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解讀“網絡5.0 Workshop”:New IP將帶來全新網絡能力
來源: 通信世界 發布時間: 2019-11-07

    網絡從模擬交換的1.0時代發展到時隙交換的2.0時代,再從信元交換的3.0時代步入數據路由的4.0時代,每一代的網絡迭代都為通信技術發展帶來潛能。隨著高帶寬、低時延業務(包括自動駕駛、云VR、工業互聯等)對網絡性能新的需求,網絡發展已經開始步入5.0時代。

 
    成立于2018年6月的網絡5.0產業和技術創新聯盟(以下簡稱聯盟),旨在廣泛討論網絡該如何演進,才能滿足未來8-10年新業務對網絡提出的新需求。2019年6月,聯盟經歷一年的探索與發展,面向未來網絡5.0時代發布了《網絡5.0技術白皮書》,為網絡的發展指明了方向。
 
    時隔4個月,來自通信權威機構、三大運營商、設備廠商等機構和企業代表,再次匯集一堂,在江蘇南京舉辦的網絡5.0 Workshop上,共同探討未來數據網絡的需求,分析當前數據網絡存在的問題,討論網絡 5.0 的頂層架構設計、新網絡協議體系研究、試驗設施創新等思路,共同推進數據網絡產業的可持續發展。
 
網絡5.0價值得到更多認可
 
    在本次研討會上,網絡5.0聯盟常務副理事長、技術工作委員會主任、中國信息通信研究院科技委主任蔣林濤首先介紹了網絡5.0的整體工作進展及目前取得的共識。網絡5.0目標場景主要聚焦為移動承載、ICT基礎設施、產業互聯網與全息通信,網絡5.0技術需求已收斂到如下四個方面。
 
    首先,內生的安全可信。可信包括用戶信任與社會信任。用戶信任指保證用戶信息的完整性、確定性和不可篡改性。而社會信任是指網絡能提供足夠能力,防止不正當使用網絡。內生安全是指提高網絡層自身的安全防御能力以實現網絡高可靠及網絡抗攻擊。
 
    其次,大連接下的感知與管控。在大連接方面,2030年網絡將面臨千億量級的海量連接。網絡5.0在資源感知及管控方面將以不面向連接/無連接為主,面向連接為輔。
 
    再次,網絡可規劃性能可預期。網絡5.0需要在業務模型上支持可規劃,在通信過程中實現傳輸路徑、網絡性能、網絡能力等的可預期,要能為用戶提供滿足其需求的確定性QoS服務。
 
    最后,泛在移動性支持。泛IoT時代,業務種類復雜多樣,不同業務對移動性有不同的要求。傳統移動通信網的移動性管理方案是針對移動號碼設計的,以隧道技術為基礎,此方案不適用2030年的網絡。網絡5.0需要究泛在移動方案以應對高頻動態切換問題,保證正在進行的通信不中斷。
 
    蔣林濤介紹了網絡5.0的頂層設計思路,指出網絡5.0架構設計時要充分考慮內生的安全可信、網絡可規劃性能可預期、大連接下的感知與管控、泛在移動性支持等技術需求,工作方式以不面向連接模式為主,并協同面向連接模式,組網架構可以是物理網元、虛擬網元混合的組網。
 
    業界關心網絡5.0的發展規劃,對此蔣林濤介紹,2019年6月,網絡5.0創新聯盟針對網絡5.0的目標場景、技術需求、架構頂層設計思路、關鍵使能技術等內容已發布了網絡5.0技術白皮書;2020年6月,網絡5.0創新聯盟將針對IP協議架構創新制定并發布網絡協議規范1.0;2021年6月,網絡5.0創新聯盟將發布網絡5.0產業白皮書及網絡協議規范2.0;網絡5.0原型開發及驗證工作已經有序開展,預計2020年底將開始進行開局測試。
 
    對于網絡5.0的發展,中國科學院計算網絡信息中心周旭認為,其核心思路是從核心協議突破,自頂向下,創新思路。具體而言,網絡5.0需要以網絡技術創新為驅動,以IP協議為突破口,設計全維度可定義、協議操作靈活、安全機制內生化的 New IP下一代網絡協議體系,突破尋址、路由、確定性 QoS、內生安全等下一代網絡核心技術。
 
    周旭指出,網絡5.0微服務原子化封裝、多元靈活尋址、云端服務動態下沉、服務按需定制路由、多路徑高效傳輸、多源并行服務以及去中心化智能管理等特性可以滿足未來新業務對網絡能力提出的新需求,助力構建新一代信息基礎設施。
 
    同樣來自學術前沿研究方面的專家北京郵電大學汪碩博士表示,中國網絡2030發展愿景是提供萬億級、人機物、全時空、安全、智能的連接與服務。汪碩分析了網絡5.0產業的新特點及其對試驗驗證的需求,包括體系結構理論創新、關鍵技術與機制突破、核心設備與系統研發、大規模組網驗證測試、業務創新與驗證等。國家重大科技基礎設施——CENI(未來網絡試驗設施)項目,是一個可以驗證網絡5.0等新網絡技術的國家級的、大規模的實驗平臺,將全面提升網絡創新能力,增強網絡產業核心競爭力,保障網絡空間安全,確保網絡可持續發展。
 
    汪碩還介紹了CENI項目最新進展,業界已經建立了40個骨干城市、133個邊緣節點、4大云數據中心、自主網絡操作系統。在今年5月22日大會上,南京演示大廳展示了全球首次基于5G網絡和SDN白盒骨干網,實現8K超高清視頻的直播演示。
 
    可見,在學術研究層面,網絡5.0是熱門話題,有著清晰的發展規劃,也支撐著國家未來網絡演進,意義重大。
 
三大運營商對網絡5.0充滿期望
 
    運營商作為網絡建設的參與者,對現有網絡存在的挑戰,及網絡5.0如何解決這些挑戰有著更為直接的認識。
 
    中國移動研究院網絡所蔡慧認為,從產業視角看,新一代網絡架構設計需協同考慮網絡和計算融合演進的需求,實現泛在“連接+算力”架構中網絡的全局優化,算力的靈活調度,業務的合理分布;從網絡視角看,5G架構帶來巨大變革,5G對NFV、端到端網絡切片及邊緣計算的支持,要求網絡與計算基礎資源協同發展;從資源視角看,邊緣計算的發展促進基礎資源層面網絡與計算的融合,算力資源由端變網逐步實現智能化基礎設施的全網覆蓋;從算力視角看,計算形式從單核走向眾核,計算資源從通用走向異構;從算法視角看,原子化算法在泛在的算力資源中按需實例化,通過服務化架構實現全網靈活的調用,向函數即服務演進。
 
    在中國移動看來,“精準網絡”和“算力網絡”是網絡計算融合演進的關鍵能力,網絡分代發展要點面結合,在取得架構演進方向共識的同時,分階段實現關鍵能力技術點的突破,最終實現網絡無所不達,算力無處不在,智能無所不及。
 
    對于目前網絡存在的問題,中國電信股份有限公司北京研究院李聰認為,在網絡協議缺失安全性的內因及網絡具有開放性的外因共同作用下,網絡安全問題日益嚴重。在中國電信看來,全部采用了中心化的信任模型,從機制上就存在單點安全可信的缺陷,目前方案均為補丁式方案,未從根本上審視Internet安全可信根基所在。
 
     因此在李聰看來,去中心化的網絡基礎設施,是解決安全可信問題的基礎。中國電信正在進行去中心化可信網絡架構方案的研究與實踐,目前已與西班牙電信、馬德里卡洛斯三世大學、華為、CENI等多家單位一起搭建了聯合測試床,并在中國下一代互聯網CNGI上通過前綴劫持檢測、路徑劫持檢測等多個測試用例證明了該方案能夠從網絡架構層來實現內生安全。李聰還表示,未來歡迎更多的單位參與進來,聯合建立更多節點的測試床進行全功能集測試。
 
    中國聯通網絡技術研究院曹暢認為,算力是構建2030年未來智能社會的基礎,未來的電信運營商是提供通用算力服務的智能運營商,算力網絡不是孤立存在的,而是構建在基礎網絡和云化網絡基礎上的,是網絡技術演進的新階段。曹暢表示,高效算力的第一要素是“專業”,聚焦專用場景可以用更低的功耗和成本完成更多的計算量。第二要素是“彈性”,如算力的超分配、算力提供的敏捷性,如輕計算100ms級彈性。第三要素是“協同”,從處理器內部多個核之間的協作,到數據中心內部多臺服務器之間的“算力均衡”,再到整個網絡邊緣的“隨選算力”,實現資源充分被使用。算力網絡的基礎架構包含四個“兩”:“兩云”是指代核心云與邊緣云提供算力能力;“兩網”是指代接入網與承載網提供算力通道;“兩接入”是指代固定與移動接入,覆蓋泛在接入場景;“兩控制”是指代協同編排與網絡AI,提升算力服務效率。
 
     曹暢表示算力網絡將幫助運營商打開新的市場空間,運營商需要做好“網絡能力+計算能力”的信息基礎設施服務商,打造云管邊端協同能力與網絡彈性敏捷能力,構建智能網絡,共同為AI社會服務。
 
設備廠商如何打造網絡5.0?
 
    設備廠商作為通信技術的研發者,可以說對網絡有著最為敏銳的感知。
 
    華為網絡技術實驗室鄭秀麗從New IP角度介紹了網絡5.0協議體系創新思考。鄭秀麗介紹到,為了支撐網絡5.0四大目標場景,IP技術需要在繼承其成功基因的基礎上,繼續豐富多種功能,這些功能主要包括萬網互聯&萬物互聯、確定性轉發、內生安全及用戶可定義,并把具有以上新增功能、能提供高品質服務的新IP網絡協議體系稱為New IP。
 
    New IP協議架構創新主要面向網絡層及傳輸層。網絡層的能力增強主要包括:變長的多樣化尋址、確定性轉發、內生安全隱私保護及定制化需求的處理。傳輸層的能力增強主要體現為:通過網絡編碼及兩級調度可以實現并發多路徑的超大吞吐傳輸。網絡層及傳輸層的能力增強可以共同支撐起新應用的差異化服務需求或者用戶的定制化需求。
 
    面向智能化全連接世界,空、天、地、海等多種新型異構網絡需要互聯互通,充分發揮各自優勢,相互協同以支撐豐富的新應用。實現異構網絡的協同的關鍵一步是,多種異構網絡使用相同的協議體系。TCP/IP協議架構對地面互聯網已十分成熟,但無法直接應用于空間網絡,因此需要設計新型的統一網絡協議與尋址機制應用于空地一體化的網絡。鄭秀麗表示,New IP旨在演進成為面向智能化全互聯世界的統一網絡協議。
 
    鄭秀麗還重點介紹了New IP五大關鍵使能技術,包括變長多樣化尋址、確定性IP、內生安全、用戶可定義及新傳輸層等,希望能通過New IP跨代提升傳統IP的能力,使能更多的新業務接入互聯網。
 
    華為技術有限公司李峰指出網絡5.0在構建全新的網絡基礎設施時,需要拉通海量的計算、存儲等資源、海量的應用以及功能函數構建一個開放的生態。當前網絡架構中基本要素發生動搖,計算資源逐步融合到網絡中,改變了網絡架構原有的計算在外圍、網絡在中間的拓撲假設;計算載體輕快化、計算業務動態化的發展,改變了網絡架構原有的靜態業務假設。網絡5.0應該拉通碎片化、分布化的算力資源成網,通過算力網絡內建計算任務動態路由的能力,將業務請求靈活調度到最合適的計算節點。算力網絡旨在圍繞計算與網絡融合的新架構、新技術開展創新研究。
 
    李峰還分析了算力網絡的網絡部署場景與商業價值。他指出,面向網絡部署場景中的移動場景,通過算力網絡提供高效的Service Haul網絡互聯分布的MEC站點,助力MEC規模部署;面向固網場景,通過算力網絡拉通不同位置的CO邊緣云、甚至中心云構成融合業務網絡,面向OTT提供開放的計算和存儲能力,幫助CO向網內云(In-Net Cloud)轉型。在商業價值方面,通過算力網絡構建運營商的In-Net Cloud幫助運營商從 “賣帶寬”轉變為“賣網內計算能力”。而OTT則可以通過資源共享、彈性按需使用,降低大量分布化邊緣節點的資產投資和運維成本。
 
     中興通訊股份有限公司李斌認為,以前網絡在技術上一直致力于提高用戶的連接帶寬,接入速率從56k/1M/10M/100M/1G/10G, 骨干速率從 155M/622M/1G/10G/40G/100G/400G/1T。但是SDN、大數據、AI等技術出現,對網絡的管理和控制帶來變化。
 
     未來網絡的關鍵要素主要包括以下幾點:第一是互動,通過和業務終端的互動,了解用戶提出的特殊需求,進而對業務需求提供明確的保證;第二是認知,提供業務的網絡應該準確認知自身的能力;第三是柔性,網絡的柔性指為了滿足新的業務需求或者內外條件變化下確保業務的持續而對網絡資源能夠進行實時調整;第四是智能,網絡具備智能化的關鍵是AI和網絡的結合;第五是可信,可信將是未來網絡的一個關鍵要素。
 
結語:網絡5.0必將開啟全新網絡時代
 
    從本次網絡5.0聯盟研討會可以看出,傳統的IP網絡已經無法適應目前業務的發展,New IP將為網絡帶來更廣闊的發展空間。
 
     從眾多行業大咖的討論中可以清晰的感知到,算力將成為未來數據網絡必不可少的重要能力,不僅帶來更多新的業務場景,也將為網絡5.0/New IP的后續研究注入了新的創新元素,更是為處于業務增長寒冬的運營商,帶來更多的商業價值。
 
    面向未來,網絡5.0聯盟將繼續開展網絡5.0的架構設計、協議創新、關鍵技術研究、試驗平臺驗證及標準產業推動等。可以肯定的是,網絡5.0在全行業的共同努力下,必將為整個通信行業開啟一個全新的互聯網發展時代。

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