在2021第五屆未來網路發展大會上，來自產業界、學術界、研究機構等領域的專家、行業領袖，圍繞網路作業系統、6G通訊、網路安全、工業網際網路等熱點話題，共同探討新型網路技術的攻關與變革。華為董事、戰略研究院院長徐文偉就未來網路的研究與突破發表了主題演講，他特別呼籲
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“我們要加強產學研用合作，用數學和系統工程方法推進未來網路研究，以場景需求驅動理論研究、技術創新。我們和合作夥伴一起開展了確定性廣域網的研究，取得良好進展，下一步將加速成果轉化，為先進工業網路的發展注入新動能。”
華為董事、戰略研究院院長徐文偉發表主題演講
以下為演講全文
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從世界構成的三要素理解未來的挑戰與方向
物質、能量、資訊是世界構成的三要素，這也是我們把握未來挑戰和方向的出發點。下一個十年，聯接數量將達到千億級，寬頻速度每人將達到10Gbps，算力實現100倍提升、儲存能力實現100倍提升，可再生能源的使用將超過50%。圍繞資訊和能量的產生、傳送、處理和使用，技術需要不斷演進。
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產業互聯中的智慧機器聯接：千億節點，萬億市場
近十幾年以來，消費網際網路的蓬勃發展，極大地豐富了人們的溝通和生活，當前按照人口計算的網際網路普及率已經達到70%。展望未來，隨著5G2B能力的提升、IPv6協議的規模部署，智慧機器的聯接數量將迎來爆炸式的增長。根據ARM的預測報告，預計2035年全球機器聯接累計數量達到10000億。
消費網際網路主要面向人提供聯接，而人的感官反應速度是有限的，對於網路質量波動帶來的體驗波動，人的容忍度較高。比如，消費者可以接受200ms以內的電影片道切換速度，不容易覺察200ms以內的話音通訊中斷。以機器為主的產業網際網路，要求低時延、低抖動的確定性承載。AGV自動導向車要求工業網路時延小於50ms，抖動小於10ms，鋼鐵行業某些工業控制場景要求工業網路時延小於4ms，抖動小於50us。
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現場少人化、無人化是趨勢，遠端集中控制的生產模式需要確定性廣域網
我們看到，企業生產系統正在走向現場少人化、無人化，實現降本增效、安全生產，這是必然的趨勢。工業控制系統加速走向遠端集中控制模式，讓操作人員可以在更安全、更舒適的集中控制室完成生產任務，也讓大型企業得以在更大範圍內實現總部、多基地之間的生產要素排程和最佳化。
為此，工業控制系統需要走向廣域化，工業網路需要同時保證確定性和大網可擴充套件性。其中的核心技術挑戰就是，降低確定性網路排程演算法的儲存和計算複雜度，使之在大規模網路中可以部署。
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面向產業互聯，提升IP網路的確定性、安全性、靈活性
今天，網路支撐的主體是百億級的消費互聯，2030年，網路支撐的主體是萬億級的產業互聯，網路協議面臨三個考驗。
第一是確定性。需要確定性時延保障能力，透過“網路演算新理論和協議”，將當前盡力而為的網路時延，變為可提前計算的確定時延。
第二是安全性。萬物互聯的場景下，安全防禦體系提出嚴峻挑戰。無人機、攝像機、邊緣計算、感測器等大量外掛裝置，引入了新的不安全因素，必須構建端到端的內生安全框架和協議。
第三是靈活性。千行百業的需求是多樣的，有的需要IP地址長一點，有的需要短一點，必須將固定長度的IP地址，擴充套件為可靈活定義語義、語法的新IP協議。
而確定性廣域網的建模、最佳化，涉及網路級的排隊論，較為複雜，我們希望藉助數學工具和系統工程方法，來提供一些幫助。
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用網路演算理論，為網路確定性進行建模和定量分析
網路演算理論是網路建模和時延分析的重要數學工具，它透過描述流量到達和節點服務的包絡曲線，基於最小加代數，計算端到端的確定性時延上限。UCLA大學Cruz教授在1991年的論文中發明了網路演算，後由瑞士科學家Boudec進一步整理、完善。
最小加代數（Min-Plus Algebra）是用於數位電路、通訊網路以及製造工業等離散事件系統（ Discrete Event Systems）建模的一種數學工具。
基於網路演算理論，由於IP網路存在複用，流間會相互碰撞。所以一個流經過一個網路節點後，突發度會增長，時延和抖動都會增長。而傳統IP的聚合排程，流間穿插碰撞、甚至迴圈阻塞，導致突發度和時延上限，隨著跳數滾雪球式開放增長，即便網路輕載時也會出現時延很大的情況。
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透過系統工程方法進一步最佳化，解決大規模廣域網的確定性
為了解決IP網路的時延不確定問題，幾十年了業界做了大量研究，也提出了很多具有確定性保障的技術。但這些技術基本都依賴於在網路節點中維護流狀態、或者排程複雜度很高，所以擴充套件性不好，沒有辦法應用在大規模網路中。
為了同時解決確定性與可擴充套件性，我們採用系統工程的方法，採用週期聚合排程，將狀態維護在邊緣節點、並攜帶在報文中，避免核心節點的狀態爆炸。核心節點僅需維護4個聚合週期佇列、排程複雜度為O（1），同時實現了計算和儲存的可擴充套件性。
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最佳化效果：E2E時延與跳數的線性關係，時延抖動與跳數無關
從理論分析來看，相比於傳統IP的時延隨跳數超線性增長，我們的確定性廣域網技術（DIP），其端到端時延上限與跳數呈線性關係，並且端到端抖動是常數，與跳數無關。工程上，我們已經具備能力，達到單跳十微秒級的時延上限，端到端±10us的抖動上限。
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基於CENI試驗網路環境，完成了確定性廣域網技術試驗
基於網路演算理論，業界在確定性廣域網技術取得了一定的突破。
2020年6月，華為與紫金山實驗室等合作，在CENI網路進行了確定性廣域網技術試驗，跨3000公里、13跳裝置的網路中，把時延抖動控制在100μs以內。而未啟用確定性廣域網技術的傳統IP流量，時延抖動達到了2。8ms。需要注意的是，是時延抖動控制在100μs以內。而時延與距離相關，無法縮小。
背景干擾流持續增加時，確定性廣域網時延抖動保持恆定，而傳統IP流量的時延抖動隨背景流增加而增長。
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基於確定性廣域網技術，完成全球首個廣域雲化PLC場景化技術試驗
在過去的一年，我們進一步開展了產學研用合作創新，將確定性廣域網技術運用到工業網路場景中，聯合紫金山實驗室、上海交大、寶信軟體開展了廣域雲化PLC合作，完成了全球首個廣域雲化PLC場景化技術試驗。
試驗中，雲化PLC部署在上海，採用IP協議、經CENI的確定性廣域網聯接、在600公里之外控制部署在南京的執行端，在重度背景流量衝擊下，廣域雲化PLC系統正常穩定執行。試驗中，網路時延小於4ms，時延抖動小於20us。
值得一提的是，這次試驗採用了鯤鵬CPU、尤拉作業系統、以及上海交大提供的基於IEC 61499標準的PLC整合開發環境和執行環境，基於通用計算和標準IP協議，構築了工控邊緣計算節點，實現了全棧國產化系統的雛形。我相信，在向下一代工控架構升級的過程中，國內高校、研究機構還將發揮更大的作用，徹底解決工控系統七國八制的問題。
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確定性廣域網在有限域豐富了IP技術能力集，加速工業網路IP化
確定性廣域網是有限域內網路演算和系統工程最佳化的成果，面向特定的工業場景，豐富了IP技術能力集，使之可以服務更多的工業網路場景。確定性廣域網等新的技術能力，和IPv6、5G2B等相結合，將加速工業網路IP化，進一步擴大消費+產業網際網路的服務範圍。我們可以參考5G的做法，面向不同的場景，提供eMBB、uRLLC等不同的能力集合。
消費網際網路和產業網際網路的需求不盡相同，我們也可以不斷地豐富IP技術能力集，使消費+產業網際網路基於通用能力集實現互聯互通，同時在有限域內基於增強能力集來服務更多的場景，不斷擴大網際網路的服務範圍。
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探索端到端系統的確定性：從確定性的網路到確定性的系統
在確定性廣域網的研究基礎之上，現在，我們也在探索完整的端到端確定性系統。比如，確定性的5G空口、確定性的WiFi、確定性且極致低時延的工業現場網路、以及確定性的主機協議棧等技術，這些研究中需要應用到隨機網路演算、鞅論等數學理論，也要用到系統工程最佳化的方法，利用最少的網路資源，確定性或機率性的滿足業務的時延。又如，面向關鍵應用類場景，探索E2E的確定性系統，不只是確定性網路，也包括確定性的計算、作業系統、晶片、雲服務。
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數學與系統工程方法，還可以發揮更多作用
數學工具和系統工程方法，在未來網路的發展中還可以發揮更多的作用。
如網路級的MBB體驗最佳化，可以藉助“網路級夏農容量模型”，來實現網路能效最優、使用者體驗最優。用這個方法，華為協助瑞士Sunrise，在頻譜、站點數劣勢的情況下，5G網路排名第一，體驗是第二名的1。5倍以上。
又比如，在基站的散熱系統能耗最佳化中，透過系統排程最佳化，理論分析預計，可以降低空調能耗30%，降低站點執行成本10%。下一步，我們還要在實際環境中，驗證實際的效果。
還有，在資料中心的算效比最佳化方面，透過最佳化資料中心網路，針對特定的計算場景，實現網路零丟包，減少資料重傳帶來的CPU空耗，可以顯著最佳化算效比。這裡面也會涉及到圖論等數學方法，以及系統工程最佳化方法。
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面向未來開展前瞻性合作，加速產學研用的程序
人類發展的需求以及解決所面臨的問題，需要彙集全人類的智慧和創新能力，必須以開放包容、協同創新的機制，跨越挑戰。工業界必須與高校和科研機構緊密合作，用工業界的挑戰和世界級難題牽引科學研究方向。
面向未來不確定性的創新，我們從三個層面來開展前瞻性合作，加速產學研用的程序。
第一個層面，面向基礎科學研究的合作，透過人才Funding戰略合作、Gift Funding等舉措，支援全球優秀人才，聚焦ICT基礎技術領域研究方向，推動基礎理論突破。
第二個層面，是面向基礎技術研究的合作，透過聯合實驗室、創新實驗室、校級框架協議等舉措，以5到10年為週期，以每年百萬美元的規模為基線，聯合世界級研究人才，構建世界頂級先進技術實驗室，開展ICT領域前沿研究，創造與發明重大新技術。
第三個層面，是面向專案技術創新的合作，我們發起了HIRP OPEN、Fellow試錯、顧問委員會等專案，把高校科研優勢與企業問題場景結合起來，多路徑探索，深度合作突破關鍵技術。
我們希望，基於學術界的理論研究突破，開展技術的研究創新，打造出更加滿足使用者需求的產品和方案；而使用者不斷髮展的需求和未來場景，也會促進我們更加關注理論突破，合作研究開發新的產品，從而形成產學研用的良好迴圈，推動產業向前發展，促進社會進步，真正實現我們的願景，把數字世界帶入每個人、每個家庭、每個組織，構建萬物互聯的世界。