下一代互联网面临的技术挑战

下一代互联网面临的技术挑战

(信息产业部电信研究院总工程师 雷震洲)

互联网面临新挑战

互联网在走到21世纪开元之年时忽然发现由它带动起来的网络经济被过多的泡沫所覆盖，变得举步维艰了。它在前进的道路上面临着一系列的挑战。

挑战之一：如何创造既满足通信能力产生很大规模经济，在总成本上又只需作适度增加的新技术。

挑战之二：如何从“尽力而为”的服务过渡到具有服务质量保证的强势服务。

挑战之三：缩小数字鸿沟，实现互联网普遍服务。

挑战之四：从IPv4向IPv6的过渡不仅需要大量投资，而且还要保证平滑过渡。

挑战之五：如何形成新的价值链和找出能够盈利的商业模式。

挑战之六：网络与信息安全方面的挑战。

支撑下一代互联网的主要技术

下一代互联网必须得到许多新技术的支持。下面列举若干目前我们能够预见到的技术。

* IPv6：下一代互联网将是基于IPv6的网络。IPv6的提出最初是为了扩大IP地址空间。实际上，IPv4除了在地址空间方面有很大的局限性，成为互联网发展的最大障碍外，IPv4在服务质量、传送速度、安全性、支持移动性和多播等方面也存在着局限性，这些局限性同样妨碍着互联网的进一步发展，使许多服务与应用难以在互联网上开展。因此，在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题。IPv6相对于IPv4的主要优势是：扩大了地址空间、提高了网络的整体吞吐量、服务质量得到很大改善、安全性有了更好的保证、支持即插即用和移动性、更好地实现了多播功能。这些改善都有利于迎战上述挑战，故实际上IPv6改变了互联网的核心，使互联网上了一个新的台阶，变成一个性能更高、成本更低的全球互联网，彻底结束拨号上网时代。

* 光纤高速传输技术：下一代互联网需要更高的速率、更大的容量，但到目前为止我们能够看到的，并能实现的最理想的传送媒介仍然是光。因为只有利用光谱才能带给我们充裕的带宽。光纤高速传输技术现正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和密集波分复用(DWDM)系统三个方向在发展单一光纤的传输容量自1980到2000年这20年里增加了大约1万倍(见表1)。目前已做到40Gb/s，预计几年后将再增加16倍，达到6.4Tb/s。再往后，人们的目标是使单纤容量达到1b/s/Hz的光谱效率(一条光纤的可用带宽约为30-50THz，目前的光谱效率才0.1 b/s/Hz)。超长距离实现了1.28T(128x10G)无再生传送8000公里，波分复用实验室最高水平已做到273个波长、每波长40Gb的10.9Tb系统(日本NEC)。

* 光交换与智能光网：光有高速传输是不够的，下一代互联网需要更加灵活、更加有效的光传送网。组网技术现正从具有分插复用和交叉连接功能的光联网向利用光交换机构成的智能光网发展，从环形网向网状网发展，从光-电-光交换向全光交换发展。智能光网能在容量灵活性、成本有效性、网络可扩展性、业务提供灵活性、用户自助性、覆盖性和可靠性等方面比点到点传输系统和光联网带来更多的好处。2001年光交换机开始越来越多地从实验室走向有限的商用生产，开始在网络边缘和网络核心使用。采用微电机械系统(MEMS)技术的全光交换机取得较大进展。Lucent的256x256全光波长路由器WaveStar LambdaRouter已经商用。Xros的光交换机X-1000能支持1152个端口，达到电信级的最低要求。AccelightInc.和NTT展示了基于通用MPLS(G-MPLS)的大型太比特全光交换机。

* 宽带接入：下一代互联网必须要有宽带接入技术的支持，因为只有接入网的带宽瓶颈被打开，各种宽带服务与应用才能开展起来，网络容量的潜力才能真正发挥。在这方面有三个技术要提一下。一是甚高速数字用户线路(VDSL)；二是基于以太网无源光网(EPON)的光纤到家(FTTH)；三是自由空间光系统(FSO)。

* 城域网：城域网也是下一代互联网中不可忽视的一部分。城域网的解决方案十分活跃，有基于SONET/SDH/SDH的、基于ATM的、也有基于以太网或WDM的，以及MPLS和RPR(弹性分组环技术)等。

* 软交换：为了把控制功能(包括服务控制功能和网络资源控制功能)与传送功能完全分开，下一代互联网需要使用软交换技术。软交换的概念基于新的网络功能模型分层(分为接入与传送层、媒体层、控制层与网络服务层四层)概念，从而对各种功能作不同程度的集成，把它们分离开来，通过各种接口协议，使业务提供者可以非常灵活地将业务传送和控制协议结合起来，实现业务融合和业务转移，非常适用于不同网络并存互通的需要，也适用于从话音网向多业务多媒体网的演进。 ITU和IETF联合批准的媒体网关控制器(MGC)和媒体网关(MG)之间的接口协议H.248/Megaco是一个关键的协议，标志着电信界与互联网界为推进下一代网而作出的一次重大努力。

* 3G和后3G移动通信系统：3G定位于多媒体IP业务，传输容量更大，灵活性更高，形成了家族式的世界单一标准，并将引入新的商业模式，目前正处在走向大规模商用的关键时刻。包括4G在内的后3G系统将定位于宽带多媒体业务，使用更高的频带，使传输容量再上一个台阶。在不同网络间可无缝提供服务，网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身佩带，是一个包括卫星通信在内的端到端IP系统，与其它技术共享一个IP核心网。它们都是支持下一代移动互联网的基础设施。

* IP终端：随着互联网的普及及其端到端连接功能的恢复，越来越多的用户想把IP接入家里。企业内联网的使用越来越普遍，也驱动着对基于IP的应用的需求。这一切都意味着需要越来越多基于IP的设备联网。许多公司现正在从固定电话机开始开发基于IP的用户设备，包括汽车的仪表板、建筑物的空调系统以及家用电器，从音响设备和电冰箱到调光开关和电咖啡壶。所有这些设备都将挂在网上，可以通过家庭LAN或个人域网(PAN)接入或从远端PC机接入。

* 网络安全技术：网络安全与信息安全是休戚相关的，网络不安全，就谈不上信息安全；网络再安全，也不可能万无一失，所以还要加强信息自身的安全性。现在，基本上在网络硬件、网络操作系统、网络中的应用程序、数据安全和用户安全五个层面上开展研究工作。

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