中国工程院院士刘韵洁：确定性网络是数字经济的重要基础

22日，中国联通科技委名誉主任、中国工程院院士刘韵洁在2023大湾区科学论坛信息与通信分论坛上表示，确定性网络有望解决传统互联网拥塞无序的问题，推动互联网从“尽力而为”到“确保所需”技术体系变革。

中国联通科技委名誉主任、中国工程院院士刘韵洁

当下，网络发展提速，两个重要的趋势是互联网要跟实体经济深度融合，为实体经济赋能；另一个则是数字经济发展的核心是算力和人工智能，而算力会成为每个国家核心的引擎动力。面对如此背景，如何才能解决算力差距的问题？刘韵洁表示如此大的算力规模，需要算力的集成和多个算力中心来协同计算，而且还离不开新的网络技术的支持。

(资料图片仅供参考)

对此，他谈到了新的网络架构在大湾区的布局情况，刘韵洁表示目前已经建立起15个地市的确定性网络，进而去推动整个算力网。另外碳达峰、碳中和也需要大量的算力，他认为用确定性网络也是很好的解决方案。

刘韵洁建议要抓住全球未来网络发展的重大机遇，突破确定性网络核心技术，在全球引领整个信息产业技术发展。并且要建设确定性网络相关产业生态，实现核心标准、芯片、设备的自主可控，在“东数西算”、远程医疗、碳达峰等场景实现应用。

以下为发言实录：

主持人：下面，有请中国联通科技委名誉主任、中国工程院院士刘韵洁带来《确定性网络是数字经济的重要基础》主旨演讲。

刘韵洁：各位来宾，我今天报告的题目是《确定性网络是数字经济的重要基础》。我分三个部分来介绍。

第一部分，围绕网络的发展趋势，大家知道，现在社会重要的趋势，一个就是互联网要跟实体经济深度融合，要为实体经济来进行赋能。第二个趋势就是数字经济的发展，所以数字经济的发展的核心就是算力和人工智能，算力会成为每个国家核心引擎动力，AI技术非常火爆，大家要引起高度的重视。

ChatGPT出来以后，我们国家在这个方面面临着一些挑战。我们的算力如果跟不上，人工智能就有差距，意味着我们刚小学毕业，他们已经大学毕业了，永远有一个很大的差距。怎么解决这些问题？就需要算力的集成和多个算力中心来协同计算，解决这样的问题就需要新的网络技术来支持。

ChatGPT这个大模型需要几百亿、上千亿的参数。而且从ChatGPT的结果来看，它的GPU有4万个用来进行计算。每个GPU的通道是400G，这个算力的规模是多大呢？4万个100G的带宽，4个P的运量来进行算力。这样的算力怎么去架构？没有这样的基础架构是没法支持的。

海量数据的传输，一个非常大的挑战就是怎么能够保证无损的、远距离的传输。什么叫无损？就是我在传输的过程当中，它要不丢包，不乱序。为什么要不乱序？不丢包？如果我丢1%的包，它整个参数下降50%，如果丢2%的程度，整个参数就会继续下降，因为丢包，网络都需要重传，就没法解决效率的问题。所以这需要一种确定性的网络技术才能解决这样的问题。

另外工业互联网，实体经济面临一个非常大的挑战也是需要工业互联网确定性需求。3GPP制定了相关的标准，IETF国际电信联盟也制定了标准。IETF标准中要求，100微秒时延的抖动。另外，能源系统也制定了相关的标准，而且我们整个电力系统和能源系统都需要确定性的网络来支撑这样的目标的实施。美国能源部制定了确定网络的标准和一些技术体系。

另外刚才很多专家讲到元宇宙、数字孪生，需要确定性的网络，虚拟世界和物理世界需要的标准都非常高，这些方面都对网络提出了新的挑战。因为这样的情况，IETF在2015年10月成立了DetNet工作小组，现在相应的标准还在讨论当中，我们国内也制定了这些标准。

虽然美国在2008年的时候就在研究这样的问题，美国2008年做了一个试验，从东海岸到西海岸，研究相关的无损参数技术。这个引起了大家的重视，我估计在我们国内还没有足够重视，我看到他们的试验数据，他们在研究300公里无损的数据参数，跟网络的参数要结合起来解决这些问题。这些问题不解决，我们数字经济的发展，我们的AI发展都会遇到一些障碍。

所以根据这样的情况，我们的网络技术怎么去解决这样的挑战，怎么来回答这些问题，我下面谈谈我们的一些做法。

我认为首先要从网络的体系架构去解决，不是单一的技术能解决这个问题的。根据可持续发展的理念，网络的设备，硬件和软件要结合。另外，不管是硬件还是软件，尽量的弱泛化、卫星化，一定要可编程、可定义、可重构，而且能够用软件实行的尽量用软件，不用硬件，因为地球的物理资源是有限的。这样的理念，我认为在网络的演进当中，是大家应该遵循的原则。

根据这样的原则，我们用大科学装置，未来网络试验设施，完全按这样的架构已得到验证，而且现在已经可以用这样的网络为大家提供服务。

第二个就是确定性网络。互联网最大的贡献是解决大连接的问题，但是实体经济需要确保可需的大连接，而且也要很便宜、很方便、很灵活。这就要在同机互用的网络当中去解决确定性的问题，就是要提升服务质量。数据整个的算法，整个的控制调度就需要一系列的技术才能把确定性的网络实施。最后这还需要有一个大脑的操作系统，再加强硬件的设计，就可以实现确定性的网络。但这里我们只解决了属地直连的概念，因为我们设定的是大网操作系统，就是加上设计、感知、优化、算力不断自我学习的能力，下一步，可以从服务定制到服务生成的网络演变。所谓服务生成网络就是基于大数据，根据服务来不断提升网络的能力，从网络到自动驾驶方面的引进，所以这方面的挑战还是很大的工作。

刚才讲到有架构了，有大脑了，硬件设备怎么解决？我们跟华为一起，比如说设计可编程确定性周期队列PCSQ，这方面都需要做一系列的协调和标准的沟通。利用这样的技术体系，我们2022年基于未来网络试验设施CENI，在全球率先实现广域确定性网络大规模部署验证，已覆盖省会、计划单列等35个城市，首次实现华为、新华三异构厂家设备的组网。非确定性路径下随着背景流量大小不同，对业务流量有较大波动的影响；而确定性路径下，无论背景流量多大，均能提供稳定的流量带宽和延时保障，为我们国家在算力网方面，在网络方面提供有力的支撑。但我们怎么把这些算力协同起来、共享起来，我们还做了一个算网统一的操作系统。算力和网络资源的匹配，什么样的算力需要确定性的网络，什么样的算力可以不需要确定性网络等，都可以通过算网的操作系统来把这些功能实现。

下面我谈谈未来网络在数字经济中的应用思考。

第一个是我们国家“东数西算”的工程，在“东数西算”工程当中，三大运营商肯定是主角，怎么用确定性的网络为“东数西算”进行服务。这方面我们将得到国家的认可，再进行这样的试验和服务。CENI算网操作系统构建抗攻击能力强、传输效率高、可定制成本低的算力网络新总线，为“东数西算”重大工程的整体安全、可靠、高效运行提供有力支撑。因为“东数西算”主要的策略就是重复利用西部的绿色能源，比如太阳能、风能、水能，但要通过沿海地区来使用西部的算力资源。

这个理念非常好，但需要有一个前提，因为东部的用户使用西部的网络，这个网络能不能支持？能不能非常高效？是否要非常高成本的来提供服务？大家知道我们国内的网络其实都是一些孤岛，为什么是孤岛？就是它没法跟网络连接起来，因为现在我们的互联网没法支持他们的算力，那你要来支撑带宽的架构是很高的，不解决这个问题是一个问题。我们做了一个问题试验，用确定性网络和不用确定性网络做的试验，在往返25ms延时（约2500公里）下，基于长距无损确定性网络的文件传输性能是FTP的36倍，QUIC的15倍。

另外，我们在工业互联网方面的应用，首先在山东、长三角，布局确定性网络。在大湾区，首先建立起15个地市的确定性网络。很多地方都在做这个工作，包括河南、河北。这个事情，确定性网络是工业、制造业必需的一些功能。相当多的远程控制、远程操作都需要确定性网络，没有确定性网络很难去提供这样的服务。

下面我想谈谈大湾区布局的情况，我们在鹏城实验室布局了15个地市的新的网络架构。布局的时间比较早，15个地市，包括香港和澳门。鹏城云网基础设施，这是整个广东省第一个重要基础设施。为什么？首先看看我们大湾区的算力，或者说广东省的算力，怎么为这些高校和研究机构提供服务，我认为现在的互联网遇到了很大的瓶颈。比如说10个算力中心，要用15条专线，如果20个算力中心就要190条专线。所以整个算力网，怎么通过云网跟全国连接起来，我认为这是一个很好的机会。

另外是碳达峰、碳中和战略。碳达峰、碳中和需要大量的算力，我觉得用确定性网络也是很好的解决方案。

另外是服务卫星互联网重大战略，我们国家在这方面也在规划，因为我们国家卫星互联网有些挑战，怎么来组织整个星网的控制，这方面我们已经解决了2000个卫星的控制，现在正在解决10000个卫星的控制。

最后总结一下，确定性网络有望解决传统互联网拥塞无序的问题，推动互联网从“尽力而为”到“确保所需”技术体系变革。建议抓住全球未来网络发展的重大机遇，突破确定性网络核心技术，在全球引领整个信息产业技术发展。建设确定性网络相关产业生态，实现核心标准、芯片、设备的自主可控，在“东数西算”、远程医疗、碳达峰等场景实现应用。我觉得我们国家在网络方面，未来支持实体经济也好，支持虚拟经济也好，都面临着重要的挑战。这个方面如果解决好了，也会支持我们国内，支持全球在这个方面做出贡献。谢谢大家！

主持人：感谢刘院士，通过刘院士的演讲，我们了解到确定性网络的未来趋势和技术路径，并对未来网络建设方向有了更深入地探索，谢谢！