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上海贝尔2016年信息通信网络技术展望

2016-02-07 04:41
小鱼时代
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     数字化生存已经是当今社会的主要特征。信息通信网络及其产业作为数字化的基石,正面临重构的机遇与挑战。“宽带中国”、“互联网+”以及“中国制造2025”等国家战略的出台,正是应对这一挑战的直接体现。

  回顾2015年,信息消费持续升温,网络建设稳步发展,LTE建设大潮未落,5G标准研究逐渐发力,云计算、大数据热度未减,SDN、NFV方兴未艾,新业务新技术新需求层出不穷。鉴往知来,础润而雨,未来,信息通信网络将呈现以云网集成、“无限”体验、软件定义、增强智能、万物互联、开放创新、泛在安全以及畅行节能为特征的发展趋势。

  1 未来网络:云网集成

  在未来网络架构中,大量的网络功能将在边缘实现云化,因此网络和业务资源的部署将转向各种类型的数据中心,而云技术和网络技术的结合则构成了集成云网络(CIN)。CIN支持网络可编程、多租户和弹性,并实现SDN、NFV和云平台的无缝结合。低时延和高吞吐的业务必须靠近用户,从而形成边际云节点。

  宽带接入作为用户获取服务的手段,逐渐统一到“短无线”和“长有线”的融合接入方式。此外,云计算和IoT技术的普及将在网络中产生大量的数据,借助大数据技术增强网络的智能,进而加速业务的自动化过程甚至促生新的通信业务。

  未来网络的边缘节点将形成统一的分布式数据中心,运营商采用SDN、NFV技术在网络边缘实现各种各样的网络功能,比如vCPE、vCDN、vRAN和vBNG等,称为“软边缘”。在网络的核心则充分利用硬件的高速转发性能,实现简单、面向连接、大颗粒度的业务流高速转发,称为“硬核心”。网络操作系统提供集中化的控制平面,贯穿整个边缘与核心网络,为各种分布式业务、网络和设备建立连接。通过网络切片、操作系统建立网络的逻辑视图,形成各种虚拟网络,从而将网络真正地抽象出来。

  2 泛在接入:“无限”体验

  随着4K极清视频、多媒体社交网络分享以及个人云应用等新型业务的不断丰富,个人用户对于带宽的需求呈现出爆炸式增长。在云网集成的大背景下,未来的接入网络将呈现前所未有的融合趋势,呈现出“长有线、短无线”的发展特点,即使在资源受限的情况下,也能为用户提供随时随地的“无限”接入体验,满足带宽、连接数的极大需求。

  对称10G PON结合FTTH正成为宽带网络的战略投入领域,其中XGS PON光模块可以与10G EPON共享相同的产业链, 能够以经济的成本实现10Gbps对称带宽;同时,基于G.989协议,确保向支持40Gbps带宽的TWDM PON(NGPON2)平滑演进。PON的应用不断拓展到更多领域,利用PON可经济高效地为无线小型基站提供回传或前传,通过“补盲补热”,大幅提升移动用户的体验,逐步演进到固移融合。此外,POL无源光局域网将“光进铜退”推进到企业局域网,大幅降低机房空间、设备能耗和总投资成本,是企业新建和改造办公网络的重要选择,成为PON 未来发展的重点领域。

  5G颠覆性技术包括多载波技术UF-OFDM、超窄带通信、大规模MIMO系统、超密集组网、毫米波通信、5G与LTE及WiFi的集成等;向5G演进的LAA、FD-MIMO/BF、NB-IoT等LTE-A Pro技术,将满足未来IoT与移动宽带的部分需求。创建以用户和业务为中心、服务虚拟化与定制化的网络切片,将成为5G网络架构的发展方向。

  3 智能连接:软件定义

  基于固定带宽的静态网络难以应对动态变化的数据流量和带宽调整的需求,因此,建立软件定义的智能连接,将是承载网发展的重要方向。

  SDN是承载网实现软件定义连接的重要手段,可以实现IP与光网络在控制、管理和数据三个平面的融合, 并做到IP层与光层的网络拓扑共享、网络资源统一管理、网络连接协同配置。同时,实施IP/光网络连接的按需精准化动态调整,为上层业务提供虚拟动态切片网络和连接。运营商通过提升IP网络接口和光传输路径带宽,减少网络层次,并由集中化的控制单元计算最优的路径,为用户提供低延时的网络连接,满足时间敏感性业务需求。

  此外,在光电技术上,采用新型的BiCMOS电路设计、锗硅材料、硅光集成技术等,提供灵活可调高速光连接和T比特级的光系统以及路由器单端口400G的接口能力。在IP业务上,软件定义的VPN实现了企业VPN的快速灵活部署,紧密整合企业VPN和DC资源;引入策略驱动的修改和自动化,使分散的用户端可根据应用需求自助服务。

  4 万物互联:网络为本

  网络是万物互联之根本,“中国制造2025”、“互联网+”等国家战略的实施,都将以网络为基础设施和创新要素。

  云网集成的未来网络结合了SDN、NFV和云计算技术,为支持高可靠通信能力、业务多样性和端到端安全机制提供技术保障。首先,边际云同时支持低网络时延和高带宽,确保云辅助驾驶、增强现实等业务的实施;其次,针对海量终端信令开销大的难点,利用网络虚拟化中的切片功能,为物联网应用提供虚拟专属网络,并优化其信令设计;再次,边际云提供的高性能处理能力,为大量低功耗、低处理能力的IoT终端完善了其业务功能;最后,集成云网络提供高效和可信环境,全面保障物联网数据生产、交换和使用的安全。随着物联网应用的不断丰富和普及,集成云网络的重要性将日益凸显。

  5 业务平台:开放创新

  云网集成的未来网络,为运营商打造开放创新的业务平台提供了广阔的发展空间。敏捷创建、自动部署、按需提供、精益运维将是业务平台的发展趋势。未来业务平台将以构建端到端网络业务为中心,更加关注业务编排、网络资源的统一调度和NFVI的管理。为此,需要将物理及虚拟的网络资源统一抽象,以实现网络业务链的自动高效链接;通过实时分析和网络运行监控等实现业务的动态管理;基于OpenStack等技术,NETCONF/YANG等开放协议接口以及开源软件等创新模式,实现开放的业务平台。

  开放的平台提供多样化的业务创新能力,如按时按需带宽、增强网络切片用户控制、实时上下文相关的服务质量优化、跨运营商动态虚拟网络、SD-VPN、vCPE、情境感知、增强智能等,支持物联网与移动互联网应用,更好地支撑运营商探索新型B2B业务。

  6 泛在安全:按需定制

  为了“中国制造2025”、“互联网+”等国家战略的顺利实施,互联网和物联网多样化业务的健康发展,应采用系统性的安全方法,重构传统的安全功能,使网络与应用能根据自身运行环境定制安全功能,实现全方位的信息安全保障。

  NFV增强了安全的灵活性和扩展性,SDN的集中控制则促进了对网络攻击的自动快速响应。借助于NFV和SDN的技术优势,将基于端点、边界、网络的安全进行虚拟化,并结合安全分析、安全攻击的自动化管理等新增安全功能,构建一个网络安全能力中心。网络和应用在调用网络资源的同时,向网络安全中心请求相应的安全服务能力,并通过SDN控制器把该能力推送给网络和应用,从而实现按需供给的动态安全服务。

  此外,量子密码技术将是未来通信网络安全保障的重要补充。由于传统的基于大数分解的加密算法如RSA面临云计算时代超高计算能力带来的威胁,而量子技术的测不准原理能防止秘密信息的泄露,从而有效地提高网络的安全可靠性。

  7 绿色通信:畅行节能

  当前,网络和数据中心消耗了全球约4%的电力,是影响碳排放的重要因素。能量消耗随流量增长而线性增长的方式是无法接受的。根据GreenTouchTM的研究,绿色节能的通信技术趋势,主要包括针对移动接入网的BCG2、LSAS、GTT等,针对固定接入网的Bi-PON、虚拟家庭网关、重设计P2P光收发器等,针对核心骨干网的能源感知的智能保护、光旁路、网络拓扑优化、边际云等。

  贝尔实验室的研究显示,在考虑了2020年业务流量增长巨大的情况下,综合技术、网络架构、器件、算法和协议等节能手段,在移动接入网、固定接入网与核心骨干网上的能效比2010年分别提升10000倍、254倍和316倍,从而使得2020年端到端通信网络的净能耗只是2010年的1/50。这表明,采用绿色通信技术,不仅能满足未来网络流量千倍增长的需求,为用户提供无限畅行的体验,同时还可实现增效节能,减少投资。

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