未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)探討

劉韻潔 中國(guó)聯(lián)通科技委主任、中國(guó)工程院院士

引言

互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展給網(wǎng)絡(luò)帶來了可擴(kuò)展性、安全性、可觀可控、綠色節(jié)能等諸多方面的問題，基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，這些問題難以得到有效解決。金融危機(jī)出現(xiàn)以后，互聯(lián)網(wǎng)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合的需求開始提上日程，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)難以有效滿足這些需求?，F(xiàn)實(shí)生活中的問題和需求推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，未來網(wǎng)絡(luò)將會(huì)成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)新階段。

1 互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前面臨的問題

現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)取得巨大成功，就中國(guó)來說，互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模及用戶數(shù)已達(dá)全球第一。CNNIC的數(shù)據(jù)顯示，截至2014年12月，中國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)用戶達(dá)6.49億，超過了美國(guó)、印度、巴西、日本的用戶總數(shù)。但是規(guī)模如此龐大的中國(guó)網(wǎng)絡(luò)，主要依靠外國(guó)技術(shù)，這是一個(gè)令人尷尬的局面。發(fā)揮自主研發(fā)能力，成為我國(guó)新時(shí)期信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的重中之重。同時(shí)，從技術(shù)層面來看，在互聯(lián)網(wǎng)取得巨大成功的同時(shí)，也給傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶來許多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?？偟膩碚f，互聯(lián)網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)可以歸結(jié)為以下三大方面。

1) 對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障的需求日趨強(qiáng)烈。現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不靈活，不能根據(jù)業(yè)務(wù)需求，靈活配置網(wǎng)絡(luò)資源。目前，電信運(yùn)營(yíng)商提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)基本類似于普通公路，根本無法保證服務(wù)質(zhì)量。然而，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用者卻有著至關(guān)重要的影響，例如對(duì)于亞馬遜而言，網(wǎng)絡(luò)延遲每增加0.4秒，每年就會(huì)給他們?cè)斐?6億美元的損失。事實(shí)上，用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量有明確需求。據(jù)調(diào)查，86%的用戶愿意為更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn)支付最高25%的溢價(jià)，例如Google公司近期在法國(guó)收購(gòu)了一個(gè)公司，為享受更好的服務(wù)質(zhì)量，他們?cè)敢忸~外付費(fèi)給法國(guó)電信。但是，上述方案只能解決局部問題，無法從全網(wǎng)整體性的角度做到定制化服務(wù)；因此，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該構(gòu)建具有差異性服務(wù)能力的網(wǎng)絡(luò)體系，根據(jù)用戶個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)計(jì)算、存儲(chǔ)、傳輸?shù)染W(wǎng)絡(luò)資源靈活調(diào)度，構(gòu)建具有不同服務(wù)能力的虛擬網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而推動(dòng)形成新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

2) 互聯(lián)網(wǎng)流量飛速激增，海量信息挑戰(zhàn)巨大?；ヂ?lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，信息冗余傳輸嚴(yán)重，網(wǎng)絡(luò)難以適應(yīng)未來信息海量增長(zhǎng)的需求。運(yùn)營(yíng)商每年都在擴(kuò)建骨干網(wǎng)，但是網(wǎng)絡(luò)帶寬年年都無法滿足用戶需求。2011年，高通公司做出預(yù)測(cè)，未來十年，流量是現(xiàn)在的1 000倍以上，這將會(huì)給電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施帶來巨大壓力和挑戰(zhàn)。在這巨大的流量中，也存在大量?jī)?nèi)容重復(fù)(冗余)傳輸，網(wǎng)絡(luò)冗余特征非常顯著，90%的流量集中在10%的網(wǎng)站，為解決這一問題，運(yùn)營(yíng)商可構(gòu)建信息資源智能調(diào)度系統(tǒng)，利用“存儲(chǔ)換帶寬”的思路，并基于云架構(gòu)思想，實(shí)現(xiàn)信息內(nèi)容智能有序調(diào)度，將內(nèi)容貼近用戶部署，解決內(nèi)容重復(fù)傳輸及信息安全等問題。

3) 現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)難以滿足與實(shí)體經(jīng)濟(jì)結(jié)合的需求。信息網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)行業(yè)深度融合發(fā)展具有巨大空間，但現(xiàn)階段信息網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)性、安全性和靈活性等方面無法滿足需求。美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Brian Auther提出第二經(jīng)濟(jì)的概念，指出由處理器、鏈接器、傳感器、執(zhí)行器以及運(yùn)行其上的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)構(gòu)成了第二經(jīng)濟(jì)。第二經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)為第一經(jīng)濟(jì)附著一個(gè)“神經(jīng)層”，這個(gè)層就是互聯(lián)網(wǎng)。第二經(jīng)濟(jì)的價(jià)值并不在于硬件、軟件和服務(wù)，而在于互聯(lián)網(wǎng)跟實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合以后產(chǎn)生的價(jià)值。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等都是第二經(jīng)濟(jì)的概念，隨著實(shí)體經(jīng)濟(jì)的信息化，它們不可能完全建立一個(gè)自己的專有網(wǎng)絡(luò)，必須和互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合。以車聯(lián)網(wǎng)為例，它主要是需要解決實(shí)時(shí)性問題，根據(jù)GSMA的數(shù)據(jù)顯示，車聯(lián)網(wǎng)每一種業(yè)務(wù)的延遲都應(yīng)在5毫秒以下，有的更為苛刻，要求3毫秒以下，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)目前都難以達(dá)到這一目標(biāo)。

2 未來網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

未來網(wǎng)絡(luò)需秉持簡(jiǎn)約、開放、可擴(kuò)展的原則，堅(jiān)持高效、靈活調(diào)用網(wǎng)絡(luò)資源和信息資源，并且未來網(wǎng)絡(luò)還要能和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)融合。從全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，“未來網(wǎng)絡(luò)”是一次改變我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)被動(dòng)跟隨局面、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的難得機(jī)遇。中國(guó)“未來網(wǎng)絡(luò)”的發(fā)展思路就是要使用自主研發(fā)的技術(shù)和設(shè)備，構(gòu)建覆蓋全國(guó)的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新平臺(tái)，通過自主可控的節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)互通，實(shí)現(xiàn)未來網(wǎng)絡(luò)的自主、可聯(lián)、可控、安全。

為此，我們根據(jù)未來網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)理念提出服務(wù)定制網(wǎng)絡(luò)(SCN)的系統(tǒng)架構(gòu)。具體由三部分組成，即軟件定義的路由交換平臺(tái)、基于云架構(gòu)的信息資源智能控制調(diào)度分發(fā)平臺(tái)、基于大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量感知平臺(tái)。其中，軟件定義的路由交換平臺(tái)是典型的軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)架構(gòu)，把網(wǎng)絡(luò)資源向業(yè)務(wù)開放、向用戶開放，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活調(diào)度?；谠频募軜?gòu)設(shè)計(jì)出一個(gè)智能調(diào)度分布的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使網(wǎng)絡(luò)有序傳輸，減少冗余信息?；诖髷?shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量感知平臺(tái)承載網(wǎng)絡(luò)感知功能是未來網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，為網(wǎng)絡(luò)智能提供判斷和決策依據(jù)。整個(gè)SCN系統(tǒng)的安全體系堅(jiān)持自主可控、按需部署的原則；利用虛擬化技術(shù)，對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行邏輯上的隔離；利用大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，準(zhǔn)確分析出攻擊源所在位置。未來網(wǎng)絡(luò)的安全策略，將會(huì)基于不同單位、不同人、不同需求，進(jìn)行靈活部署。同時(shí)，根據(jù)這些設(shè)計(jì)思想，未來網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可逐步演進(jìn)與平滑部署。

3 結(jié)語(yǔ)

未來網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，并已成為重要的研究方向，隨著ONF、NFV等組織都在加大這方面的投入，這一領(lǐng)域?qū)⒂芯薮蟮陌l(fā)展機(jī)會(huì)。但是，未來網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與落地還存在很多問題，任務(wù)非常艱巨，還要面對(duì)很多挑戰(zhàn)。但我們相信，只要堅(jiān)定地朝著這個(gè)方向努力，通過5年、10年或者更長(zhǎng)一段時(shí)間，在互聯(lián)網(wǎng)第一階段走過以后，可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)井噴效應(yīng)，把互聯(lián)網(wǎng)推向一個(gè)更高的發(fā)展階段。