黃兵，譚斌，羅鑒，郭勇

（中興通訊股份有限公司移動網(wǎng)絡和移動多媒體技術國家重點實驗室，廣東 深圳 518055）

1 引言

以IP技術為基礎的互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建50余年來，取得了巨大的成功。新應用的創(chuàng)新層出不窮，應用不斷向深度和廣度拓展。面向未來5～10年，互聯(lián)網(wǎng)從消費互聯(lián)網(wǎng)向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的演進最為令人期待；VR、AR、全息通信等新媒體應用也同樣值得關注。6G面向萬物智聯(lián)，提出了感知互聯(lián)網(wǎng)、AI服務互聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)服務互聯(lián)網(wǎng)等應用場景和需求。

但在面向未來的需求，尤其是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的需求時，現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡存在著很大的技術局限性。這些局限性包括確定性傳輸能力、網(wǎng)絡安全能力、算網(wǎng)融合能力、移動性支持能力等。此外，現(xiàn)有網(wǎng)絡的智能化水平和對業(yè)務的精準支持能力也亟待提升。

對于IP網(wǎng)絡技術在未來5～10年如何演進，業(yè)內(nèi)有多條研究路線，基本上可以分為顛覆型和演進型兩大類型。本文提出，傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡技術盡管存在一些問題，但其基本設計原則和架構(gòu)是有生命力的，沒有必要做顛覆性的改變。面向未來的業(yè)務需求，除了提升網(wǎng)絡基礎能力，還需要對IP網(wǎng)絡架構(gòu)設計做一些改進，解決業(yè)務和網(wǎng)絡的協(xié)同問題。

2 傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡架構(gòu)的成功與不足

在互聯(lián)網(wǎng)誕生之初，主要是實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡的互聯(lián)，整體目標圍繞著建立主機間的通信連接。之后互聯(lián)網(wǎng)逐步推進，規(guī)模逐步擴大，業(yè)界基于互聯(lián)網(wǎng)推進過程中的問題總結(jié)，逐步形成了一些有共識的原則。在1996年IETF發(fā)布的RFC1958Architectural Principles of the Internet中，首次提出了互聯(lián)網(wǎng)設計需要遵循的一些原則，指出互聯(lián)網(wǎng)的首要目標是提供連通性，IP協(xié)議是工具，智能應該在網(wǎng)絡的兩端，而不是隱藏在網(wǎng)絡中。2002年，IETF對互聯(lián)網(wǎng)的設計原則進行了升級，發(fā)布了RFC3439Some Internet Architectural Guidelines and Philosophy，對互聯(lián)網(wǎng)設計原則做出了更為明確的解讀。

（1）端到端原則

互聯(lián)網(wǎng)的復雜性屬于邊緣，互聯(lián)網(wǎng)的IP層應保持盡可能簡單。

（2）分層解耦原則

互聯(lián)網(wǎng)層間應該盡可能避免內(nèi)部交互；IP應該要做到和傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)以及對應的物理編址無關；不要多層實現(xiàn)重復功能設計。

（3）最優(yōu)成本設計原則

IP不追求最高效率，而是追求最優(yōu)成本的設計，應避免逐場景去尋求局部最優(yōu)設計。

（4）避免過度設計

網(wǎng)絡應該避免過度設計，如為了達到5個9（即99.999%）的可靠性，可以從整體網(wǎng)絡解決方案出發(fā)，而不是對于網(wǎng)絡中的每個組件都提出對應的要求。

（5）分組交換原則

網(wǎng)絡不需要維護每個連接狀態(tài)，這樣可以確保網(wǎng)絡的可伸縮性并有助于提高成本效益。

這些原則是互聯(lián)網(wǎng)獲得巨大成功以及互聯(lián)網(wǎng)體系得以發(fā)揚壯大的根源，本文認為其中最為重要的兩大設計原則就是端到端原則和分層解耦原則。由于端到端和分層解耦的架構(gòu)設計，極大降低了互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的創(chuàng)新門檻，增加了業(yè)務部署的便利。這種架構(gòu)使得業(yè)務可以脫離網(wǎng)絡而獨立發(fā)展，新業(yè)務的開發(fā)和部署只需要在云端和終端通過軟件升級的方式進行，可以快速迭代，而無須修改眾多的網(wǎng)元，無須制定復雜的互聯(lián)互通標準。這種架構(gòu)使得業(yè)務創(chuàng)新的門檻降低，多樣化、個性化的新業(yè)務層出不窮，從Web1.0、Web2.0到Web3.0.……新的業(yè)務模式快速更新?lián)Q代。同時，互聯(lián)網(wǎng)的IP層盡量簡單，也有利于跨越不同類型的底層介質(zhì)，實現(xiàn)全球互聯(lián)的目標。但按照這兩個原則設計出來的IP網(wǎng)絡架構(gòu)，存在的最大問題就是業(yè)務和網(wǎng)絡處于相對割裂的狀態(tài)。端到端原則隔離了兩端和網(wǎng)絡，使得終端和云端無法感知網(wǎng)絡的狀況；分層解耦原則隔離了應用層和網(wǎng)絡層，使得上層應用無法向網(wǎng)絡傳遞個性化的需求，最終絕大多數(shù)業(yè)務只能按照“盡力而為”的模式運行。

隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務向縱深推進，尤其是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，業(yè)務和網(wǎng)絡的割裂狀態(tài)越來越不能滿足業(yè)務的需求。如對于傳輸質(zhì)量有要求的業(yè)務，希望網(wǎng)絡能夠提供確定性的傳輸能力，即帶寬、丟包率、時延都是可以預期的，而不僅是“盡力而為”；對安全性有高要求的垂直行業(yè)，希望網(wǎng)絡不僅提供傳輸功能，而且提供“有安全保障”的傳輸，即保持信息傳送的完整、可靠、不被非授權(quán)的訪問；還有的業(yè)務希望感知網(wǎng)絡的狀態(tài)，如鏈路利用率、丟包率、緩存隊列等，以便調(diào)整自身的傳輸窗口，保持最優(yōu)的傳輸效率。

因此，需要重新思考現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)的設計原則，以解決業(yè)務和網(wǎng)絡隔離的問題。不過這并不意味著完全拋棄最初的設計原則，打造一個全新的互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。

3 實現(xiàn)網(wǎng)絡和業(yè)務的協(xié)同是未來IP網(wǎng)絡的關鍵需求

業(yè)務和網(wǎng)絡的分離，不僅體現(xiàn)在IP設計中，還體現(xiàn)在電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)融合過程中，網(wǎng)絡運營者和業(yè)務運營者的分離。

互聯(lián)網(wǎng)最初是服務于教育科研的網(wǎng)絡。20世紀80年代，美國國家科學基金會（National Science Foundation，NSF）是互聯(lián)網(wǎng)的主要建設者和管理者。90年代以后，NSFNet恢復成為學術網(wǎng)絡，而網(wǎng)絡運營商成為了商用互聯(lián)網(wǎng)的主要建設者和運營者。為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務逐步成為運營商的一項主要業(yè)務，運營商投入巨資拓展網(wǎng)絡覆蓋范圍，提升網(wǎng)絡連接速度，極大地促進了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

網(wǎng)絡運營商一直試圖實現(xiàn)網(wǎng)絡和業(yè)務的綜合運營，不斷研究“綜合業(yè)務網(wǎng)”技術，從80年代末的綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（integrated service digital network，ISDN）技術，到90年代的異步傳輸模式（asynchronous transfer mode，ATM）技術，再到90年代末開始的電信級IP承載網(wǎng)技術。但是IP技術架構(gòu)“兩端智能、中間簡單、業(yè)務和網(wǎng)絡分離”的特征，使得運營商在發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務方面沒有優(yōu)勢。國內(nèi)三大運營商曾經(jīng)大力發(fā)展即時通信、音樂、游戲等新興業(yè)務，但成功者寥寥無幾?；ヂ?lián)網(wǎng)服務商在商業(yè)模式靈活性、業(yè)務創(chuàng)新能力、迭代速度、資本運作等方面都具有明顯的優(yōu)勢。在這個過程中，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務運營與網(wǎng)絡運營逐漸分離。新的互聯(lián)網(wǎng)服務商，如美國的Facebook、Amazon、Google，中國的BAT，借助于網(wǎng)絡運營商建設得越來越寬的連接帶寬不斷創(chuàng)造出新的業(yè)務形式，從2G時代的新聞瀏覽，到3G時代的音樂、社交，到4G時代的視頻、游戲，再到5G時代的VR/AR……

網(wǎng)絡運營商曾試圖發(fā)揮自身的網(wǎng)絡優(yōu)勢，引入“智能管道”的理念，用VPN、QoS等技術手段使得不同類型的業(yè)務能得到不同的網(wǎng)絡服務質(zhì)量。如QoS發(fā)展出了DiffServ、IntServ、MPLS-TE等技術標準，新的SR-TE、SR-Policy等技術也在標準制定之中，但這些技術只在運營商自營業(yè)務得到部署，沒有得到更廣泛的應用，尤其是沒有和互聯(lián)網(wǎng)服務商的業(yè)務結(jié)合起來。互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務運營和網(wǎng)絡運營始終處于相對分離的狀態(tài)。出現(xiàn)這種情況有以下原因。

? 網(wǎng)絡總體處于輕載狀態(tài)，即使是“盡力而為”，也能滿足大部分業(yè)務的體驗需求，因此業(yè)務運營方?jīng)]有很強的QoS需求。

? 應用開發(fā)者不斷在應用層、傳輸層開發(fā)新的技術降低對網(wǎng)絡帶寬和傳輸質(zhì)量的要求，如壓縮率更高的音視頻編碼、前向糾錯編碼、多路傳輸（如QUIC）等技術。同時，有實力的互聯(lián)網(wǎng)服務商還自建網(wǎng)絡設施，大量部署MEC節(jié)點、POP節(jié)點等，盡量靠近用戶提供服務，降低對運營商網(wǎng)絡的需求。

? 現(xiàn)有的QoS技術沒有解決可運營的問題，從QoS需求如何傳遞給網(wǎng)絡、網(wǎng)絡對QoS參數(shù)的配置、網(wǎng)絡對QoS保障業(yè)務的收費等。

隨著互聯(lián)網(wǎng)應用的持續(xù)深入，尤其是行業(yè)應用的不斷互聯(lián)網(wǎng)化，業(yè)務對網(wǎng)絡服務質(zhì)量提出了越來越高的要求，網(wǎng)絡和業(yè)務分離的狀態(tài)難以持續(xù)，從以下5個方面加以說明。

（1）網(wǎng)絡帶寬提升逐漸遇到技術瓶頸，未來網(wǎng)絡難以繼續(xù)保持輕載狀態(tài)。

對于有線網(wǎng)絡，光纖傳輸性能最好的C波段已經(jīng)在傳輸速率上逼近香農(nóng)極限，L波段正在開發(fā)中，S波段也提上了日程，但后兩者的傳輸性能弱于C波段，而實現(xiàn)成本高于C波段。新的少模多芯技術預計技術成熟需10年以上，且需重鋪光纖，意味著部署成本大幅上升；對于無線網(wǎng)絡來說，5G的頻譜效率也已經(jīng)接近香農(nóng)極限，再進一步提升帶寬只能從更高頻段的太赫茲上想辦法，但頻段越高，穿透力越差，意味著要達到同樣的覆蓋，需要更高密度的基站。因此不論是有線還是無線，未來想繼續(xù)保持輕載就意味著更高的成本、能耗，在商業(yè)上難以持續(xù)。

（2）即使保持輕載，“盡力而為”模式的服務也不能滿足垂直行業(yè)對于低時延、低抖動、高可靠的傳送需求。

如工業(yè)控制、智能電網(wǎng)等行業(yè)應用要求毫秒級時延、微秒級抖動、5～6個9（99.999%～99.999 9%）的高可靠性，僅僅依靠“‘盡力而為’的分組轉(zhuǎn)發(fā)模式+傳統(tǒng)的QoS”機制并不能達到這種服務要求。需要網(wǎng)絡能夠識別這種具有特殊需求的業(yè)務，并且用確定性的網(wǎng)絡技術滿足其需求。

（3）隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、無人機、云XR等新興業(yè)務的發(fā)展，未來的業(yè)務對于移動性提出了更高的要求。

未來的6G網(wǎng)絡需支持新增的衛(wèi)星通信、毫米波、微基站等新型連接技術，在連接密度、空間容量、終端移動速度等方面相比5G網(wǎng)絡有上百倍的增加。目前應用層、傳輸層對于移動性的支持有所增強（如QUIC技術），一定程度上緩解了對于網(wǎng)絡移動性的要求。但是未來的業(yè)務不僅要求跨越各種異構(gòu)網(wǎng)絡的移動性，而且要求移動切換時業(yè)務連續(xù)不中斷，高可靠業(yè)務甚至要求移動切換過程中保持零丟包、低時延、低抖動、高可靠。這些需求僅靠應用、終端的改進是不能滿足的，必須在網(wǎng)絡層面提供能力支撐。

（4）在分布式計算和邊緣計算的大背景下，算力資源從中心云的集中模式，逐漸向“云-邊-端”的分布式模式轉(zhuǎn)變。

算力的分布化，最主要的驅(qū)動力是要就近提供服務，滿足低時延、高可靠的需求。因此，為用戶和應用調(diào)度算力資源時、必須同時考慮網(wǎng)絡的精準傳輸能力，即需要能夠根據(jù)不同的業(yè)務需求，并結(jié)合網(wǎng)絡實時狀況、計算資源實時狀況，將業(yè)務導入最合適的計算節(jié)點上執(zhí)行計算任務，同時建立能滿足帶寬、時延等特性的網(wǎng)絡連接。這是計算和網(wǎng)絡深度融合的模式。這種融合不同于目前業(yè)內(nèi)在做的云網(wǎng)融合，云網(wǎng)融合是以云為主導的模式，但各個云平臺都是封閉私有的架構(gòu)，因此云網(wǎng)融合無法做到全程全網(wǎng)。由于缺少統(tǒng)一的互聯(lián)標準，云服務商和網(wǎng)絡運營商之間只能一對一進行接口適配，互聯(lián)效率低，云和網(wǎng)之間也難以形成有效的協(xié)同。未來在廣域網(wǎng)上，由網(wǎng)絡主導的方式來實現(xiàn)計算網(wǎng)絡融合是較為合適的路徑，網(wǎng)絡領域具有互聯(lián)互通的傳統(tǒng)，以及成熟的標準制定流程和組織。算力網(wǎng)絡技術是電信行業(yè)朝這個方向的一種努力，其目標是網(wǎng)絡能夠感知算力，實現(xiàn)全網(wǎng)的算力和網(wǎng)絡統(tǒng)一調(diào)度，形成算網(wǎng)存一體化、服務化的數(shù)字基礎設施。

（5）未來業(yè)務對于高可靠的需求同時伴生著高安全需求。

互聯(lián)網(wǎng)設計初期沒有考慮安全性，其端到端的設計是交給兩端來解決安全問題。隨著非對稱密鑰技術、公鑰基礎設施技術的發(fā)展，基于應用端和終端的安全技術確實在一定程度解決了互聯(lián)網(wǎng)的安全問題，對于安全有較高要求的網(wǎng)上支付、電子商務等應用都得到了大規(guī)模的應用。但至少有3個方面的原因，使得目前的安全解決模式無法滿足未來行業(yè)應用的需求。

? 目前互聯(lián)網(wǎng)全互通的模式，使得安全問題始終處于“道高一尺，魔高一丈”的技術比拼之中。行業(yè)應用難以避免新的攻擊手段的威脅，從而阻礙了行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。

? 應用層的安全技術即使能夠防住攻擊，也需要付出時間和資源的代價，如需要對通信對端做嚴格的身份認證，以及對于數(shù)據(jù)流做復雜的加減密算法。有時無法滿足應用的低時延需求。

? 對于DDoS攻擊，目前業(yè)內(nèi)沒有很好的解決辦法。

因此，未來的互聯(lián)網(wǎng)不能讓應用和終端暴露于完全不受控的網(wǎng)絡之中。網(wǎng)絡要能夠讓相互信任的用戶無障礙連接，相互不信任的用戶之間高度受限，這就需要網(wǎng)絡具備內(nèi)生安全的能力。

綜上所述，脫離網(wǎng)絡層面的支持，未來的業(yè)務已無法僅通過應用層的改進，以overlay的方式滿足自身對于高可靠、低時延、高安全、移動性的需求。而要滿足業(yè)務的需求，一方面需要網(wǎng)絡自身基礎能力的提升，另一方面，需要在網(wǎng)絡架構(gòu)和協(xié)議方面，建立業(yè)務和網(wǎng)絡之間的橋梁，使得網(wǎng)絡層面的新能力、新技術等很好地被業(yè)務使用。

實現(xiàn)業(yè)務和網(wǎng)絡的協(xié)同，對于業(yè)務運營商、網(wǎng)絡運營商都具有重要的意義。對于業(yè)務運營商，這是高質(zhì)量業(yè)務真正落地的必要條件；對于網(wǎng)絡運營商，則是擺脫“啞管道”地位，發(fā)揮網(wǎng)絡優(yōu)勢，創(chuàng)造更多價值的機會點。

4 面向業(yè)務和網(wǎng)絡協(xié)同的未來網(wǎng)絡架構(gòu)

基于以上分析，本文提出未來IP網(wǎng)絡演進的基本觀點。

? 基于IP技術的互聯(lián)網(wǎng)運行50年來已經(jīng)取得巨大的成功，說明互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)設計總體是合理的，目前沒有充足的理由對其做根本性的改變。其核心設計原則需要保留，包括端到端原則、分層解耦原則等。

? 未來的業(yè)務對網(wǎng)絡提出了更高的要求，需要網(wǎng)絡能感知業(yè)務需求，提供精準的服務，而不僅是“盡力而為”。因此目前業(yè)務和網(wǎng)絡相對分離的架構(gòu)需要做調(diào)整，實現(xiàn)業(yè)務和網(wǎng)絡的協(xié)同。

? 目前的IP網(wǎng)絡需要持續(xù)提升自身能力，才能滿足未來業(yè)務的需求。包括精準傳輸能力、內(nèi)生安全能力、算力網(wǎng)絡能力、移動性服務能力等。

綜上，未來IP網(wǎng)絡的目標，是基于增強的網(wǎng)絡能力和業(yè)務網(wǎng)絡協(xié)同的架構(gòu)，以“網(wǎng)絡內(nèi)生”的方式滿足未來業(yè)務的共性需求（如確定性、安全性等），使網(wǎng)絡成為未來互聯(lián)網(wǎng)的公共能力平臺?；谶@個想法，提出了如圖1所示的未來網(wǎng)絡參考架構(gòu)，這個架構(gòu)在橫向、縱向兩個維度對現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡提出了改進方向。

圖1 未來IP網(wǎng)絡參考架構(gòu)

（1）橫向：服務化網(wǎng)絡賦能的端到端架構(gòu)

從橫向的角度看，即終端、網(wǎng)絡、業(yè)務之間的關系看，端到端的互聯(lián)網(wǎng)設計原則仍然保留，即業(yè)務的處理仍然主要在兩端進行。同時，為了滿足網(wǎng)絡對業(yè)務進行支撐的需求，把“端到端原則”修正為“服務化網(wǎng)絡賦能的端到端原則”。增加了兩方面的含義。

? 未來網(wǎng)絡在保持原有“盡力而為”服務的基礎上，提供增強的、共性的服務能力。包括確定性承載能力、網(wǎng)絡內(nèi)生安全能力、算力網(wǎng)絡能力和連續(xù)移動服務能力等。

? 網(wǎng)絡將增強服務能力延伸到業(yè)務應用的兩端，并提供標準化的能力開放接口，為未來多種多樣的業(yè)務提供服務化的支撐。

網(wǎng)絡能力提升面向的是基礎性的、公共服務類的能力，不會“越俎代庖”去做更適合在業(yè)務層面做的事情，不會改變IP網(wǎng)絡端到端的基本架構(gòu)。網(wǎng)絡能力提升面向未來業(yè)務對于網(wǎng)絡的需求，如提供有服務質(zhì)量保障的連接，即確定性網(wǎng)絡能力；提供基礎資源類服務，即“連接+計算+存儲”服務；提供業(yè)務支撐類服務，網(wǎng)絡提供業(yè)務需要的公共模塊，如安全服務。

網(wǎng)絡將服務能力延伸到兩端，目標是打破網(wǎng)絡和業(yè)務之間的隔離，使得增強的網(wǎng)絡能力能夠被業(yè)務調(diào)用，實現(xiàn)業(yè)務、網(wǎng)絡的協(xié)同。網(wǎng)絡能力延伸的具體實現(xiàn)形式有多種。一種形式是在終端和服務端部署智能插件，作為網(wǎng)絡功能的代理。另一種形式是把智能插件部署在網(wǎng)絡的邊緣節(jié)點（PE節(jié)點）。智能插件是網(wǎng)絡運營商觸達用戶需求、應用意圖的重要手段，是網(wǎng)絡功能精準投放的重要載體。未來的網(wǎng)絡智能插件具有廣泛的應用場景，如智能插件負責實現(xiàn)網(wǎng)絡標識映射和管理，解決當前互聯(lián)網(wǎng)面臨的安全可信、移動連續(xù)以及尋址效率等問題；智能插件還可以通過感知應用意圖，對網(wǎng)絡、算力、AI、安全等綜合資源進行最優(yōu)決策和調(diào)度，最終向應用提供有精準資源保證的精準連接。

智能插件和應用之間通過松耦合的接口進行交互，一類接口是網(wǎng)絡向應用發(fā)布不同類型的業(yè)務服務調(diào)用接口，應用結(jié)合自身的需求調(diào)用網(wǎng)絡服務；另一類是網(wǎng)絡向應用提供資源狀態(tài)通告服務，應用根據(jù)網(wǎng)絡資源使用狀態(tài)進行應用側(cè)優(yōu)化，以向最終用戶提供精準的業(yè)務 體驗。

（2）縱向：智能控制面支撐的分層模型

互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的“縱向”，可以從兩個角度理解：一個是縱向的協(xié)議分層，即TCP/IP協(xié)議棧，分為應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層、網(wǎng)絡接口層（網(wǎng)絡接口層可再細分為鏈路層、物理層）；還有一個角度是網(wǎng)絡的縱向功能區(qū)分，分成轉(zhuǎn)發(fā)面、控制面、管理面。

TCP/IP是按照“分層解耦”的原則設計的，不同層次的功能定位要明確、不重復，層間接口簡單、清晰。同時，IP層作為互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的基礎，是所有節(jié)點都要支持的協(xié)議，影響面涉及全網(wǎng)。IP層的技術改動需要經(jīng)歷長期的技術研究、試驗、標準化的過程，才能進入真正的商業(yè)部署。從這個意義來說，對于IP層的改動要保持慎重。

但目前的IP架構(gòu)造成了業(yè)務和網(wǎng)絡的隔離，這個問題需要在未來網(wǎng)絡中解決。為了加強業(yè)務層與網(wǎng)絡層的協(xié)同，對IP協(xié)議棧做適當?shù)母倪M是必不可少的，只是這種改動涉及面不能太大，改動不能太頻繁。

對網(wǎng)絡功能的擴展，還可以從網(wǎng)絡縱向架構(gòu)的另一個角度，即網(wǎng)絡自身的轉(zhuǎn)發(fā)面、控制面、管理面著手。自從SDN的概念提出以來，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡采用相對集中的控制面，簡化轉(zhuǎn)發(fā)面，已經(jīng)成為運營商的普遍選擇。SDN控制器相當于以軟件的方式擴展了網(wǎng)絡的功能，有利于把最新的IT技術，比如AI、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術，引入到網(wǎng)絡領域，實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的高效利用、網(wǎng)絡能力的精準匹配。

兩個角度結(jié)合起來看，未來IP網(wǎng)絡縱向的改進方向就是“智能控制面支撐的分層模型”。具體的含義有以下兩個。

? 保持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧的“分層解耦模型”，IP層盡量穩(wěn)定。但這并不是說，IP不能擴展。事實上，IPv6協(xié)議預留了擴展字段用于擴展新功能，SRv6、BIER6等功能就是利用IPv6的擴展功能實現(xiàn)的。對IP層的擴展要相對慎重，要考慮對現(xiàn)網(wǎng)的兼容和網(wǎng)絡的平滑演進。

? 網(wǎng)絡的功能擴展主要在相對集中的控制面進行，轉(zhuǎn)發(fā)面盡量簡潔。智能化的控制面，應作為運營商擴展網(wǎng)絡功能，提升網(wǎng)絡服務能力的主要抓手，使得網(wǎng)絡能夠在不對基礎協(xié)議做大的改動的情況下，體現(xiàn)出更強的業(yè)務支撐能力和適配能力，實現(xiàn)靈活性和穩(wěn)定性的統(tǒng)一。

基于以上的設計思想，未來網(wǎng)絡新功能的部署，可以把復雜多變的處理交給控制面，網(wǎng)絡設備轉(zhuǎn)發(fā)面保留通用、簡化的處理功能。如轉(zhuǎn)發(fā)面負責提供基本原子元素的操作（如標識、選路、整形、調(diào)度等），控制面把網(wǎng)絡原子功能組合，通過網(wǎng)絡編程實現(xiàn)復雜的應用需求。

智能控制面本質(zhì)上是實現(xiàn)了網(wǎng)絡功能的IT化、軟件化，有利于引進最新的IT技術，比如大數(shù)據(jù)、人工智能等，使得網(wǎng)絡技術也像IT技術一樣迅速迭代演進。如最近發(fā)展迅速的意圖網(wǎng)絡（IBN），通過分析用戶意圖，將意圖轉(zhuǎn)譯為相應的網(wǎng)絡策略，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡感知和控制策略的自動化部署。在意圖網(wǎng)絡的支撐下，非專業(yè)人員在對網(wǎng)絡行為感知和控制時，無須了解相關的底層實現(xiàn)細節(jié)，大大簡化應用開發(fā)的復雜度。還有鏡像網(wǎng)絡技術，基于對網(wǎng)絡整個運行狀況的仿真、建模，對于未來的網(wǎng)絡質(zhì)量、用戶體驗以及后續(xù)行為做出預測，以便快速調(diào)整資源配置，優(yōu)化用戶體驗。

未來網(wǎng)絡架構(gòu)橫向、縱向兩個維度的改進方向是相輔相成的關系。端到端原則和分層模型是保持互聯(lián)網(wǎng)靈活、可靠、可擴展的最基本原則。為了滿足未來業(yè)務需求和網(wǎng)絡可持續(xù)發(fā)展，引入了服務化網(wǎng)絡的概念，作為端到端原則的補充。而智能控制面的引入，就是為了在分層模型架構(gòu)中增強網(wǎng)絡能力。

綜上，本文提出的網(wǎng)絡參考架構(gòu)。核心要點有3條：網(wǎng)絡自身的能力要提升（確定性承載、內(nèi)生安全等）；這種能力要能夠向兩端延伸，向應用開放；控制面增強、轉(zhuǎn)發(fā)面簡潔。

5 結(jié)束語

針對未來10年IP網(wǎng)絡面臨的業(yè)務需求，提出了面向業(yè)務和網(wǎng)絡協(xié)同的IP網(wǎng)絡演進方向?？傮w上認為，IP技術雖然已經(jīng)存在了50多年，但其技術架構(gòu)具有彈性，仍然可以以逐步演進的方式繼續(xù)發(fā)展，在未來的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)階段繼續(xù)作為重要的基礎設施。

提出了“橫向：服務化網(wǎng)絡賦能的端到端架構(gòu)，縱向：智能控制面支撐的分層模型”的IP網(wǎng)絡演進思路，力圖在不對現(xiàn)有網(wǎng)絡架構(gòu)做大的改動的前提下，解決關鍵的業(yè)務網(wǎng)絡協(xié)同問題，使得未來IP網(wǎng)絡更加適配業(yè)務需求，更加開放、智能。

在概念層面提出了未來網(wǎng)絡架構(gòu)，下一步還需要做詳細的實現(xiàn)方案。包括協(xié)議層面的改進方案，轉(zhuǎn)發(fā)面實現(xiàn)業(yè)務、網(wǎng)絡交互的接口，控制面實現(xiàn)智能管理的方案等。網(wǎng)絡基礎能力的提升，包括確定性承載、算力網(wǎng)絡、內(nèi)生安全等能力的設計也需要不斷完善。希望在業(yè)內(nèi)同行的共同努力下，未來IP網(wǎng)絡能夠解決面臨的技術挑戰(zhàn)，滿足整個社會數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的要求。