Page 26 - 网络电信2021年1/2月刊下

未来网络技术与发展趋势综述

1,2
1,2
2
1,2
黄韬 ，刘江 ，汪硕 ，张晨 ，刘韵洁 1,2
1. 北京邮电大学网络与交换国家重点实验室；2. 网络通信与安全紫金山实验室

摘要:对面向2030的未来网络领域的发展趋势进行了综述。首先，介绍了网络体系架构和试验设施领
域的研究进展；其次，从网络控制与编排、网络深度可编程、网络确定性服务、网络计算存储一体化、网
络与人工智能、网络与区块链、智能安全网络、网络空天地海一体化8个方面阐述了当前热点网络技术的
背景、进展和主要成果；最后，分析了面向2030的未来网络发展趋势，预计到2030年未来网络将支撑万亿
级、人机物、全时空、安全、智能的连接与服务。希望能为未来网络相关领域的研究提供参考和帮助。
关键词:未来网络；网络体系架构；网络操作系统；可编程数据平面；确定性网络；网络计算存储一体
化；天地一体化网络；网络人工智能
一、引言 络具备更严苛的低时延、低抖动能力；在车联网领域，自动驾
互联网是人类历史上最重要的基础设施之一，经过50年
驶、车路协同、无人车、无人机、无人船等新兴业务则会对网
的发展，互联网从最初的科研型网络发展成消费型网络，目前 络的低时延、高可靠提出双重需求。此外，参考Gartner近期发
正向生产型网络转变，未来网络发展迎来新的机遇。在互联 [1]
布的2020年十大技术性趋势 ，超级自动化、透明度和可追溯
网过去几十年的发展过程中，涌现出一系列优秀的技术和标 性、授权边缘、分布式云、自主设备、实用区块链、AI安全等
准，如TCP（transmission control protocol）/IP（internet
技术和应用将对互联网提出更高要求，推动着未来网络向智能
protocol）、OSPF（open shortest path first）、BGP 化、柔性化和可定制化方向发展。
（border gateway protocol）、MPLS（multi-protocol label
从技术挑战角度看，未来10年互联网在可扩展性、移动
switching）、IPv6（internet protocol version 6）、 性、安全性、服务质量保障、高效服务分发、绿色节能等方
BBR（bottleneck bandwidth and rtt）、QUIC（quick udp
面，仍将面临着巨大挑战。虽然自本世纪初开始，一些问题已
internetconnection）、SDN（software defined network）、 被学术界专家意识到并开展了诸多创新性研究，然而很多技术
NFV（network function virtualization）、VxLAN（visual
难题仍然未能从根本上解决，而且随着网络规模日益增大变得
extensible local area network）等，以及在移动通信网络领 愈加严峻。例如可扩展性方面，网络流量增长速度远高于芯片
域的3G/4G/5G网络相关技术等，这些技术为互联网的发展演进
处理性能增长速度，如何构建新一代网络芯片甚至变革网络架
提供了重要支撑，做出了历史性贡献。然而，随着互联网功能 构体系，以满足未来10年网络流量爆炸性增长需求成为新的难
从“信息传输”向“产业服务”转变，传统互联网技术正迎来
题。又如在服务质量保障方面，传统TCP/IP网络遵循“尽力而
新的挑战。 为”的设计理念，网络设备主要负责数据包的转发，网络侧重
从需求驱动角度看，新的业务将对未来网络提出更高的
公平性原则，不强调对全网的可管可控，然而随着新业务对服
要求。业界预测，未来网络将需要满足超低时延(毫秒级)、 务质量保障需求的增加，未来网络亟需增加差异性服务能力，
超高通量带宽(>1Tbps)、超大规模连接(>1000亿连接)等需
实现网络端到端确定性可控。
求，例如：在消费型业务领域，AR（augmented reality）/VR 为解决传统互联网暴露出的种种问题，世界各国都在积
（virtual reality）/3D通话、全息传送、交互式游戏等沉浸
极探索未来网络相关技术方案，并抢先展开战略布局。通过设
式业务将对网络低时延、大带宽提出更高要求；在工业互联网 立重大项目，从“网络体系架构设计”和“网络试验平台构
领域，精仪制造、远程工控、数字孪生等生产性业务则要求网
建”两个角度入手，探索新的网络体系并进行测试验证，本文

网络电信 二零二一年一、二月 53