Page 25 - 网络电信2020年8月刊下
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光    通    信

            发、差异化服务传输。                                           主体。另一方面，网络的边界从单一的地面互联网发展到天地
                （5）NewIP探索用户可定义的网络架构，通过在协议报文                     一体化的万网互联结构，它以地面网络为基础、以空间网络为
            中携带指令和元数据信息，使用户能够向网络表达更细粒度、                          延伸，覆盖太空、空中、陆地、海洋等各类异构网络环境。然
            更多元化的业务需求，如质化传输、多业务流间同步等。不同                          而，多样化的通信主体与异构的网络融合虽然可以催生更加丰
            于传统IP网络只能满足用户拓扑寻址需求，NewIP能够根据用户                      富的应用，却也对当前IP网络带来新的技术挑战。
            定义的指令对数据分组进行定制化处理，以支撑未来更加纷繁                              受限于电池技术的发展，当前物联网设备对于能耗十分敏
            复杂的业务场景。                                             感，业界为此提出了多种可实现地址压缩的物联网专用协议，
                                                                 用于降低设备通信开销。然而，万网互联时代，再强大的物联
                二、面向2030年的互联网业务场景和关键技                            网网关也无法支撑海量物联网终端与外部通信时面临的协议转
            术挑战                                                  换开销。因为，为避免繁重的协议转换过程，需要网络地址原
                1、以机器为主的通信                                       生支持长度可变，从而实现异构网络的无缝互通。
                （1）车联网                                               万物互联的时代，通信主体从物理主机扩展到多样化的网
                车联网是一个完整端到端网络子系统，包括无线传输、                         络设备，甚至是虚拟化的服务内容，但传统的网络寻址方式仍
            承载网对接、车载网络、边缘计算，典型的V2X体系包含V2V、                       然是基于主机拓扑位置的，导致寻址过程的效率低下。面对未
            V2P和V2N。其应用包括下一代高铁、磁悬浮工业车联网应用以                       来多样化通信主体并存的场景，如果可以针对不同类型的通信
            及自动驾驶、下一代车载娱乐办公系统等商业应用。车联网对                          主体设置相应的寻址方式（如通过服务名称来进行网络服务的
            确定性时延有严格的需求，以支撑车体定位、控制信号的实时                          寻址），将有效提升寻址效率。但是，当前IP地址无法承载更
            性，满足未来调度系统的性能要求。确定性时延是端到端的系                          多的语义信息，难以表达更多种类的寻址需求，需要设计支持
            统工程，包括无线的实时性、传输网络的实时性。每台汽车内                          多语义的编址机制。
            部是一个小型网络体系，ADAS（advanced  driver  assistance             此外，空间网络作为未来天地一体化网络的重要组成部
            system）是一个核心系统，其利用安装于车上各式各样的传感                       分，具有空间广覆盖特性，可以跨区域实现异构网络的互联互
            器，在第一时间收集车内的环境数据，进行静、动态物体的辨                          通。然而，空间网络的高动态性为现有路由机制带来新的技术
            识、侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的                          挑战，频繁的路由更新将导致路由收敛性问题，最终网络连接
            时间察觉可能发生的危险。                                         的可靠性将大大降低。究其原因，当前IP地址基于连接的设计
                （2）远程医疗                                          思想已无法满足拓扑时变的网络环境要求，需要实现一种基于
                远程医疗对影像传输有着特殊的要求，低质量的视频及图                        位置的编址方式，屏蔽网络的移动性。
            片可能导致医生难以辨清病情。各类医疗数据的传输速率要求                              3、新媒体传输
            不一，例如远程诊断中的电子病历等传输速率在200kbit/s即                          新兴的多媒体显示技术（如AR/VR、全息影像等）给网络
            可，但CR、MRI、B超等资料的传输速率则要求达到100Mbit/s。                  传输带来极大的挑战，例如对高带宽、低时延的极致追求。以
            一般情况下，远程就诊需要1080P、30f/s、低于100ms时延的                   AR/VR为代表的新媒体应用，浸入式体验需要的传输带宽约为
            实时视频传输要求；在基于远程操控机器人开展的医疗手术，                          1Gbit/s，网络时延小于10ms。应用层在处理数据时，天然地按
            医生佩戴3D眼镜等设备，实时观察手术现场画面，视频清晰度                         照数据语义区分不同对象。在共性的网络传输需求外，不同对
            要求4K以上，非压缩条件下的数据传输速率要求不低于12Gbit/                     象还有着不同等级的完成时间、服务等级需求。例如视频流量
            s，时延低于10ms。此外，远程医疗的发展需要承载医疗设备和                       会容忍网络分组丢失，但是需要保持较低的完成时间；交互类
            移动用户的全连接网络平台，对无线监护、移动护理和患者实                          的指令流量需要完全可靠，更要避免丢失分组重传带来的额外
            时位置等数据进行采集与监测，提升医护效率。                                时间开销。
                （3）智能电网                                              为满足新媒体对网络传输的需求，需要新一代的传输技术
                以继电保护为例，其目的是自动检测两个变电站之间的线                        灵活地整合网络能力。不同的媒体应用会有不同的可靠性、带
            缆是否存在故障。为此在线缆的两段分别放置两个继保设备，                          宽、时延等传输特性，甚至在同一个连接中，不同数据对象需
            令它们相互向对端发送等值的电流（该电流值通过本地采样获                          要传输特性都不相同。作为直接承载应用数据传输的应用层网
            取）。以一端的继保设A为例，它需要将从对端收到的电流值与                         络协议（如HTTP2.0/WebRTC等），受限于传统技术的跨层无感
            本地的采样值进行对比，如果两者的电流之差小于一定的阈值                          知、传输特性单一，不能灵活地优化整体的应用性能，在新媒
            则认为线缆上没有故障发生，否则就判定线缆上发生了故障。                          体技术的浪潮中面临巨大的挑战。
            为了避免由于时延偏差而引发的错误判断，IEC61850指出两个                          4、下一代移动通信
            单向时延的差距不能大于200μs，且每个单向时延的抖动不能                            用户需求始终是移动通信系统发展的驱动力。第一代
            超过50μs。                                              （1G）移动通信系统实现了基本的移动通信功能，2G完成了通
                2、万物万网互联                                         信数字化的演进，3G提供了对移动多媒体业务的支持，4G进一
                随着网络技术的飞速发展，互联网从传统的主机通信模                         步提高了频谱效率和带宽，带动了移动互联网产业的发展，而
            式逐步转变为万物互联的新通信模式，通信的主体也不再局限                          5G将移动宽带业务拓展到了大规模机器通信的场景。在未来，
            于主机，实体设备、虚拟机、服务内容甚至人都可以作为通信                          6G需要网络提供支持确定性和低时延的差异化服务，以应对工

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