2013年信息通信网络技术展望


信息通信的网络技术发展至今,从模拟到数字、从固定到移动、从窄带到宽带、从TDM到IP、从电到光等等,出现了许许多多重大创新和技术突破,但创新无止境,展望2013年,仍然存在很大的技术提升空间并产生大量新的应用。表现在用户需求方面,将追求更高的带宽、更快的网速;表现在设备及服务商方面,将开发更智能、更灵活的网络设备,以满足更高效的业务升级和新业务上线的需求;另外如何提供更绿色、更安全的网络服务也是网络技术发展的重大趋势之一。总之,信息通信的网络技术将使网络朝着更快速、更智能、更灵活、更安全和更绿色的方向发展。

更快速:视频应用等各种丰富业务的兴起和智能终端的普及推动了用户对更高带宽的需求。

随着光节点的不断下移,以矢量技术和G.fast为代表的新一代DSL技术在电话线上提供超过100Mbps 的带宽成为现实。NG-PON1和10GEPON可以基于现有ODN网络,向用户提供10Gbps 的共享带宽,并能与GPON和EPON 实现共存。在支持更高速率的40Gbps方面,由于NGPON2的TDM-PON 方案,能够兼容现有PON 和ODN 网络,成为产业的关注热点。另外,GPON相关器件的技术成熟和成本的大幅度降低,使GPON已成为FTTH的主要发展方向。

同样,空中接口峰值数据速率达100Mbps的LTE网络将逐步在全球部署,而未来采用载波聚合、CoMP等技术的LTE-A标准则更进一步将移动通信带入Gbps时代。为了应对2020年移动数据业务量爆炸性增长近千倍的需求,B4G/5G移动通信技术,如3D MIMO、D2D技术等也将开始研究,以进一步提高移动无线网络的效率,提升用户的接入体验。

单波长100Gbps光传输系统在PDM-QPSK调制和相干接收技术的支持下,开始进入规模商用,并向400Gbps系统演进,可实现单根光纤传输超过23TB的数据流量。单波长Tbps的系统技术正在快速研究中,包括新的调制方式(如OFDM, QAM等)、数字处理技术、软判决前向纠错(SD-FEC)技术、半导体光放大器(SOA)等,以进一步提高光传输速度和容量。

IP网络的带宽需求持续强劲增长,丰富的业务需要不断扩展的IP处理能力和更多的智能。当前,IP/MPLS网络处于100Gbps接口时代,并将迅速跨入400Gbps甚至Tbps门槛。为了支持400Gbps处理能力,路由器的核心器件网络处理器已经开始采用40纳米工艺,性能达到300BIPS左右,而每比特能耗下降50%,设备密度提高30%。新一代网络处理器已经在业务路由器与核心路由器中广泛使用,它不仅满足IP网络的性能要求,也将极大满足运营商节能的绿色需求。

更智能:终端能力的提升和用户行为的改变,导致网络流量构成及其特征发生了根本性的变化,因此需要网络具备足够的智能对网络资源和流量进行有效的管理,同时需要对海量数据的智能挖掘。

互联网流量的突发特征需要网络具备足够的智能对网络资源和流量进行有效的管理。传统网络中各自独立的针对流量管理的网络策略控制和基于网络管理的自组织网络将逐步结合,为网络提供全面感知的端到端的智能。这一结合,将目前静态的网络策略控制和DPI、SON等都扩展到端到端,改变以往孤岛式的流量管理和网络优化方式,形成一个能全面感知用户、终端、应用和网络状态的智能架构,实现网络资源的合理规划、利用、优化和有效控制网络拥塞,并进一步挖掘网络的潜能。

随着互联网与物联网应用日益普及,网络更加智能化,网络的数据量也呈现爆炸的趋势。大数据的特征就是海量、多样与实时性。这些对数据的管理、分析、处理提出了很高的要求。为此必须借助诸如数据挖掘、自然语言处理(NLP)、大规模数据集的并行运算(Hadoop)、高性能与高可扩展性数据库(NoSQL)等大数据技术为各类智能应用提供支撑。此外,数据可视化技术也将为基于大数据的决策支持提供重要的工具。

更敏捷:传统网络以硬件为中心,网络部署和管理复杂、成本高,业务部署和引进不够灵活、周期长。因此需要新技术来实现更灵活、更自动地部署、管理、运营网络以及提供创新业务。

SDN(软件定义的网络)通过虚拟化技术实现了网络控制与转发的分离,打破了以往以硬件为中心的网络格局。在降低运营商固定资产投入的同时,通过北向接口,把网络智能向上层的应用对外开放,使运营商能够快速灵活地部署新业务,实现网络的自动化管理,从而降低了运营成本。这种网络虚拟化架构不仅适用于云计算数据中心内部网络,未来也可能适用于城域网络边缘、接入网,、光传送网和网络设备自动化管理等各种场景。

应用优化技术将是运营商灵活应对OTT应用对电信网络冲击,缩小剪刀差的手段之一。该技术将基于网络的感知能力,使电信网络能够根据不同的应用特征,包括互联网业务的应用特征,为其主动疏导网络流量,对网络资源作出动态调整,最大程度地利用网络资源提高用户的通信体验。

在无线接入网络中,频谱是非常重要的资源,也是决定网络容量的重要因素之一。CRS(感知无线电)技术的发展可以实现频谱在不同系统间的灵活分配,将真正实现频谱的有效灵活利用。

数字处理技术和控制技术与光子技术的结合,正不断被应用在各种光器件系统中,从而使光器件具有更好的灵活性和扩展性,实现灵活的频谱和带宽调度、多维度的波长选择等,以构成弹性光网络。

更绿色:节约能源、降低能耗一直是通信业研究的一个热点问题,对产业的健康持续发展起到重要作用。

以更低的能耗为用户提供所需的带宽一直是接入网络追求的目标。Bi-PON(比特交叉无源光网络)技术采用全新的数据传输协议和选择性数据处理技术,有效降低了对数据处理能力、电压、内存等各种性能需求,简化了方案设计,从而大幅削减能耗。在实际应用中,该技术不仅能将功耗降低30倍,还可提升网络性能和降低成本。

在未来整个移动通信网络侧的能耗中,基站占了将近90%的比例。绿色节能的需求将导致各种新技术、新工艺、新产品、新网络架构与体系不断涌现,如新型高效功放技术和工艺的研究;高集成数字处理芯片SoC和射频SiP的使用;基于轻型基站统一平台的系统开发,以及设计出控制和业务分离的立体宏微结合异构网络架构等。

在传输领域中,新型光电子集成技术正在迅速崛起,例如,将成熟的电子集成电路技术应用到光子器件技术中,开发出硅基光器件/光电集成芯片,以及集成有多个高速光收发模块的光集成电路等。此外利用创新的封装技术制造出小型的光模块,从而大大节省空间和耗电,满足光传输系统绿色节能的演进方向。

更安全:物联网、云计算、大数据等新技术飞速发展的同时,伴随而来是对网络安全提出了更多更高的新需求和新挑战。

网络虚拟化技术需要安全设施保证不可见的虚拟机通信流量的安全;BYOD(自带设备办公)技术的大规模使用需要解决商业机密信息防泄漏等问题;大数据技术的可持续发展需要开发可对密文直接进行计算、处理的加密技术以确保数据隐私和安全等。网络安全问题已成为影响网络新技术发展和应用的重要因素。

面对的新安全挑战,业界普遍的解决办法,仍将借助现有的安全技术,结合新的安全需求,通过设计完备的安全解决方案、改进传统安全设备、创建新的安全策略以及建立新的安全部署等方式来实现。在虚拟化网络技术中,将虚拟化流量引出到外部交换机设备上,使不可见的流量可见化,再重用传统的安全策略,实现流量监控,确保虚拟化网络的安全;虚拟桌面技术和可信计算,能减少BYOD中个人设备用于工作时所带来的数据泄漏安全威胁;可搜索加密、同态加密、谓词加密等技术能使得大数据的信息免于泄漏。

另外,计算能力的提升,也加快了对密码算法的破译速度,从而缩短了现有密码算法的生命周期。这些问题的解决期待新的安全技术,如量子密码、生物特征识别等技术。

更快、更灵活、更智能、更绿色并且更安全的通信网络技术将继续引领信息化潮流,为信息通信业务、移动互联网、物联网等各种层出不穷的创新性业务提供基本保障和更好的用户体验,但显然这一切都必须以更低成本为根基。

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