跃升数字生产力
加速迈向智能世界

人类文明浩浩荡荡，一路从刀耕火种到铁犁牛耕，从工业革命到信息社会，再到今天的智能社会。于绵延的千秋岁月中，创造了先进不朽的思想；在浩瀚的历史长河中，发展了多元荟萃的文明。技术创新的每一小步，都带来了生产力的极大提升。人类社会发展本质上就是一次次生产力的跃升。

明者因时而变，“智”者随事而制。在数字转型的新时代，变则通、通则久，今天，“数字化”是全球共识度最高、也是当前确定性最高的趋势。不论在哪个国家，哪个企业，哪个组织，数字化都已成为共同的议题，也是全世界、全行业共同的机遇和挑战。基于日益成熟的数字化基础设施建设，数字技术正驱动生产力从“量变到质变”，并逐步成为社会经济发展的核心引擎。跃升数字生产力正当时。

华为数字化转型实践的经验与思考

为了紧跟数字经济发展脉络，把握数字化机遇，企业纷纷积极开展数字化转型升级。然而，企业数字化转型从来都不是一蹴而就的，百转千回，才见曙光。华为自身的数字化转型，就经历了从起步到初具规模、再到行业领先的“痛并快乐着”的过程。过去近十年，研发、制造、销售、交付、财经等领域，都通过变革重新定义了生产力和生产关系，以数字能力支撑业务重构，并将转型中的各种变革成果固化到管理体系中，培育了适应企业发展的组织级能力，同时也积累了一些经验与思考。

1. 战略驱动是根本

数字化本质上是战略驱动，而非技术驱动。成功的数字化首先要能支撑战略达成，实现既定的商业目标。在这个过程中会引入新技术、新装备，服务于战略目标和业务设计，然后再带动业务模式、文化和组织、员工的转型。

2017年，华为提出新愿景，“把数字世界带入每个人、每个家庭、每个组织，构建万物互联的智能世界”，并提出数字化转型目标：对内，各业务领域数字化、服务化，打通跨领域的信息断点，达到领先于行业的运营效率；对外，实现与客户做生意更简单、更高效、更安全，提升客户满意度。

所以，数字化转型应该是“一把手工程”。因为这个转型是一场深刻的、复杂的系统性变革。如果没有愿景的牵引，没有文化的匹配，数字转型所带来的解决方案，是不可能产生价值的。

2. 数据治理是基础

当前企业的数据治理面临挑战，一方面有大量数据采集不到，另一方面大量垂直的业务系统形成了“数据孤岛”。只有通过科学治理，让数据在企业内部顺畅流动起来，通过作业数字化、数字平台化，使得数据清洁、透明、聚合，才能成为管理数字化转型的基础。

首先，数据有源且同频。以煤矿作业为例，华为煤矿军团与国家能源集团联合多家伙伴开发了矿鸿——面向矿山设备的新一代工业物联网操作系统，为不同设备的智能化、互联与协同提供了统一语言，让所有的设备都讲“普通话”。截至2022年年底，矿鸿已经部署超过10个煤矿，实现了3300多套设备的数字化管理和运营。

其次，数据集成与匹配。要将业务对象、规则、过程数字化，让作业转换为数据。以华为付款核算业务的数字化为例， IT系统在单据环节，能够自动集成与全检识别，多维数据能够实现分钟级的自动匹配，极大地提高了付款作业的效率。

最后，数据汇聚与共享。华为基于华为云建设数据湖和数据仓库，打造企业数字化转型的数据底座。现在，业务与财务实时共享同一套数据，且围绕着同一套数据，根据自身的需求展开衍生应用的设计与开发。

3. 数据智能是方向

要让数据成为生产力，要通过平台智能化，智能实战化，使得数据随需、易懂、有用，这是管理提升的方向。华为期望机器设备能够利用数据、信息、知识自动分析判断 ，“小问题”自动决策自动执行，“大问题”推送分析，辅助决策。

心有所向，路就不远。过去五年来，华为制定了财经知识管理“结构化、显性化、集成化”的策略，逐步构建了高精度的财经知识图谱，实现了财经专业经验的数字化存储、管理和组织传承。全球一线财务人员能随时随地的自助寻规、自动答疑。

再以生产线上的自动排产为例。华为的车间/线体/设备/工序等制造要素已基本实现数字化，构建了各种场景的排产数学模型和数据模型，以智能系统自动排产替代排产员手工排产，实现了排产便捷化和排产效率提升。

助力千行百业数字化转型

“利己则生，利他则久。”数字化与全行业的发展息息相关。无论是正在进行数字化转型的企业，还是支撑数字化转型的企业，都会均面临巨大的市场空间和经济收益；无论是在当下，还是在长远的未来，“数字化”的旋律一旦奏响，便将穿透企业的边界，连点成线、聚线成面，共同创造产业互联的时代。

华为致力于与客户共同探索行业数字化之路，以极简架构、极高质量、极低成本、极优体验的“四极持续目标”打造数字化基础设施，助力客户实现数字化转型的四化目标：作业数字化，数字平台化，平台智能化，智能实战化。

华为围绕信息的联接、计算和存储，将运力、算力、存力三者协同发展；推动5.5G时代领先的基础设施建设，构建千亿物联、万兆体验的网络；围绕着多场景、多样性的需求，不断提高通用计算、人工智能计算的算力；通过华为云，为行业数字化构建坚实的“云底座”和“使能器”，让企业“上好云”、“用好云”；通过持续发布创新的基础软件和软件开源，让更多的伙伴和开发者参与到基础软件的创新中来，推动产业生态发展根深叶茂、土沃花繁。

在筑牢数字基础设施的基础上，华为先后成立了煤矿、政务一网通、电力数字化、数字金融、机场与轨道、公路口岸水运等军团，联合生态与合作伙伴把数字技术与行业场景深度结合，为千行百业提供适配场景的创新数字化产品和解决方案，让数字技术真正撬动行业全面跃升数字生产力。

“凡益之道，与时偕行。”如今，在各行各业的枝头上，早已挂满了数字技术的累累硕果——在智慧矿山的矿井里，我们看到了5G应用的动人场景；在智慧工厂的流水线上，我们看到了暗藏巨变的产业契机；在智慧港口的龙门吊上，我们看到了破浪而来的智能时代。以某制造企业为例，在数字化转型之前，业务数据分散存储在上百个应用系统中，而且数据标准、口径均不统一。华为帮助其将IT数据和200多种生产设备的OT数据融合，首先实现数据的透明、可视，其次通过采集生产工艺数据建立数学模型，构筑了数字化运营的基础。基于这些数据和模型，使得优秀经验能够快速复制。

同时，为了更好地服务中小企业，一起推进数字技术的细腻“触角”，用数字技术点燃“人间烟火”，华为通过优化渠道体系、联合伙伴发展更多的集成商和工程商，帮助更多中小企业和组织点亮数字化转型之路。

数字技术在助力企业全面提升生产能力和生产效率的同时，还在加速普惠教育和平行教育，构筑起一幅幅智慧教育新图景。从中国深圳、岳阳到西部天水，很多中小学都开启了智慧教室，在配备了电子屏幕和高速网络的教室中，老师可以使用丰富的虚拟教具，学生可以一起画画，共同创作。智慧教室不仅改善了教学互动，还可以让不同地区的孩子共享优质的教学资源。

与合作伙伴共创共赢

每个数字跳动的背后，因为主动拥抱变化，而焕发出蓬勃的生命力；

每个领域发展的背后，因为扎根数字底座建设，每一步都走得稳健而有力；

每个行业成长的背后，因为积众智聚众力，而谱写不断壮大的精彩篇章。

独木不成林，一川难江海。华为将与产业伙伴一起推进数字化转型。首先，通过硬件开放、软件开源发展产业生态，让更多的伙伴和开发者参与到创新中来，丰富数字化的产品和解决方案。其次，华为坚守“以利益为纽带、以诚信为基础、以规则为保障”的原则，加大对伙伴的投入。同时，我们将持续为学校提供最新的数字化实践案例，为学生提供数字化的实践机会，帮助行业培养数字化人才。

“以不息为体，以日新为道。”数字化的历程必将是波澜壮阔的，我们在岁月流转中，看到生生不息；在风起云涌间，践行坚韧恒久。漫漫征程开启，长路未必遥远。唯有充满韧劲和只争朝夕的气魄，才能为这广阔的大时代，渲染一份前所未有的斑斓。

我们期待与全产业、全社会的力量一起共同努力，共享数字化未来，共同携手迈向智能世界！

全球5G发展如火如荼，目前已部署230多张5G商用网络，5G用户数超过10亿，占全球移动用户数12%，5G商用三年的用户数相当于4G商用五年的规模。运营商还在5G to B领域部署了上万个专网。2022年底中国建成5G基站数231.2万个，占基站总数21.3%，占全球5G基站数60%，中国5G用户数5.61亿，占移动用户总数33.3%，占全球5G用户数56%。中国已建成的5G专网数也超过全球的一半。

5G较高的下载速率带动全球移动数据流量两年翻番。但5G的快在一般的消费应用中感受不到，而在工业应用中又嫌不足。一方面，从用户体验看，目前相比4G，5G还未显出的明显优势。高档手机不论5G还是4G其屏幕分辨率都是2K，难以看出差别。在非大型场馆的场景中，5G可支持更多用户同时上网的能力被忽视；在车联网和XR类应用之外，低时延的特点也难见用武之地。使用头盔的XR业务可以消费5G的高带宽，然而现有5G难以支持较好体验的XR视频。另一方面，5G虽在机器视觉和遥控作业等场景有成功实践，但工业互联网的局面并未真正打开。在不少工业场景中，5G赖以自豪的mMIMO难以发挥作用，产业应用需要大上行、低时延、确定性、高安全、高可靠、大连接、精定位和低功耗等，在泛在连接时还要求轻量级低成本。

为激发5G潜能，跟上市场增长，5G-Advanced（5.5G）应运而生，这也是迈向6G的必要阶段。5.5G首先是对5G的eMBB（增强移动宽带） 、uRLLC（超高可靠超低时延通信） 和mMTC（大连接物联网）三大特性的增强，更进一步增强宽带化、泛在化、绿色化和智能化能力。

从eMBB到eMBB+

5.5G的速率将比5G提升十倍，即上行峰值1Gbps，下行峰值10Gbps。主要着力点还是Massive MIMO，采用64T或128T的射频通道数和将天线振子数从192提升到1000甚至2000，可以显著提升空口带宽；ELAA(超大孔径天线)技术可将天线单元分布式部署在建筑物墙壁上，避免了集中式部署受天线面板尺寸、重量、风载的限制。在材料、结构上的创新，辅以自适应高分辨波束赋形算法（例如AHR Turbo）和智能SRS (信道探测参考信号)的干扰识别抑制，以及智能波束方向预测等，可实现超高分辨率的波束及其快速对准和实时跟踪；上下行覆盖提升3dB，体验提升30%，能耗降低30%。不过，在设计上需要注意ELAA电磁场的特异性，可通过分布式基带处理算法和架构上的创新，实现大量天线振子下低复杂度和低前传开销。

5.5G的高带宽离不开频谱资源，载波带宽需要400MHz （Sub6GHz频段）或800MHz（毫米波频段），可采用共享SSB（同步信号与物理广播信道块）的虚拟大载波技术利用离散频谱，改进传统载波聚合方式，既减少公共信令开销，还支持对多小区的灵活调度。利用UDD（时频统一全双工）通过SUL（补充上行）增加一个纯上行的载波或增加一个采用TDD互补帧结构的载波来加强上行，在50MHz SUL和100 MHz TDD配置下可实现Gbps级别的单用户上行峰值能力。考虑到高频段信号传播穿透性能差，易被遮挡，且直放站不具备灵活波束赋型与管理干扰能力，网络存在弱覆盖或覆盖空白；5.5G将引入NCR（网控直放站），利用波束指示信息，根据终端实际情况选择和切换波束，提升室内外覆盖能力。

在产业应用领域需考虑设置工业专用授权频段，为大企业提供大上行服务，避免与消费用户共享载频时因上下行TDD时隙配置不一致而受干扰。同时，与基于局域网结构的WiFi相比，开发基于蜂窝结构的NR-U（免授权频段），移动性好且能精确定位、定时，以及支持QoS；不过NR-U需借助AI实现AFC（自动频率控制），避免对其他系统、卫星及点到点微波链路的干扰。在终端方面，5.5G智能终端将从当前2T4R走向3T8R等更多通道，并支持4个或更多载波的聚合，打造万兆体验终端。

从uRLLC到uRLLC+

5G的uRLLC关键指标是端到端时延1ms和可靠性99.999%。R17将 5.5G的uRLLC可靠性指标提升至99.9999%，主要的支撑技术有盲重传、uRLLC-eMBB 协同互补TDD帧结构，以及跨层优化等。

盲重传是在接收反馈之前就进行重传，既可提高可靠性又减少时延，但需兼顾频谱效率上的代价。uRLLC业务具有优先级，可抢占同传的eMBB等其他业务，但还需在分组调度算法上着力，以降低对eMBB 业务性能的影响。前述的在非重叠频率的子带上，配置上下行互补的TDD帧结构，可在任意时隙同时实现上行发射和下行接收，既提高可靠性又降低时延。

对XR业务还需要跨层优化和多流协同，XR业务包括音频、视频、控制信息、数据采集信息等多种不同的数据流，通过分层方式避免不加区别放在同一QoS流中传送。考虑到就重要性而言，基本层高于增强层，同一层内I帧高于B帧和P帧；同一帧内不同宏块的重要性也不同，通过网络感知业务并识别帧的优先权和帧的完整性，实现网络拥塞时选择性丢包，保证高优先权的数据块低时延可靠传输。利用5.5G的高带宽低时延，可将终端的渲染能力放到边缘云，通过云网边端协同流畅地支持XR业务。

从mMTC到mMTC+

5G将物联网从NB-IoT扩展到可支持每平方公里上百万连接的mMTC和信道速率达100Mbps的宽带IoT，5.5G将以轻量化和泛在化为方向扩展IoT技术与应用。其中RedCap为中速低时延IoT，通过降低终端的天线数、MIMO流数、调制阶数、简化双工模式和协议流程功能等，在20MHz带宽中实现上下行50/100Mbps和时延5~10ms，信道带宽比LTE Cat1高十倍；与LTE Cat4相比，在终端价格相当的情况下，提升2倍速率并节约20%能耗，其定位精度、低时延性能及低成本很好地适应企业监控用摄像头和大量传感器的应用。5.5G还将开发采用5MHz带宽的更轻量化和更低成本IoT。

泛在化的着力点是无源IoT，将蜂窝网络与无源标签技术结合，终端从5G基站获取能量，通过调整天线匹配阻抗来调制反向散射信号的幅度或相位，以这样的方式传输数据的距离可达200m，十倍于RFID技术且无需读写器，连接密度可达每平方公里千万级，以极低的成本实现了对快消品、物流包裹、产品外包装、仓库货物盘点和智能水表等海量密集场景应用的覆盖。

5.5G还启动了通感融合标准化研究，基站采用一体化空口和硬件设计，共用波形、频谱、天线、系统等软硬件资源和站间智能协同，使能基站增加“雷达”功能。通过感知辅助通信，实现更高效的波束管理和更精准的波束追踪；利用通信辅助感知，提供定位增强、高分辨率成像、环境重构、姿态识别等功能。实测数据显示，感知距离突破800米并实现亚米级感知精度，在覆盖范围、距离分辨率、测角精度等方面比传统雷达技术提升了3~5倍。通感融合在车联网、机场、高铁周界检测、危化品运输监测等有通感双重需求的场景展现了广阔应用前景。5.5G还开启了NTN（非地面移动通信网络）的研究历程，以星地融合为目标，将IoT的泛在应用扩展到目前地面移动通信信号覆盖不到的地方。

多维节能，实现绿色化

绿色化是5.5G的一大亮点。根据GSMA的报告，移动网络的能源成本约占运营商总成本的23%，其中空口节能尤为关键。以华为首创的MetaAAU为例，新材料、ELLA超大规模天线阵列与超宽带射频前端技术及创新的广角阵列宽扫算法等多管齐下，实现窄波束精准宽幅扫描，自适应波束快速寻优，高分辨波束域降噪。辅以SDIF（信号直通馈电技术）优化天线内部线缆连接，可节省大量馈线和电缆，改进幅相精度的同时，大幅降低阻抗损耗，天线效率提升15%。在覆盖标准不变的情况下，可降低基站发射功率，实现30%能耗节省，在低负载下仍然保证有极高能效。

5.5G将充分发挥AI在时间、频率、空间和功率域多维的节能效果。时域方面，网络业务量存在明显的潮汐效应，可在网络负载量低的情况下，智能休眠部分小区和通道。频域方面，基于业务流量动态自适应关停部分载波或调整收发带宽。空域方面，通过基站自适应调整发送单元、天线面板、逻辑天线端口等空间元素的激活数量，以实现网络节能。在功率域，通过自适应优化基站收发算法和流程动态，调整发送下行信道的功率或者功率谱密度，同时保证覆盖范围和KPI/KQI等不受影响。

与5.5G相伴而行的还有基于光纤传输的F5.5G（F5G Advanced）和基于IPv6+的Net5.5G等。在F5G的增强固网宽带、全光连接和可靠传送能力基础上，F5.5G将增加实时弹性、绿色智能和感知能力。在无线接入网，光纤前传需要配合5.5G，承载比5G高十倍带宽；在光接入网，以创新的C-WAN架构实现10Gbps的泛在能力；在光传送网，单波相干偏振复用400G，将从C波段80波扩展到120波，还可进一步扩展到L波段，单纤容量有望发展到100T，胜任百万级服务器规模的单数据中心连接；池化波分支持光层调度向城域汇聚及接入层延伸，实现全光连接。

2022年10月，UBFF（全球超宽带高峰论坛）首次明确了Net5.5G的目标是适应2030年网络数据业务的需要。据预测，到2030年全球算力增100倍，存储时延降低100倍。Net5.5G将通过使能端到端IPv6+/SRv6（分段选路）组网能力，在IP专线上嵌入各类端到端网络智能管理服务，实现算网资源融合感知调度，在绿色超宽、IPv6+、高韧性低时延、泛在可信、网络智能化，以及广址异构物联这六方面实现能力突破。

3GPP明确从2022年R18标准化工作开始，进入移动通信的5.5G周期，为5G面向2025年后的发展定义新目标和新能力，通过全面演进和增强，使能5G产生更大的社会和经济价值。2023年2月，GSMA在MWC2023会上牵头产业界伙伴组建5.5G 社区，将进一步加快5.5G的到来。根据GSMA智库发布的《2023年全球移动经济发展》报告，移动行业对全球GDP的贡献价值将从2022年的5.2万亿美元增长到2030年超6万亿美元，5G占移动经济的15%以上，即2030年5G将使全球经济受益超过9500亿美元，5.5G将为此做出重要的贡献。

2023年1月，中国信息通信研究院在深度观察大会上，以《ICT产业体系高质量发展助推现代化建设开新局》为题，发布2023年信息通信业十大趋势。

近几年中国ICT产业整体快速发展，占GDP比重稳步提升。2022年ICT产业增加值达到9.2万亿元，占GDP的比重达到7.4%。与此同时，ICT产业数智化赋能向深向广向新发展，ICT技术持续与传统产业融合，助推千行百业数字化转型升级，ICT产业高质量发展，将持续赋能实体经济，引导现代产业体系加速构建。

在ICT技术牵引下，5G技术、信息网络、先进计算、AI技术全面创新发展，赋能效应持续加深，数字化转型仍是产业主旋律，工业互联网成为关键路径。同时，在数据要素加持下，数字经济迈向量质齐升的新阶段，数字治理和数字安全体系基本完成构建。通过ICT高质量发展作为牵引，将带动数字经济健康繁荣发展。

ICT技术红利持续释放，谋篇布局未来发展空间

ICT产业呈现较快发展态势。ICT产业将进一步加快关键技术自主创新突破、推进技术向产业端转化，持续拓展新的增长空间。国际复杂的形势加深了未来ICT产业链的不确定性。预计未来3年（2023—2025年）ICT产业收入年均增长速度为9.9%，其中，电子信息制造业保持平稳较快增长，将加快突破一批核心关键技术；软件业收入增速回升，基础软件、工业软件等关键领域技术创新加速；电信业推动5G与千行百业加速融合，数字化转型业务收入快速增长；互联网生活服务、网络销售需求快速回升，互联网平台企业加快面向产业互联网转型、积极拓展全球市场，实现收入增速回升。

针对未来网络、量子信息、类脑智能等前沿科技和产业变革领域，一批未来产业也在谋篇布局之中，预计到2030年，未来产业规模将超过1.5万亿，并在后续呈高速发展趋势。其中，ICT相关领域将成为未来产业发展的底座基石。

行业个人双轮驱动，5G规模发展加速推进

当前中国在5G技术研发、网络建设和应用发展均处于全球领先。在未来三年内，将推动5G-Advanced（5.5G）技术产品研发商用，实现5G个人应用创新突破和行业应用形成规模。

未来三年，5G个人应用发展主要来自XR等新型终端突破和数字内容的创新，用户可以拥有沉浸式5G用户体验。5G行业应用进入规划化 关键期，5G在实体经济中有了更广范围、更深层次和更高水平的深度融合。随着5G-Advanced技术产品支持行业应用能力的提升，需要按照行业呈现梯次、阶段推进态势，实现从5G应用补充叠加赋能、替代优化赋能到5G应用原生变革赋能。

预计2025年，5G用户将超过56%，5G在国民经济大类中的行业应用超过90%。5G-Advanced商用将进一步提高支持行业的网络确定性、定位等能力以及实现智能化、增强宽带，不断拓展5G空天一体、无源终端物联网等应用新场景。

信息网络协同融合贯通，自智技术加快应用落地

云网协同、泛在连接、网络确定性、智能化、安全可信、高速传输引领未来网络技术方向。

未来三年F5G不断向F5.5G（F5G-Advanced）演进，实现万兆入户。F5.5G在持续提升带宽、联接和体验保障三方面能力的同时，新增绿色敏捷、感知可视、可靠确定三方面特性，不断拓展光网应用新空间。

算网融合发展将经历算网协同、算网融合到算网一体三个阶段。当前正处于算网协同向算网融合发展的阶段，预计到2030年将实现设施、技术、运营、服务的体系化融合贯通。当前，算力标识、算力度量、算力调度、算力交易等关键技术目前还处于研究阶段，面临技术、产业等多重挑战。

随着自智网络的理念与愿景在业界获得共识，网络自智技术已在故障处理、质量感知和节能等多个方面获得现网应用。目前网络的自智能力等级在L2到L3级水平，预计2025年前后，网络自智能力将达到L4，进入高等级的自智网络阶段。从技术趋势看，单纯由数据驱动的深度学习技术无法满足电信网络要求的高可靠高可信，下一步网络智能技术将向多源融合智能发展，将基于数据的AI模型与基于专家经验的知识图谱技术以及网络数字孪生技术相结合，支撑网络向更高等级自智能力发展。

先进计算创新模式升级，算力供给能力大幅提升

当前算力作为新生产力已成为普遍共识，先进计算以系统化创新加速算力升级进程，更强调包括先进工艺、多架构芯片、软硬协同、算存联一体、云边网端协同等在内的多维度、多要素系统级协同优化，量子计算、光计算等非冯计算也将保持体系化创新，并逐步探索与经典计算的融合发展。

先进计算改变了创新模式，扩展了创新重点，极大得提升了算力供给能力，一是性能更强，超算、智算分别进入E级和10E级时代。二是规模更大，中国算力规模增速超过全球水平。三是功耗更低。

同时，先进计算也有助于实现包括时延、可靠性等更多细分的算力供给的实现。未来三年，先进计算仍处在稳步升级迭代中，也将展现出前所未有的生产力潜力，可更高效地支撑包括电信、金融、制造等在内的行业数字化发展，并显著拉动数字经济及GDP发展。

大模型驱动AI技术突破，应用能力边界不断拓展

近年来，大规模预训练模型（也称为大模型）在性能和工程应用上显著进步，成为推动人工智能取得新突破的主要重要路线。从技术角度看，大模型将持续提升人工智能研发部署等技术水平，推动人工智能从可用技术向好用的基础设施演变。同时，大模型背后的技术也将加速演变，多模态、强算力和知识增强等技术将让大模型的性能得到进一步提升。从应用角度看，大模型的发展将进一步拓展人工智能应用的能力边界，不断催生新模式新业态。主要体现在两个方面：一是大模型将提升人工智能感知、认知和生成能力，例如盘古在工业PCB板质检可提升14%的准确率，Meta NLLB能支持200种语言翻译。二是大模型有望在基础科学领域取得更多突破，例如DeepMind的AlphaFold2可分析楔入细胞膜中的蛋白质结构，还解开了蛋白质折叠问题。

智能制造向纵深发展，工业互联网成为关键路径

数字化转型保持高速增长，2022年全球数字化转型支出预计18000亿美元，未来五年平均增速16.6%。中国数字化转型支出预计3265亿美元，未来五年平均增速18.8%，超过了全球平均水平。

工业互联网作为数字化转型的关键路径，持续创新发展，5G+工业互联网在建项目超过4000个。工业互联网产业规模2025年预计突破2万亿元，年均增长19%。

智能制造向纵深发展，系统推进传统产业变革升级。突出表现在两个方面：一是中小企业数字化加速普及，新技术工具大幅减低实施成本，向研发设计、生产管控等核心环节转型；二是智能工厂走深扩宽，核心业务智能分析优化广泛应用，销售-设计-生产-采购多环节一体化优化快速探索。

数据基础制度完善落地，数据要素市场建设提速

2022年12月，《关于构建数据基础制度更好发挥数据要素作用的意见》对外发布，为数据要素制度体系建设指明了方向。随着数据制度的不断完善，中国数据要素市场建设将进一步在四个方面提速。一是各地公共数据授权运营将快速落地，进一步丰富数据资源供给；二是数据交易机构将差异化运作，将形成分工各异、协同配合的数据交易市场体系；三是专业化的数据服务商队伍将不断壮大，对繁荣数据要素市场将起到积极推动作用；四是可信的数据流通技术创新持续活跃，应用不断深化，为数据要素市场建设提供更加有力的技术保障。

数字经济迈向量质齐升，构筑经济复苏中坚力量

国际方面，全球数字经济格局加速向多极化方向发展。根据全球主要的47个国家近五年数字经济平均增速保守估计，2025年全球47个国家数字经济规模将超过45万亿美元，2032年将超过60万亿美元。中、美、欧数字经济将依托各自的市场、技术、制度等优势持续快速发展，印度、巴西、马来西亚等新兴经济体也将加速崛起，全球数字经济多极化发展格局将进一步凸显。

国内方面，中国数字经济正步入量质齐升的新一轮快速发展阶段。预计到2025年，中国数字经济规模将超过60万亿元，到2032年，将超过100万亿元，十年间增长将超过50万亿元，进一步成为国民经济发展的关键支撑。同时，数字经济效率水平将加速换挡提升，预计2025年，中国数字经济整体投入产出效率将提升至3.5，数字经济相关要素配置将更加有效。

数字治理体系基本形成，发展预期合作基础企稳

从国内看，与数字化发展相适应的数字治理制度体系框架基本形成，中国数字治理的顶层设计已基本建立，治理体系的建设方向、重点领域的治理要求基本明确，并不断优化完善，下一步将呈现操作性、协同性、预期性三个趋势。

操作性是指随着数据、算法、竞争、新技术应用等重点领域规则进一步细化，制度的可操作性将进一步提升。协同性体现在充分依托和发挥数字经济部际联席会议等协调机制作用，强化部门协同，各项政策间协同性将进一步加强，避免政策叠加效应的出现。预期性是指，随着制度和政策环境的逐步健全，企业合规边界更加明晰，规范、透明、可预期的常态化监管水平将进一步提升。

随着制度体系的健全完善，政策环境将进一步规范有序、安全稳定，企业的发展预期更加稳固、发展信心更加坚定，有力促进数字经济实现高质量发展。

从国际看，重点领域中国立场基本明确，勾勒出中国坚持“发展”和“安全”并重，实现高质量发展和高水平安全的良性互动的治理思路。下一步，中国将主动塑造“发展”议题，传递合作共赢、协同发展理念，以中国方案促进世界共同发展；另一方面，主动对接高水平国际规则，稳步扩大规则、规制、管理、标准等制度性开放，推动高水平开放，深度参与世界分工，以中国新发展为世界提供新机遇。

数字安全加速迭代升级，保障覆盖全过程全链条

随着数字化发展的不断深化，安全保障需求不断变化延伸，驱动网络安全向数字安全迭代演进，不仅需要保障线上网络空间安全可靠运转，还需保障相关联的线下物理空间运行秩序稳定。

ICT技术与传统信息基础设施在社会生活、生产等各领域融合创新构成了数字基础设施。在此基础上，数字安全进一步作用于信息通信安全、数据要素安全和网络物理融合安全。

数字安全风险蔓延于数字化各环节各流程，在四个方面的安全需高度关注：一是数字技术应用安全，数字技术的规模化应用将技术自身安全缺陷和技术滥用等风险隐患不断扩大，例如，人工智能辅助驾驶系统感知算法缺陷引发交通事故；二是数字平台使能安全，数字平台逐渐成为行业知识建模、数据汇聚分析、决策联动等的关键载体和安全核心；三是数据要素流通共享安全，数据要素流通共享、价值释放过程的安全保护及隐私等问题日益凸显；四是网络物理融合安全，数字化转型发展加速IT与OT融合，使得安全风险交织蔓延，线上网络空间系统瘫痪可能造成线下物理世界业务停摆。

5G商用三年半，部署和应用都在稳步发展。截至2022年11月末，中国5G基站总数达228.7万个。中国信通院预计到2025年5G个人用户普及率将超过60%，同时在大型工业企业的5G应用渗透率也超过50%。以中国移动为例，到2022年12月已经建设了1.6万个5G行业商用案例，超过4400个5G精品专网项目，1200多家5G智慧工厂。

R18进展情况

两年发布一版5G技术标准(如图1)似乎成为3GPP的固定节拍。5G的国际标准从R15以来，总体延续两年一个版本的节奏发布，期间每个版本时间计划的讨论总是会因为新增特性的数量和体量的问题，进行反复斟酌讨论。这个节奏也受到疫情的明显影响，Rel-17就是在疫情期间，完全依赖线上会议制定的一版标准。在2022年12月进行的3GPP SA全会上，3GPP对Rel-18的完成时间进行了微调。受制于以系统架构组（SA2）为代表的、对一些功能定义需进一步完善的需求，3GPP将Rel-18的完成时间事实上推迟了3个月：在2023年6月完成功能架构的标准化，在2024年的3月完成协议设计，并随后在2024 年6月发布其Open API及ASN.1，作为厂家开发的指导。

图1 3GPP的5G标准各版本发布时间表

Rel-18作为5G-A（5G-Advanced）的第一个版本，具有承上启下的作用。其中的一些特性反应了现网部署的需求，也有一些则起到5G向6G演进的指向作用，引发业界广泛的关注。

R18架构及代表性技术

面向行业：进一步完善本地组网能力

5G商用以来，边缘计算可以说是最为成功的面向垂直行业的网络能力。对行业应用的调研发现，有超过80%的企业需求场景都和边缘计算相关。这得益于其部署简单、增益明显（本地业务访问）的特点。而与之相关的5G LAN也成为Rel-16中最为看好的现网引入特性之一。Rel-18完善了边缘计算支持终端漫游接入、跨运营商的边缘计算服务器访问、共同边缘业务服务器选择等问题。可以说是持续解决边缘计算在部署和场景扩展中的难题。

NPN（行业专网：Non-Public Network），存在两种NPN的类型：1）S-NPN，即独立行业专网，功能更加全面，更像一个功能完备的专网，如增加了空闲态、连接态的移动性能力，增加了本地非3GPP网络（如WLAN）的访问能力等。2）对于PNI-NPN，即基于公众网络的非独立专网，则靠增强网络切片来完善其能力。

Rel-18对网络切片又有进一步增强。提升了网络切片的开放能力，可基于切片最大接入数、负载预测、时间等方面对第三方使用切片进行定制。和前几个版本网络切片得到的高度关注相比，各公司对网络切片的关注度有所下降。其主要原因是网络切片的部署数量还不够大，目前在切片的管理、漫游支持等方面的方案也过于复杂。因此，简化网络切片的部署和实施方式，仍然有待进一步研究。

面向个人：系统性的对XR沉浸式多媒体通信的支持

Rel-18从接入网、系统架构、编解码等方面开展了系统性的支持XR多媒体沉浸式通信的工作，包括RAN和SA的多个工作组进行了端到端XR及多媒体增强标准体系的构建。

RAN在R18同步进行XR研究，从流特征、终端节电、容量提升等方面开展工作：

1. 接入网业务感知增强：感知上下行XR业务特征、应用层特征参数辅助RAN调度。
2. XR业务节电研究：考虑数据特征如周期性、高可靠要求。
3. 容量提升：针对XR业务的资源分配和调度优化，用来支持多流传输并降低抖动。

在系统架构方面，从支持XR及触感业务多流协同传输、支持5GS与应用交互的网络开放、QoS 和策略增强、终端节电等几方面展开工作。尤其值得关注的是对多流的协同和新的QoS机制。

在多流协同方面，其解决的问题是单个UE（终端）的多业务流（视频、音频、触感）之间的应用层同步和QoS策略协调；多个UE之间的业务流的QoS策略协同控制增强，以及应用之间的协调处理；多UE之间QoS策略协调是否需要及如何实现应用和5GC间交互。对同一XR业务的多个不同重要性、内容相似度数据包进行标记，以及对多流（视频、音频、触感）实现一致性的网络策略保障机制。

针对XR及多媒体服务，当前网络以流粒度进行QoS保障，以PDU（Packet Data Unit）为粒度进行数据传输。这无法匹配视频服务帧级别的质量保障，具体说来，B、P帧的解析依赖I帧的正确传输，网络需考虑如何保障帧粒度完整性传输。为此，3GPP引入PDU set概念，提供组包粒度QoS保障，保障帧完整性传输（如图2）。

基于上述工作基础，GSMA有望为XR及多媒体通信引入单独的切片需求。相应的，在3GPP标准中将标准化XR切片的类型。

图2 引入PDU Set的QOS机制

AI在网络中的应用仍在探索中

在系统架构领域，Rel-18有两个项目涉及AI在网络中的应用。一个项目是网络数据分析功能（NWDAF）的增强：通过联邦学习与移动通信技术结合，构建面向商用的数据隐私保护方案，从而充分利用电信网的海量数据；在模型训练及推理阶段，通过考虑执行结果作为模型的输入数据，使模型可以基于结果进行优化来提升模型分析准确性；与网管域智能化分析网元MDAF联动，利用网管侧的智能化分析结果，增加网络侧分析输入信息，从而提高分析准确性。另一个项目是5G系统对AI和机器学习服务的支持：5G辅助提供AI和机器学习的模型分发、传递、训练，服务于多样化的应用（如图3），如视频和语音的识别、机器人的控制；为AI和机器学习应用开放网络信息，并相应对QoS和策略增强。

图3 AI模型在端、边、云分布的图示

虽然NWDAF功能在Rel-15即予以定义，但该新的代表性的功能尚未在网络中部署。如何有效的利用网络的数据，将AI与5G结合起来显著的为网络或用户带来收益，仍值得探索。

空天地一体化通信的深化

基于5G的新型卫星网络通信体制的研究和标准化是近年业界关注的热点，卫星网络的标准在3GPP、ITU-T、IETF都有讨论。3GPP统称为NTN（Non Terrestrial Network），即所有涉及飞行物体所涉及的网络总称，包括卫星通信网络、高空平台系统、空对地网络以及无人飞行器等，具有距离远、移动快、覆盖广等特点。

在组网架构上，Rel-18支持了UPF星上部署实现卫星边缘计算（如图4）。定义了两种卫星本地交换（Local Switch）模式：单SMF，星上UPF作为 ULCL/BP或本地PSA UPF（SMF建立N9隧道）；星上UPF作为PSA UPF（SMF配置UPF的N4规则）。

图4 同步轨道卫星支持UPF星上组网

采用3GPP蜂窝网协议和标准可以有效利用5G产业链与用户群，快速扩大天基网络的用户群体，从而摊薄天地一体化网络建设、维护、推广的成本。网络的融合涉及到产业链的融合，既要有技术支撑也要有产业的动力，目前技术的融合从透明转发、基站上星、用户面上星逐渐深化。一些架构性的变化已有初步讨论，但还局限在同步轨道卫星部署的场景下。在低轨卫星场景下的移动性，以及网络功能的融合会带来拓扑的变化，可能到6G的时间窗去讨论。

3GPP在Rel-19对卫星通信也有新的场景需求，包括用于不连续链路存储和转发的物联网应用、独立运行的GNSS、卫星接入的定位增强、同卫星下的UE组间通信等。手机直连卫星是传达给用户最直接的感受，为实现这个目标，已经有相关原型验证。从商用化终端来看，2022年以来多家手机厂商发布支持卫星通信功能的手机产品，在业界都引发了广泛的关注，尽管其应用场景往往局限在紧急救援的情况下。

Rel-19的四大看点

5G-A的第二个版本（Rel-19）将持续探索网络新的服务能力。当前， 3GPP的架构及业务需求工作组（SA1）已经立项约13个项目展开需求和场景研究的工作，计划在2023年11月完成需求标准的定义。在这些项目中，新的特性，如通感一体、元宇宙等进入了视野。

5G XR多媒体通信进一步增强，向支持元宇宙迈进

Rel-18的XR多媒体增强项目的来源是3GPP SA1定义的“触感、多模态通信”项目。当初一些看似超前的需求，当元宇宙的热潮出现后就变得更加容易被标准组织接受。SA1的本地移动元宇宙项目（如图5）, 包括：向附近或远程用户提供基于本地内容和服务的共享和交互式用户体验；支持同一位置多用户共享的互动性XR业务；识别元宇宙业务中用户的身份以及其他相关的数字化证明；获取、使用和公开本地的元宇宙业务相关物理或数字信息等。这些将助力构建元宇宙虚实融合的新一代信息基础设施。

“通感一体”是6G技术5G化的代表

该技术方向在中国IMT-2030（6G）推进组、IMT-2020（5G）推进组都有相关的研究项目。中国公司是产业界中积极推动该技术方向的重要力量。然而，作为一种新的网络能力，其应用场景、关键技术、隐私安全等涉及多个方面，都需要长期的积累。从技术上，这有赖于无线接入网技术的提升，还需要克服一些技术难题，比如高频感知精度高但覆盖差，低频覆盖好但感知精度低等核心技术问题。当然，由于其对网络、设备、终端都颇具吸引力，因此上述问题不妨碍其成为热点技术。

图5 支持沉浸式游戏和直播的移动元宇宙

系统性的低碳设计

另一个值得关注的是节能。系统化的设计将打破传统终端节电、无线网络节能等领域单独设计的考虑，从整体上研究整个通信系统节能的能力。此外，网络中使用的能量的信息（如绿色的太阳能或是化石电能等）也对业务的使用具有指导作用，如引导网络在系统能量成本低时进行高耗电的业务。无源物联网和环境供电物联网（Ambient IoT）则是在终端的低功耗上追求极致。其特点是从周围环境（例如，无线电波、太阳能、风力、振动、热量）获取电力，使得物联网设备可以不使用电池或有限的存储。在有些场景下，如火灾发生时，能跟踪人员，而不担心用电、充电的困扰。2030年是碳达峰之年，5G-A和6G系统的能耗将成为可持续发展的核心。

计算如何与5G-A融合，成为“移动算力网络”？

算力能否像网络连接一样，成为运营商提供的一种服务，成为运营增长的第二曲线，关乎到运营商能否从“通信服务提供商”向“信息服务提供商”的转变。“算力网络”这两年已经成为国内通信行业的热点，得到国内运营商的重视，也被中国移动上升为公司战略的高度。这需要网络架构的革新，也需要计算技术的进一步发展，如算力的度量、算力任务的拆解等。

总结和展望

移动通信从5G开始，发生了从信息通信向信息服务的转变，这既是行业发展的内在动力，也是全社会数字化发展的外在需求。Rel-18作为5G-A的第一个版本，既兼顾了现网部署的反馈，也为未来网络的演进谱写了序章。由于Rel-18的项目很多，仅3GPP SA2系统架构组即有28个项目，本文并未对所有项目进行总结和归纳。这也暴露出了标准化有待改进的地方：在有限的时间和人力的情况下，如何有效的管理项目的规模、数量和质量。这个问题已经引起了标准组织中各公司专家的重视，并在Rel-19的时间和项目操作方式上进行了充分的讨论，相信该问题能在Rel-19有所改善。

2020年2月，ETSI正式发布F5G，即第五代固定网络，提出“光联万物”的行业愿景，并以10G PON+FTTR、Wi-Fi 6、单波200G+OXC为核心技术，首次定义了固网代际的技术架构。F5G标准和“光联万物”的愿景一经提出，迅速引起业内广泛关注。 经过ETSI两年多的努力，F5G从标准组织到行业应用都实现了快速发展，ETSI F5G产业工作组拥有近100个成员，提交了1000多份文档，极大地推动了F5G行业应用的标准化。

2021年底WBBA的成立，将进一步凝聚产业共识，加快F5G从标准到行业应用的进程。与国际发展相呼应，2021年3月，中国工业和信息化部发布了《“双千兆”网络协同发展行动计划》，系统推进F5G和千兆光网建设，中国F5G产业发展也步入了快车道。

F5G正式发布的时候，针对其未来发展的研究也已展开。面向2025~2030年，将会出现更多的新型应用，如家庭方面，VR/AR、智能家居等新场景将会逐渐普及，终端联接数量也大幅增加；而随着光纤联接到工厂、机器，光网络实现了从电信级向工业级的演进；算力网络的提出，则推动作为算网底座的全光传输网络需要具备超低时延和广泛接入的能力；绿色节能的普遍共识也推动着光纤网络向更绿色的网络架构转型，这些都推动F5G向着下一步迈进。基于上述需求，2022年9月，ETSI发布了《F5G Advanced and Beyond》白皮书，描述了F5G Advanced的驱动力、场景和关键技术，为未来F5G发展定义了新的目标和能力。2022年底，F5G Advanced 在ETSI完成立项，开始启动标准制定。 中国联通全光网战略，开启“智能融合”新篇章

为推动传统通信网络向“新一代数字基础设施”转型、更好赋能经济社会数字化发展，中国联通于2021年提出了CUBE-Net3.0网络创新体系和算网一体的目标架构，全面定义了“联接+感知+计算+智能+安全”的新一代数字信息基础设施，开启了“智能融合”服务新篇章。CUBE-Net3.0的发展理念与F5G Advanced高度吻合，在整体网络架构、组网方案、设备形态、业务能力等方面的全面优化，将能够更好匹配多样化的复杂业务环境。 2022年11月，中国联通携手全球21家产业伙伴联合发布了《F5G Advanced产业白皮书》，明确了F5G Advanced “10G Everywhere泛在接入、OTN to EverySite低时延圈、全光自智网络及通感一体”的产业愿景，围绕“联家、联企、联算、绿色全光底座”四大场景新需求探讨F5G Advanced应该具备的新架构与新能力，重点定义了F5G Advanced的核心特征、网络能力、演进路径及关键支撑技术。

全光底座目标网，使能业务新场景

为了满足家庭、企业、计算场景的新业务需求，联通集团整合端到端全光底座目标网架构，构建差异化竞争力。

全光联家

通过FTTR为智能家居提供优质联接，OLT+OTN集成边缘计算能力，可以降低时延，提升用户体验；

家庭宽带已经从提供一根光纤的FTTH发展到提供一个光网络的FTTR。未来，全光家庭网络将持续演进，使能家庭智能化。在FTTH阶段，全光网络的绿色低碳、高带宽、高稳定性、低时延等特点，为全光家庭奠定了基础。下一阶段，随着智能家庭业务的发展，宽带套餐将逐渐升级到500-1000Mbps，4K/8K/VR、智能家居、在线办公/教育、直播等高价值业务应运而生。中国联通通过提供10G PON+FTTR千兆带宽，让家庭用户真正享受千兆体验，率先打造了全新的“星级宽带”家庭网络。在未来的智能家居阶段，XR、8K超高清、云游戏、健康医疗等多元化沉浸式应用和生产服务将出现，对服务质量的要求更高，网络技术需要继续升级到50G PON和Wi-Fi7，提供更强的宽带接入和家庭IoT服务。

全光联企

企业和制造业数字化正在加速发展。在办公、学校、医院场景中，XR得到广泛应用，数据上云成为必然趋势，跨区域智能协作逐渐成为主流，如医院远程诊疗、学校XR智能教学、互动办公等。在工业制造领域，随着智能化、无人化、柔性制造技术的发展，3D机器视觉质量检测、云化PLC、集中控制应用逐渐成为工业制造的主流，对网络可靠性、带宽和时延提出了更高的要求。F5G Advanced采用50G PON、FTTR Wi-Fi 7等新能力，实现1-10Gbps的无缝覆盖和微秒级确定性时延，为企业客户提供极致的网络体验，打造支撑工业互联网的全光底座。对于大型企业，提供P2P OSU/OTN连接，确保连接的可靠性和安全性。针对中小企业，提供PON+OTN专线，优化时延，提升质量，实现差异化优质连接。通过OSU N*2Mbps小颗粒联接技术，能够大幅提高硬管道资源利用率，以优质联接助力行业数字化转型；在工业光网络中，通过提供微秒级时延和99.9999%超高可靠性，赋能工业互联网，实现精益制造。

全光联算

2022年2月，国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局联合下发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃和宁夏建设八大算力枢纽节点，“东数西算”工程正式启动。优化东西部互联网络和枢纽节点间直连网络，打造支撑算力发展的运力网络成为一项重要任务。面向数据中心互联和算力调度，构建全光运力网络，打造用户入算、枢纽内及枢纽间的1-5-20ms低时延圈将成为必然趋势。中国联通全光底座将全光锚点升级为离用户只有几百米的算力锚点，实现一跳入算：从锚点到市级算力中心的时延可低至1ms，到省级算力中心为5ms，到集群算力中心为20 ms。

绿色光网

绿色低碳发展已成为全球共识。随着行业数字化发展，网络容量需求快速增长，网络能效升级势在必行。作为最节能的传输解决方案，端到端全光网络可以显著降低能耗，打造更加绿色的传输网络。此外，在全光网络中，还可以从三个维度持续提高能效。

架构维度：采用全光OXC技术优化传统ROADM架构，单站空间可减少90%，功耗可降低60%以上。通过C+L频谱资源扩展和线路速率提高，可大大提高系统容量，降低单比特的系统功耗。

站点维度：现有SDH网络仍部分存在，通过SDH升级到OTN，可极大提升空间和能效使用效率。结合创新的OSU统一承载技术，可大大提高网络通道利用率和业务承载能效。

运维维度：采用动态节能技术，根据业务端口的实际承载带宽动态调整设备功耗，可以显著提高网络能效。

F5G Advanced标准的完善和发展，离不开全产业的共同努力。中国联通希望为F5G-Advanced发展提供可参考的场景需求和技术走向，为网络演进探索可行的路线，促进产业形成共识，推动行业融合应用，共同迈向F5G Advanced。

数字化不断发展是推动计算、存储等IT基础设施进步的重要动力。云和互联网行业构建了我国最大的IT基础设施平台，存储和处理的数据量占比最大。预计到2025年，我国将具备300 EFLOPS的算力，数据量将达到48.6 ZB^[1]。同时，我国东数西算工程的持续推进，对数据中心走向绿色集约、自主可控提出了更高要求。

传统存算融合的大数据存储解决方案以基于服务器的超融合系统为代表，将服务器的资源进行统一管理；但当存算需求各异时，存在扩展不灵活、利用率低等问题。存算分离将存算资源拆分为独立模块建设，在存储资源高效共享等方面具有显著优势，目前已在多个场景应用实践，能够为存储系统带来了数据共享、灵活伸缩等优势。

技术驱动构建新型存算分离架构

1. 传统存算融合架构面临四重挑战

云和互联网的存储域主要采用服务器部署分布式存储服务的融合方式，它面临如下挑战：

数据保存周期与服务器更新周期不匹配。新兴业务的海量数据需按照其生命周期策略（例如8~10年）保存。基于服务器的存储系统换代周期由处理器的升级周期（例如3~5年）^[2]决定。两者之间巨大的差异导致系统资源大量浪费，数据迁移丢失风险增大。比如，存储域中服务器组件随CPU升级而淘汰，为此需进行数据迁移^[3]。

性能可靠与资源利用率难以兼得。分布式存储系统大致可以分为性能型和容量型。性能型存储运行数据库等关键业务，通常采用三副本等并配合独立冗余磁盘阵列模式，但仅30%的空间利用率，极大浪费了存储资源。容量型系统采用EC提升利用率，EC计算时对系统资源造成大量消耗，重构效率低，带来风险（如图1）。

图1 分布式存储资源利用率

新型分布式应用的极简高效共享存储诉求。以serverless应用为代表的新型分布式应用不断涌现，应用从无状态化向有状态化扩展，数据共享访问增多。同时，人工智能等应用需要大量异构算力协同，产生共享内存访问的诉求，更关注高带宽、低时延，仅需无复杂企业特性的轻量的共享存储。

数据中心税导致数据密集型应用效率低下。以CPU为中心的服务器架构、应用为获取数据所缴纳的“数据中心税”（datacenter tax）日益加重。例如，CPU为存储IO请求，需消耗30%的算力[4]。

综上所述，云和互联网存储需兼顾资源利用率、可靠性等诉求，基于新型软硬件技术构建新型存算分离架构。

2. 技术的发展为重构提供基础

面对数据中心在容量利用率、存力效率等方面的挑战，专用数据处理器、新型网络等快速发展，为重构数据中心基础设施提供了技术基础。

首先，为取代服务器本地盘，很多厂商推出EBOF高性能盘框。注重采用NoF等新型的数据访问标准，以提供高性能存储。

其次，业界涌现出越来越多的DPU和IPU专用芯片取代通用处理器，提升算力能效比。同时，基于可编程交换机的网存协同也是研究热点，例如NetCache^[5]、KV-Direct^[6]等。

最后，数据访问网络标准也在持续增强，比如CXL协议新加强了内存池化方向的特性。

3. 新型存算分离架构的特征

随着RDMA、CXL、NVMe SSD等新型硬件技术的发展，需构建新型存算分离架构，以确保云和互联网存储域服务能够兼顾资源利用率、可靠性等诉求。相较传统架构，新型架构的区别在于两点：第一，彻底的存算解耦，组建为彼此独立的硬件资源池；第二，细粒度的处理分工，使数据处理等CPU不擅长的任务被专用加速器替代，以实现能效比最优的组合（如图2右侧所示）。

图2 传统存算分离架构与新型存算分离架构对比

新型架构具备以下特征：

Diskless服务器。新型存算分离架构将服务器本地盘拉远构成Diskless服务器和远端存储池，还通过远程内存池扩展本地内存，实现了真正意义的存算解耦，极大提升存储资源利用率，减少了数据迁移。

多样化的网络协议。计算和存储间的网络协议从当前的IP或光纤通道协议扩展到CXL+NoF+IP协议组合。CXL使得网络时延降低到亚微秒级，实现内存型介质池化；NoF加速SSD池化。这几类协议组合构建的高通量网络，满足了多种池化接入诉求。

专用的数据处理器。数据存储等不由通用处理器负责，卸载到专用数据处理器。此外，如纠删码等特定的数据操作可由专用硬件加速器进行进一步加速。

极高存力密度的存储系统。分离式存储系统是新型架构的重要组件，它作为持久化数据的底座，在存储介质的集约化管理基础上，结合芯片、介质的深度协同设计，整合当前系统、盘两级的空间管理，通过大比例纠删码算法减少冗余资源开销比例。此外，还可通过基于芯片加速的场景化数据缩减技术提供更多的数据可用空间。

面向云和互联网场景的新型存算分离架构及关键技术

1. 极简分层的新型存算分离架构

新型存算分离架构意在解决传统架构的几大问题挑战，将其进行彻底解耦池化和重组整合，形成新的三大简化层：存储模组、总线网络和算力模组。

存储模组：云和互联网业务主要分为三种典型的应用场景（如图3所示）。第一种场景是针对虚拟化业务，直接将数据中心存储域服务器的本地盘拉远；第二种场景是为大数据服务等需要极热数据处理的业务提供大内存、Key-Value接口，加速数据处理；第三种场景是容器等新业务场景，为Ceph等分布式应用直接提供文件语义，并支持将温热数据分级到更冷的EBOD等机械硬盘存储模组中，提升存储效率。

图3 存储模组的三类典型应用场景

新型存算分离架构中，存储型模组主要以EBOF、EBOM等新型盘框形态存在，EC/压缩等传统存储能力下沉到新型盘框中，构成“盘即存储”的大盘技术，对外通过NoF等高速共享网络提供块、文件等标准服务。

从内部架构来看，其介质层既可由标准硬盘组成，也可由晶圆工艺整合的颗粒大板组成，盘框融合以实现极致成本。在这之上，存储模组需构建池化子系统，基于RAID、EC等可靠冗余技术实现本地介质的池化，结合重删压缩等技术进一步提升可得容量。为了支撑新型架构的高通量数据调度，需要提供更加高效的数据吞吐能力，通常基于硬件直通等技术构建快速数据访问路径。和传统阵列相比，避免了用户数据和控制数据（元数据等）的低效交织，减少传统存储阵列的复杂特性处理（复制等特性），缩短IO处理路径，最终实现高吞吐、低时延的极致性能体验。

存储模组作为一种存力集约化、紧凑化、极致化的新型存储形态，加速服务器Diskless，有效支撑了传统数据中心架构朝极简分层的新型存算分离架构演进。

算力模组：摩尔定律演进变缓，采用专用处理器才能进一步发挥出下一阶段的算力。引入专用处理器后，算力池化是必然选择；否则，如果为每台服务器配置异构算力卡，不仅功耗巨大，还会导致资源利用率十分低下。DPU等专业数据处理器成本、功耗更低、即插即用等独特优势，保证业务正常运行的同时也保障了服务质量。

高通量数据总线：过去10年，万兆IP网络促使HDD池化，基于IP网络发展了支持块、文件等共享的访问协议。当前，面向热数据处理，NVMe/RoCE促使SSD池化；并且，NVMe协议快速发展并开始收编烟囱式协议。下一步，面向极热数据处理，内存型网络（如CXL）将促使内存资源池化（如图4所示）。

图4 网络技术发展时间线

2. 新型存算分离架构催生的关键技术

新型存算分离架构改变了各类硬件资源的组合形式，催生了一系列关键技术，例如场景化数据缩减、高通量超融合网络等。

场景化数据缩减：新型存算分离架构下，数据缩减能力下沉到存储模组，配合前后台缩减任务，有效减少对性能的影响，提升缩减率。此外，针对不同场景的数据特征，可使用不同的缩减技术。

高通量超融合网络：根据部署场景及多样化网络敏捷和自适应性的业务需求，存算模组间可以选用基于CXL Fabric、NoF、IP的组合进行组网，需要考虑以下关键技术。首先，网络连接可以选用直连模式或是池化模式。直连模式下，网卡资源被设备独占使用；池化模式下，网卡资源池化，被多个设备共享使用，可以提供更经济的使用效率。其次，跨机架通信通常采用RDMA机制。传统RDMA连接数受限，需解决大规模互联的扩展性问题。例如，可使用无连接等技术，解耦连接状态和网络应用，支持数万的连接规模。

网存协同：智能网卡和DPU是服务器的数据出入口，充分利用智能网卡和DPU的硬件卸载NoF、压缩等加速能力，协同好主机和DPU间的任务调度，降低主机数据处理开销，可提升IO效率；可编程交换机是服务器、存储之间的数据交换中枢，它们在系统中占据特殊的位置。结合其可编程能力和交换机的中心化和高性能的优势，可以实现高效的数据协同处理。

盘存协同：通过介质和控制芯片深度协同可获得端到端最佳TCO和效率。以冗余设计为例，新型存储型模组直接集成介质颗粒，仅在框这一级构建一层大比例EC的池化空间，辅助专有芯片卸载加速，最终简化了原有的盘内、框内等多层冗余设计，有效改善资源利用率。

最后，新型存储模组基于专有芯片除了提供传统IO接口外，还有旁路接口加速，使元数据绕开厚重的IO栈，以远程内存访问方式提升并行访问能力。

新型存算分离系统面临的挑战

可以看到在国家东数西算和节能减排的发展浪潮下，新型存算分离架构必将成为一大热点话题。当然，构建新型存算分离系统也面临众多技术挑战，需要各领域专家共同探索解决。

计算和存储之间的数据访问接口及标准主要采用“主-从”请求响应模式，并以传输块存储语义为主。然而，随着内存盘、智能网卡异构算力的快速发展，内存访问语义、存算协同语义等方面的表现能力出现不足。

如何与已有生态结合，发挥出基于新架构的基础设施潜力仍需深入探索。例如，新的数据处理器、全局共享存储系统的潜力如何最大限度地发挥出来，如何设计更高效的应用服务框架等，都是一个长期而艰巨的任务。