.4.分组层：兼顾容量和灵活性的分组转发芯片架构..................................................223.5.应用层：基于深度学习视频编码进一步提升视频压缩效率..................................233.6.设备互联：光互联将逐步渗透到设备间及设备内互联..........................................254.更强的算力..............................................................................................................................284.1.综述...............................................................................................................................284.2.芯片架构：DSA&3D堆叠&Chiplet.....................................................................294.3.计算架构：存算一体使得计算和存储从分离走向联合优化..................................314.4.计算架构：基于对等系统的分布式计算架构..........................................................334.5.网络架构：支撑算网融合的IP网络技术实现算力资源高效调度........................345.更高的智能..............................................................................................................................375.1.综述...............................................................................................................................375.2.智能芯片：提高算力/能耗比的技术方向.................................................................385.3.智能算法：多样化分离小模型向通用大模型演进..................................................40 数字基础设施技术趋势白皮书5.4.智能网络：网络自智向L4/L5等级迈进..................................................................426.结语...........................................................................................................................................457.参考文献..................................................................................................................................47 数字基础设施技术趋势白皮书1.前言技术创新是生产力进步、产业发展的核心驱动力。世界经济论坛创始人克劳斯·施瓦布（KlausSchwab）在其所著的“第四次工业革命”中指出，近代以来，人类经历了四次由技术创新引领的工业革命。第一次起始于1760年左右，以蒸气机、铁路的发明和广泛应用为主要标志，使人类从手工工艺时期跃进到机械化生产阶段；第二次始于19世纪末，以电的发明和广泛应用为标志，电力工业、化学工业以及电报、电话等的迅速发展，使人类进入大规模工业化生产时代；第三次工业革命始于20世纪中期，以通信技术、计算机技术、互联网技术（简称信息通信技术，或ICT技术）为主要标志，人类进入自动化生产阶段；第四次工业革命目前正在发生，是第三次工业革命的延续，但技术创新的速度、广度和影响力以指数级别上升。第四次工业革命以数字化和智能化为主要特征，标志性技术有物联网、大数据、人工智能等，尤其是以深度学习为代表的人工智能技术的突破，使人类逐渐从数字社会迈向智能社会。高效的数字基础设施是数字社会、智能社会的关键支撑。面向2030，产业互联、全息通信、元宇宙、自动驾驶等新型应用对信息通信技术提出了更高的需求。但应该看到，信息通信技术的发展是以19世纪末到20世纪中叶人类在电磁学、量子力学、信息论等数学、物理学的突破为基础的，而近几十年来，基础科学的突破有放缓的迹象，这使得信息通信领域的未来技术发展面临越来越严峻的挑战。传统的技术演进路线面临摩尔定律、香农定理的限制以及节能减排的约束，亟需在基础理论、核心算法和系统架构方面有根本性的创新。国际形势的风云变幻，也对技术自主创新提出了很高的要求。本白皮书是对数字基础设施的未来技术发展趋势的解读，由中兴通讯技术专家委员会集体编写完成。与业界常见的以商业模式、应用愿景、技术需求为主的白皮书不同，本技术白皮书更多地把重点放在技术发展面临的挑战，以及解决这些挑战的技术实现路径上。白皮书第二章介绍了未来的业务场景对于数字基础技术的需求，提出了数字基础设施最关键的三个技术要素是连接、算力和智能。但是这三个技术要素的发展，面临着香农定理极限、摩尔定律放缓和智能本质认知不足的问题，使得未来的技术进步面临很大的挑战。第三~五章分别针对更宽的连接、更强的算力、更高的智能三个方向进行了具体技术趋 数字基础设施技术趋势白皮书势的描述。每个技术方向均描述了未来的技术需求和面临的技术挑战，以及解决问题和挑战的技术发展路径。既有对业界发展现状和主流观点的描述，也有中兴通讯的技术创新和对未来发展的预判。第六章是整个白皮书的总结，同时也针对数字基础设施能力如何更好服务于各行各业提出了我们的一些思考。中兴通讯的技术创新瞄准技术发展趋势、行业发展方向和国家重大需求，依托于政、产、学、研、用各方的协同与支持，目前已经取得了丰硕的成果。我们将继续与产业伙伴一起，共同推动信息通信领域的技术创新工作，为人类迈向数字社会和智能社会作出贡献。 数字基础设施技术趋势白皮书2.数字基础设施技术发展的需求和挑战2.1.未来业务发展对于数字基础设施技术的需求和约束自从1837年美国人摩尔斯发明摩尔斯电码和电报以来，信息通信技术迅速发展，极大地改变了人类生活、生产的方式。通信业务从最初单一的电报、电话到现在涉及人类经济、社会、生活的方方面面。全球数字经济规模持续上涨。2021年，全球主要的47个国家数字经济增加值规模为38.1万亿美元，同比名义增长15.6%，占GDP比重为45.0%[01]。2022年，我国数字经济规模达到50.2万亿元，同比名义增长10.3%，已连续11年显著高于同期GDP名义增速[02]。九层之台，起于累土。高效的数字基础设施是数字经济的核心基础能力。在ToC和ToH领域，新冠疫情带来的工作和生活方式的变化、短视频及直播等应用的爆发、在线教育和远程办公的普及，对于网络带宽和覆盖提出了更高的要求；在ToB领域，从ICT向OT（生产域）的纵深拓展和贯通融合，也对网络性能、经济便捷和安全可靠等提出更高的期望。2023年2月，中共中央、国务院印发了《数字中国建设整体布局规划》[03]（以下简称《规划》）。《规划》明确指出，数字中国建设按照“2522”的整体框架进行布局，即夯实数字基础设施和数据资源体系“两大基础”，推进数字技术与经济、政治、文化、社会、生态文明建设“五位一体”深度融合，强化数字技术创新体系和数字安全屏障“两大能力”，优化数字化发展国内国际“两个环境”。《规划》指出，打通数字基础设施大动脉，有如下具体要求：加快5G网络与千兆光网协同建设，深入推进IPv6规模部署和应用，推进移动物联网全面发展，大力推进北斗规模应用；系统优化算力基础设施布局，促进东西部算力高效互补和协同联动，引导通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局；整体提升应用基础设施水平，加强传统基础设施数字化、智能化改造。根据《规划》的要求和中兴通讯对于行业的理解，数字基础