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基于IPv6+的下一代互联网技术创新

发布人:中嘉和信 发布时间:2020.03.31 来源:中国信通院

一、引言

数字经济的蓬勃发展,带来网络流量的快速增长,云和5G成为推动数字经济发展的重要引擎。5G的可靠网络、云计算的海量算力,深入到各行各业之中,创造出新的业务体验、新的行业应用以及新的产业布局,同时也对网络提出了更高需求。互联网领域专家(以IETF、ETSI、ITU为代表)不断加大研究范围和研究目标,试图探索能够满足这些需求的新型网络技术。

二、行业趋势与新型承载需求

目前,云服务、移动承载、工业互联网、车联网、远程医疗以及全息通信等业务和应用场景都在讨论网络承载需求的议题,毫无疑问最为迫切、且最为明确的是云网融合和5G承载两种场景。

(1)云网融合

随着云计算技术和产业的发展,越来越多的业务和数据被迁移到云端,网络上已经存在着大量可以提供计算功能、存储能力的IT基础设施资源。如果各个云彼此之间是碎片化的孤岛,不能作为一个整体的IT资源池为用户提供服务,便不能成为ICT基础设施的组成部分。

云计算基础设施的承载网络主要包括云内网络、云间网络和用户上云。目前,三部分网络尚不能构成整体,也无法实现对资源的端到端管控。云要发挥作用,最关键的是用户可以使用“云”,云到用户网络的条件和能力是关键的关键。当前“不可知、不可管、不可控、不能保证安全、提供尽力而为信息传输能力”的网络,尚不能按照用户要求提供IT能力。

因此,云网融合则旨在推进云与网络构成一个整体,实现按需的IT资源分配能力,同时,网络的能力能够保障IT资源得到充分利用。云网融合对网络提出的能力需求包括敏捷开通、灵活随选、安全可靠、智能可视等能力,满足企业用户对上云业务的敏捷、可靠等体验需求,实现云端和本地系统能力结合。

(2)5G承载

5G是人类将数字化从个人娱乐为主,推向全联接社会的起点,5G应用将带来更加丰富的沟通方式和更加真实的体验。与以往移动通信系统相比,5G多样化的应用场景需要满足更加极致的性能挑战,更对传输网络提出了全新的挑战,主要体现在低时延、移动性和海量连接等方面。

对于低时延业务通过将业务部署在靠近用户的接入侧可以在一定程度上通过降低传输路径来减少链路时延,然而仅仅依靠业务的就近部署是不够的,除此之外还需要能够在承载网络提供低时延技术支持;与3G/4G相比,5G网关下沉部署可以有效优化时延问题的解决,但同时也引入了终端在移动过程中可能会在网关之间频繁切换的问题,对移动性方面带来巨大挑战;5G大连接会对控制面信令过程以及用户面传输开销带来极大挑战。5G网络连接密度可能达到百万/平方公里,此时数量巨大的上下文信息以及信令过程会给承载网络带来极大负担。

三、基于IPv6+的下一代互联网

随着视频娱乐、线上外卖等新模式以及行业数字化转型的快速发展,万物互联、多租户云网络对IP地址的需求数量超过1000亿,远高于IPv4能满足的地址总量。同时互联网安全事件频发,通过IPv4+NAT方式解决地址分配问题导致安全威胁难以溯源,严重制约互联网安全治理。2017年中共中央办公厅和国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》, 加快推进IPv6网络建设。当前我国电信网络基础设施的IPv6升级改造基本完成,IPv6活跃连接数达到11亿,骨干直联点IPv6总流量达到203.4G,已具备全国服务基础。

5G和云时代的复杂业务场景,对网络简化、网络体验和网络智能化提出了更高要求,需要在IPv6 ready基础上,进一步将IPv6与创新技术结合,发展增强型的“IPv6+”网络。通过“IPv6+Slicing+AI+新一代IP网络协议”,实现云网融合、业务快速开通、服务质量和体验可保障,驱动网络服务化转型,激发业务和商业模式创新,加快企业数字化步伐。如IPv6+Slicing提供差异化的网络服务, IPv6+AI提供关键业务的体验保障, IPv6+SRv6提供业务快速发放等,激发业务创新。路径可规划、业务速开通、运维自动化、质量可视化、SLA可保障、应用可感知的IPv6+网络将成为下一代互联网演进的重要路线。

四、国内外标准产业现状

在互联网发展的历程上,IETF(互联网工程任务组)定义了Native IP、MPLS两代协议。近年来,为了满足5G承载和云网融合的灵活组网、按需服务、差异化保障等需求,IETF开展了以SRv6(Segment Routing over IPv6)、IFIT(In-situ Flow Information Telemetry)等一系列IPv6+协议创新技术标准的研究。

ETSI(欧洲电信标准化协会)2014年成立了 “IPv6最佳实践”( IPv6 Best Practices,简称IP6)工作组,旨在研究IPv6实践与创新,推动IPv6部署和演进。近期,ETSI的IPv6+白皮书已经启动,旨在全面阐述5G和云时代对网络的新需求以及IPv6+的内涵,该工作吸引了包括西班牙电信、中国电信、华为、思科、卢森堡大学等业界主流玩家的支持和参与。

CCSA(中国通信标准化协会)在过去两年也启动了包括SRv6,IFIT等多个IPv6+协议创新的研究,国内运营商、厂商、学术机构的积极参与,中国已经走在了IPv6+标准协议推动的世界前列。

五、工作展望

2019年底,在推进IPv6规模部署专家委员会指导下成立了“IPv6+技术创新工作组”,包括中国信通院、中国电信、中国移动、中国联通、清华大学、中国石油、中国石化、国家电网、中国银联、华为、天融信等机构积极参与。工作组发布了《SRv6技术与产业白皮书》和《SRv6互通测试报告》,同时运营商已完成多个现网部署试点。

2020年,工作组将依托我国IPv6规模部署成果,整合IPv6相关产业链力量,基于IPv6+的下一代互联网技术代际规划开展系列创新,从网络路由协议、管理自动化、智能化及安全等方向积极开展创新研究、试验验证、应用示范,不断完善IPv6+技术标准体系,将有力提升我国在下一代互联网领域的国际竞争力。

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