未來網絡發展趨勢探討

劉韻潔 中國聯通科技委主任、中國工程院院士

引言

互聯網的飛速發展給網絡帶來了可擴展性、安全性、可觀可控、綠色節能等諸多方面的問題，基于現有網絡架構，這些問題難以得到有效解決。金融危機出現以后，互聯網與實體經濟融合的需求開始提上日程，隨著工業互聯網、能源互聯網、車聯網等業務的蓬勃發展，現在的互聯網難以有效滿足這些需求。現實生活中的問題和需求推動了互聯網的發展，未來網絡將會成為互聯網發展的一個新階段。

1 互聯網當前面臨的問題

現在的互聯網已經取得巨大成功，就中國來說，互聯網的規模及用戶數已達全球第一。CNNIC的數據顯示，截至2014年12月，中國的互聯網用戶達6.49億，超過了美國、印度、巴西、日本的用戶總數。但是規模如此龐大的中國網絡，主要依靠外國技術，這是一個令人尷尬的局面。發揮自主研發能力，成為我國新時期信息網絡技術發展的重中之重。同時，從技術層面來看，在互聯網取得巨大成功的同時，也給傳統網絡帶來許多嚴峻挑戰。總的來說，互聯網面臨的挑戰可以歸結為以下三大方面。

1) 對網絡服務質量保障的需求日趨強烈。現有網絡架構不靈活，不能根據業務需求，靈活配置網絡資源。目前，電信運營商提供的網絡服務基本類似于普通公路，根本無法保證服務質量。然而，網絡質量對網絡使用者卻有著至關重要的影響，例如對于亞馬遜而言，網絡延遲每增加0.4秒，每年就會給他們造成16億美元的損失。事實上，用戶對于網絡服務質量有明確需求。據調查，86%的用戶愿意為更好的業務體驗支付最高25%的溢價，例如Google公司近期在法國收購了一個公司，為享受更好的服務質量，他們愿意額外付費給法國電信。但是，上述方案只能解決局部問題，無法從全網整體性的角度做到定制化服務；因此，運營商應該構建具有差異性服務能力的網絡體系，根據用戶個性化需求，實現計算、存儲、傳輸等網絡資源靈活調度，構建具有不同服務能力的虛擬網絡，進而推動形成新的產業生態鏈。

2) 互聯網流量飛速激增，海量信息挑戰巨大。互聯網飛速發展，信息冗余傳輸嚴重，網絡難以適應未來信息海量增長的需求。運營商每年都在擴建骨干網，但是網絡帶寬年年都無法滿足用戶需求。2011年，高通公司做出預測，未來十年，流量是現在的1 000倍以上，這將會給電信運營商的網絡基礎設施帶來巨大壓力和挑戰。在這巨大的流量中，也存在大量內容重復(冗余)傳輸，網絡冗余特征非常顯著，90%的流量集中在10%的網站，為解決這一問題，運營商可構建信息資源智能調度系統，利用“存儲換帶寬”的思路，并基于云架構思想，實現信息內容智能有序調度，將內容貼近用戶部署，解決內容重復傳輸及信息安全等問題。

3) 現有互聯網難以滿足與實體經濟結合的需求。信息網絡和傳統行業深度融合發展具有巨大空間，但現階段信息網絡在實時性、安全性和靈活性等方面無法滿足需求。美國經濟學家Brian Auther提出第二經濟的概念，指出由處理器、鏈接器、傳感器、執行器以及運行其上的經濟活動構成了第二經濟。第二經濟的本質為第一經濟附著一個“神經層”，這個層就是互聯網。第二經濟的價值并不在于硬件、軟件和服務，而在于互聯網跟實體經濟融合以后產生的價值。工業互聯網、能源互聯網、車聯網等都是第二經濟的概念，隨著實體經濟的信息化，它們不可能完全建立一個自己的專有網絡，必須和互聯網緊密結合。以車聯網為例，它主要是需要解決實時性問題，根據GSMA的數據顯示，車聯網每一種業務的延遲都應在5毫秒以下，有的更為苛刻，要求3毫秒以下，現在的互聯網和移動通信網絡目前都難以達到這一目標。

2 未來網絡設計

未來網絡需秉持簡約、開放、可擴展的原則，堅持高效、靈活調用網絡資源和信息資源，并且未來網絡還要能和現有網絡融合。從全球網絡技術發展趨勢看，“未來網絡”是一次改變我國互聯網被動跟隨局面、實現跨越式發展的難得機遇。中國“未來網絡”的發展思路就是要使用自主研發的技術和設備，構建覆蓋全國的網絡創新平臺，通過自主可控的節點與現有互聯網互通，實現未來網絡的自主、可聯、可控、安全。

為此，我們根據未來網絡的設計理念提出服務定制網絡(SCN)的系統架構。具體由三部分組成，即軟件定義的路由交換平臺、基于云架構的信息資源智能控制調度分發平臺、基于大數據的網絡測量感知平臺。其中，軟件定義的路由交換平臺是典型的軟件定義網絡(SDN)架構，把網絡資源向業務開放、向用戶開放，實現對網絡資源的靈活調度。基于云的架構設計出一個智能調度分布的網絡系統，使網絡有序傳輸，減少冗余信息。基于大數據的網絡測量感知平臺承載網絡感知功能是未來網絡的基礎，為網絡智能提供判斷和決策依據。整個SCN系統的安全體系堅持自主可控、按需部署的原則；利用虛擬化技術，對不同區域進行邏輯上的隔離；利用大數據實時檢測功能，準確分析出攻擊源所在位置。未來網絡的安全策略，將會基于不同單位、不同人、不同需求，進行靈活部署。同時，根據這些設計思想，未來網絡實現可逐步演進與平滑部署。

3 結語

未來網絡已經引起了國內外的廣泛關注，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，這一領域將有巨大的發展機會。但是，未來網絡的應用與落地還存在很多問題，任務非常艱巨，還要面對很多挑戰。但我們相信，只要堅定地朝著這個方向努力，通過5年、10年或者更長一段時間，在互聯網第一階段走過以后，可能會產生一個井噴效應，把互聯網推向一個更高的發展階段。