2030年数据通信网络趋势研究白皮书

目录 1.0网络的发展和数字技术的进步42.0展望2030年：商业应用的可能性和对网络需求的影响93.02030年关键Net5.5G网络的特点和创新234.0总结与展望35 1.0网络的发展和数字技术的进步 全IP和智能数据通信网络势不可挡 数据通信网络，简称网络（包括园区网、广域网[WAN]、数据中心网络等），代表了电信和企业网络的发展方向。数据通信网络诞生和萌芽于互联网。数据通信网络本质上是由网际互联通信协议（TCP/IP）演变而来，其主要任务是跨地域远程智能传输数据。数据通信网络的相关技术正在飞速发展，物理世界和虚拟世界交互融合，数字时代对网络的需求永无止境。数据通信网络的本质，是其底层的互联网基础设施，这是现代世界实现数字融合的先决条件。 万物互联，网络支撑。未来，数字通信网络将在万物互联的数字化进程中发挥重要作用。但相较于其他数字技术受到的广泛关注，数据通信网络却没有得到足够的重视。 到2030年，无处不在的遥感技术、有线和无线10GE宽带、普惠AI、高性能计算和行业定制应用均将被用于数字基础设施的落地实施。这些技术正在飞速发展，但最重要的问题仍有待回答：现有的ICT数据通信网络是否足够智能、足以处理由于产业的革命性转型以及“元宇宙”这一下一代互联网所带来的海量数据？ 展望工业互联网时代未来10年的发展（例如元宇宙、AI和算力），互联网基础设施将面临诸多挑战，包括确定性网络体验、多云互联、无处不在的可信性、智能运营以及预测性运维等。 通信网络在过去十年中迅猛发展，而即将到来的产业革命性转型的数字时代，将需要更加成熟的数据通信网络。新型、弹性、强大、多样化的用例和数字化场景的出现，把我们带入一个完全智能的世界，同时也将推动数据通信网络的大规模发展。 网络的演进和创新 50年前，网络从实验室中诞生，经过50年来的演进发展，网络以开放包容的方式将各种应用和终端联接起来。应用和设备的进步推动了网络的扩张和发展。数据通信网络发展的真正本质是网络基础设施的周期性演进发展。 了解网络的代际演进和历史发展的底层逻辑，有助于理解数据通信网络如何在未来实现数字网络现代化。 实验性网络阿帕网（ARPANET），商业化前的互联网：1990年 阿帕网的诞生标志着通信业历史上的一次革命，公众可以远程分享和交换有限的信息，最大传输速度为1G。 该时代有如下特点： •首先，引入了实验性的非商业化阿帕网-高级研究计划局网络（ARPANET）;它在上个世纪起源于美国，后来演变为国家科学基金会网络（NSFNET）。彼时，通信和数据交换技术有限，只允许研究机构和政府部门将其用于军事用途。 •TCP/IP成为阿帕网的新标准，统一的IP协议栈可以将电脑联接起来，实现信息交换，成为所谓的“星际计算机网络”。在这个初始面向公众使用的时期，互联网主要用于简单信息和数据的低速传输。•第一代互联网并不可靠，采用IPv4协议，缺乏服务质量（QoS）和用户体验保障。•随后，更多的技术发明和进步应运而生，使用户能够将他们的电脑直接连接到电话线上，搭建全新体验的个人网络。•发明了各种形状和尺寸的调制解调器，使得网络通信进入到数位比特每秒（bps）时代。人们将这个最大网络速度为1G的基础宽带时代称为Net1G时代。•这个时代的核心应用是简单的电子邮件，和有限大小的文件的传输。 万维网（WWW）的商业化和爆炸式发展：1990年至2000年 美国国家科学基金会（NSF）解除对互联网商业化的全面禁令后，互联网真正的潜藏价值就此释放。自此，我们迎来了宽带爆炸式发展的黄金十年。此后，互联网逐渐成为公众快速获取信息的主要渠道。 该时代有如下特点： •56K调制解调器在全球市场势头强劲，成为最大的技术突破点之一，并因其价格合理和速度相对较快的特点获得了消费者青睐。•万维网（WWW）诞生，公众可以自由地在线经营小生意和交流。万维网的出现成为开发互联网应用和革新宽带生态系统的基础。•局域网（LAN）和广域网（WAN）应运而生，旨在满足消费者和小型企业的需求，为其提供更好的交互式网络浏览体验和视觉图像。•以IE浏览器为代表的免费浏览器出现，进一步加快了互联网应用进入千家万户的步伐，公众都可以上网了。此外，类似于雅虎（Yahoo）和Ask.com的大企业也受到欢迎。•典型的以太网技术是802.3u，带宽可以达到100Mbps；典型的无线通信（Wi-Fi）技术是802.11。•二十世纪九十年代末期，联网主机超过4000万台，互联网用户超过2亿。•在此阶段，万维网和搜索引擎门户网站标志着互联互通时代的开启。 社交媒体、3GPP 3G无线互联网和IP多业务承载网络：2000年至2010年 用户对互联网应用的需求从信息获取演变为社交网络和移动互联网。 该时代有如下特点： •固定互联网宽带成为主流技术，因其便利性而成为公众生活中的必需品。•无线3GPP组织发布了革命性的3G标准，标志着3G语音和互联网数据服务时代的开启。•手机可以上网，人们可以更便利地使用互联网。包括广域无线语音电话、移动互联网（一个绝妙的功能）、视频通话和移动电视在内的应用服务广受欢迎。 •无线3GPP标准规定了所有核心网络接口均应基于IP，使得TCP/IP进入到移动互联网领域，这标志着真正基于IP的电信网络发展时代的到来。•数据通信网络使得无线回传项目符合3G网络标准，支持将无线数据流量回传到各自的核心网络。•通信服务提供商（CSP）开始绑定固定和移动数据服务，并向VIP用户提供这种融合服务。•另一个快速增长的应用是点对点链路层传输，它既可在广域范围内为顾客提供以太网传输，也可以用作异步传输业务（ATM）或帧中继（FR）服务仿真。该阶段典型的无线通信（Wi-Fi）技术是802.11n/ac。 短视频、3GPP 4G无线数据与移动互联网时代：2010年至2020年 这个时代中最引人注目的创新和发展延续自上一时代，但增加了服务成熟度和数字化创新。 •3GPP推出了无线4G LTE网络，移动联网速度更快，4G标准支持的移动互联网传输速度从100Mbps升至1Gbps。•由于移动联网的灵活性，2011年联网的移动设备数量超过了有线设备的数量。•4G标准将高速移动环境下的通信峰值速度设定为100Mpbs，低速移动环境下的通信峰值速度设定为1Gbps。•家庭宽带开始流行，因其传输速度更快、联接更稳定，成为无线4G技术的竞争对手。•家用Wi-Fi开始普及，用于各种家庭终端的联网。•各种大屏幕手持设备（iPhone、Android、iPad等）蓬勃发展，相继面世，各种互动式移动互联网应用程序如雨后春笋般出现。•对短视频、视频会议和大型文件传输之类的应用的需求，以及对随时在线的互联网数据联接的需求逐渐增长。•IP服务质量(QoS)和多播技术得到了普及和发展。•电机电子工程师学会（IEEE）发布了40GE/100GE以太网传输标准，广泛应用于所有网络层传输。大多数客户选择直接从10Gbps以太网升级到100Gbps以太网；该阶段典型的无线通信（Wi-Fi）技术是802.11n/ac。 云计算、3GPP无线5G数据、行业数字化和5G：2020年至-2025年 在这个互联网时代，高速、低时延和确定性体验就是竞争力，新时代多样化的数字服务对此也有更高的需求。这个时代被称为5G时代，云计算和企业数字化在这个时代诞生，开始了通用云计算和云应用的快速发展。 •5G移动通信为人际和物联网(IoT)通信创造了新机遇。•建设目标网基础设施需要数据通信承载网络更加现代化、更成熟。IP网络成为这个网络基础设施的重要组成部分，对于5G无线移动互联网流量回传至核心网络至关重要。•云计算蓄势待发，网络即服务（NaaS）成为新的趋势。•企业上云时代开启。 •AI触发了基础固定网络的自动化和网络编排。•智慧城市、智能家居、物联网、高速移动互联网和高速家庭宽带应用开始萌芽，网络能力的需求面临严峻的挑战。 元宇宙、工业4.0、成熟的AI和3GPP 5G Advanced (5.5G)：2025年至2030年 这个时代代表着网络的未来，网络发展的历史使命正在从实现物理世界的互联互通转向垂直行业的数字化和AI驱动的云计算。 因此，智能、高效的数据通信承载网络将成为联接工业生产网、元宇宙赋能的AR/VR世界、AI赋能的工业数字化、分布式算力和万物智联的重要骨干网络。 这一时代预期的显著成果包括： •3GPP Release 18制定了无线5G标准，专注于5G Advanced (5.5G)的功能，并提出对新一代数据通信网络的需求。•解锁下一代端到端（E2E）智能IP网络对于5.5G时代的成功至关重要。•Wi-Fi 7、无处不在的算力创新、高弹性数据中心和更环保的网络将是未来的发展方向。•我们将会迎来更多元宇宙和扩展现实（XR）应用，并实现垂直行业生产系统的自动化。对于无人驾驶汽车、工厂生产远程控制管理和机器人系统等应用来说，网络的超低时延是至关重要。•多样化、分布式的计算资源将广泛用于传感通信，从而实现沉浸式XR和人体增强。•智能制造引领工业数字化转型，工业物联网（IIoT）将成为主流。•元宇宙所代表的VR融合将开启互联网的新篇章，它将成为物理世界和虚拟世界全息互连的关键驱动力。 简而言之，互联网的发展和演进需要底层IP传输网络做出相应改变。 在本白皮书的第二章中，Omdia对行业高管进行了详细的访谈，分析了未来企业的技术前景和2030年的服务需求。 此外，在第三章中详细阐述了数据通信网络代际飞跃背后的催化力量，以及建立智能数据通信网络所需的技术进步。 展望2030年：商业应用的可能性和对网络需求的影响 2.0 2030年的消费者和企业体验 2030年的消费者视频、元宇宙和带宽的驱动力 2030年，网络将不再只是联接个人与千家万户，还将扩展到对物的联接——包括家庭内外的日常用品，以及我们穿戴、植入的物品。到2030年，每天将新增1370万台联网的消费者设备，合计将有超90亿台联网的消费者移动设备和330亿台消费者物联网设备。 这种超大规模的联接将形成一个可以随时随地访问数字信息内容的世界。此外，我们的联网体验也将发生根本性的变化——从当前以二维体验为主，到通过AR，或者AR结合VR——又称混合现实（MR）来实现完全沉浸式的三维体验，从而将数字世界和物理世界融合起来。最快到2026年，联网的VR头戴式设备数量就会超过Xbox游戏机的数量。 网络联接度的提升，以及Web3.0技术的发展，将改变人们社交、工作和消费娱乐的方式。通过实现虚拟的沉浸式体验，消费者能够在数字世界中复刻在物理世界中的所作所为。社会生活的方方面面都将发生改变，例如在医疗健康领域，改变不仅体现在人们与医疗保健专业人员的交互方式，而且通过大量个人互联设备的使用，包括镜子、体重秤、相机和可穿戴设备等，用户无需看医生，就可以监测当前的健康状况，发现潜在的健康问题，每年可以帮助健康产业节省数十亿美元的开支。 家庭之外，消费者的数字体验也将无处不在，各种互联网服务和应用将适应各种设备和本地网络的需求。很多物体都将完全联网，例如汽车，可以直接为消费者提供娱乐和应用，还可以观测周围环境，实现自动驾驶、智能导航和自动支付等功能。 到2030年，可持续性将成为消费者决策的关键因素。实时信息将帮助消费者了解他们所做的每个决定对环境的影响，Web 3.0技术将赋能新的商业模式，这意味着资源将不再被个人拥有，而是可回收、可再利用和可共享的——既为消费者带来经济利益，也减少了对环境的影响。 如今，视频约占所有互联网流量的80%，这是消费者对宽带速度有更高需求的主要原因。随着全球向2030年迈进，这种需求只会成倍增加，因为视频服务正在向高质量的8K视频演进，每个频道对速度的要求为80Mbps到100Mbps。而且，如果消费者使用先进的VR应用（如自由视角视频），每个视频流对速度的要求可能达到5Gbps。消费者对更高的带宽服务的持续需求是必然的。