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未来网络概述
2014-09-28 10:50:06
一、未来网络概述
  面对2008年以来国际金融危机的冲击,世界主要发达国家和地区纷纷提出以发展战略性新兴产业作为应对危机、振兴经济的国家战略选择,全球将进入空前的创新密集和产业振兴时代,孕育着新的技术革命和产业革命。
  面对世界经济格局的调整,国家着眼于我国经济社会的可持续发展,作出了培育和发展战略性新兴产业重大战略部署。包括下一代通信网络等在内的新一代信息技术被列为我国“十二五”规划中七大战略新兴产业之一,成为我国未来国家战略发展的重点方向。胡锦涛总书记在2010年6月7日两院院士大会上也明确指出:“要抓住新一代信息网络技术发展的机遇,创新信息产业技术,以信息化带动工业化,发展和普及互联网技术,加快发展物联网技术,重视网络计算和信息存储技术开发,加快相关基础设施建设,积极研发和建设新一代互联网,改变我国信息资源行业分隔、核心技术受制于人的局面,促进信息共享,保障信息安全。”这一科学论断为我国信息技术产业以及国民经济和社会信息化发展指明了战略方向。
  在新一代信息网络技术领域中,未来网络(Future Network)将是重要的发展趋势与方向,是国家的重要基础设施,也是各个国家优先关注的重要领域。互联网已经成为信息社会中最重要的基础设施。然而,物联网、云计算、社会网络等新型应用和新型计算模式的出现及其发展使得以TCP/IP体系结构为核心的互联网面临可扩展性、安全性、服务质量难以保障以及高能耗等根本性问题。对未来网络的研究已经成为世界各国占领信息技术制高点、增强国际竞争力的战略性需求。
  未来网络研究学者认为任何技术体系都有它的生命周期,经过若干年就可能发生较大的革新,IP网络体系结构也不例外。由于IP网络体系结构在设计的时候并没有充分考虑到当前网络应用的复杂性,因此主张采取“clean slate”(从头再来)的策略,即抛弃IP网络框架,构建全新的网络体系结构,从根本上解决当前互联网面临的各种问题,并适应未来发展的需要。虽然这种方式的代价较高,但是重新设计的网络结构能够以更加简单的方式更好地满足信息社会对网络的需求,且可以借助相关技术与现有互联网融合,继承现有互联网的丰富资源和优势。美国、欧洲、日本等国家和地区在2005年之后纷纷启动了未来网络研究计划,例如:美国的GENI计划和FIND计划,欧洲的FIRE计划,日本的AKARI和JGN2+计划等。值得注意的是,这些计划均采取了重新设计一种面向未来需求的新型网络体系架构的研究思路,同时充分考虑了传感器网络、云计算等新应用对未来网络架构的需求。这些革命型的路线目前的主要研究工作包括设计新的编址、路由、安全和业务适配等模块。就目前的情况分析,革命型技术路线的方案基本都还处于研究和试验状态,且标准化水平较低。但这些研究计划也说明当前互联网体系需要变革已经成为世界共识。
  二、未来网络产业链简介
  未来网络将会是一个涉及国民经济各行各业、社会与生活各个领域,形成具有综合性强、辐射面广等特点的庞大产业体系。
  从产业链角度看,未来网络产业将分上游(芯片、元器件)、中游(设备提供、系统集成)、下游(服务、应用与运营)等三大类。具体包括:
  1)网络芯片设计及生产:面向未来网络的网络处理器、多核/众核网络处理器、物理层芯片、交换芯片、无线网络芯片、网络安全ASIC芯片、移动通信终端芯片及基站芯片等。
  2)网络设备生产制造:面向未来网络的网络承载设备、交换机、数据中心交换机、可编程虚拟化路由器、可编程网络设备、硬件防火墙、数据中心解决方案,测试测量设备等;移动通信网络设备(新型基站及其它网元)、无线网络通信设备(无线网卡、无线访问接入点)等。
  3)计算和存储设备生产制造:面向未来的多核、多通道、高集成度CPU;闪速存储器等存储芯片的设计生产;实现计算、存储、网络三融合的服务器;面向大规模数据中心的云存储设备;高性能计算集群系统的研发制造。
  4)操作系统及基础软件:面向未来网络的网络操作系统、云操作系统、智能手机操作系统、智能终端操作系统、支持虚拟化、并行处理的网络中间件、数据中心互联互通以及互联网间联邦的管理控制软件。
  5)服务提供:运营商转型发展,实现从固定移动网络接入服务提供商发展成为物理网络基础设施提供商、虚拟网络运营商、云服务提供商、服务经纪商、内容提供商等。需要一批第三方服务公司负责网络、计算、存储等基础设施的建设和智能管理调度,开发相应系统和软件来提供运营支撑服务。
  6)应用提供:基于位置的服务等移动互联网应用;面向视频、3DTV、交互式数字媒体的未来媒体网络应用、云计算平台以及面向公共服务的云计算应用、微博等社交网络应用、智能电网、车联网等物联网应用等。
  三、未来网络覆盖领域
  根据全球发展趋势来看,未来网络正呈现出“宽带、泛在、移动、融合、安全、绿色”的发展趋势。主要表现为:以光纤宽带网络为代表的超高速网络成为各国提升信息化水平的重要基础,以物联网、普适计算为代表的泛在网络技术成为各国发展智慧社会的重要支撑,以信息中心网络为代表的新一代网络(IP后)技术成为各国规划研究的重点领域,以LTE为代表的4G技术成为新一代移动通信网络发展的重要方向,以三网融合为代表的网络融合技术成为网络基础设施建设和新型业务应用发展的重要趋势,以互联网安全为代表的网络安全问题成为未来信息社会亟待解决的重要瓶颈,以高效节能网络为代表的绿色网络技术成为未来社会可持续发展的重要手段。此外,移动互联网、云计算、社会网络,以及人体局域网、车联网等新技术、新业务、新形态不断涌现,正日益渗透至人们生活之中。未来网络覆盖的领域包括:
  1)未来互联网
  现行互联网是基于TCP/IP体系结构建立的,其假设用户和终端是可信和智能的,网络本身仅仅需要提供尽力而为的数据包转发服务,这种理念符合最初以主机互联和资源共享为主要目标的互联网设计需求。随着应用及计算模式的日益丰富及社会对互联网依赖程度的增强,互联网接入方式和网络功能定位发生了巨大的改变,TCP/IP体系结构已经无法满足互联网持续发展的需求,在可扩展性、动态性以及安全可控性等方面呈现出无法解决的问题。重点加强服务中心网络、内容中心网络等未来互联网的架构及协议的研究;未来媒体网络等未来互联网应用与服务的研究;未来互联网的商业模型和标准的研究。
  2)移动通信网络
随着中国3G网络的大规模部署,移动互联网的发展速度超乎想象。移动通信网络对经济社会的作用日益凸显。移动通信领域已经成为国际新的一轮技术和产业竞争的焦点,加快发展移动通信技术已成为全世界业者的共识。我们需要围绕标准制定、知识产权保护、基础技术研究和设备研发、市场推广等方面做出扎实的工作,把握良好发展的机遇取得突出的成绩。重点加强TD-LTE、Wimax等标准的研究;正交频分多址(OFDMA)、多输入输出(MIMO)、软件无线电、认知无线电等核心技术的研究;演进的分组核心网(EPC)网络技术、网络融合、移动云计算等为主的下一代移动网络(NGMN)研究。
  3)宽带接入
  宽带接入网技术对我国未来网络发展具有重要意义,同时有着十分巨大的市场需求。三网融合战略的推进,通过对电信网、广电网和互联网进行有机整合,将带动大规模的网络建设,这也给宽带接入网带来新的发展契机。同时网络的接入方式呈现出宽带化、多样化、光纤化、无线化的趋势。宽带化代表着接入服务提供商将不断提升宽带接入速率,同时并努力提高宽带普及率。多样化代表着市场上涌现出来的多种接入技术,这些接入技术各有特点将长期共存。光纤化代表着FTTX(光纤接入)在技术成熟度和产业成熟度具有突出优势,市场前景广阔。无线化代表着目前宽带无线接入技术已经开始在国内普及,无线接入与光纤接入的融合技术已成为新的热点。重点加强Femtocells等宽带接入方式研究;光纤接入网络(FOAN)等关键技术研究;WIFI、LTE-Advanced、802.16x等无线宽带接入方式研究。
  4)网络安全
  如今,伴随着计算机和通讯技术的高速发展,信息和网络技术不断促进人类社会的进步和发展。但由于网络的开放性、互连性、共享性、复杂性程度的扩大,随之而来的黑客攻击、恶意代码、蠕虫病毒等威胁也越来越多,导致网络变得脆弱不堪、危机四伏。我们需要从不同的层面和应用领域对网络安全进行研究,通过将技术和管理进行有机结合来满足网络发展对安全的需求。从而促使整个网络能够安全运行,减少国家、企业、用户因安全问题遭受的重大损失。重点加强未来网络空间控制权的战略研究;面向网络基础设施层、服务基础设施层等的基础安全技术研究;面向物联网、云计算、移动互联网的新型网络业务的安全技术研究。
  5)绿色节能网络
  目前环境问题和能源问题现在已经日趋严重,成为中国经济社会可持续发展的关键。随着信息网络的演进和新技术的不断应用,尤其是高功率产品设备的大量应用,建设绿色节能的网络以及开展资源节约和综合再利用工作成为我们研究的重点。同时要让家庭、企业、运营商等各个主体意识到减少在计算和通信方面能量消耗的重要性。重点加强计算通信基础设施的能耗问题研究;网络基础设施的节能关键技术研究;绿色网络设计与建设研究。
  6)物联网
  物联网是新一代信息技术的重要组成部分,它是融合感知技术和智能处理能力并建立在互联网之上的泛在网络。世界上许多国家已将物联网的发展列为经济振兴的长期发展战略。我国也将物联网的发展列入国家十二五规划中,成为国家重点发展的五大战略新兴产业之一。我国在物联网的发展上还存在技术和产业能力不强,标准体系不完善等问题。因此物联网发展应当注重原始创新,在传感器芯片等核心技术上取得突破,着重解决行业应用中面临的实际问题,推动物联网产业健康有序发展。重点加强传感技术、信息处理、服务框架等基础技术研究;智能交通、智能医疗、智能电网等行业应用研究;物联网、传感网、信息物理融合系统等标准和发展战略的研究。
  7)云计算
  云计算已经带来了新一轮信息革命技术浪潮,云计算的服务模式,是将自给自足的IT“自然经济”转换为IT“商品经济”,可以让云计算的服务提供商各尽所能,用户各取所需。这既是网络环境下技术的创新,更是商业模式的进步。但在全球范围内,迄今还没有相对完整的、成熟的产业发展模式可借鉴。云计算将会成为未来国家战略性新性产业之一,但面临数据中心发展水平有待提高、IT从产品到服务的过渡远未到位等诸多挑战。目前我国很多云计算都面向政府,缺少企业用户和个人用户的云计算服务。整个云计算产业处于导入和准备阶段,处在大规模爆发的前夜,急需国家层面的规划和引导支持。重点加强云计算架构及分布式计算、新型数据中心等关键技术研究;基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)等云服务技术研究;云计算发展战略研究。
  8)移动互联网
  随着3G时代的到来,从根本上实现了移动通信和互联网的融合,催生出很多新的产业机会,让原有的移动应用和互联网应用有了新的市场空间。移动互联网的出现正在改变人们在信息时代的生活,用户对于移动应用,特别是其中的互动、生活辅助应用的需求越来越大。移动互联网应用具有终端设备多样、可随身携带的特点,具体应用十分广泛。随着智能手机的不断普及,智能手机用户群体数量越来越大,移动音乐、手机游戏、视频应用、手机支付、定位等丰富多彩的应用正在飞速发展。重点加强移动互联网发展战略和规划研究;智能手机操作系统、应用分发网络、移动云计算等关键技术研究;位置感知服务、移动社交网络、移动广告、基于手机的物联网等移动互联网典型应用研究和推广。
  四、 未来网络产业展望
  未来网络采取革命型的思路来解决现在互联网所面临的可扩展性、安全性、能耗等诸多严峻挑战。需要研究筛选各种技术方案和路线,国内外达成共识,并制定一系列标准来推动全球未来网络产业的发展。在这个过程中,产业创新就显得尤为重要,不能再拘泥于现有的技术,从而导致技术和产业上的再次落后。
  未来网络的产业链覆盖相当广泛,从芯片设计到设备制造再到应用开发,涵盖了目前互联网所涉及的所有领域。从潜在的市场机会来看,未来网络所带来的市场价值将远超过现有水平。但千里之行始于足下,我们需要经历基础理论研究、原型系统设计、试验床建设、小规模孵化、大规模产业推广等多个阶段。因此需要科研团队、产业公司、政府等多方的共同努力和推动来促进我们未来网络产业的发展,通过政金产学研的有效结合来推动未来网络的建设,提升我国在网络领域的研究和研发、产业化能力,从而赢得国际上的话语权。
 
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