未来网络发展趋势探讨

刘韵洁 中国联通科技委主任、中国工程院院士

引言

互联网的飞速发展给网络带来了可扩展性、安全性、可观可控、绿色节能等诸多方面的问题，基于现有网络架构，这些问题难以得到有效解决。金融危机出现以后，互联网与实体经济融合的需求开始提上日程，随着工业互联网、能源互联网、车联网等业务的蓬勃发展，现在的互联网难以有效满足这些需求。现实生活中的问题和需求推动了互联网的发展，未来网络将会成为互联网发展的一个新阶段。

1 互联网当前面临的问题

现在的互联网已经取得巨大成功，就中国来说，互联网的规模及用户数已达全球第一。CNNIC的数据显示，截至2014年12月，中国的互联网用户达6.49亿，超过了美国、印度、巴西、日本的用户总数。但是规模如此庞大的中国网络，主要依靠外国技术，这是一个令人尴尬的局面。发挥自主研发能力，成为我国新时期信息网络技术发展的重中之重。同时，从技术层面来看，在互联网取得巨大成功的同时，也给传统网络带来许多严峻挑战。总的来说，互联网面临的挑战可以归结为以下三大方面。

1) 对网络服务质量保障的需求日趋强烈。现有网络架构不灵活，不能根据业务需求，灵活配置网络资源。目前，电信运营商提供的网络服务基本类似于普通公路，根本无法保证服务质量。然而，网络质量对网络使用者却有着至关重要的影响，例如对于亚马逊而言，网络延迟每增加0.4秒，每年就会给他们造成16亿美元的损失。事实上，用户对于网络服务质量有明确需求。据调查，86%的用户愿意为更好的业务体验支付最高25%的溢价，例如Google公司近期在法国收购了一个公司，为享受更好的服务质量，他们愿意额外付费给法国电信。但是，上述方案只能解决局部问题，无法从全网整体性的角度做到定制化服务；因此，运营商应该构建具有差异性服务能力的网络体系，根据用户个性化需求，实现计算、存储、传输等网络资源灵活调度，构建具有不同服务能力的虚拟网络，进而推动形成新的产业生态链。

2) 互联网流量飞速激增，海量信息挑战巨大。互联网飞速发展，信息冗余传输严重，网络难以适应未来信息海量增长的需求。运营商每年都在扩建骨干网，但是网络带宽年年都无法满足用户需求。2011年，高通公司做出预测，未来十年，流量是现在的1 000倍以上，这将会给电信运营商的网络基础设施带来巨大压力和挑战。在这巨大的流量中，也存在大量内容重复(冗余)传输，网络冗余特征非常显著，90%的流量集中在10%的网站，为解决这一问题，运营商可构建信息资源智能调度系统，利用“存储换带宽”的思路，并基于云架构思想，实现信息内容智能有序调度，将内容贴近用户部署，解决内容重复传输及信息安全等问题。

3) 现有互联网难以满足与实体经济结合的需求。信息网络和传统行业深度融合发展具有巨大空间，但现阶段信息网络在实时性、安全性和灵活性等方面无法满足需求。美国经济学家Brian Auther提出第二经济的概念，指出由处理器、链接器、传感器、执行器以及运行其上的经济活动构成了第二经济。第二经济的本质为第一经济附着一个“神经层”，这个层就是互联网。第二经济的价值并不在于硬件、软件和服务，而在于互联网跟实体经济融合以后产生的价值。工业互联网、能源互联网、车联网等都是第二经济的概念，随着实体经济的信息化，它们不可能完全建立一个自己的专有网络，必须和互联网紧密结合。以车联网为例，它主要是需要解决实时性问题，根据GSMA的数据显示，车联网每一种业务的延迟都应在5毫秒以下，有的更为苛刻，要求3毫秒以下，现在的互联网和移动通信网络目前都难以达到这一目标。

2 未来网络设计

未来网络需秉持简约、开放、可扩展的原则，坚持高效、灵活调用网络资源和信息资源，并且未来网络还要能和现有网络融合。从全球网络技术发展趋势看，“未来网络”是一次改变我国互联网被动跟随局面、实现跨越式发展的难得机遇。中国“未来网络”的发展思路就是要使用自主研发的技术和设备，构建覆盖全国的网络创新平台，通过自主可控的节点与现有互联网互通，实现未来网络的自主、可联、可控、安全。

为此，我们根据未来网络的设计理念提出服务定制网络(SCN)的系统架构。具体由三部分组成，即软件定义的路由交换平台、基于云架构的信息资源智能控制调度分发平台、基于大数据的网络测量感知平台。其中，软件定义的路由交换平台是典型的软件定义网络(SDN)架构，把网络资源向业务开放、向用户开放，实现对网络资源的灵活调度。基于云的架构设计出一个智能调度分布的网络系统，使网络有序传输，减少冗余信息。基于大数据的网络测量感知平台承载网络感知功能是未来网络的基础，为网络智能提供判断和决策依据。整个SCN系统的安全体系坚持自主可控、按需部署的原则；利用虚拟化技术，对不同区域进行逻辑上的隔离；利用大数据实时检测功能，准确分析出攻击源所在位置。未来网络的安全策略，将会基于不同单位、不同人、不同需求，进行灵活部署。同时，根据这些设计思想，未来网络实现可逐步演进与平滑部署。

3 结语

未来网络已经引起了国内外的广泛关注，并已成为重要的研究方向，随着ONF、NFV等组织都在加大这方面的投入，这一领域将有巨大的发展机会。但是，未来网络的应用与落地还存在很多问题，任务非常艰巨，还要面对很多挑战。但我们相信，只要坚定地朝着这个方向努力，通过5年、10年或者更长一段时间，在互联网第一阶段走过以后，可能会产生一个井喷效应，把互联网推向一个更高的发展阶段。