未来网络发展情况研究

1 前言

互联网经过40多年的发展，网络规模持续扩大，用户数量不断增长。根据中国互联网络信息中心发布的统计数据显示，截至2016年6月，中国网民总数已达7.10亿，占我国人口的49%。根据We Are Social发布的《2016年数字报告》显示，2016年全球网民达到34.2亿人，比2015年增长10%，占全球人口的46%。与此相对应的是网络应用层出不穷，全球社交媒体用户、手机用户、移动社交媒体用户分别达到23.1亿人、37.9亿人和19.7亿人，分别占全球人口的31%、51%和27%。网络应用场景和流量模型正迎来一轮新的网络变革。然而，传统互联网的自我演进逐渐遭遇瓶颈，尤其是表现在协议灵活定义、内容高效传输、按需服务保证、移动组网、网络安全、能源消耗等方面。对此，国际电信联盟（ITU）和互联网工程任务组（IETF）等国际组织加强了对新一代互联网的研究，催生出“未来网络”的概念，尽管没有统一的定义，“可扩展”“安全”“可移动”“实时”等词汇通常被用来形容未来网络的特点。未来网络已经成为全球互联网发展的重要方

向，世界各国纷纷加大力度在未来网

络领域内积极探索并深度布局。

2 国外对未来网络的探索和

研究情况

2.1 基本研究情况

以美、欧、日、韩为代表的西方

发达国家一直以来都高度重视未来网

络的研究，经过多年的探索与磨合，

在基础研究、试验网络建设、标准化

组织参与和产业界配合等诸多方面形

成了良好的多方互动。

在基础研究领域，美国科学基金

会NSF（National Science Foundation）

是未来网络研究的先行者，早在2005

年就前瞻性地提出了未来互联网设

计FIND（Future Internet Design）

计划和全球网络创新GENI（Global

Environment for Network Innovations）

计划，2010年提出了未来互联网架构

FIA（Future Internet Architecture），

2014年进一步提出了下一阶段未来

互联网架构FIANP（Future Internet

Architecture Next Phase）。上述计划成

为各国对未来网络研究的重要参考。

在欧洲，2008年欧盟推出了隶

属欧盟第七框架（FP7）的未来互联

网研究与实验FIRE（Future Internet

Research and Experiment）项目。同时，

欧盟充分意识到与中国和巴西这两个

最大的发展中国家合作的重要性，分

别针对中国和巴西推出了ECIAO（EU

CHINA future Internet common Activities

and Opportunities ——“中欧未来互联

网共同行动与机遇”）项目研究课题

和FIBRE合作项目。

在亚洲，日本推出了AKARI和

RISE计划，韩国推出了K-GENI计划。

为了给基础研究的成果提供网络

验证条件，各国纷纷建设了网络实验

环境或试验床，比较著名的如美国的

GENI、欧盟的FIRE、德国的G-LAB、

日本的JGN2plus、韩国的ETRI、澳大

利亚的NICTA等。

与此同时，国际标准化组织、

研究机构和企业巨头也积极行动，致

力于未来网络研究的标准化工作。

2011年，开放网络基金会ONF（Open

Network Foundation）作为全球未来网

络最大的组织机构，已经拥有1500

多个会员单位；2012年，网络功能

虚拟化联盟NFV（Network Functions

未来网络发展情况研究

董建丽 国家新闻出版广电总局无线电台管理局

摘要：本文针对国外发达国家对未来网络的探索，从基础研究、项目实验及关键技术等方面进行了研究，

并对脸书、谷歌等典型案例进行了分析，简要介绍了国内在未来网络领域的研究情况，旨在对广播电视网络发

展提供有益的借鉴。

关键词：未来网络 SDN NF

23

24

《有线电视技术》 2017年第6期 总第330

期

Virtualization）的会员单位超过230个。2013年4月，思科、IBM、微软等18家企业联手合作建立开源SDN 项目Open Day light，打造开源网络操作系统，目前拥有150多个会员单位。2014年12月，斯坦福大学和加州大学伯克利分校SDN（Software Defined Network）先驱创立的非营利性组织ON Lab 也紧锣密鼓地推出了自己的开源SDN 操作系统——ONOS（开放网络操作系统）。

另外，各国运营商也积极联合产业巨头发力未来网络研究，并取得一定的进展。例如美国的AT&T、思科、IBM、微软、英特尔、谷歌、亚马逊，

欧盟的德国电信、西班牙电信、沃达丰、英国电信，以及日本的NEC、NIT 等。

2.2 学术进展情况

从学术研究的领域，科研机构、高校、企业界和运营商都从不同的角度对未来网络展开研究，主要包括内容中心网络CCN、云网络Nebula、可表述网络XIA、可选网络Choice Net、未来移动网络Mobility First、软件定义网络SDN、网络功能虚拟化NFV 等，尤其以SDN 和NFV 的发展步伐较快。根据TBR Research 最新调查，大多数一级电信运营商在两年内计划采用SDN 和NFV 等未来网络新技术，预计全球NFV 和SDN 市场到2021年将增长至1580亿美元，年复合增长率高达116%。

（1）SDN

软件定义网络SDN 是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，采用集中控制替代原有分布式控制，并通过开放和可编程接口实现“软件定义”的网络架构。SDN 可以应用于数据中心网络和IP 网、传送网中，主要用于流量优化调度、业务快速开通配

置等。典型应用场景如下。

一是分布式数据中心。分布式数据中心承载业务接入、内容引入、内容分发等功能，通过引入SDN 和云操作系统，可以通过业务感知探测实现数据中心资源统一管理、调度、配置，实现分布式数据中心资源云化。统一管理可以通过数据中心内的感知器感知链路带宽利用率，收集、分析数据中心内网和数据中心间的全网流量模型，合理调配链路资源，通过统一计算后给智能弹性网络的转发设备下发转发路径，提高链路带宽资源的有效利用率。数据中心内部和数据中心之间虚拟机迁移时，SDN 控制器和云操

作系统相互合作，可根据虚拟机迁移前后的源、目的位置，并将源交换机上的相关策略转移到目的交换机上，从而实现网络策略的同步迁移。

二是IP+光承载网络。目前IP 网的一个突出短板是缺乏和光传输网络的联合调度与统一管理，两张网是相互分离、各自独立的。IP 网络架构在光网络之上，对光网络使用状况缺乏感知。借助SDN 的概念和方式，分别在IP 网和传输网中引入网络控制器，同时在两者之上引入一个综合的SDN 控制器，可以将IP 网络和光网络进行融合，统一管理。SDN 控制器可以根

据IP 网络需求，结合光网络使用情况，物理路由拓扑等进行灵活调度配置。一方面可实现网络设备、传输设备的功能抽象，控制与转发更加灵活，可降低设备的复杂度；另一方面，引入智能化流量调度技术，实现多维度的客户和流量集中调度。而且，利用网络协同和业务编排器，还可以更好的将网络能力与应用需求进行适配。

IP 层和光层协同，可以进行优势

互补。利用IP 层的业务感知能力，光传输层的高带宽容量，协同构建高性能的智能弹性承载平面。实现分组业务的高效处理，海量数据的超远距离透明传送。通过IP 层和光层的网络资源统一规划，扁平的网络架构，集约的网络节点，可在用户接入点与数据中心接入点之间实现一跳直达。

三是统一编排，协同处理。利用SDN 的协同控制，云资源、IP 网和传输网之间可以协同组网，实现云资源、IP 和光层网络的有机结合，快速响应业务需求。解决目前各种网络的配置，管理独立进行，相互之间的资源、管理、控制难以协同共享等问题。

（2）NFV

网络功能虚拟化NFV 是指利用虚拟化技术，采用标准化的通用IT 设备，如x86服务器、存储和交换设备等来实现各种网络功能，解决网络建设成本高、业务开展慢、厂商依赖性高等问题。使用NFV，可以不用继续在网络中使用各个厂商的私有专用网络设备，实现利用通用硬件平台和开放的业务逻辑软件共同构建低成本的智能网络，能够为网络的设计、部署和管理带来更大的灵活性和弹性。采用NFV 后，从成本角度分析，网络设备功能可以基于成本低廉的通用x86架构服务器，相对于以

往的专业网络设备能够节省大量的投资成本和日常运维成本。从网络功能和业务开展角度分析，NFV 将设备的控制功能和设备硬件解耦，资源可以灵活共享，实现业务的快速开展和部署，并具备业务自动部署、管道容量弹性伸缩、故障隔离和自愈等功能。

现在，各个标准组织正在全力推动SDN/NFV 产业生态链建设，由过去的“注重标准”向“标准与开源”并