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息通信,对于网络的带宽资源需求非常高,人均
需要消耗 Tbit/s 级带宽;与 IoT 相关的应用的数
据传输呈高频小分组的特征,其带宽消耗量并不
大,但是需要持续在线;工业控制领域,为了确
保各个模块之间完美配合,需要在正确的时间点
执行正确的操作,数据传输要求保证确定性时延。
传统尽力而为的数据通信网络在提供更加灵活、
定制化的带宽、时延、可靠性等网络指标的 QoS
保证时,面临着巨大的挑战。
目前学术界和产业界呈点状涌现出众多数据
通信网络新技术,确定性网络、网络切片、IBN
(基于意图的网络)和在网计算等,均聚焦于解决
现有网络某一方面的痛点,但尚未形成体系化的,
具备跨代能力的未来网络架构总体视图。以国际
互联网工程任务组(The Internet Engineering Task
Force,IETF)为代表的数通领域标准组织大多采
取自下而上的发展模式,网络整体被强行拆分为
路由、管理、安全、应用等诸多方面。各方面的
技术独立向前发展。由于缺乏整体架构的指导,
各方面发展进度参差不齐,彼此之间难以形成合
力。这也是 IP/MPLS 主导的数据通信网络后,数
据通信网络领域一直没有出现重大技术变革的重
要原因之一。面对未来垂直行业互联网应用苛刻
的质量保证需求,考虑到云计算、边缘计算以及
在网计算等技术正在大力推进的 ICT 一体化网络
融合趋势,数据通信网络有必要借鉴移动互联网
跨代发展的方式方法,在兼顾现有 IP/MPLS 主导
的网络体系的同时,尽快构建整体网络架构统一
牵引,加快数据通信网络不同领域新技术的跨代
发展。
2 计算网络融合趋势分析
2.1 全行业数字化/智能化给网络和计算提出了
巨大挑战
全球已经掀起行业数字化转型的浪潮,数字
化是基础、网络化是支撑、智能化是目标。智能
化社会的一个典型特征即物理世界和数字世界的
深度融合,未来数字世界通过 IoT、AR 等技术提
供的传感器、执行器,与真实世界产生互动。网
络作为物理世界和数字世界的连接的桥梁实现数
据流动。网络连接的一侧是 IoT 的传感器和执行
器的 I/O,作为物理世界和数字世界的接口产生海
量数据,对网络提出更高带宽、更低时延、更强
安全的需求;另一侧是人工智能运算所需要的数
据、算力、算法,实现数据价值化。根据思科云
指数预测,截至 2021 年,出现终端设备数量将大
于 500 亿,每年产生数据达 847 ZB,其中超过 50%
的数据需要在网络边缘侧分析、处理与存储。海
量数据的传输需求、分析和存储对传统网络和云
计算提出了巨大挑战,使云计算和网络面临“传
不畅、算不动、存不下”的局面,所以为了满
足大数据传输需求,或者低时延、高安全的业
务需求,驱动计算从云端下移到接近数据源的边
缘近处理和分析数据。
图 1 物理世界和数字化智能世界融合
2.2 5G 网络架构已全面走向服务化
5G 网络从 IT 化、互联网化、极简化、服务
化 4 个系统设计理念出发,借鉴业界成熟的 SOA、
微服务架构等理念,结合电信网络的现状、特点
和发展趋势,对网络架构进行了革新性的设计,
定义了全新的基于服务的网络架构(service-based
architecture,SBA)作为统一基础架构,如图 2
所示。这种设计有助于网络快速升级、提升资源
利用率、加速新能力引入、便于网内和网外的能
力开放,使得 5G 系统从架构上全面云化。这意味
着从 2G 到 5G,网络已经从烟囱式网络走向服务
化网络,为不同垂直行业提供快速响应和灵活部