Page 26 - 网络电信2020年8月刊下

业互联网、自动驾驶、远程医疗等多种未来应用的定制化需
求。然而，现在的IP网络是基于“尽力而为”的思想设计的，
对数据报文的传输行为没有逐跳控制，导致报文最终达到时刻
的不确定性，无法支撑未来移动承载网提供可规划、可预期、
可定制、差别化的服务能力。
与此同时，随着移动通信逐步进入生产和生活之中，网
络安全态势日益严峻，但传统互联网“补丁式”的安全修补机
制，难以有效应对与日俱增的安全威胁与层出不穷的新型攻击
方式。因此，未来的移动承载网络需要一整套完整的、内生的
安全可信机制，不仅要保证通信双方和网络基础设施的可信，
还要保证端到端通信的真实性、可审计性、隐私性、完整性、
机密性以及面临网络故障和网络攻击下的可用性等。
此外，5G已开始研究利用卫星网络广覆盖特性实现对地面
移动网络的有效补充，6G进一步提出天地一体化的通信网络架
构，实现天、空、地、海泛在互联。但是，以空间网络为代表
的新兴网络与传统地面网络本质异构，传统IP网络设计之初也
并未考虑如此复杂的空间链路特性，导致现在的空间网络必须
采用定制化的传输协议。然而，未来移动承载网络需要实现天
网与地网的泛在互联，就必须打破异构协议的束缚，实现天地
一体化的信息传输。
三、NewIP核心能力及关键技术创新
图1 New IP核心能力
NewIP核心能力如图1所示，为解决面向2030年业务场景下
的关键技术挑战，NewIP在传统IP协议全球可达、高生存性的基
础之上，构建万物万网互联、确定性服务、内生安全可信、高
通量传输和用户可定义等新能力，并基于这些新能力使能更多
新型网络业务，满足未来网络需求。为构建以上能力，NewIP进
行了如下几点关键技术创新。
1、万物万网互联技术
（1）灵活变长地址
现有的IP地址空间难以满足海量通信实体的接入需求，需
要更长的地址空间。另一方面，以物联设备为代表的资源受限
设备通信载荷通常较小，而局域网内通信时过长的地址又会导
致报头开销过大，增加不必要的传输能耗，需要尽可能压缩域
内通信地址。因此，NewIP提出灵活变长地址，打破传统IP定长
定界的束缚，实现按需压缩或者扩展地址空间，以同时满足海
量终端带来的长地址通信需求和以物联网通信为代表的短地址
通信需求。
NewIP利用自解释且长度可变的编址方式，令网络接入设
备可以根据需求灵活编码地址长度。网络中的路由器可以支持
任意长度的地址的路由查询操作，无须引入协议转换网关等设
备，从而避免额外开销及网络可扩展性问题。在短地址域内
（如物联网），不同通信实体可以通过短地址直接通信，且在
无反向路由的需求时，源地址长度可以被进一步压缩到零，从
而实现灵活的地址压缩，满足设备资源或功耗需求。而针对长
短地址域互通的场景，可以利用地址自解释特性，实现在不同
地址域采用不同长度的地址进行通信，避免协议转换过程带来
的操作开销和网络可扩展性问题。
（2）多样化寻址
在未来网络异构互联的架构下，多元化的应用场景导致多
种语义的寻址方式并存，即网络中的路由器既可以进行拓扑寻
址，又能够根据主机的身份标识、服务内容的名字或地理位置
坐标等个性化的参数进行寻址。因此，NewIP提出多语义寻址机
制，支持异构网络互联。
NewIP通过灵活可选的字段设计与自解释的编址方式，支
持自定义的地址语义定义与解析。网络中的路由器可以根据
当前地址指示的语义进行对应寻址，支持更加多样化的寻址需
求，同时避免协议转换网关带来的开销。传统IP网络仅支持拓
扑寻址方式，所有网络资源的访问都依赖于映射解析系统对其
所在拓扑位置的解析，因此，映射解析系统可以看作整个寻址
系统的核心。而NewIP网络支持多种寻址机制，寻址过程不需要
再依赖于任何映射解析系统，可以通过资源名称等方式直接寻
址（寻址方式由自解释的编址方式表达），极大提高了寻址效
率。
2、确定性服务技术
传统IP网络基于统计复用，对数据分组经过每跳的传输行
为没有控制。最极端情况下，多条流的数据分组可能同时到达
同一物理接口。同时到达的数据分组需要排队等待接口资源，
使得原本流内的报文间隙被挤压，形成了微突发，如图2所示。
多跳之后，微突发逐跳累积，最终会导致高时延及时延的不确
定性。
图2 传统IP网络微突发原理
NewIP确定性服务的目标就是在现有IP转发机制的基础上
提供确定性的时延及抖动保证。确定性服务的主要使能技术为
LDN（large-scale deterministic network，大规模确定性网
络）。通过引入周期调度机制严格避免微突发的存在，从而保
证了确定性时延和无拥塞分组丢失。LDN技术的异步调度、支持
长距链路、核心节点无逐流状态等特点使其适用于大规模网络
可部署。
LDN引入周期调度概念，任意两个邻居设备之间都维持着一
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