為了更快，5G或?qū)⑹褂眯碌木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議

近日，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）宣布成立新的行業(yè)規(guī)范工作組“ Non-IP Networking”（ISG NIN）。

該工作組任務(wù)是為5G網(wǎng)絡(luò)研究開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以替代TCP/IP協(xié)議。

2015年，一些移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商發(fā)現(xiàn)在4G網(wǎng)絡(luò)中使用的基于TCP/IP協(xié)議的技術(shù)存在一些問題。

由于TCP/IP協(xié)議最初是為互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，而非為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)而生，當(dāng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)引入TCP/IP協(xié)議后，增加了移動(dòng)性、安全性、QoS等功能，這使得網(wǎng)絡(luò)更復(fù)雜，頻譜使用效率變低。為了解決這些問題，后續(xù)的修補(bǔ)和替代方案又導(dǎo)致了成本、時(shí)延和功耗增加。因此，TCP/IP協(xié)議用于更快速的5G，顯得有些捉襟見肘。

為此，ETSI于2015年成立了“下一代協(xié)議”行業(yè)規(guī)范工作組（ISG NGP），其任務(wù)是分析這些問題并提出替代解決方案。

ISG NGP已確定了可以直接解決這些問題的候選技術(shù)，從而顯著減少了報(bào)頭大小、每數(shù)據(jù)包處理復(fù)雜度和實(shí)時(shí)媒體流的延遲，同時(shí)仍與當(dāng)前的Internet以及SDN、MPLS等新技術(shù)兼容。另外，ISG NGP還發(fā)布了一組KPI，可以客觀評(píng)估網(wǎng)絡(luò)協(xié)議滿足運(yùn)營(yíng)商需求的能力。繼ISG NGP之后，ETSI新成立了ISG NIN工作組，意味著替代TCP/IP協(xié)議的工作進(jìn)入了一個(gè)新的階段。下一步，ISG NIN工作組的任務(wù)是更好地服務(wù)5G新應(yīng)用，并致力于更低成本、更高效地管理新應(yīng)用。

ETSI表示，ISG NIN的工作將首先應(yīng)用于移動(dòng)專網(wǎng)，然后再擴(kuò)展到移動(dòng)公網(wǎng)，覆蓋范圍包括核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)。

ISG NIN工作組主席John Grant表示，尋找更適合5G時(shí)代的互聯(lián)網(wǎng)新協(xié)議至關(guān)重要，因?yàn)楫?dāng)前基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)無法最佳支撐工業(yè)控制、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等新應(yīng)用。

ISG NIN副主席Kevin Smith表示，不可否認(rèn)IP棧和OSI分層模型推動(dòng)了全球連接，但由于它們起源于20世紀(jì)70年代，有時(shí)代的局限性。通過重新評(píng)估網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本設(shè)計(jì)原理，并簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可幫助5G網(wǎng)絡(luò)提升性能，并提高安全性和效率。

1.TCP/IP協(xié)議制約了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

事實(shí)上，關(guān)于“下一代協(xié)議”這事并不新鮮，業(yè)界從2016年開始就有專家表示，TCP/IP協(xié)議制約了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。

專家們認(rèn)為，TCP/IP協(xié)議發(fā)明于20世紀(jì)70年代，其初衷是為固定網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)互連而設(shè)計(jì)，盡管幾十年來連接了無數(shù)計(jì)算機(jī)，推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，但它不是為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)而生。

互聯(lián)網(wǎng)連接的終端是固定的，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是分布式的;而移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接的終端是移動(dòng)性的，架構(gòu)是集中式的。兩者基礎(chǔ)本不同，兩者結(jié)合會(huì)帶來網(wǎng)絡(luò)低效、成本高昂等問題。以4G網(wǎng)絡(luò)端到端用戶面協(xié)議棧為例，基于IP協(xié)議的GTP隧道需層層封裝、解封、IPSec加密、ROHC壓縮等，這無疑增加了傳輸時(shí)延，也增加了處理成本。

這種低效組合花費(fèi)了更高的成本，也使得網(wǎng)絡(luò)的性能、安全性、移動(dòng)性和規(guī)模性等受到了制約，未來將影響移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)拓展新業(yè)務(wù)、拓展垂直市場(chǎng)。

專家們認(rèn)為，面向未來，5G時(shí)代將催生AR/VR、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等各種應(yīng)用，而TCP/IP協(xié)議難以適應(yīng)未來，我們需要重新定義新的協(xié)議。

2.New IP：解鎖未來新機(jī)遇

值得一提的是，不只是ETSI，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）也在討論新協(xié)議。

2018年，ITU成立了Network 2030焦點(diǎn)組（ITU-T FG on Network 2030），該焦點(diǎn)組旨在探索面向2030年及以后的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，探索網(wǎng)絡(luò)新概念、新構(gòu)架、新協(xié)議、新解決方案和新應(yīng)用。當(dāng)時(shí)，Network 2030焦點(diǎn)組主席，華為2012網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家Richard Li以一篇《邁向2030年及以后的新互聯(lián)網(wǎng)》對(duì)Network 2030愿景進(jìn)行了介紹，其中指出：

移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)≈3GPP構(gòu)架 + IP協(xié)議，但面向未來需求，當(dāng)前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)存在如下問題：

（1）在應(yīng)用層，當(dāng)前的TCP/IP協(xié)議無法保證吞吐量和時(shí)延;

（2）在PDCP層存在時(shí)延差異，由于無線重傳與TCP流控（flow control）不同步，導(dǎo)致TCP浪費(fèi)地重傳數(shù)據(jù)包;

（3）GTP復(fù)雜性：包括隧道建立/拆除處理、隧道報(bào)頭開銷、額外的C-P信令;

（4）協(xié)議的低效使用。

由于時(shí)延和速率受限，當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)難以保障未來新應(yīng)用的交付，比如VR、全息、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、觸覺互聯(lián)網(wǎng)等。

而就在不久前，華為與中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信以及工信部在ITU會(huì)議上共同提議采用一種新的核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)，名為“New IP”?！督鹑跁r(shí)報(bào)》報(bào)道稱，該提議支持諸如全息和自動(dòng)駕駛汽車之類的尖端技術(shù)。