网络的演进方向与广电网络发展的思考

1 背景

2016年国务院发布《国家网络空间安全战略》和《网络安全法》，将“网络空间”的治理、“网络主权”的维护提高到了国家战略层面，这标志着“网络空间”成为与“物理空间”同等重要的空间范畴。网络空间是对物理空间数字化基础上的虚拟化，承载了各种虚拟资产，是虚拟实体活动和互动的空间。构筑网络空间的基础是“网络”， 网络自身的技术架构升级和运行模式演进推动着网络空间的发展。近年来，以互联网技术为引领，信息技术和通信技术在飞速演进，网络升级转型、换挡提速的新的窗口期已经到来。对网络在未来的演进方向进行分析和研判将有助于指导广播电视网络的体制革新和技术创新。

本文分为四个部分，第一节简要介绍电信运营商和互联网公司的网络演进和网络技术的现状;在此基础上，第二节将阐述未来网络的模式，包括网络架构和业务形态;第三节介绍和分析助推未来网络发展的关键技术;第四节基于未来网络的发展方向，对广播电视网络的演进提出思考和建议;最后，对全文进行总结。

1.1 电信网演进

电信运营商发展网络的核心诉求在于能够基于网络实现可持续的运营，因此，其网络演进的目标是在实现网络运维成本降低的同时，提高网络服务和流量经营能力，以获得更佳的回报。

在电信资费逐年降低的背景下，三大电信运营商均将发展的重心转到提高基础设施利用效率和管控能力提升、综合信息服务能力的强化上。自2015年开始，三大运营商陆续发布了各自下一代网络架构和演进路线的白皮书，包括：中联

通的《新一代网络架构白皮书(CUBE-Net 2.0)》、中电信的《CTNet2025网络架构白皮书》和中移动的《NovoNet 2020 愿景》。核心的理念是通过引入软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、云计算以及新一代宽带网络技术，达到网络设施的可重构，网络运维的智能化，资源的按需供给和网络能力的开放，实现“云网协同，网络随选”。

特别地，在工信部指导下，中国信息通信研究院协同联合中国通信标准化协会组织成立了数据中心联盟、云计算开源产业联盟、SDN 产业联盟等多个相关产业联盟、IMT-2020(5G)推进组等联盟组织，从打造技术研发、产业应用、标准规范闭环“技术生态圈”的角度，全面支撑和推进电信网络的升级转型。传统电信运营商的技术组织架构偏向网络运维，在研发方面较为薄弱，联盟形式的运作方式极大地弥补了这一不足。

1.2 互联网技术演进

互联网公司技术发展的核心驱动力来自于用户体验的提升，而用户体验可以归结为三个方面：其一，内容保真和呈现炫丽;其二，操作体验流畅;其三，服务获取便捷。上述属性反映到对网络的需求上可以归结为“高带宽、低时延、广覆盖”三个方面的要求。以此为出发点，互联网公司一方面与电信运营商合作解决业务承载带宽和用户覆盖问题;另一方面，也在致力于内容分发网、负载均衡等应用层技术的研发与应用。

互联网公司的相关技术体现与其业务需求紧密耦合的特点，通过改造开源技术，强化专有能力。比如，提供下载服务起家的迅雷公司，基于P2SP 技术结合内容分发网(CDN)和云技术为用户提供高速下载服务。当前，开展云存储服务的115网盘、百度云盘等采用了类似的技术架构提高用户下载体验。乐视”云视频”的开放平台是在不断改进CDN 技术，上传、转码、存储、分发等视频点播和直播服务，最终为用户提供流畅高清、多终端的视频播放体验。

综合对电信网和互联网技术的演进方向，我们可以得出结论，未来的“网络”应该是具备能够提供高带宽、低时延、按需数据接入能力，同时，具备综合信息服务能力的信息设施。

2 未来网络的演进方向

在多方需求的推动和技术的不断升级之下，“网络”概念和性质已经发生了变化。网络将不再是传统意义上的服务于通信、信息交互的通道，而是已经扩展为能够对信息内容进行感知、处理、存储、分发与交互的媒介，同时兼有能力封装，功能编排和综合，并对外开放服务的能力。以下我们在分析传统网络架构的基础上，将从业务形态和网络架构两个角度对未来网络的构建模式进行介绍。

2.1 现有网络架构

现有网络构建的核心目标是为其所承载“业务”构建互联的信息通道，偏重于“联通”技术。如图1左侧所示，网络由联通层和分容分发两层构成，下层的联通层分为“接入-汇聚-核心”三个层次，上层的分容分发层为“(多级)中心-边缘”两个层次。各个部分的具体技术要点如表1所示。

 

联通层主要完成接入网络的终端设备认证以及通信传输通道的建立，其功能单一，节点的功能和技术专属性强，是无“状态”的(除去与网络资源紧密相关的管理功能外)。上层的内容分发层，在“管道”之上构建了流量引导和负载均衡的控制节点，实现对特定业务流量的进一步优化。实际中，联通层通常是由网络服务提供商进行建设和维护;而内容分发层则是由具体的业务运营企业来开发和维护，建设方式通过自建、合建和租借方式解决。由于技术差异性较大，运营和管理体制迥异，两个层次之间的耦合关系较弱。这种架构很难以达到提供“综合信息服务”的要求。未来的网络需要两个层次的深度融合与高效协同。

2.2 未来网络的架构

未来网络的架构是以信息设施为点，通信设施为线，协同成网。

1. 通信设施

通信设施包括：本地通信设备、网络接入设施和核心网络设施三个类型。

1) 本地通信设备

实现信息设备的本地互联和组网功能，以服务本地设备为主。此类设备可以集成在设备内部，也可以外设的方式为其它设备提供方互联接口，其特点在于链路和网络的自组性。目前的的无线路由器、蓝牙模块、WiDi设备、HDMI模块、电力线猫均属于本地设备。本地通信设备的未来的演进方向分为两个方面，一是超高速(10Gbps 甚至更高)的数据传输能力，二是海量链接(数万甚至更多)维持能力。

2) 接入网络设施

为接入设备提供按需的接入带宽和相应的服务质量保证，同时具备对接入设备的感知、适配、认证、鉴权能力，还根据需要确保业务和用户的通信链路安全。现有的公共WiFi接入系统、光纤到户系统、蜂窝移动通信系统、宽带卫星通信系统均属于此类设施。未来接入网络的演进方向将是有线、无线、卫星等各类接入系统接入速率的进一步提升，(基于软件定义技术的)系统间的全方位协同和自适应调节，带宽调度能力的增强，以及对于链路加密保护能力的进一步提高。

3) 核心网络设施

核心网络服务于信息设施之间的为核心信息设施提供高效、可靠、安全的信息交换通道，强调资源调度的弹性，信息技术(IT)/通信技术(CT)功能的可重构，以及与接入网络协同的负载均衡能力。目前的核心路由集群、光传送网以及光传输设施属于此类设施。其未来的演进方向是软件定义的控制，网络切片和虚拟化服务能力，以及与核心和边缘信息设施的协同。

2. 信息设施

信息设施分为边缘信息设施和核心信息设施两个类型。

1) 边缘信息设施

边缘信息设施是部署在距离网络接入设备最近的信息设施，对接入网络进行管控，也为接入网络的设备和网络自身和提供便捷的应用服务。边缘信息设备强调计算和存储资源的快速整合与释放、网络和业务应用功能的智能构建，对数据处理的快速响应以及数据流量的高速吞吐能力。边缘信息设施将是的“边缘计算”、“网络功能虚拟化”等技术是在未来的主要应用场景。

2) 核心信息设施

核心信息设施承担整个海量信息数据的存储和处理;为信息服务提供者的业务应用系统的部署提供其所需的计算、存储服务支撑;也为通信设施的管控，资源的调度提供支撑。核心信息设施强调对数据处理应用的集成和编排能力，通信与信息能力的协同，以及应用系统间的隔离，数据应用的安全。

2.3 网络的业务形态

未来网络所将承载的业务和服务分为传统业务和脱胎于传统业务的新型业务，笔者在表2中进行了归纳。未来网络在对上述传统业务的进行强化的基础上，将承载更佳丰富“智能”业务和服务，表2中给出了一部分有望在近年实现的新型业务。这些业务都是将信息处理与传输紧密结合进行融合所形成的。而对于传统业务的承载，未来的网络则可能会采用虚拟化的方式来“模拟”旧有的网络架构和技术体制，以实现一定程度的后向兼容。强调认证与计算高速，计算结果在网络上的结果迅速传播(秒级以内)，最大限度确保信息的可行性和抗抵赖性。

 

3 助推网络演进的关键技术

未来网络的实现有赖于操作技术(OT)、信息技术(IT)和通信技术(CT)的全面升级和推动，主要技术列出如下。

1. 新一代宽带网络技术

新一代宽带网络技术解决终端到网络“高效”接入问题，其高效主要体现在，有线无线结合的无缝协同覆盖、高资源和能源利用率、按需的带宽和服务质量以及网络的切片能力。如：5G、新一代无源光接入网技术。

2. 通信与信息融合技术

通信与信息融合技术可以使节点设备根据业务需要动态地赋予节点信息处理、网络或者二者兼备的功能，从而实现“云网协同”，SDN和NFV技术均属于此类技术。NFV将通用服务器转变为具备网络功能的虚拟交换机、路由器、防火墙等设备，软件定义技术则是实现使通信设备(报文处理)的可编程，使其与信息设施更好的配合，为二者之间的深度融合提供技术解决手段。此类技术最终目标是在设备硬件架构层面的融合，打通IT与CT设施I/O瓶颈与形态界限。

3.“ 分布”式与“集中”式技术协同

“分布”式技术与“集中”式技术是两种相反的信息处理技术，“集中式”的核心理念式以能力强大的中心节点包办信息的处理、信息的存储等一切事物，优势在于对信息处理的高效性，缺点在于单点故障的可能;而“分布式”则是去中心化的方式，与将任务分担到各个节点，从而增强了冗余，避免了单点故障，但是节点之间的负载均衡，通信开销在一定程度上阻碍了其效率。在未来网络中对无论是网络控制管理、信息处理存储都当是两种技术相互协同，以最优的方式进行应用。比如：处理加解密、认证等低时延事务时(如：边缘计算)，可以通过集中处理方式以快速得到响应结果;而需要同步处理并进行结果比对时(如：区块链的Hash计算)，则可采用分布式处理技术。

4. 智能处理技术

智能处理技术的概念比较宽泛，如：人工智能技术、大数据技术、增强现实技术等自动化的运用数据生成新数据的技术均属于此类范畴。智能处理技术是构建在未来网络之上的应用技术，整个网络服务的应用者，并不断对下层网络演进提出新的要求。以增强现实技术为例：需要对现实情况进行感知，关键信息进行提取和分析，重要信息进行反馈和呈现，这其中将综合运用、大数据分析，同时又是又对网络提出了低时延的要求。

4 广电网络未来的发展思考

伴随着“网络”的演进，广播电视网络未来将如何演进升级是从业者必须面对和思考的问题。笔者认为应当从三个方面回答这个问题。

1. 明确定位与目标

从“政治属性”角度，广电网络是国家为广大人民群众提供内容安全、可信内容的基础公共信息服务服务设施，是传播党和政府声音，弘扬正能量的第一渠道。特别是在“网络空间”安全的大背景下，广电网络更应为党和政府引导网络空间的舆论导向提供技术手段，进而稳固网络空间的国家政权。从“经济效益”角度，广电网络要满足自身政治使命，首先要能够自给自足，发展壮大，必须关注如何经营好网络和流量，从而获得更佳的经济回报。从“技术”角度，广电网络是运营商开展业务的基础，架构和承载能力需要不断升级，才能确保在技术日新月异的当今能够不掉队，不淘汰，以更好的完成前两个任务。

综上，广电网络发展可以目标概括为：

1)汇聚和保存“正确”、“可信”的信息和内容。

2)将上述的内容“安全”、“无误”地传送至用户。

3)不断优化上述能力，在为党和政府做好政治宣传、为人民群众做好公共文化服务的基础上，强化对外开放可信可靠、可管可控的网络服务，实现可持续发展。

2. 革新观念与体制

在明确了广电网络定位和目标的前提下，从业者的观念以及行业的体制也应当逐步改变，与时俱进。对待技术，应能抱着“兼容并包、审慎客观”的态度去接纳新的体制。在完全吃透新技术，具备技术把控能力的基础上，扬长避短，使其为我所用，即：安全高效地承载“广播电视”及其它增值业务。特别应当指出的是，在这一过程中，即不能闭门造车，为了创新而创新;也不能因噎废食，拘泥于现有的条条框框而不做改变。比如：同轴接入技术和光纤接入技术，在某个特定历史阶段，同轴技术可能是“广电网络”的不二选择;但当更低运维成本、更高承载能力的光纤接入技术出现后，后者完全可以为我所用;而顺应接入网的无线化趋势，应当预见到采用“毫米波”、“微小区”的无线宽带接入技术又将逐步取代入户光纤。

体制上，围绕“网络运维”构建起来的有线运营商需要转型为能够围绕业务进行持续创新，围绕网络进行持续开发的“创新型”运营商。未来网络的构建方式使得通用的软件开发技术可以在其上获得应用，而某些原有的对专有技能正的需求正在逐渐淡化，这就将运营商传统的网络“保姆”的角色中解脱出来，可以“驾驭”网络提供综合服务。

3. 制定技术路线

广电网络不同于电信网和互联网。如前文所述，电信网本质上是“联通的信息通道”，某种意义上讲“内容”无需在其中驻留，近年来电信发展IPTV、建设IDC 其核心就是获取内容，为“空壳”的管道注入“灵魂”和“价值”;互联网的本质是“内容+ 体验”，联通的网络仅是解决内容送达和体验保障的一个方面，必须还要依赖先进的内容分发技术以支撑其业务的扩张。在这个意义上讲，广电网络发展的技术路线必然不同于后两者。

事实上，广电行业不乏内容，已经达成网络互联互通的业内共识，运营商也在积极改善用户体验增强其粘性。因此，广电网络的技术发展应当是集“电信网”和“互联网”两者技术之大成，而未来的网络演这种将信息内容的处理和通信传输紧密耦合的架构，也恰恰符合了广电网络的发展需求。推动广电网络向着未来的网络演进，需要着眼行业全局，从顶层设计的角度制定合乎网络客观发展规律符合网络未来演进方向的技术路线，形成具有一定前瞻性的标准规范体系。基于明确的目标，打破旧有观念的束缚，结合广电网络自身的切实需要，为整个广电网络的“创新转型”提供技术指引和技术参考依据，协助广电运营商摆脱现实中所面临的困境，推进全行业的换挡、升级。

5 总结

本文在分析电信网络和互联网技术发展趋势的基础上，提出了未来网络的发展方向，探讨了推动未来网络发展的关键技术;并结合网络的演进，提出了对广电网络自身的发展需要和方向的思考。在这个网络转型升级的关键节点，笔者希望此文能够起到抛砖引玉的效果，促使广电网络的业内同仁积极思考广电网络的未来，在技术变革的时代不落伍，继续完成好党和国家赋予广播电视行业的使命。