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《网络AI：20230后的未来网络》总结
这是一个关于《网络AI：20230后的未来网络》总结的思维导图，这本书主要探讨了AI助力通信网络发展所构建的“网络AI”，并在此基础上叠加了云网融合、B5G/6G、网络5.0、算力网络、区块链、数字孪生、量子通信、网络安全等新的关键技术，共同展望并构建了“2030后的未来网络”。
编辑于2024-08-16 22:42:46- 量子通信
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《网络AI+：20230后的未来网络》总结
第1章 2030网络愿景
一、工业革命
第一次工业革命（18世纪60年代～19世纪中期）
以蒸汽机为标志的机械化革命
蒸汽动力驱动机器取代人力，手工业从农业中分离出来，正式进化为工业
第二次工业革命（19世纪后期～20世纪初期）
以电能为核心的大规模生产革命
工厂大规模生产变得更加节能、效率更高
第三次工业革命（20世纪后期至今）
以计算机和互联网为核心的信息技术革命
分析处理信息的能力变得十分重要
社交网络的信息传播与分享方便快捷
第四次工业革命/第二次信息技术革命（21世纪初期开始）
以人工智能、大数据、量子通信、机器人及物联网等技术为主的新技术革命
人工智能被定义为第四次工业革命的基石
二、驱动力
1、社会需求驱动
实现教育和医疗等社会资源的相对公平
建立更加完善的疾病预防和治疗机制
2、业务和场景驱动
逐步融合
网络
实体经济
产业互联网的应用规模会逐步提高
各类新技术将助推结合
产业互联网
消费互联网
3、技术发展驱动
通信、计算、存储、传输
新材料、新工艺、新器件
量子通信、数字孪生、云计算、大数据、区块链、人工智能
三、需求分析
1、工业和机器人自动化需求
智能制造的核心能力
机器对机器通信
2、全息通信和其他多媒体通信技术需求
沉浸式的用户体验
全息图
触觉
其他感官数据
3、自动化和关键基础设施需求
自动驾驶
无人机
自动交通控制系统
4、应用多样性化需求
四、未来愿景
1、泛在连接
融合多种异构网络互联
向“空-天-地-海”一体化演进
下一代智慧光承载和接入网
B5G/6G
万物互联物联网
更大范围
更高数量级
数字化社会的目标
智慧家庭
智慧城市
2、网络融合
⑴.云网融合
一体化供给
网络资源和云资源供给体系
统一定义、封装和编排
统一、敏捷、弹性
一体化运营
从云和网各自独立的运营体系，转向
全域资源感知
一致质量保障
一体化的规划
运维管理
一体化服务
面向用户实现云网业务的
统一受理
统一交付
统一呈现
实现深度融合
云业务
网络业务
⑵.算网融合
算力资源
从中心云的集中模式，逐渐向“云-边-端”的分布模式转变
算力网络
根据不同的业务需求
结合网络实时状况、计算资源实时状况
将业务导入最合适的计算节点来执行计算任务，以服务的形式为用户提供算力
3、确定性网络
面向未来沉浸式交互体验的新型业务
交互式增强现实（AR）/虚拟现实（VR）
全息通信
面向工业互联网场景的应用
工业自动化
远程工控
具备快速移动的实时交互场景
车联网
自动驾驶
车路协同
网络多维指标要求
时延
抖动
丢包率
4、“空-天-地-海”一体化网络
连接
卫星通信系统
地面互联网
移动通信网
满足连接
更广泛
随时随地
实现立体覆盖连接
全地形
全空间
5、网络+区块链
区块链
一种融合多种现有技术的分布式计算和存储系统
它利用分布式共识算法生成和更新数据
利用对等网络进行节点间的数据传输
利用密码学方式保证数据传输和存储的安全性
蒸汽机释放了人类的生产力
电力解决了人类的基本生活需求
互联网改变了信息传递的方式
区块链作为构造信任的机器
具备“去中心化”、公开、透明及安全等特性
能够以低成本的方式充当“信任中介”并证明价值
6、网络+数字孪生
孪生虚拟世界
物理世界的数字化模拟
精确反映和预测物理世界的每个智能体乃至整个世界的真实状态
提前预测未来的发展趋势
提出和验证对物理世界的运行进行提前干预的必要措施
降低物理世界个体或群体的灾害风险和事故发生率
第2章 网络AI
一、人工智能生态
1、基础层
收集数据
智能传感器
大数据
数据运算
AI芯片
云计算负责
2、技术层
智能处理数据
挖掘
学习
机器学习
类脑智能计算
计算机视觉
自然语言处理
智能语音
生物特征识别
3、应用层
融合发展
商业化应用
技术与行业
不同场景的应用
应用
智能制造
智能家居
智能交通
智能医疗
教育
金融
二、人工智能的发展面临诸多安全和伦理方面的挑战
1、人工智能可以替代体力劳动和脑力劳动
2、建立在大数据和深度学习基础上的人工智能技术需要海量数据来学习训练算法
容易带来数据盗用、信息泄露和个人隐私被侵害的风险
如果许多个人信息被非法利用，则会构成对个人隐私权的侵犯
3、人工智能具有强大的数据收集、分析及信息生成能力
可以生成和仿造很多东西，甚至包括人类自身
随之而生的虚假信息、欺诈信息
会侵蚀社会的诚信体系
会对国家的政治安全、经济安全和社会稳定带来负面影响
三、网络人工智能
1、将人工智能技术应用在电信运营商网络中
通过提高网络的智能化水平或引入智能子系统替代或优化目前依靠人工进行的工作
使电信运营商能提供优质的网络服务
更加便捷
更加高效
2、网络人工智能方向
电信运营商在生命周期引入人工智能网络
规划
建设
运维
优化
运营
电信运营商在人工智能与垂直领域的布局与应用
智能客服
智慧城市
智慧医疗
智能交通
智慧教育
四、通信行业应用
1、中国电信人工智能发展总体布局
⑴.“随愿网络”智能基础设施
基础
现有智能化网络
支持闭环自动化网络操作
AI应用部署
标准化网络数据采集
业务意愿到网络配置的智能映射
智能策略驱动
网络故障自愈
与AI终端协同，提供端到端AI业务应用
⑵.大数据湖
可实现数据
统一采集
统一存储
通过逐步积累建立数据库
授权开放
提升全网数据可用性
⑶.AI赋能平台
可提供通用的AI架构和通用的组件
AI算力
算法框架
自然语言处理
机器视觉
⑷.智慧行业/公众应用
对外聚焦细分市场应用
场景驱动侧重AI技术的应用和解决方案的集成
⑸.智慧运营
对内聚焦电信自身网络业务运营，引入大数据和AI技术
意愿驱动深入推动
实现
精准营销
智慧客服
精确管理
降本增效
2、中国移动大力推动“5G+人工智能”规模化应用及价值创新
AI典型应用和5G典型应用接近80%重叠
这也意味着，5G很大一部分支撑的也是AI应用大规模落地
五、边缘计算
1、在靠近物或数据源头的网络边缘侧
融合了网络、计算、存储及应用处理能力的分布式平台
就近提供智能服务
2、在实际应用中
它可以分析和过滤传感器侧的数据
只将相关的数据发送到云
从而实现聚焦局部、实时及短周期的数据处理操作
第3章 云网融合
一、云网融合
1、主要特征
以“云-网-边-端”资源和能力高度协同
2、为不同云计算应用场景提供多样化入云和云间连接的一体化解决方案
3、根据云服务要求开放网络能力，实现网络与云
敏捷打通
按需互联
4、特性
智能化
自服务
高速
灵活
二、云网融合发展愿景：网是基础、云为核心、网随云动、云网一体
1、网是基础
网络为云和数字化转型
简洁
敏捷
融合
开放
安全
智能
提供泛在智能承载
高容量
高性能
高可靠
2、云为核心
云提供资源面向数字化转型演进
大数据
物联网
人工智能
5G/6G
全光网络
3、网随云动
根据云的需求
自动进行弹性适配
按需部署
敏捷开通
形成网主动适配云的模式
促成云网端到端能力的服务化
4、云网一体
突破传统云和网的物理边界
构筑统一的云网资源和服务能力
形成一体化的融合技术架构
三、云网融合体系架构
1、“空-天-地-海”的泛在连接
结合
5G/6G
物联网
卫星网络
光纤固定网络
构建覆盖“空-天-地-海”融合网络
一体化
立体化
实现面向全场景多种连接方式的端到端协同
2、“云-网-边-端”智能协同
面向用户和业务的个性化需求
灵活高效地支持
计算
存储
带宽
实现在不同终端形态、不同组网模式下在“云网-边-端”的有效分布和智能协同
3、新型云网资源融合
在云资源和网络资源的基础上
采用算力网络、区块链等新技术
构建面向多维、多方、异构的资源适配与交易体系
提供数据资源和算力资源等新型资源
实现
云网全局统一数据视图
云网全局算力共享和智能调度
为用户提供智能化云网切片服务
4、内生确定性网络
提供确定性的连接能力
毫秒级时延和抖动
超高可靠性
保障数据安全的隔离度
用户自主可控的管理
构建质量可保障网络
全场景
跨层跨域
覆盖确定
连接确定
时延确定
安全确定
5、智能内生机制
在云网统一的数据视图基础上，构建云网运营的数字孪生体系
云网融合端到端系统
自适应
自学习
自纠错
自优化
6、云网操作系统
对各种云网资源
统一抽象
统一管理
统一编排
统一优化
支持云网融合应用的云原生开发
7、安全内生机制
通过智能安全
防御
检测
响应
预测
实现云网端到端安全
自免疫性
自主性
自成长性
四、电信运营商的云网融合实践
1、资源优势
宝贵的频谱
号码
2、用户优势
庞大的用户群
完整可控的用户信息
3、网络和IT优势
拥有强大的网络资源和大量DC
有效整合资源
昂贵的带宽
计算
存储
有效分配云服务
网络
IT资源控制权
云网SLA保障
可用性
实时性
安全性
时延
创新服务和技术形态
云网操作系统
云网切片
五、中国移动“数智云网”发展
1、网是根基
建成全球最大的5G精品网络，打造全新5G业务能力
积极推动行业定制化标准制定，促进5G与行业深度融合
实现灵活带宽扩展的高速5G回传和前传网络，打造超宽管道满足千兆5G带宽需求
持续提升有线宽带能力，打造“端到端千兆”固网
打造智能化光传送网络，向以云为中心的网络全面转型
2、云是中心
完善云计算资源池布局
扩大规模
提升产品
整合服务
推进网络云化
实现云网深度融合
提供云网一体化服务
化网入云
云网协同
云网一体
3、智是内核
与智慧中台协同发展
业务中台
数据中台
技术中台
融智创新推出“九天”人工智能平台
实现平台上云
通过“一站式”的能力平台
在人工智能领域实现新的突破
4、数是价值
十二大核心能力构建5G专网技术体系
网络切片
边缘计算
QoS增强
专属上行
专属网元
公专融合
业务分流
频率协同
统一入口
能力开放
自主运维
按单组网
深挖数字化能力
依托5G网络切片、边缘计算、行业专网等云网技术
打造5G行业应用示范标杆
在细分行业开展5G应用规模推广
六、云网融合的创新发展方向
1、基于特定要求
用户类型
业务场景
服务质量
网络安全
运营维护
2、利用AI网络切片实现资源调度
精细化
自动化
自优化
3、面向全场景提供确定性网络和算力资源服务
统一架构
按需扩展
智能自治
算网一体
内生安全
第4章 B5G/6G
一、网络愿景
1、5G愿景
5G要实现光纤般的接入速率
“零”时延的使用体验
千亿设备的连接能力
多场景的一致服务
业务及用户感知的智能优化
超百倍的能效提升和比特成本降低
2、6G愿景
⑴.4个关键词
智慧连接
深度连接
全息连接
泛在连接
⑵.总体愿景：一念天地，万物随心
①.一念天地
一念
强调实时性
无处不在的低时延、大带宽的连接
念
思维与思维通信的“深度连接”特征
深度感知
深度学习
深度思维
天地
对应“空-天-地-海”无处不在的“泛在连接”
特征
全地形
全空间立体
②.万物随心
智慧连接
以万物为智能对象
能“随心”所想而智能响应
特征
通信系统内在的全智能化
网元与网络架构的智能化
连接对象的智能化（终端设备智能化）
承载的信息支撑智能化业务
全息连接
支持“随心”无处不在的沉浸式全息交互体验
特征
全息通信
高保真AR/VR
随时随地无缝覆盖的AR/VR
二、6G研究进展
目前，美国希望主导的未来5G与6G核心技术包括
5G集成与开放网络
支持人工智能的高级网络和服务
先进的天线与无线电系统
例如，95GHz以上太赫兹频段
多接入网络服务支持超高清定位
地面与非地面网络
自我感应
智能医疗保健网络服务
远程诊断与手术
利用多感测应用、触觉互联网和超高分辨率3D影像
农业4.0服务
统一施用水、肥料和农药
三、应用场景
1、人体数字孪生
在虚拟空间的在线状态做实时监控服务
每一个网元
每一个基站
每一个用户
对运行轨迹提前预测，对服务可能出现的掉线提前干预，避免网络事故发生
对新功能提前验证，实现网络自我演进
2、高空高速上网
⑴.提供高空上网服务的解决方案
地面基站覆盖方案
需要在飞机的航线下方，即在陆地上建设线状分布的基站，实现对空中的覆盖
由于飞机具备移动速度快等特点
空中上网服务将面临多普勒频移、频繁切换等挑战，网络质量难以得到保障
⑵.采用卫星覆盖方案
目前主要利用中高轨卫星系统，为乘客提供空中上网服务，网络质量的稳定性较好
但是卫星系统的制造、发射、维护成本高昂，这必然会带来用户使用的成本增加
6G网络将依托“空-天-地-海”一体化网络架构
借助低轨互联网系统
有望在降低网络使用成本的同时保证在飞机上为用户提供高质量的空中高速上网服务
3、扩展现实
预期2030年以后（2030+）
信息交互形式将进一步由AR/VR逐步演进至以高保真扩展现实（XR）交互为主
甚至是基于全息通信的信息交互
最终全面实现无线全息通信
用户可随时随地享受全息通信和全息显示带来的体验升级
视觉
听觉
触觉
嗅觉
味觉
情感
以“我”为中心享受完全沉浸式的全息体验
虚拟教育
虚拟旅游
虚拟运动
虚拟绘画
虚拟演唱会
4、智慧工厂
利用6G网络
实现
超大带宽
超低时延
超可靠
实时采集工厂
内车间
机床
零部件
端到端的闭环
从需求端的用户个性化需求、行业的市场空间
到工厂交付能力、不同工厂间的协作
再到物流、供应链、产品及服务交付
四、6G网络的特征
1、按需服务网络
满足用户个性化需求
为用户提供极致化性能服务
2、至简网络
蜂窝网络架构应进行革新和极简易化
实现“能力至强，结构至简”
3、柔性网络
以用户为中心，网络按需生成服务
网随人动，网络功能“去中心化”管理
支持独立的网元和服务的伸缩、演进和灵活的部署
实现端到端的微服务化网络
4、智慧内生
期望6G网络能够把AI能力作为神经系统
在端、边侧智能渗透，逐渐实现AI能力的全网渗透
实现“网络无所不达，算力无所不在，智能无处不及”
5、安全内生
实时监控安全状态并预判潜在的风险
抵御攻击与预测危险相结合
实现智能化的内生安全，即“风险预判，主动免疫”
五、组网架构
1、架构需求
从全球范围上看
占全球70%以上面积的海洋、占全球陆地面积20%以上的沙漠等区域，几乎没有移动通信信号覆盖
需要基于陆地蜂窝移动通信网络，融合卫星等多种通信方式
构建“空-天-地-海”一体化的6G网络
跨地域
跨空域
跨海域
以实现真正意义上的全球无缝覆盖
2、“空-天-地-海”一体化的网络架构
天基网络
由卫星通信系统构成
高轨卫星
中轨卫星
低轨卫星
空基网络
由搭载在各种飞行器（例如，飞艇、热气球等）上的通信基站构成
海基网络
构成
海上及海下通信设备
海洋岛屿网络设施
地基网络
构成
陆地蜂窝
移动通信网络
六、技术
1、卫星通信技术
空间段
主要包含一颗或几颗卫星
在空中对信号起中继放大和转发作用
地面段
主要由多个业务的地球站组成
将要发射的信号传送到卫星
同时又从卫星接收信号
控制段
由所有地面控制和管理设施组成
包括
用于监测和控制卫星的地球站
用于业务与星上资源管理的地球站
2、AI技术
6G智能化贯穿网络端到端的每一个环节
AI将实现设备之间的无缝连接
网络数据
业务数据
用户数据
实时高速切换
网络的自主管理
控制学习系统
最终实现“无人驾驶”一样的自主自治网络
第5章 网络5.0
一、万物智能互联
网络正在从消费互联网向产业互联网演进，通信的主体从人变成了机器
二、数据网络分代演进
1、网络1.0时代：模拟通信系统：电路交换技术传输模拟信号
2、网络2.0时代：数字通信系统：数字信号进信息传输
3、网络3.0时代：异步传输模式：面向连接的、以定长信元为基础的一种分组交换和复用技术
提高网络资源利用率
扩展业务的灵活性
能够满足语音、视频等多媒体业务在网络质量上的要求
4、网络4.0时代：IP网络：面向无连接的数据包交换技术的网络
IP网络
开放性
中立性
简洁高效
5、网络5.0时代：数据网络5.0：面向未来8～10年典型应用对网络的需求
致力于持续增强网络自身能力
实现网络可规划和性能可预期
能够全面感知网络状态并及时调整
增强移动性支持
提供内生安全可信保障
更好地支撑万物智联时代层出不穷的各类应用
三、未来典型场景对网络的需求
1、近期目标
信息基础设施
移动通信承载
2、中期目标
产业互联网各行业差异较大
量化指标不明确
需要针对各行业特点进行单独分析
3、远期目标
新媒体通信
算力网络
四、产业互联网
1、工业互联网
与工业系统融合
计算机
人工智能
物联网
通信技术
开放平台连接
设备
生产线
工厂
供应商
产品
用户
生产方式推动制造业
自动化
智能化
2、车联网
行业深度融合
汽车
计算机
通信
人工智能
全方位信息交互与协同工作
人
车
路
云平台
构建智慧交通体系，促进汽车和交通服务的新模式、新业态发展
3、远程医疗
使患者在原地、原医院即可接受远程专家的会诊并在其指导下进行治疗和护理
节约医生和患者的大量时间和金钱
4、智能电网
电网面临数字化、智能化转型的挑战，能源互联网、泛在电力物联网等战略应运而生
特点
大带宽
高可靠
低时延
移动性
通信保障
先进
可靠
稳定
高效
五、典型需求
1、“空-天-地-海”一体化的泛在接入
从深度和广度两个方面提升网络连接的性能质量与覆盖范围
2、大带宽、低时延、确定性保障
领域
工业互联网
智能电网
车联网
远程医疗
提供可靠网络
连接确定
时延确定
服务质量确定
VR/AR、全息通信等领域在此基础上还对带宽有着更高的要求
3、能够自治的智能网络
传统的以人工为主进行管理、配置、故障排除的方式已过时
利用人工智能为网络注智
最终实现无须人工干预网络自治或趋势
网络自动规划
自动优化
自动功能演进
4、多种资源体系共存
未来网络集各类资源为一体
内容
服务
算力
存储
5、内生安全可靠
保证通信双方和网络基础设施的可信
保证端到端通信
真实性
可审计性
隐私性
完整性
机密性
面对网络故障和网络攻击下的可用性
六、网络5.0体系架构
1、持续增强IP能力解决需求
内生安全可信
网络可规划
性能可预期
大连接下的感知与管控
泛在移动性支持
2、连通多种异构接入网络
万网互联，使更多的新服务接入网络
人们沟通，丰富生活文化
七、网络5.0参考架构
1、新网元
“空-天-地-海”一体化的泛在接入需求
接入更多网络设备、网络元素
卫星网络
传感器网络
资源网络
网络主体更多
从主机到虚拟机，再到容器、进程、线程
从人到身份，从物体到器件
从实体到虚拟体，再到服务、微服务
2、新管控
以AI为核心构建网络大脑，实现网络的智能运维及智能编排
控制层作为网络大脑和基础设施的沟通纽带
一方面接收网络大脑下发的网络策略，并转化为网络可执行的控制指令，下发至基础网络
另一方面实时收集网络资源、状态等信息，并反馈给网络大脑以辅助决策
3、新协议
未来的网络一定是在统一的底层框架下
支持多样化寻址、变长地址寻址、非对称路由等新的数据面协议
可灵活编程
从而满足多种资源体系的差异化服务要求
控制层能够对下实现网络状态的实时感知
对上实现应用需求的感知
提供
超高通量的传输能力
优化的多路策略
高效率的网络编码
4、新业务
网络更好满足近期需求
信息基础设施
边缘计算
移动通信承载
产业互联网
提供确定性的网络服务
支持未来新型业务模式
网络切片
全息通信
八、网络5.0关键技术
1、温敏网络
“温”：网络质量
“敏”：反应速度
相当于给网络安装了高精度的智能传感器
可快速感知网络质量的变化
及时对网络进行调整优化
以满足业务质量保证、网络高可靠和最大通量
2、“去中心化”互联网基础设施
互联网基础设施
域间路由系统
域名系统
公钥基础设施
缺陷
中心节点
权限过大
单点失效
降低了互联网的
安全性
可靠性
平等性
九、万物智能互联时代
1、人类正在进入一个人、机、物三元融合的万物智能互联时代
2、网络空间已经成为继“空-天-地-海”之后的国家第五疆域
3、网络生产力发展重心
广泛互联→产业支撑
第6章 算力网络
一、算力
1、定义
计算能力
2、包括
计算速度
计算方法
通信能力
存储能力
数据总量
3、计算的形态变化
云负责大体量的复杂计算
边缘负责简单的实时计算
终端负责感知交互和执行
4、在数字经济时代，拥有更强大的算力意味着掌握更多的话语权
二、算力网络
1、定义
根据业务需求在“云-网-边-端”之间
按需分配和灵活调度算力资源、算法资源、存储资源和网络资源的新型信息基础设施
2、网络将从“连接”走向“连接+计算”，实现算力在网络中的
可管
可控
可用
三、算力芯片
1、中央处理器CPU
计算机的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的执行单元
主要包括
控制器
运算器
高速缓存
数据总线
控制总线
CPU在计算机中负责
读取指令
对指令译码并执行指令
2、图形处理器GPU
专门在个人计算机、工作站、游戏机和移动终端（例如，平板电脑、智能手机等）上做图像和图形相关运算工作的微处理器
是连接计算机和显示终端的纽带
3、神经网络处理器NPU
采用“数据驱动并行计算”架构
擅长处理海量多媒体数据
视频
图像
四、算力网络架构
1、算力应用层
VR
AR
AI
V2X
2、算力路由层
算力状态通告
算力感知调度
算力路由标识
算力路由寻址
算力路由生成
3、算力资源层
从单核CPU到多核CPU
从CPU到GPU
从NPU到TPU
从ASIC到FPGA
再到CPU+GPU+FPGA等多种芯片组合
4、网络资源层
骨干网
城域网
接入网
5、算力管理层
需求解析
算力注册
算力建模
算力OAM
算力运营
算力安全
五、算力网络关键技术
1、AI
算法+算力+数据
2、SR
一种源路由技术
它为每个节点或链路分配Segment（段），头节点把这些Segment组合起来形成Segment Path（段路径），指引报文按照Segment Path进行转发，从而实现网络的编程能力
SRv6具有独特的优势，可以用“UNIVERSAL”来诠释
3、确定性网络
利用网络资源打造专网
可预测
可规划
可设计
可验证
具有确定性能力
确定性能力
时延确定
抖动确定
带宽确定
丢包确定
连接确定
路径确定
4、区块链
⑴.定义
一种融合多种技术的分布式计算和存储系统
它利用分布式共识算法生成和更新数据
通过对等网络进行节点间的数据传输
运用密码学方式保证数据存储和传输的安全
⑵.特征
去中心化
分布式核算和存储
共享交易账本
共同维护
开放性
对所有节点开放
可随时下载、提取数据
信息不易伪造和篡改
设置共识规范协议
在验证和可信条件下进行交易
信息永久存储
自治性
交易条件和状态内嵌
不需要人为干预
六、算力网络典型应用场景
1、车联网
2、智能安防
3、新媒体
第7章 区块链
一、区块链
1、交易数据记录和信息交互的架构
安全
稳定
透明
可审计
高效
2、未来革命性技术
解决信任危机
二、区块链的分类
1、公有链
交易信息向大众公开
所有人均可参与竞争记账权
不需要经过许可的区块链
公有链的各个节点可以
自由加入和退出网络
参加链上数据的读写
运行时以扁平的拓扑结构互联互通
网络中不存在任何“中心化”的服务端节点
2、私有链
完全被某个组织机构控制并使用的区块链系统
各个节点的写入权限归内部控制
只有被许可的人才可以参与记账、成为节点，并可查看数据
3、联盟链
对某些特定的组织机构开放的区块链系统
各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能加入与退出网络
各个机构组织组成利益相关的联盟，共同维护区块链的健康运转
三、区块链核心技术
1、共识机制
分布式系统
历史可追溯、不易篡改
解决多方互信问题
共识
解决一致性问题的过程
2、智能合约
以计算机指令的方式实现传统合约的自动化处理
本质
交易双方在区块链上交易时触发自动执行的一段程序代码
3、加密算法
信息技术的基石
信息安全
密码学技术
包括
哈希算法
对称加密
非对称加密
数字签名
数字证书
同态加密
零知识证明
区块链采用密码算法
保护信息的安全
不易被他人获取
不易被伪造和篡改
追溯信息的发送者
4、区块链网络
P2P网络
对等网络，网络中的每个参与节点都贡献一部分
计算能力
存储能力
网络连接能力
每个节点既是资源和服务的使用者，又是整个资源和服务的提供者
四、区块链技术架构
1、数据层
数据块
哈希函数
链结构
默克尔树
时间戳
非对称加密
2、网络层
组网结构
通信机制
安全机制
3、共识层
共识算法
激励机制
链选择机制
4、合约层
脚本代码
智能合约
5、应用层
可编程货币(比特币)
可编程金融
可编程社会
五、区块链与通信技术的结合
1、物联网的愿景
将物理世界与数字世界连接起来，从而实现万物互联
但是安全性和隐私性是物联网技术目前面临的主要问题，制约着物联网应用的发展
2、区块链与边缘计算相结合的优势
边缘计算在计算、存储和网络上的分布式特征与区块链的“去中心化”模式吻合
服务重点均面向企业及垂直应用行业
3、5G实现万物互联，区块链实现万物互信，二者之间有着天然的互补性，两股力量相互赋能
第8章 数字孪生
一、概论
1、数字孪生
物理对象的数字模型
可以通过接收来自物理对象的数据而实时演化
从而与物理对象在全生命周期保持一致
2、数字孪生技术
面向数字孪生全生命周期
构建
演化
评估
管理
使用
3、数字世界为了服务物理世界而存在，物理世界因为数字世界而变得高效有序
4、数字孪生的价值
以数字化的形式在虚拟空间中构建了与物理世界一致的高保真模型
通过与物理世界间不间断的闭环信息交互反馈与数据融合
能够模拟对象在物理世界中的行为
监控物理世界的变化
反映物理世界的运行状况，评估物理世界的状态，诊断发生的问题，预测未来趋势，甚至优化和改变物理世界
突破许多物理条件的限制
通过数据和模型双驱动的
仿真
预测
监控
优化
控制
实现
服务的持续创新
需求的即时响应
产业的升级优化
基于模型、数据和服务等各个方面的优势
数字孪生正在成为关键技术
提高质量
增加效率
降低成本
减少损失
保障安全
节能减排
二、数字孪生技术架构
1、物理层
2、数据层
3、模型层
4、功能层
5、能力层
三、数字孪生关键技术
1、建模和仿真技术
2、数字线程
可扩展、可配置和组件化的企业级分析通信框架
3、系统工程与基于模型的系统工程
4、全生命周期数据存储和管理
5、高性能计算
四、数字孪生行业应用
1、智能制造
数字化设计=数字孪生+产品创新
虚拟工厂=数字孪生+生产制造全过程管理
设备预测性维护=数字孪生+设备管理
2、智能城市
智能规划与科学评估场景
城市管理和社会治理场景
人机互动的公共服务场景
城市全生命周期协同管控场景
3、智慧医疗
将数字孪生与医疗服务相结合
从而让医护人员实时获取患者的健康状况
提高医疗诊断效率
降低操作成本并改善患者体验
4、智能家居
集成独立安全系统统一管理
电视网络
Wi-Fi
电冰箱
太阳能
电热水器
厨具设备
中央空调
连接
运维人员
业主
电信运营商
降低成本
运营成本
后期维修成本
提高智能家居设备利用率
提升资产整体价值
5、智慧物流
全程无人化智慧物流框架体系
智能货架
搬运机器人
智能拣选模块
无人装车系统
无人卸车系统
无人卡车
无人机
配送机器人
五、数字孪生网络
1、数字孪生网络
一个具有物理网络实体及虚拟孪生体，且二者可实时交互映射的网络系统
2、核心要素
数据
模型
映射
交互
3、数字孪生网络架构
三层
物理网络层
孪生网络层
网络应用层
三域
数据域(数据共享仓库)
模型域(服务映射模型)
管理域(网络孪生体管理)
双闭环
基于服务映射模型的“内闭环”仿真和优化
基于三层架构的“外闭环”对网络应用的控制、反馈和优化
4、数字孪生网络关键技术
目标驱动的网络数据采集
多元网络数据存储和服务
多维全生命周期网络建模
交互式可视化呈现
接口协议体系
六、数字孪生通信网络应用
1、5G数字孪生架构组件
物理5G网络
虚拟5G网络
物理5G网络和虚拟5G网络之间的双向交互
2、人体数字孪生
通过在人体中应用大量的智能传感器
对重要器官、神经系统、呼吸系统、泌尿系统、肌肉骨骼和情绪状态等进行精确实时的“镜像映射”
从而在虚拟世界中形成一个完整的、精确的人体复制品
进而实现人体个性化健康数据的实时监测
3、无线信道
一种电磁物理实体
特点
形态无法直观看见
特征无法直接触摸
效应无法直接辨识
数字孪生模型支撑无线通信信道
可视化分析
优化系统设计
保障系统测试
验证
运营
维护
管理
4、数字孪生信道
技术交叉融合
物联网
大数据
云计算
AI
数字孪生模型实现
可视化
定性
定量分析
5、行业现场网
行业现场网
行业现场端侧设备网络接入技术的统称
连接行业现场末端的各类终端、机器、传感器和系统
满足行业现场对传感、数据、定位、控制和管理等多样化的需求
数字孪生建模
将人（网络运维人员）、机（网元设备）、网（5G网络和现场网络）、法（运维手册、操作指导等网络知识）、环（现场环境）等物理实体映射到虚拟空间的原子数字模型
根据网络拓扑关系和业务需求对原子模型进行编排组合，支撑行业现场网智能化的可视、可管、可控的要求
七、数字孪生技术开发和应用
1、核心
算法
2、基础
数据
硬件
3、大规模构建与应用导向
知识库
模型库
算法库
4、重点提升多种数字孪生关键技术
信息建模
信息同步
信息强化
信息分析
智能决策
信息访问界面
信息安全
5、形成技术体系
开放兼容
稳定成熟
第9章 量子通信
一、概述
1、量子
构成物质的基本单元
不可分割的微观粒子（如，光子和电子等）的统称
2、量子力学
研究和描述微观世界基本粒子的结构、性质及其相互作用
3、量子通信
利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信技术
核心原理
利用量子状态的不确定性产生随机密钥
如果通信被窃听，则会改变量子的状态，窃听就会被察觉，进而使密钥无法被破解，实现了通信的保密性
二、量子通信的关键技术
1、量子密钥分发技术
以偏振编码为例，采用了单光子的4个偏振态，即水平偏振态0°、垂直偏振态90°、+45°偏振态和-45°偏振态
其中，0°和90°构成水平垂直基（base0），±45°构成斜对角基（base1）
事先约定单光子的水平偏振态0°或-45°偏振态代表经典二进制码0，垂直偏振态90°或+45°偏振态代表经典二进制码1
2、量子信道与经典光信道复用光纤传输：
有效节省量子通信网络部署所需的纤芯管道资源
利用现有光通信网络资源，实现经济、高效建网的目标
3、我国量子通信产业化的发展情况
基础研究环节
科研机构持续提供国际领先的基础研究成果支撑产业链发展
设备研发环节
技术型企业提供3个层面的开发支撑
核心器件/部件
量子通信设备
网络融合设备
建设运维环节
电信运营商、集成商等提供大规模网络建设、运维管理支撑
安全应用环节
各行业用户牵引、参与和主导应用开发并开展应用示范，逐步推动规模化应用
三、未来QKD组网技术的成熟
1、终端设备趋于小型化、移动化
2、扩展应用领域
通信网
企业网
个人与家庭
云存储
3、技术突破
量子卫星
量子中继
量子计算
量子传感
4、量子通信网络连接
分布式的量子计算机
量子传感器
5、新应用
量子云计算
量子传感网
第10章 网络安全
一、零信任
1、一个安全框架，它要求所有用户在被授予或保留对应用程序和数据的访问权限之前，必须对安全配置和状态进行身份验证、授权和持续验证，从而将网络的不确定性降至最低
2、实施零信任技术的原则
重新检查所有默认访问控制
采用涉及身份、端点、数据和应用程序访问的各种预防技术
启用实时监控，识别和停止恶意活动
与更广泛的安全策略保持一致
二、软件定义安全
1、一种安全模型，网络和信息安全由安全软件管理和控制
2、网络安全设备的功能（例如，防火墙、入侵检测、访问控制和网络分段）从硬件设备提取到软件层
3、未来的软件彻底脱离了硬件，用于控制和管理资源，保护逻辑策略，不与任何安全设备绑定
三、拟态防御
1、类似于生物界的拟态防御
2、网络空间的拟态防御在对网络服务对象的功能与性能保持不变的前提下，网络内部的架构、核心资源、运行算法等都会做策略性的时空变化
3、时空变化会打乱攻击者的攻击节奏，降低攻击者的成功率
四、内生安全
1、内在安全结构属性
动态
异构
冗余
2、主要特征
动态选择执行程序
3、组成
异构执行者
冗余执行者
4、实现系统的预期功能并使其结构更加不确定
五、数据安全
1、数据本身的安全，主要通过现代密码算法对数据进行主动保护
2、数据防护的安全，主要采用现代信息存储手段对数据进行主动保护
3、数据安全的特点
机密性：个人或团体的信息不为其他不应获得者获得
完整性：在传输、存储数据的过程中，确保数据不被未授权者篡改或在篡改后能够迅速被发现
可用性：以使用者为中心的设计概念，可用性设计重点在于产品的设计能够符合使用者的习惯与需求
六、可信计算
1、也称为机密计算，是一种由可信计算组织开发和推广的技术
2、借助可信计算，计算机将始终以预期方式运行，而这些行为将由计算机硬件和软件强制执行，并通过使用系统其余部分无法访问的唯一加密密钥加载硬件来实现此行为
七、隐私计算
1、面向隐私信息全生命周期保护的计算理论和方法
2、可计算模型与公理化系统
隐私度量
隐私泄漏代价
隐私保护
隐私分析复杂性
八、云原生安全
1、包括
云平台安全原生化
云安全产品原生化
2、解决云计算普及带来的安全问题
3、强调以原生的思维
构建云上安全建设、部署与应用
推动安全与云计算深度融合
4、特点
采用内嵌的方式而无须外挂部署
充分利用云平台原生的资源和数据优势
可以与用户云资源有效联动
能够解决云计算面临的特有安全问题
九、智慧城市安全
1、由于涉及许多技术以及不同网络和组件的互联，所以对安全性是一个挑战
2、经常遇到不同类型的网络攻击
网络钓鱼
恶意代码
网站入侵
3、网络攻击者造成致命的伤害
交通信号灯系统
食品配送系统
医院系统
交通系统
十、网络安全
1、当今世界正在经历百年未有之大变局
2、网络安全是国家战略要素
重塑国际格局
争夺发展主动权
抢占竞争制高点