解读“网络5.0 Workshop”:New IP将带来全新网络能力
解读“网络5.0 Workshop”:New IP将带来全新网络能力
来源: 通信世界 发布时间: 2019-11-07

    网络从模拟交换的1.0时代发展到时隙交换的2.0时代,再从信元交换的3.0时代步入数据路由的4.0时代,每一代的网络迭代都为通信技术发展带来潜能。随着高带宽、低时延业务(包括自动驾驶、云VR、工业互联等)对网络性能新的需求,网络发展已经开始步入5.0时代。

 
    成立于2018年6月的网络5.0产业和技术创新联盟(以下简称联盟),旨在广泛讨论网络该如何演进,才能满足未来8-10年新业务对网络提出的新需求。2019年6月,联盟经历一年的探索与发展,面向未来网络5.0时代发布了《网络5.0技术白皮书》,为网络的发展指明了方向。
 
    时隔4个月,来自通信权威机构、三大运营商、设备厂商等机构和企业代表,再次汇集一堂,在江苏南京举办的网络5.0 Workshop上,共同探讨未来数据网络的需求,分析当前数据网络存在的问题,讨论网络 5.0 的顶层架构设计、新网络协议体系研究、试验设施创新等思路,共同推进数据网络产业的可持续发展。
 
网络5.0价值得到更多认可
 
    在本次研讨会上,网络5.0联盟常务副理事长、技术工作委员会主任、中国信息通信研究院科技委主任蒋林涛首先介绍了网络5.0的整体工作进展及目前取得的共识。网络5.0目标场景主要聚焦为移动承载、ICT基础设施、产业互联网与全息通信,网络5.0技术需求已收敛到如下四个方面。
 
    首先,内生的安全可信。可信包括用户信任与社会信任。用户信任指保证用户信息的完整性、确定性和不可篡改性。而社会信任是指网络能提供足够能力,防止不正当使用网络。内生安全是指提高网络层自身的安全防御能力以实现网络高可靠及网络抗攻击。
 
    其次,大连接下的感知与管控。在大连接方面,2030年网络将面临千亿量级的海量连接。网络5.0在资源感知及管控方面将以不面向连接/无连接为主,面向连接为辅。
 
    再次,网络可规划性能可预期。网络5.0需要在业务模型上支持可规划,在通信过程中实现传输路径、网络性能、网络能力等的可预期,要能为用户提供满足其需求的确定性QoS服务。
 
    最后,泛在移动性支持。泛IoT时代,业务种类复杂多样,不同业务对移动性有不同的要求。传统移动通信网的移动性管理方案是针对移动号码设计的,以隧道技术为基础,此方案不适用2030年的网络。网络5.0需要究泛在移动方案以应对高频动态切换问题,保证正在进行的通信不中断。
 
    蒋林涛介绍了网络5.0的顶层设计思路,指出网络5.0架构设计时要充分考虑内生的安全可信、网络可规划性能可预期、大连接下的感知与管控、泛在移动性支持等技术需求,工作方式以不面向连接模式为主,并协同面向连接模式,组网架构可以是物理网元、虚拟网元混合的组网。
 
    业界关心网络5.0的发展规划,对此蒋林涛介绍,2019年6月,网络5.0创新联盟针对网络5.0的目标场景、技术需求、架构顶层设计思路、关键使能技术等内容已发布了网络5.0技术白皮书;2020年6月,网络5.0创新联盟将针对IP协议架构创新制定并发布网络协议规范1.0;2021年6月,网络5.0创新联盟将发布网络5.0产业白皮书及网络协议规范2.0;网络5.0原型开发及验证工作已经有序开展,预计2020年底将开始进行开局测试。
 
    对于网络5.0的发展,中国科学院计算网络信息中心周旭认为,其核心思路是从核心协议突破,自顶向下,创新思路。具体而言,网络5.0需要以网络技术创新为驱动,以IP协议为突破口,设计全维度可定义、协议操作灵活、安全机制内生化的 New IP下一代网络协议体系,突破寻址、路由、确定性 QoS、内生安全等下一代网络核心技术。
 
    周旭指出,网络5.0微服务原子化封装、多元灵活寻址、云端服务动态下沉、服务按需定制路由、多路径高效传输、多源并行服务以及去中心化智能管理等特性可以满足未来新业务对网络能力提出的新需求,助力构建新一代信息基础设施。
 
    同样来自学术前沿研究方面的专家北京邮电大学汪硕博士表示,中国网络2030发展愿景是提供万亿级、人机物、全时空、安全、智能的连接与服务。汪硕分析了网络5.0产业的新特点及其对试验验证的需求,包括体系结构理论创新、关键技术与机制突破、核心设备与系统研发、大规模组网验证测试、业务创新与验证等。国家重大科技基础设施——CENI(未来网络试验设施)项目,是一个可以验证网络5.0等新网络技术的国家级的、大规模的实验平台,将全面提升网络创新能力,增强网络产业核心竞争力,保障网络空间安全,确保网络可持续发展。
 
    汪硕还介绍了CENI项目最新进展,业界已经建立了40个骨干城市、133个边缘节点、4大云数据中心、自主网络操作系统。在今年5月22日大会上,南京演示大厅展示了全球首次基于5G网络和SDN白盒骨干网,实现8K超高清视频的直播演示。
 
    可见,在学术研究层面,网络5.0是热门话题,有着清晰的发展规划,也支撑着国家未来网络演进,意义重大。
 
三大运营商对网络5.0充满期望
 
    运营商作为网络建设的参与者,对现有网络存在的挑战,及网络5.0如何解决这些挑战有着更为直接的认识。
 
    中国移动研究院网络所蔡慧认为,从产业视角看,新一代网络架构设计需协同考虑网络和计算融合演进的需求,实现泛在“连接+算力”架构中网络的全局优化,算力的灵活调度,业务的合理分布;从网络视角看,5G架构带来巨大变革,5G对NFV、端到端网络切片及边缘计算的支持,要求网络与计算基础资源协同发展;从资源视角看,边缘计算的发展促进基础资源层面网络与计算的融合,算力资源由端变网逐步实现智能化基础设施的全网覆盖;从算力视角看,计算形式从单核走向众核,计算资源从通用走向异构;从算法视角看,原子化算法在泛在的算力资源中按需实例化,通过服务化架构实现全网灵活的调用,向函数即服务演进。
 
    在中国移动看来,“精准网络”和“算力网络”是网络计算融合演进的关键能力,网络分代发展要点面结合,在取得架构演进方向共识的同时,分阶段实现关键能力技术点的突破,最终实现网络无所不达,算力无处不在,智能无所不及。
 
    对于目前网络存在的问题,中国电信股份有限公司北京研究院李聪认为,在网络协议缺失安全性的内因及网络具有开放性的外因共同作用下,网络安全问题日益严重。在中国电信看来,全部采用了中心化的信任模型,从机制上就存在单点安全可信的缺陷,目前方案均为补丁式方案,未从根本上审视Internet安全可信根基所在。
 
     因此在李聪看来,去中心化的网络基础设施,是解决安全可信问题的基础。中国电信正在进行去中心化可信网络架构方案的研究与实践,目前已与西班牙电信、马德里卡洛斯三世大学、华为、CENI等多家单位一起搭建了联合测试床,并在中国下一代互联网CNGI上通过前缀劫持检测、路径劫持检测等多个测试用例证明了该方案能够从网络架构层来实现内生安全。李聪还表示,未来欢迎更多的单位参与进来,联合建立更多节点的测试床进行全功能集测试。
 
    中国联通网络技术研究院曹畅认为,算力是构建2030年未来智能社会的基础,未来的电信运营商是提供通用算力服务的智能运营商,算力网络不是孤立存在的,而是构建在基础网络和云化网络基础上的,是网络技术演进的新阶段。曹畅表示,高效算力的第一要素是“专业”,聚焦专用场景可以用更低的功耗和成本完成更多的计算量。第二要素是“弹性”,如算力的超分配、算力提供的敏捷性,如轻计算100ms级弹性。第三要素是“协同”,从处理器内部多个核之间的协作,到数据中心内部多台服务器之间的“算力均衡”,再到整个网络边缘的“随选算力”,实现资源充分被使用。算力网络的基础架构包含四个“两”:“两云”是指代核心云与边缘云提供算力能力;“两网”是指代接入网与承载网提供算力通道;“两接入”是指代固定与移动接入,覆盖泛在接入场景;“两控制”是指代协同编排与网络AI,提升算力服务效率。
 
     曹畅表示算力网络将帮助运营商打开新的市场空间,运营商需要做好“网络能力+计算能力”的信息基础设施服务商,打造云管边端协同能力与网络弹性敏捷能力,构建智能网络,共同为AI社会服务。
 
设备厂商如何打造网络5.0?
 
    设备厂商作为通信技术的研发者,可以说对网络有着最为敏锐的感知。
 
    华为网络技术实验室郑秀丽从New IP角度介绍了网络5.0协议体系创新思考。郑秀丽介绍到,为了支撑网络5.0四大目标场景,IP技术需要在继承其成功基因的基础上,继续丰富多种功能,这些功能主要包括万网互联&万物互联、确定性转发、内生安全及用户可定义,并把具有以上新增功能、能提供高品质服务的新IP网络协议体系称为New IP。
 
    New IP协议架构创新主要面向网络层及传输层。网络层的能力增强主要包括:变长的多样化寻址、确定性转发、内生安全隐私保护及定制化需求的处理。传输层的能力增强主要体现为:通过网络编码及两级调度可以实现并发多路径的超大吞吐传输。网络层及传输层的能力增强可以共同支撑起新应用的差异化服务需求或者用户的定制化需求。
 
    面向智能化全连接世界,空、天、地、海等多种新型异构网络需要互联互通,充分发挥各自优势,相互协同以支撑丰富的新应用。实现异构网络的协同的关键一步是,多种异构网络使用相同的协议体系。TCP/IP协议架构对地面互联网已十分成熟,但无法直接应用于空间网络,因此需要设计新型的统一网络协议与寻址机制应用于空地一体化的网络。郑秀丽表示,New IP旨在演进成为面向智能化全互联世界的统一网络协议。
 
    郑秀丽还重点介绍了New IP五大关键使能技术,包括变长多样化寻址、确定性IP、内生安全、用户可定义及新传输层等,希望能通过New IP跨代提升传统IP的能力,使能更多的新业务接入互联网。
 
    华为技术有限公司李峰指出网络5.0在构建全新的网络基础设施时,需要拉通海量的计算、存储等资源、海量的应用以及功能函数构建一个开放的生态。当前网络架构中基本要素发生动摇,计算资源逐步融合到网络中,改变了网络架构原有的计算在外围、网络在中间的拓扑假设;计算载体轻快化、计算业务动态化的发展,改变了网络架构原有的静态业务假设。网络5.0应该拉通碎片化、分布化的算力资源成网,通过算力网络内建计算任务动态路由的能力,将业务请求灵活调度到最合适的计算节点。算力网络旨在围绕计算与网络融合的新架构、新技术开展创新研究。
 
    李峰还分析了算力网络的网络部署场景与商业价值。他指出,面向网络部署场景中的移动场景,通过算力网络提供高效的Service Haul网络互联分布的MEC站点,助力MEC规模部署;面向固网场景,通过算力网络拉通不同位置的CO边缘云、甚至中心云构成融合业务网络,面向OTT提供开放的计算和存储能力,帮助CO向网内云(In-Net Cloud)转型。在商业价值方面,通过算力网络构建运营商的In-Net Cloud帮助运营商从 “卖带宽”转变为“卖网内计算能力”。而OTT则可以通过资源共享、弹性按需使用,降低大量分布化边缘节点的资产投资和运维成本。
 
     中兴通讯股份有限公司李斌认为,以前网络在技术上一直致力于提高用户的连接带宽,接入速率从56k/1M/10M/100M/1G/10G, 骨干速率从 155M/622M/1G/10G/40G/100G/400G/1T。但是SDN、大数据、AI等技术出现,对网络的管理和控制带来变化。
 
     未来网络的关键要素主要包括以下几点:第一是互动,通过和业务终端的互动,了解用户提出的特殊需求,进而对业务需求提供明确的保证;第二是认知,提供业务的网络应该准确认知自身的能力;第三是柔性,网络的柔性指为了满足新的业务需求或者内外条件变化下确保业务的持续而对网络资源能够进行实时调整;第四是智能,网络具备智能化的关键是AI和网络的结合;第五是可信,可信将是未来网络的一个关键要素。
 
结语:网络5.0必将开启全新网络时代
 
    从本次网络5.0联盟研讨会可以看出,传统的IP网络已经无法适应目前业务的发展,New IP将为网络带来更广阔的发展空间。
 
     从众多行业大咖的讨论中可以清晰的感知到,算力将成为未来数据网络必不可少的重要能力,不仅带来更多新的业务场景,也将为网络5.0/New IP的后续研究注入了新的创新元素,更是为处于业务增长寒冬的运营商,带来更多的商业价值。
 
    面向未来,网络5.0联盟将继续开展网络5.0的架构设计、协议创新、关键技术研究、试验平台验证及标准产业推动等。可以肯定的是,网络5.0在全行业的共同努力下,必将为整个通信行业开启一个全新的互联网发展时代。

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