基于超宽带网络的未来互联网技术

1 引言

互联网的出现放大了人的社会属性，随着网络空间的扩展，网络将成为人们工作和生活的有机组成部分。未来，在授权范围内，任何人均可通过互联网随时随地平等地获得所需的服务与信息。此时，网络基础设施对用户呈现出更多的"透明"特性（即用户在获得服务与信息时无需感觉到网络的存在）。这就对底层网络基础设施提出更高要求，无论在覆盖范围、接入带宽、网络安全方面，还是在可靠性与扩展性等方面，都远远超出传统的网络标准。

作为信息时代的基础设施，宽带是国家经济社会发展的重要基础，也是衡量国家竞争力的重要标准之一。2010年，联合国宽带委员会成员签署了《基于宽带的未来》的宣言，宽带接入被视为公民的基本法律权利。目前，已经有近百个国家和地区启动了国家宽带计划。

互联网与信息化进程相伴而生，工业化与信息化融合进程为互联网的发展注入新的活力。人-人、人-物乃至物-物相连将是未来互联网的主要形态。因此，融合承载、规模扩展、绿色环保、安全可信以及超宽带接入(100Mbit/s以上)等将成为未来互联网背景下网络基础设施的基本要求。

本文从未来互联网对网络基础设施的需求着手，以超宽带网络相关技术为研究对象，在分析研究超宽带网络基本要求的基础上，重点对超宽带网络体系架构中的关键技术进行了研究。

2 超宽带网络基本要求

技术的发展必须以人为本，网络亦然。超宽带网络的发展必须以满足用户信息化需求为中心，具体表现在：

（1）超大规模超宽带接入

随着物联网、云计算以及富媒体等技术的规模发展与应用，用户和终端规模进一步扩大。若以城域网为单位，用户规模超千万、终端规模超亿将成为未来宽带网络的重要特征。视频业务以及虚拟现实等技术的快速发展极大地推动了用户对带宽需求的增长，在未来相当长的一段时间内，带宽仍将是用户的首要需求。人均带宽100Mbit/s将是未来宽带接入的基本要求。

（2）广泛覆盖

随着信息化与工业化融合进程的推进，随时随地、任意终端与任意方式的安全接入已成为用户对信息服务的基本需求。网络覆盖范围与物理空间的趋同成为大势所趋，泛在接入成为超宽带网络的基本要求之一。

（3）融合承载

随着网络应用的丰富与发展，传统的网络-业务紧密契合的"烟囱式"网络建设模式难以为继，基于IP技术的网络融合承载趋势不可逆转。在ALL-IP架构下，包括视频、音频、数据以及移动等所有应用与业务均应通过同一张网络实现融合承载。

（4）超高可靠性

承载可靠性是多业务融合承载的基本条件。超宽带网络应能实现关键业务的超高可靠性指标（99.9999%）。满负荷情况下，关键节点和关键链路故障倒换时间应小于50ms。

（5）绿色节能

绿色节能是实现宽带网络可持续发展的必要条件。超宽带网络运营过程中，必须从降低每比特能耗和提升每比特承载效率两方面着手，提升网络效能，切实降低单位能耗。

（6）安全可信

互联网的开放性和泛在性正在将网络和信息安全提升到前所未有的高度。安全可信的网络对于互联网持续健康发展至关重要。在打造超宽带网络基础设施的同时，需要建立用户/网络/业务全方位安全保障体系，打造端到端一体化安全保障能力，实现超宽带网络环境下的用户、网络和业务的安全保障。

（7）平滑演进

网络平滑演进是网络可持续发展的重要保障。超宽带网络建设过程中，应该从网络设备可重用、网络架构可扩展以及网络能力可升级等方面保证网络的平滑演进。

（8）智能管控

用户体验与网络效能是互联网发展过程中的两个关键命题。向用户提供"按需"（On-Demand）的用户体验是未来互联网的典型特征。"按需"用户体验要求网络资源具备智能管控与调配能力，而这种智能管控能力则依赖于用户-网络-业务的有效协同。

（9）IPv6技术和业务使能

未来，海量终端的接入以及"永远在线"的业务特性，需要超宽带网络具备足够的寻址空间。IPv4地址空间难以满足超宽带网络的发展，因此超宽带网络必须是IPv6技术和业务使能的网络。

3　超宽带网络关键技术研究

超宽带网络体系通过将网络的传送、计算与存储等三类能力的有机融合，实现对未来互联网的强力支撑。一个完整的超宽带网络架构需要高效承载、可靠保障、安全可信、智能管控、绿色节能和体验提升等关键技术支撑。安全可信与智能管控技术涉及到用户、网络与业务等多个层面的协同及资源调度。本文主要从网络承载角度对相关技术进行分析研究，对安全可信与体验提升等技术不进行详细叙述。

3.1　高效承载技术

ALL-IP架构下，支撑高效承载的关键技术包括IPoE，IP与传输协同以及网络-平台协同等。

（1）IPoE基于DHCP协