计算机网络技术及应用（第4版）课件 项目9 展望计算机网络新技术

《计算机网络技术及应用》项目9展望计算机网络新技术|5G

|6G

|云计算|大数据|物联网|区块链|量子通信

CONTENTS目录01学习目标0203任务9.2从云计算到算力网络04任务9.5

量子通信05任务9.4从物物相联到星地物联网06任务9.3从大数据到数字孪生网络任务9.1从5G技术到6G太赫兹网络01学习目标学习目标知识目标掌握5G/6G、云计算等关键技术原理，理解算力网络、数字孪生等新概念。技能目标分析新技术在企业网络中的应用可行性，具备实践智能云等新兴技术能力。素养目标服务国家战略，增强网络强国使命感，筑牢网络安全防线，推动新技术产业融合。项目情境

网络管理员技能小张掌握网络基础技能，熟练企业网络运维与服务器管理。

技术发展趋势计算机网络技术革新迅速，推动数字经济，改变生产生活方式。

职业发展需求网管需跟进技术，更新知识，优化网络，支持企业数字化转型。02任务9.1从5G技术到6G太赫兹网络任务目标

网管小张需理解5G到6G的技术演进，掌握其核心特性及潜在应用，为企业未来网络升级规划提供依据

任务分析5G关键技术掌握5G关键技术特点，理解6G太赫兹通信原理，构建通信技术整体认知。

我国5G应用了解我国5G在各领域的典型应用案例，展望6G全息通信的未来趋势。移动通信技术变迁发展知识准备5G即第五代移动通信技术。1G时代主要是模拟信号，人类实现了移动设备能打电话，没有屏幕的大哥大就是代表产品；2G时代实现了数字信号的通话，有了功能机，可以打电话和发短信；3G时代智能机兴起，实现了语音以外图片等的多媒体通信，可以浏览和发送大图片；4G时代就有了短视频的交流，同时催生了移动支付的蓬勃发展。

5G技术与特点015G技术演进从1G到5G，技术迭代支持从模拟通话到多媒体、移动支付，再到新兴应用如远程医疗、车联网。

025G技术特点5G在eMBB、uRLLC、mMTC场景中表现卓越，满足数据爆炸增长，支撑工业互联网等新应用。

03低时延5G典型端到端时延为5~10毫秒左右，比人的反应速度都要快，能满足在自动驾驶和远程手术中应用。

04广连接5G理论上可实现100万/平方千米连接数，压缩数据空间，助推车联网等实现万物互联。

05高速率5G网络理论上峰值可以高达10Gbps，下载一部高清电影只要3秒钟。知识准备5G技术与特点知识准备

了解我国5G技术主要应用

中国5G发展成就中国5G实现从跟跑到并跑再到部分领跑的跨越，标准必要专利占比全球首位，企业主导多项国际标准制定，加速与垂直行业深度融合。

5G行业应用案例工业制造：5G+工业互联网提升装配效率、降低质量问题；医疗健康：5G远程手术指导推动优质医疗资源下沉。

5G多领域应用拓展5G支撑智慧交通智能网联，提升港口效率；助力智慧城市公共安全；赋能智慧农业精准监控管理。

5G赋能转型作用这些应用共同体现了5G在赋能千行百业数字化、智能化转型中的核心作用。应用实现

6G太赫兹网络技术6G技术启动

全球已启动6G研究，针对5G局限，聚焦更高性能。6G中国推进中国2019年成立IMT-2030推进组，华为、中兴等参与，研太赫兹等技术。知识准备6G太赫兹网络关键技术

太赫兹通信6G将频谱资源拓展至太赫兹频段（0.1-10THz），支持Tbps级超高速率传输。

通感一体化6G网络融合通信与感知能力，可同时实现数据传输与环境监测，中国电信“射频+光学”多模态感知试验目标识别率超95%。

智能超表面（RIS）通过可编程材料动态调控电磁波传播方向，提升信号覆盖并降低能耗，适用于高密度城市或复杂地形场景。

空天地一体化组网结合低轨卫星、无人机基站等，实现全球无缝覆盖，支持偏远地区、海洋及深空通信。知识准备

用6G全息沉浸式通信实现千里“穿越”6G全息沉浸式通信依托三大技术，实现千里实时交互，空天地无缝通信，智能追踪保障带宽，云端AI赋能零卡顿。

中信科移动6G研发自2019年起深耕，星地融合与超维度天线领先，完成重大试验，奠定实用化基础。应用拓展03任务9.2从云计算到算力网络任务目标

网管小张需掌握云计算核心概念与算力网络原理，能够评估其对企业IT架构升级的价值与可行性任务目标任务分析

学习云计算基础，理解算力网络架构，掌握云网融合对企业数字化转型的影响。实践内容

通过“智能云”实践和“息壤”平台案例，深入理解云网融合趋势及其实现方法。知识准备

云计算起源与发展起源于50年代大型机共享计算，2006年亚马逊EC2开启现代云计算，随虚拟化技术和宽带普及加速发展，中国云服务商如阿里云、腾讯云崛起。云计算定义与特点NIST定义为按使用量付费的网络访问模式，提供计算资源共享池，具自助服务、网络访问、资源池、快速弹性和按使用付费等特点。什么是云计算？知识准备

IaaS提供计算、存储等基础IT资源服务，减少硬件投入；PaaS为开发者提供软件平台与环境，提升开发效率；SaaS通过互联网提供软件应用，用户按需使用，服务商负责维护。IaaS特点用户无需购置硬件，按需租用虚拟资源，降低成本与运维负担。PaaS功能提供操作系统、数据库等，支持团队协作，专注业务逻辑与创新。SaaS模式用户在线使用云托管应用，服务商负责维护，常见于企业办公场景，订阅制付费。云计算的服务类型算力网络简介算力网络概念算力网络整合异构计算资源，如云数据中心、边缘计算节点，通过高速网络实现统一调度，形成“即取即用”的算力资源池。算力网络架构算力网络架构分为四层：算力资源层、网络传输层、智能调度层和应用服务层，构成“算力版本的电网”。算力资源层整合通用算力（CPU）、智能算力（GPU/TPU）和超算资源，形成可弹性伸缩的算力池；网络传输层依托5G、光纤、卫星通信等技术，构建低时延、高带宽的算力传输网络；智能调度层通过AI算法实现算力的动态分配与优化，如华为云的“多维资源感知调度”技术；应用服务层面向AI训练、工业仿真、元宇宙等场景，提供“算力即服务”能力。知识准备

认识中国“智能云”智能云的定义智能云是云计算高级形态，核心将AI能力融入云服务各层级，使云平台具备感知等功能，提供便捷可扩展AI支持。

智能云的发展与趋势智能云历经资源云化、能力智能化、生态融合化演进，中国市场呈多极争霸格局，未来将成数字经济核心基础设施。应用实现

认识天翼云算力分发网络平台“息壤”天翼云及“息壤”平台概述天翼云是中国电信打造的国家级云计算平台，“息壤”是其自主研发的算力分发网络平台，实现算力资源统一管理与调度。

“息壤”平台的应用价值“息壤”在“东数西算”背景下，将东部AI训练和大数据推理放到西部，自动配置调度算力，实现异地存储，推动“东数西训”“东数西备”“东数西渲”构想成现实。应用拓展04任务9.3从大数据到数字孪生网络大数据特征任务目标理解大数据量大、速快、多样、价值密度低、真实性特征，把握DTN模拟真实网络环境能力。高价值数据应用探索大数据与DTN在数据流通、智慧管理中潜力，提升决策效率与精准度。

任务分析大数据维度分析结合DTN虚实映射，解析大数据交易所模式，洞察数据要素化趋势。

智慧雄安案例运用“智慧雄安”实践，展示网络智能化与数据融合的未来方向。大数据有多大

大数据定义与数据量增长大数据是规模庞大、结构复杂、增长迅速且难用传统工具处理的数据集合，全球数据量爆炸式增长，IDC预测2025年全球数据总量达175ZB。知识准备大数据核心特征“4V”模型

大数据规模存储量从TB级跃升至PB级，数据体量巨大。

大数据速度需在秒级时间内提供分析结果，确保信息时效性。

大数据类型来源广泛，涵盖多种渠道，数据类型丰富多样。

大数据价值价值密度低，如监控视频中关键数据仅占极小部分。知识准备数字孪生网络概述

数字孪生网络定义利用大数据驱动的数字孪生技术，实现网络领域智能化运维、仿真与优化，构建物理网络虚拟镜像，全生命周期数字化管理。数字孪生网络起源源于2010年NASA航天器健康管理系统的数字孪生技术原型，后发展为与物理网络动态同步，具预测、决策和演进能力的虚拟网络实体。知识准备数字孪生网络应用案例数字孪生网络应用中国电信5G数字孪生网络，优化基站能耗，年省3000万，预测网络拥塞准确率92%。三一重工案例三一"灯塔工厂"DTN，监控2000+设备，早期识别亚健康，故障排查提速80%。杭州城市大脑整合10万摄像头，优化信号灯配时，高峰拥堵指数降15%。知识准备大数据交易所发展

大数据交易所为数据要素流通提供服务，建立交易机制，优化配置，释放价值，承担确权、定价、交易、清算功能，推动数据要素市场化。

我国大数据交易所发展自2014年起，形成多层次市场体系，全国建有40余家交易机构，包括上海、北京国家级平台及深圳、杭州区域级中心，构建全国数据流通网络。任务实现数字孪生建设智慧雄安

数字孪生网络概念数字孪生网络是利用大数据、云计算等技术，实现物理世界与虚拟世界的实时交互与映射，为城市管理提供精准数字化解决方案。

智慧雄安建设雄安新区以数字孪生为核心，通过天翼云等服务商支持，实现数据实时汇聚与动态映射，打造物理与数字“双规划”、“双基建”的智慧城市典范。任务拓展05任务9.4从物物相联到星地物联网

任务目标关键技术小张需精通物联网技术与星地物联网组网原理，把握科技前沿。

应用潜力评估物联网在企业连接与应急通信中的潜力，推动技术创新与实践。任务分析任务目标解析物联网核心与星地协同，构建空天地一体化网络。案例应用融合“智慧养老”近距离与“天通卫星”广域覆盖实践。物联网及其关键技术

物联网及其特点物联网定义物联网是物物相连的互联网延伸，通过通信技术连接传感器、控制器等，实现远程管理和智能化。物联网技术特点泛在互联、智能感知、自治控制、异构融合，实现设备广泛连接、智能决策和多协议协同工作。知识准备物联网及其关键技术

RFID技术通过电子标签无线传输信息，实现物品智能识别基础。

传感技术负责采集环境信息并处理，物联网感知核心。

无线网络技术提供物联网设备稳定数据传输通道。

人工智能分析物联网数据，支撑智能决策与自动控制。

云计算技术提供强大数据存储与处理能力，支撑大规模应用。知识准备星地物联网组网

星地物联网定义与价值星地物联网是空间卫星网络与地面物联网深度融合的新型网络架构，满足特殊场景联网需求，为多行业应用开辟新可能。

星地物联网网络架构星地物联网网络架构采用"天基-空基-地基"三级组网，天基含GEO、MEO、LEO卫星星座，通过星间、星地链路互联互通。知识准备

智能家居助推智慧养老01智能家居技术与智慧养老智能家居技术以物联网为支撑，为智慧养老提供了系统性解决方案，主要体现在以下三方面：

02安全与健康管理安全与健康管理：系统依托毫米波雷达等监测老年人活动与居住环境，识别跌倒或异常立即报警，保障独居及高龄老人安全。

03生活体验优化智能语音助手用自然语言处理降低设备操作门槛，助老人控家电、调照明，还提供日程与用药提醒。

04资源整合与情感支持物联网实现家庭与社区服务互联，子女远程关注老人状况，社区整合家居及医疗资源构建一体化养老平台。任务实现

天通卫星守护318国道“生命线”天通卫星应用发布直连卫星解决方案,覆盖手机、汽车、行业,保障318国道通信安全。

应用场景手机不换卡号直连,汽车自动触发E-Call,多形态产品护航应急行业。任务拓展06任务9.5从区块链到去中心化AI训练

任务目标区块链原理理解分布式账本，加密算法，共识机制，确保数据不可篡改。

AI融合价值探索区块链增强AI模型训练透明度，优化数据共享，提升决策可信度。

任务分析任务目标学习区块链机制，掌握数字人民币与司法存证应用，创新AI训练模式。

学习内容聚焦区块链核心概机制，探索其在数据共享与AI领域的实践与创新。区块链概述与应用区块链定义基于分布式账本，利用密码学、共识机制和点对点网络，确保数据不可篡改、透明共享，实现去中介化信任。区块链起源及应用起源于比特币底层技术，现已拓展至金融、供应链、医疗、物联网等领域，展现广泛应用前景。去中心化区块链不依赖单一中心节点，由多个节点共同维护，数据存储在全网多个设备上，避免单点故障和中心化机构控制风险。不可篡改区块通过哈希算法与前一区块链接，数据修改致后续区块失效，确保历史记录完整防篡改。知识准备区块链概述与应用

01透明可追溯所有交易记录对网络参与者公开，任何人都可验证数据，同时交易历史可全程追溯，增强信任度。02共识机制区块链依赖共识算法确保节点间数据一致性，防止恶意篡改或双重支付问题。03智能合约区块链支持可编程的智能合约，自动执行预设规则，减少人为干预，提高执行效率。知识准备

AI与区块链的融合技术融合核心价值人工智能与区块链融合催生新一代去中心化智能系统，增强数据可信度并提升自动化能力。

融合应用场景区块链支持联邦学习保数据隐私，与AI结合提升决策效率，构建算力市场支持分布式训练并提供可信保障。

领域应用拓展这一融合已在金融、医疗、物联网等多个领域形成新型应用场景，持续拓展技术边界。知识准备01了解数字人民币数字人民币定义与架构数字人民币是央行发行的法定数字货币，与现金等价且法偿，采用双层运营体系，部分借鉴区块链特性。02数字人民币应用场景数字人民币广泛应用于零售支付场景，可通过App开通钱包，用碰一碰、二维码等方式在商超、餐饮、交通及线上平台完成支付，覆盖传统移动支付场景，以更低交易成本和更高效率融入社会经济多个领域，逐步渗透到社会经济生活方方面面。任务实现区块链存证助胜诉案件基本情况2021年起，北京阿特莱斯公司运营“快玩乐盒”小程序，未经许可传播《斗罗大陆》等作品，2023年11月被北京市文化市场综合执法总队警告、没收违法所得13502.72元、罚款50000元。案件意义首都版权行政执法首次用区块链电子存证查办，采纳电子证据，掌握路径方法，推动新技术与版权执法融合，为互联网版权案件提供参考。应用拓展07任务9.6量子通信改变网络世界网管小张需了解量子通信基本原理与核心优势，评估其为企业构建下一代无条件安全通信网络的潜在价值任务目标

任务分析任务目标学习量子密钥分发，结合星地量子链路，探索量子加密在金融云应用。

应用挑战分析高风险场景下量子加密技术面临的难题与实施策略。量子通信概述

量子通信定义与系统量子通信利用量子特性实现信息安全传递处理，目标是绝对安全通信，系统含信源、信道、测量设备，需中继技术克服衰减。知识准备量子通信技术与应用

量子密钥分发利用单光子量子态生成共享随机密钥，任何窃听会扰动量子态，通信方能察觉并丢弃不安全密钥，确保理论上不可破译的保密通信。量子通信前沿除QKD外，量子隐形传态等技术为构建量子互联网和分布式量子计算网络奠定基础，拓展量子通信应用领域。知识准备量子通信应用前景

量子通信应用构建绝对安全保密网络，基于QKD技术，实现“无条件安全”随机密钥，适用于国防、政务、金融等关键领域。

信息