十大趨勢塑造下一代網(wǎng)絡(luò)

  ICC訊 五年前，運營商紛紛開啟“網(wǎng)絡(luò)2020” 下一代網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型規(guī)劃，以云為中心，網(wǎng)絡(luò)云化成為這一次轉(zhuǎn)型的核心。五年后，2020年運營商的移動接入從4G到 5G，固定接入從GPON到F5G，逐步構(gòu)建了面向個人、家庭和企業(yè)的泛在千兆接入網(wǎng)。中國三大運營商和海外主流IXP已經(jīng)構(gòu)建起了超寬的云互聯(lián)(DCI)骨干網(wǎng)。得益于“網(wǎng)絡(luò)2020”的架構(gòu)轉(zhuǎn)型，在新冠肺炎疫情期間，網(wǎng)絡(luò)成功支撐了數(shù)億用戶宅家的生活和辦公需求，實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)從消費視頻娛樂到居家視頻辦公能力的顯著提升。面向下一個五年，聯(lián)接產(chǎn)業(yè)還將迎來十個新的發(fā)展趨勢。(圖1)

圖1 十大技術(shù)趨勢對下一代網(wǎng)絡(luò)將產(chǎn)生影響

  趨勢一：從云網(wǎng)協(xié)同到算網(wǎng)一體，網(wǎng)絡(luò)變身價值中心

  過去五年，云網(wǎng)協(xié)同主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的云與端之間，解決了云與端的連通性，云上豐富的內(nèi)容可以自上而下，順暢地呈現(xiàn)在各種智能終端上，即網(wǎng)絡(luò)通過支持下行流量為主的云端互聯(lián)，為終端提供內(nèi)容服務(wù)。

  而在未來，隨著Cloud VR、機器視覺、自動駕駛等大量實時性業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，終端將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)需要上傳到邊、云的計算節(jié)點進行處理，并將結(jié)果實時回傳至終端，因此，需要網(wǎng)絡(luò)支持上行流量為主的端、邊、云互聯(lián)，為終端提供智能服務(wù)。

  邊緣計算的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)云、網(wǎng)相互的獨立性，隨著計算進入到了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，使得邊緣計算的效率、可信度與網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時延、安全性、隔離度等都將發(fā)生深度耦合，只有實現(xiàn)算網(wǎng)一體才能提供高效服務(wù)。

  綜上所述，在云網(wǎng)協(xié)同時代，網(wǎng)絡(luò)是以云為中心，從云的視角看“一云多網(wǎng)”，對網(wǎng)絡(luò)的主要需求為連通性及開放性，對服務(wù)質(zhì)量的要求是盡力而為，網(wǎng)絡(luò)是成本中心。

  而在算網(wǎng)一體時代，網(wǎng)絡(luò)則是以用戶為中心，從用戶的視角看“一網(wǎng)多云”，網(wǎng)絡(luò)需要支持低時延及安全可信，對服務(wù)質(zhì)量的要求是確定性，同時，網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變?yōu)閮r值中心。

  趨勢二：DOICT技術(shù)走向融合，構(gòu)建起新通信能力

  回溯過去的十年，聯(lián)接歷經(jīng)I P化、兩次云化、IT與CT技術(shù)融合，創(chuàng)造出了IP基站、 IPDSLAM、IP微波、IPRAN/SPN及Cloud EPC、 Cloud IMS、Cloud BRAS等融合產(chǎn)品形態(tài)，提升了網(wǎng)絡(luò)的彈性、敏捷性和開放程度。

  未來五年，各類技術(shù)的融合仍將持續(xù)發(fā)展。其中，以AI為代表的DT與CT技術(shù)的融合，將推動自動駕駛網(wǎng)絡(luò)、智能聯(lián)接、認知無線、認知光系統(tǒng)等創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案的出現(xiàn)，不斷提升網(wǎng)絡(luò)的智能化水平。同時，隨著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的持續(xù)深入，以實時性、高可靠為代表的OT技術(shù)也將與CT技術(shù)融合，在推動TSN、5G URLLC等融合解決方案逐步成熟的同時，提升網(wǎng)絡(luò)的確定性。

  可以說，一個融合了DT、OT和IT技術(shù)，具備彈性、敏捷、智能、實時和開放的全新通信網(wǎng)絡(luò)才能承擔(dān)起“承載智能社會發(fā)展新一代基礎(chǔ)設(shè)施”的職責(zé)。

  趨勢三：后經(jīng)典架構(gòu)的出現(xiàn)，支撐網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展

  七十年來，摩爾定律和香農(nóng)定律一直被奉為聯(lián)接產(chǎn)業(yè)的經(jīng)典理論，但如今二者已無法適應(yīng)新網(wǎng)絡(luò)時代的發(fā)展。

  在半導(dǎo)體制造進入7nm時代之后，通信網(wǎng)絡(luò)芯片已無法同時滿足降低功耗和提升容量的要求，為此，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點需從集中式向分布式演進，通過架構(gòu)創(chuàng)新以解決網(wǎng)絡(luò)流量增長的挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)將開啟后摩爾架構(gòu)時代。

  另一方面，無線及光系統(tǒng)編碼效率的可提升空間也已接近極限，通信設(shè)備在通過增加新頻譜提升容量的同時，開始探索借由語義通信、知識輔助的信號處理等方式來提升系統(tǒng)的傳輸效率，無線和光網(wǎng)絡(luò)即將開啟后香農(nóng)架構(gòu)時代。

  綜上所述，通過后摩爾及后香農(nóng)架構(gòu)的創(chuàng)新，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量的持續(xù)增長，以滿足智能社會對海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?

  趨勢四：光電技術(shù)融合，賦能千行百業(yè)

  在聯(lián)接產(chǎn)業(yè)中，無線、光、數(shù)通等各專業(yè)技術(shù)相對獨立，但隨著網(wǎng)絡(luò)向高速、高頻、高性價比方向的發(fā)展，傳統(tǒng)電子技術(shù)即將遇到距離、功耗等可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。

  在接下來的五年，我們可以看到，為提升電子器件的高速處理能力并降低功耗，光電技術(shù)將從各自獨立走向光電一體，帶來芯片出光、光電合封等新產(chǎn)品形態(tài);為了提升數(shù)通設(shè)備高速端口的傳輸距離，將引入光的相干技術(shù);為降低基站的重量和功耗，將出現(xiàn)直接出光纖的新型天線;為實現(xiàn)低軌衛(wèi)星之間的100Gbps高速數(shù)據(jù)傳輸，將采用激光替代微波;為滿足水下移動設(shè)備的通信需求，將采用穿透力更高的可見光替代無線覆蓋;為實現(xiàn)腦電波的準確探測，將采用透過率更高的遠紅外光技術(shù)。

  可以預(yù)測，光將作為通信產(chǎn)業(yè)的根技術(shù)，賦能千行百業(yè)的聯(lián)接需求。

  趨勢五：IP增強感知力，實現(xiàn)一網(wǎng)多平面的統(tǒng)一承載

  從IPV4到IPV6，除了地址空間增大之外，還增加了Locator與ID分離的業(yè)務(wù)靈活定義能力，通過定義不同的ID屬性，可以實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的感知，通過理解業(yè)務(wù)需求，為業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)。

  如果想降低云網(wǎng)協(xié)同的復(fù)雜度，通過定義 SRV6，就可以同時支持MPLS廣域?qū)＞€和VxLAN云專線的業(yè)務(wù)需求;要提升網(wǎng)絡(luò)計算的效率，則可通過定義SFN(計算優(yōu)先網(wǎng)絡(luò))，同時感知業(yè)務(wù)對計算及聯(lián)接資源的需求，并將數(shù)據(jù)流量調(diào)度到最適合的算力資源進行處理;未來還可以根據(jù)不同行業(yè)的需求，定義新的ID屬性，不斷擴展IP網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的感知能力，并支持任意業(yè)務(wù)之間的互聯(lián)。

  基于IPV6的靈活地址，可以在一個體系下構(gòu)建起具備端口級、租戶級和業(yè)務(wù)級三層平面的新型IP網(wǎng)絡(luò)，既兼容傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，還可向上感知多種業(yè)務(wù)需求，向下協(xié)同光、無線多種網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)一網(wǎng)多平面的統(tǒng)一承載。

  趨勢六：無線網(wǎng)絡(luò)邁向全連接、全覆蓋、全頻譜

  覆蓋未覆蓋，連接未連接是貫穿無線網(wǎng)絡(luò)始終的發(fā)展方向。

  從連接消費者，到連接千行百業(yè)，未來五年無線將從支持大帶寬、多連接和超可靠的5G網(wǎng)絡(luò)向兼具實時性、超上行和融合感知的5.5G網(wǎng)絡(luò)持續(xù)演進。

  從覆蓋城市、鄉(xiāng)村到覆蓋礦山、海洋、飛行器，未來十年，無線將構(gòu)建起空、天、地一體的全覆蓋網(wǎng)絡(luò)體系。

  從Sub-6GHz到毫米波、太赫茲、可見光，未來無線將充分利用全頻譜資源，為用戶提供百倍的網(wǎng)絡(luò)容量，滿足智能社會的長期發(fā)展需求。

  趨勢七：安全走向云網(wǎng)芯一體化新架構(gòu)

  隨著云化、移動化，以及2B與2C融合的趨勢，傳統(tǒng)的安全“邊界”正在被顛覆，未來企業(yè)無法再通過在核心“禁入禁出”的防御模式來確保安全，網(wǎng)絡(luò)安全的防御要向邊緣、向終端、向芯片延伸。同時，由于攻擊者開始大量使用AI技術(shù)來提高其攻擊效率，因此，防御體系也需要具備更高的智能，通過動態(tài)分析其行為來做出更準確的判斷。

  面對沒有邊界，智能化的攻擊，需要將云的計算能力和靈活屬性，芯片的物理安全屬性，網(wǎng)絡(luò)的隔離度和實時協(xié)同屬性相結(jié)合，構(gòu)建起零信任、云網(wǎng)芯一體化的新安全架構(gòu)，以避免出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全短板。

  趨勢八：網(wǎng)絡(luò)管理將從軟件定義走向數(shù)字孿生

  近年來，隨著SDN及遙測技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，軟件對物理設(shè)備的抽象能力逐步增強。

  未來五年，除了在現(xiàn)有云化網(wǎng)絡(luò)管理平臺引入AI技術(shù)，對訓(xùn)練數(shù)據(jù)進行學(xué)習(xí)之外，還可以對準備實施的動作進行閉環(huán)模擬。在通過對實時指令和操作進行模擬執(zhí)行后，再反饋給SDN控制器下發(fā)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行，從而增強系統(tǒng)的健壯性和可預(yù)測能力。

  未來十年，隨著亞秒/毫秒級強實時網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集、建模、仿真、預(yù)測和控制能力的逐步成熟，再結(jié)合算網(wǎng)一體的新架構(gòu)，將可為物理網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起一個實時在線的數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而加速網(wǎng)絡(luò)軟件功能的創(chuàng)新。

  趨勢九：運營商下一代網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型蓄勢待發(fā)

  近年來，隨著通信產(chǎn)業(yè)對算力網(wǎng)絡(luò)、智能聯(lián)接、5.5G/6G、F5G、IPV6+等新聯(lián)接技術(shù)關(guān)注度的持續(xù)升溫，主流運營商已開始展望和規(guī)劃面向未來五至十年的下一代網(wǎng)絡(luò)。

  隨著5G的快速部署，未來無線寬帶的流量將與固定寬帶的流量接近，成為同等規(guī)模的光纖(FAN)和無線(RAN)兩張寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。

  而隨著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深化，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)(DCI)網(wǎng)絡(luò)也將向城域、邊緣延伸，構(gòu)建起與面向消費者的骨干網(wǎng)(CBN)同等重要的面向產(chǎn)業(yè)的骨干網(wǎng)(IBN)。

  網(wǎng)絡(luò)邊緣將基于算網(wǎng)一體架構(gòu)，構(gòu)建起網(wǎng)絡(luò)智能(ADN)和邊緣計算(MEC)新能力，從流量的管道化透傳，向具備融合感知的智能邊緣演進。

  運營商面向均衡發(fā)展、智慧極簡的下一代網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型可謂蓄勢待發(fā)。

  趨勢十：企業(yè)寬帶網(wǎng)絡(luò)從辦公延伸到生產(chǎn)

  隨著行業(yè)數(shù)字化從IT到OT的轉(zhuǎn)型進入深水區(qū)，遠程控制、機器視覺、人機協(xié)同、邊緣計算等新應(yīng)用需要一個既能支持大帶寬，又可以滿足實時性要求的新型企業(yè)寬帶網(wǎng)絡(luò)來承載。

  下一代企業(yè)網(wǎng)絡(luò)將打破傳統(tǒng)IT和OT網(wǎng)絡(luò)邊界，通過5G、TSN等確定性寬帶網(wǎng)絡(luò)和切片技術(shù)，實現(xiàn)IT與OT的融合承載，支持企業(yè)從傳統(tǒng)的以人為中心、金字塔型操作控制架構(gòu)，向以智能為中心、扁平化操作控制的架構(gòu)升級，以滿足任意人/物(Any-Workforce)之間的聯(lián)接需求。

  下一代企業(yè)網(wǎng)絡(luò)還將實現(xiàn)數(shù)據(jù)與傳輸層的解耦，即基于通用的傳輸層，可實現(xiàn)不同廠家設(shè)備之間數(shù)據(jù)的靈活分享及工作的無縫協(xié)同，以滿足任意業(yè)務(wù)(Any-Workload)之間的聯(lián)接需求。

  下一代企業(yè)網(wǎng)絡(luò)將更加智能，不僅可滿足無邊界、移動辦公的需求，還可支持基于意圖驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)自動化管理和基于AI的主動式安全，滿足任意地點(Any-Workplace)之間的聯(lián)接需求。

  可以預(yù)見，在10個技術(shù)趨勢的共同作用下，未來網(wǎng)絡(luò)將具4個顯著特征，首先是聯(lián)接(Connection)能力增強，第二個是增加了網(wǎng)絡(luò)的認知(Cognitive)能力，第三個是增加了網(wǎng)絡(luò)的計算(Computing)能力，最后是通過架構(gòu)和光電技術(shù)創(chuàng)新具備綠色(Green)高能效特征。

  一個綠色，具備認知和計算能力的網(wǎng)絡(luò)(GCN)是未來的發(fā)展方向!

  (文中作者主要觀點已得到產(chǎn)業(yè)共識，并被聯(lián)通CUBE-Net3.0引用和發(fā)布)

  文章來源于《華為技術(shù)》第88期 作者：杜偉 華為聯(lián)接與網(wǎng)絡(luò)首席戰(zhàn)略規(guī)劃專家