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泛在服务感知的IP技术演进

发布时间:2021-11-25  作者:中兴通讯 郭勇,谭斌,黄兵  阅读量:

5G向Advanced演进过程中,网络侧核心网在演进的同时,承载网的演进也在同步进行;特别是IP技术的演进,需要核心网和承载网同步衔接,才能完成无线网络的端到端演进。

TCP/IP在过去50年取得了巨大的成功,但在面向未来产业互联网和数字经济发展时代的需求时,现有的IP技术存在着很大的局限性。在此大背景下,中兴通讯联合中国信通院及三大运营商研究院联合发布《IP网络未来演进技术白皮书》,分析了未来IP网络的发展愿景以及面临的需求和挑战,并在传统IP网络基础之上进一步提出了基于IPv6演进的新路径。

 

未来网络愿景

 

未来网络的发展可以归纳为3个能力愿景目标:万维互联、精准传输和增强服务,以及承担向产业赋能、泛在服务和云网融合转变的三大使命愿景目标(见图1)。

     图1  未来网络愿景

未来网络的3个能力愿景目标是指网络的3个基本能力,互联、传输和服务持续不断地提升演进。万维互联指网络不断拓展互联边界,连接包括空天地一体、智慧光承载和接入网、B5G/6G移动互联网、IoT、工业互联网等多种异构网络以及连接产业和数字经济社会体系;精准传输是指在目前网络提供的基本传输能力之上提供超高带宽、超低时延、超低抖动和超高可靠等更强大更精准的传输能力;增强服务是指在尽力而为服务(Best-effort)的基础上,网络扩展提供确定性承载、内生安全、算力、移动等多种增强服务,并能够动态感知服务类型,提供云、网、边、端融合精准调度能力。

在达成未来网络的能力愿景目标基础上,未来网络的使命愿景目标包括:

- 产业赋能:未来网络以产业赋能为主要场景使命,服务于工业互联网、车联网、智慧城市、智慧医疗等数字产业化和产业数字化需求。

- 泛在服务:未来网络有用户随时、随地、随愿使用资源的服务使命,资源和服务的部署模式将从中心云的集中模式逐渐向云-边-端的分布式模式转变,网络能够就近向用户提供快响应、低时延、高可靠的服务。

- 云网融合:未来网络对于支持泛在服务以及提供差异化服务能力提出了更高要求,因此如何将全网的计算资源、网络的精准传输能力更好地结合起来,实现云、边、端三级算力的分配和协同,是未来网络需要完成的使命。未来网络基于算网一体新基础设施,实现应用、网络和服务三者紧密融合,面向应用提供最优的服务体验和最佳全网综合资源利用率。

 

未来IP网络的两大设计改进原则

 

从互联网发展历史和演进看,两大核心设计原则——端到端和分层解耦赋予了IP强大的可扩展性和灵活性,仍然适用于未来网络的发展和演进。互联网的演进要继承核心功能的高效和稳定,避免革命式的替代。结合未来网络愿景,我们提出未来IP网络的两大设计改进原则:

- 服务化网络赋能的端到端原则——IP网络向两端拓展网络功能,通过智能插件实现应用与网络的交互,保证未来网络业务的高可靠性、高伸缩性和灵活性;并在保持原有Best-effort服务的基础上,提供增强的、共性的服务能力,包括确定性承载能力、网络内生安全能力、算力网络能力和连续移动服务能力等。

- 智能控制面支撑的瘦腰模型——在传统IP网络“瘦腰模型”的基础上,利用增强智能控制面对转发面标识、选路、整形、调度等原子功能进行网络可编程,实现复杂应用需求,并结合AI、意图网络、镜像网络等。

 

基于泛在服务感知的IP网络演进技术

 

基于未来IP网络愿景目标和设计改进原则,需要在IP网络中引入泛在服务和网络感知两大新功能范式:

- 泛在服务即服务需求方无处不在。服务需求方无需事先知道服务提供方的身份以及所处位置,网络根据服务需求方的需求选择最优服务提供方,实现高效的服务发现和服务分发。

- 网络感知是指面对新的泛在服务范式,IP网络不仅需要感知终端和云端的服务提供和服务需求,而且要能够将服务状态高效地传递到网络层,并能够结合服务需求方、服务提供方以及网络自身的能力,更精准地满足服务要求。

围绕泛在服务和网络感知新功能范式,我们提出未来网络泛在服务感知的IP演进新路径,如图2所示。

      图2  泛在服务感知的IP演进新路径

泛在服务感知的IP演进新路径在服务化网络端到端赋能以及智能控制面的瘦腰模型2大设计改进原则基础上,通过引入归属无关协议接口和统一服务命名体系,有效支撑了泛在服务和网络感知的新范式,从而保证了未来网络愿景目标的实现。

- 归属无关机制保证用户可随时、随地、随愿地请求和获取服务,应用无需关心服务的提供者和位置,只需聚焦应用自身的需求和逻辑。归属无关协议负责请求网络建立服务连接,并管理和维护基于服务的连接状态,以及提供面向服务的拥塞控制、移动性、保序、多路径/多归属、内生安全等增强传输功能。应用可直接调用归属无关协议接口请求服务。

- 引入统一的服务命名体系,打通应用和网络的统一分配和调度,提供最优化的网络调度和服务质量。服务标识既可以作为开放服务网络接口,提供归属无关的泛在服务连接管理,实现对算力、存储、内容、能力等可虚拟资源的连接。服务标识又可以保证网络感知服务,并且对服务进行统一注册、管理和索引。

在控制面上,新路径中云网一体综合交易、编排、管理控制器负责服务注册、发布和查询,并动态关联服务标识与网络层地址的映射。服务标识须由网络分配且全网唯一,并且在服务连接过程中保持不变,确保移动连续性。服务路由策略和路由表通过控制通道下发到网络层设备。

在数据面上,服务使用方携带服务标识发起服务连接请求,服务提供方则基于服务标识进行服务的请求侦听。网络边缘节点根据服务标识选择最优服务目的节点,以及对网络资源的编排,并执行对应的SLA策略。

泛在服务感知IP网络演进新路径实现了应用与服务解耦,从而让应用聚焦于自身的应用逻辑创新,将共性的归属无关服务交由网络内生提供。由于应用与网络实现了机制上的解耦,从而去除了DNS的低效查找过程,更高效地实现服务寻址(在MEC场景,可以至少提升100%服务寻址效率)。

 

泛在服务感知IP技术基于IPv6底座,实现了基于云网一体基础设施为服务需求方提供资源最优的业务体验。泛在服务感知IP技术沿用了良好的IP生态链,应用和网络均可以实现平滑演进,有利于数字经济的快速部署,很好地保护了前期的资源建设投资。通过网络和服务的一体化供给,充分形成网络即服务的转化能力,将网络的价值从管道上升为赋能平台,加速数字经济的部署,实现IP网络的能力倍增。

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