在近日举行的能源与电力领域最具影响力的年度学术盛会——2023年中国电机工程学会年会上，中国工程院院士、紫金山实验室主任兼首席科学家刘韵洁在报告中指出，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，能够满足工业互联网、能源互联网、东数西算、人工智能大模型等典型场景的网络需求。

刘韵洁

「未来网络发展需求与趋势」

当前互联网已从消费领域发展到实体经济领域。刘韵洁指出，在互联网进入下半场后，有两个重大需求发生了变化，“以产业互联网为代表的实体经济对互联网出现一些新需求，人工智能算力网的出现对互联网也提出了一些新的挑战。互联网面临着整体架构技术的变革，否则互联网没法走入实体经济。”

在他看来，未来网络是为了适应这一变革而出现的新网络架构、新技术群体，以支持互联网发展的下半场。

2020年我国统计数据显示，全国72.7%的二氧化碳均由能源系统排放，其中电力系统约占能源系统排放的40%。要实现碳中和与碳达峰的目标，对能源系统而言是非常大的挑战。

美国能源部TSQKD项目（2018~2021）已经提出，基于TSN（时间敏感网络）及QKD（量子密钥分发）技术来实现安全可靠的确定性电力及工控通信网络；IEC TC57也提出了在变电站自动化、纵联保护、微电网、配电通信网等领域应用确定性网络需求。刘韵洁说：“实际上不光是实体经济，消费领域也需要新的网络架构。比如苹果眼镜有12个摄像头、6个麦克风和5个传感器，一幅高清图像约12毫秒就能发生变化，这些新应用都需要确定性的网络技术和网络架构来支持。”

尤其是人工智能ChatGPT4出现后，面对高达十万亿级的参数，如何进行并行计算、并行训练成为很大的挑战。为了解决我国当前的算力问题，刘韵洁认为，可以用算力GPT来解决，但首先要解决算力间的协同问题，需要远距离广域网的无损传输。

2015年，国际互联网工程任务组 (IETF)成立了专门研究广域网确定性标准的工作小组，但至今仍然没有标准化。“这个工作确实很难，难在什么地方？互联网最大的优势是基于统计复用，统计复用效率很高，但这会带来牺牲安全性、确定性的问题。在统计复用的技术上如何保证确定性，这是一个非常大的挑战。”刘韵洁表示，“普通互联网可以满足消费领域的需求，但很难满足实体经济如能源控制方面的要求，需要在网络上架构出类似高铁、高速公路或者航空领域能力的网络。实际上我们率先解决了这一问题，这种新的网络架构也可以被称为新的技术路径，在我国已经运行了两年左右的时间”。

2013年，未来网络试验设施在国务院8号文件 ( 国发 [2013]8号) 中被列入“国家重大科技基础设施建设中长期规划 (2012-2030)”，目前确定性网络在CENI项目中已经验证成功。依托未来网络确定性网络技术，我国山东省已经率先建成并运行覆盖16个地市、5600公里的全球首张确定性网。

2022年8月，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。不过，刘韵洁指出我国在某些技术方面确实领先，但与美国的应用差距仍然很大。

「未来网络关键技术研究进展」

刘韵洁指出，建设未来网络的首要关键能力是按需定制网络服务能力，目标是按需定制带宽、路由、时延、时延抖动等多个维度的指标，攻关研制全场景全兼容、智能化网络操作系统，实现全局资源抽象与控制。关键技术包括微服务化网络架构、操作系统统一建模、网络状态实时测量、资源智能闭环调度与网络创新协议增强。这种持续攻关网络操作系统核心技术研发，能应用于骨干网、城域网、数据中心、边缘、多云等多个场景，逐步建设网络操作系统产业生态。

第二大关键能力是确定性网络控制能力。面向未来工业自动化、远程遥控操作、全息通讯等新型服务应用，布局攻关确定性网络扩术体系的基础理念与关键技术，打造网络里的“超级高铁”。关键技术包括确定性骨干网架构、循环排队转发机制、在线路由调度算法、跨域调度协同机制等。目前，联合华为、新华三共同开展的全球首个确定性广域网试验，采用CNOS网络操作系统、确定性路由器，已经实现跨2000公里以上传输距离、<30微秒的时延抖动控制。

第三大关键能力是多云交换服务能力。企业上云已成为我国数字化转型的必然选择，基于未来网络试验设施CENI，构建自主多云交换中心，服务国家制造、金融等重大应用。关键技术包括异构多云互联、云网深度融合、多云抽象编排与 云网协同调度。

刘韵洁说：“我国的算力中心、云中心都是异构的，怎么与别人的系统实现互联？我们把整个异构的屏蔽了，把国内的云包括阿里云、腾云云、华为云以及AWS云、微软云等全都打通。只要上云打通后，所有的算力也都可以共享，就能尽量解决这个问题。”

目前依托CENI构建多云交换能力覆盖了全国40+PoP点，已经实现阿里云、腾讯云、华为云AWS、Google、微软等多云对接互通，支持多种接入方式。

第四大关键能力是智驱网络安全防护能力。将防御分布部署在智驱安全网络的4种数据平面，近期已经实现超高性能10TB级DDoS安全防护，中心节点对全网安全状态统一研判部署、本地节点独立即时响应决策。在北京、南京、上海、广州、武汉、成都、西安等7个节点率先部署，依托CENI开展DDoS安全防护、流量清洗等创新试验。

「未来网络技术应用思考」

刘韵洁指出，能源互联网的电力转型发展是能源革命的关键。2022年，全国发电量为8.7万亿千瓦时，其中非化石能源发电量达到36.2%。预计到2030年非化石能源发电量占比接近50%，非化石发电量增量占全社会用电量增量比重达到90%左右。

随着风能、太阳能比例的上升，出现了传统电力系统不适应大规模、具有间歇性、波动性的新能源电力接入等问题，新能源电力难以有效消纳，电力系统安全稳定运行风险加大。刘韵洁指出，新能源资源与能源需求呈逆向分布，即资源集地区用电负荷较少，就地消纳困难，必须通过电网长距离输送至东中部负荷中心。

因此，他认为应当构建算力+电力协同的确定性电力网络。为提升系统调节能力，支撑电力系统实现动态平衡，国家能源局制定新型电力系统“三步走”发展路径，构建具备“清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动”特征的新型电力系统。“新业务、新需求、新挑战，驱动着网络发生变革，需具备‘确定性、可定制、算网一体’能力。”

典型应用包括如确定性数字化综合能源服务山东新模式，通过建设“一网一中心一平台”构建确定性数字化综合能源服务山东新模式，助力山东在全国率先打造一批绿色安全高质量发展园区。智能变电站流量确定性管控、构建“东数西算”八大枢纽互联、确定性网络支撑算力跨广域高效互联、大模型 + 确定性网络支撑行业大模型高质量发展等均是几大典型应用。

刘韵洁在报告最后中指出，在技术领域，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，能够满足工业互联网、能源互联网、东数西算、人工智能大模型等典型场景的网络需求。在产业领域，面向行业大模型，传统行业转型升级的发展需求，依托CENI构建覆盖全国的智能型公用专网 (PPnet)，并充分利用人工智能大模型的前沿技术，发展面向能源、制造业、农业、教育、安全等行业的行业专网，培育行业大模型，以促进实体经济发展。

“‘双碳’是我们对国际承诺的战略，在能源标准方面如网络控制、调度、平衡等需要网络的支持，可以充分利用这个网来制定标准。我认为，确定性是唯一可以选择的一个方向。”刘韵洁总结道。他指出，目前很多能源平台都卓有成效但是都是局部的，应当将这些平台集中调动起来，利用确定性网络做好支持、做好服务。

（本文未经报告人审核）