探索“三层三面”构建的泛在超融合网络体系架构

随着5G网络的规模商用，越来越多的研究开始关注十年后的未来网络愿景。目前业界普遍认为未来网络发展将极大的融合人工智能、区块链等新兴技术，到2030年将能够提供万亿级、确定性微秒级时延的泛在智能连接与服务。为了实现这一目标，业界各方都在积极研究探索面向2030及更长远期的网络架构。

资源泛在化、体系融合化、服务智慧化

5G建设已经驶入快车道，它与经济社会有了充分的融合，广泛渗透到工业、农业、交通等各行各业，开启了一个万物互联的时代。新型基础设施建设（“新基建”）的加快进一步推动着信息产业的升级变革，并将在未来5~10年之间为社会发展持续注入新动能。在今年4月20日国家发改委明确的“新基建”范围中，信息基础设施包括了以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施，还首次新增了以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。可以看出，“联接+计算”是未来信息基础设施的核心。综合未来应用场景需求和资源设施分布情况，未来网络主要发展趋势有如下三个方面。

首先，“新基建”推动信息基础设施的大发展，资源泛在化成为重要特征。在云计算、边缘计算发展的大趋势下，未来网络中靠近用户不同距离将遍布着不同规模、多方异构的资源节点，形成海量泛在化资源，为用户提供各类智能化和个性化服务。未来各类智慧型服务，如智慧医疗、智慧交通、智能制造等，都需要依赖网络能力将泛在的计算能力拉通共享，以满足新兴业务提出的“随时、随地、随需、随形”的多样化业务需求。在计算和网络深度融合的大趋势下，基于无处不在的网络，将大量闲散资源连接起来进行统一管理和调度，解决各类基础设施释放资源的碎片化孤岛，实现云网边端的高效协同、服务灵活动态部署和用户智能服务质量的一致性，是未来网络面临的一大重要问题。

其次，OICT融合化成为趋势，原来独立发展的各类型信息基础设施正在呈现融合化趋势。云网融合已经是信息基础设施发展的共识特性，为企业数字化转型提供了极大便利和服务价值。未来信息服务的基础设施正在进一步扩大，提供的资源、服务能力将更加丰富、更加广泛。尤其是工业互联网的大发展，正在迫使网络变革，一方面，要求本地局域网甚至接入网具备自身的智能化管控功能，能够实现网络的自治管理，满足带宽及时延需求。另一方面，也要配合云端更强大的存储计算能力来支撑业务的运行。在这种情况下，生产网系统、边缘计算系统、园区网络、运营商网络、多公有云服务等需要进一步紧密协同，设备域、网络域、数据域都会存在不同程度的融合需求。所以，未来网络架构应在保证基本网络转发能力以及高可靠稳定前提下，充分利用新型信息基础设施、数据信息和服务等多方面能力，以资源融合供给的形式满足各种业务的需求。

最后，人工智能、区块链等新兴技术将为业务应用深度注智、注稳，全面赋能服务智慧化。人工智能是引领科技革命和产业变革的战略性技术，在解决高计算量数据分析、模型构建、策略生成等方面具备强大优势，将赋予未来网络服务新能力。同时，将大数据，区块链等新技术应用到未来网络技术体系之中，提供高确定性、高可信度、高灵活性、高安全性的应用服务，是未来网络发展的重要趋势。

“三层三面”构建泛在超融合网络体系架构

认为未来网络将具备高弹性、智慧化、内生安全的特性，因此提出以“三层三面”构建的泛在超融合网络体系架构（Ubiquitous Hyper-Converged Network，简称UHCN），推动网络基础设施从 “网络连接能力平台”向“新基建融合服务平台”方向升级演进。

“泛在超融合”理念吸收了IT思想，以新型网络虚拟化为核心，目标是实现在同一架构体系下，泛在化的计算、存储、网络、安全等多维资源融合，网络基础设施、云基础设施、算力基础设施、区块链基础设施等各类信息基础设施融合，人工智能、大数据、数字孪生等多种新兴技术的广泛融合，最终构建内生基因，实现云、算、数、网等资源和服务能力的一体化提供，支撑未来业务应用创新发展。

泛在超融合网络体系架构由“三层三面”立体式有机组合，让未来信息基础设施具备数字孪生、智能内生、安全内生等内生基因，以实现自组织、自优化、自学习、自免疫、自进化等关键特征。

其中“三层”分别是指：泛在云网设施层、融合编排管理层、敏捷业务服务层。

泛在云网设施层作为New Underlay层，将提供无所不在的网络连接与信息基础资源融合供给。在广度上实现空、天、地、海等多种异构网络的融合，在深度上提供确定性、高精准等极致性能的新型网络承载能力。

融合编排管理层作为New Hypervisor层，主要实现多维资源的原子化能力抽象与融合编排。即在计算、存储、网络资源融合基础上，构建新的数字平台，实现端到端服务化编排、去中心化资源交易、业务自动开通、全生命周期管理、能力生态开放。

敏捷业务服务层作为New Overlay层，提供应用级的快速连接。通过多维度、超高精度、超细粒度的智能切片形式，服务产业互联网、智慧城市、车联网等未来应用。同时，将业务能力与用户的需求精准实时匹配，并且随需求变化而无缝切换虚拟化服务。

而 “三面”则是在跨层统一的基础上，利用新兴技术来实现网络内生基因。

首先是数字孪生，利用数字孪生技术来构建数字孪生网络，通过仿真出来的物理网络端对端软件复本，实现连续的评估、预测和建议，以高效的、前瞻方式为实际运行的网络及其相关服务提供建模、验证和保障；其次是智能内生，全方位、立体化AI使能，构建统一的网络智能大脑，从智能连接、智能编排基础上，实现AI能力在网络中各层级的渗透，实现网络运营、网络服务等无所不在的泛在智能；最后是安全内生，包括智能主动防御、信息智能共识等，同时可以在现有的安全防控技术之上，将数字孪生网络与人工智能相结合，生成“网络疫苗”，预先获得“未知”攻击的防御方法，为受保护网络提供自适应防护能力。

关键技术发展方向

目前学术界、产业界已经开展了面向2030年的新型网络关键技术研究，重点聚焦空天地一体化网络、高精准确定性网络、算力网络、可信网络等新技术方向。

空天地一体化的泛在全连接网络

空天地一体化网络是面向6G通信网络的重要研究部分，将卫星通信系统与地面互联网和移动通信网连接起来，满足更为广泛、随时随地的连接需求，实现全地形、全空间立体覆盖连接，从广度上扩展现有连接网络的体系架构。未来天地一体化网络有着较广泛的应用前景，在全地形覆盖、应急通信、远洋物资追踪等IOT服务、低速广播服务等应用场景上将发挥重要作用。

高精准、确定性网络

确定性业务需求一直都存在，传统的确定性业务通常通过资源独占方式（如传输专线等）来说实现，建设与运营成本较高，只适用于大中型政企客户。随着工业、能源、车联网等垂直行业、云游戏、在线VR、远程医疗等新兴业务对网络的低时延、可靠性和稳定性提出新的要求，而这类业务的发起端与接收端都在动态变化中，用户也难以支付长期的资源独占费用，因此需要考虑用新的技术方案来提供确定性的网络承载方案。

为此，业界提出了多种新技术，如在“尽力而为”的IP网络引入更为复杂的信令流程与算法协议，从而为特定业务提供严格服务保障、确定性服务指标的高品质业务。这将推动现有的综合业务承载网演进到高精准服务网，通过精细化、精准化匹配业务需求，从面向业务的精准网络资源分配、精准算力、精准服务感知和精准保障等各方面覆盖整个业务在网络的生命周期。

算力网络

算力网络是一种以网络为平台的新型融合资源供给方案，利用成熟可靠、超大规模的网络控制面来传递计算、存储等资源信息，并基于区块链的分布式账本来实施高频、可信、可溯的资源交易，从而实现多维异构资源的关联、寻址、交易、调配等，并最终为用户提供一致的服务体验。目前产业界已经达成共识，正在积极探索以算力网络为典型方案的网络、计算、存储一体化融合资源供给模式，解决未来海量泛在资源碎片化的问题，为未来众多智能算力服务提供最优的体验。算力网络有着较为广阔的商业蓝海，通过网络连接更为开放的产业生态环境，使能海量资源、海量应用、海量服务。

去中心化可信网络

网络安全是未来网络将要面对的重要问题。目前网络安全问题的本源是现有网络体系架构的设计是基于相互信任的前提，面对网络安全频发的现状，只能通过被动打补丁的形式去逐一解决。这些方案在一定程度对部分攻击进行了防御，但都存在中心化问题。

产业各方都在探索从网络架构层面来实现内生安全。目前行业内已经提出多种基于区块链的去中心可信网络技术来保证终端标识以及路由交换信息的可信性，并已经开展试验网验证。该架构使用联盟链提供去中心化的IP地址分配、 所有权管理和资源映射功能，网络中IP地址、AS号、域名映射关系等信息的变更可以理解为一次交易，交易会导致账本状态的改变，记录网络数据映射关系的账本由若干个组织的网络基础设施共同维护。这种新技术引入在实现网络内生安全，避免恶意网络攻击或者因配置失误造成的网络故障等方面提供了一种可信网络的可行性实践。

综上所述，在面向2030年的中长期网络发展的研究过程中，考虑到未来信息基础设施具备数字孪生、智能内生、安全内生等内生基因，具备自组织、自优化、自学习、自免疫、自进化等关键特征，以“三层三面”构建的泛在超融合网络体系架构，这将推动网络基础设施从 “网络连接能力平台”向“新基建融合服务平台”方向升级演进。
责任编辑：tzh