下一代互联网发展概述

张孝荣  腾讯研究院总监

王一博  腾讯研究院助理研究员

 下一代网络,又称新一代网络。从广义上来说,泛指下一代融合网,泛指不同于当前的,大量采用新技术的,以IP为中心,同事支持语音、数据和多媒体业务的融合网络。这是一个内涵宽泛定义松散的术语,NGN的出现不是革命而是演进。

  与之相关的概念有NGN(下一代电信网)、NGI(下一代互联网)、语义网、三网融合等。下文将分别介绍。

(一)NGN(下一代电信网)

  从狭义来看,NGN(Next Generation Network的缩写)概念最早源于上世纪90年代末,专指下一代传统电信网(区别NGI)。它是电信史一块里程碑,标志着新一代电信网络时代的到来。它是指以软交换为控制层,兼容语音网、数据网和视频网络的开放体系架构。

  NGN能够实现与固定电话网(PSTN)、移动电话网(PLMN)、智能网(IN)、H.323 VoIP网络、互联网和3G网络等现有和未来的各种网络互通,能够让用户在各种网络之间无缝操作。例如,NGN网络同PSTN、PLMN、H.323 VoIP网络、3G网络以及其他下一代网络等互通可以为用户提供端到端的业务能力;NGN网络同Internet、CATV网络等互通可以为用户提供丰富的通信内容。

(二)NGI(下一代互联网)

  1、 美国的下一代因特网

  NGI(Next Generation Internet的缩写),指下一代因特网。NGI(Next Generation Internet)计划是美国总统克林顿在1996年10月6日宣布的。目标是将连接速率提高至今天Internet速率的100倍到1000倍。突破网络瓶颈的限制,解决交换机、路由器和局域网络之间的兼容问题。

  1997年10月,美国约40所大学和研究机构的代表在芝加哥商定共同开发Internet2。此后不久,即被采纳为NGI计划的一部分。

  Internet2是34所大学的研究机构在1996年创建的 ,拥有先进的主干网,在局域网范畴,一般称多达1Gb/s(每秒1000兆比特,1G=1000M)以上带宽的光纤网络为超高速网络。在核心骨干网,一级称2.5Gh/s以上的光纤网络为超高速网络。而Internet2 主干网带宽达到100G,主干网总带宽可扩展到8.8T。

  设计Internet2的目的是满足高等教育与科研的需要,开发下一代互联网高级网络应用项目。已经连接了60000多个科研机构,并且和超过50个国家的学术网互联。2013年,Internet2有330多个正式会员,会员按照不同的性质,分成四类,包括:高等教育机构、地区教育和科研网、从事教育和科研的非盈利组织(附属会员)和企业。在某种程度上,INTERNET2已经成为全球下一代互联网建设的代表名词。

2、中国的下一代互联网

  CNGI:中国下一代互联网(China's Next Generation Internet),即基于IPv6地址协议的互联网基础平台。目前互联网使用的是IPv4,其地址为32位编码,可提供的IP地址大约为40多亿个,目前基本分配完毕。IPv6采用128位地址长度,几乎可以不受限制地提供地址。

  1998年,CERNET的研究者在我国第一次搭建了IPV6试验床。

  2001年,在国家自然科学基金委的支持下,我国第一个下一代互联网地区试验网NFCNET在北京建成并通过验收。同年,57名院士上书国务院,提出应利用好下一代互联网发展的难得机遇,尽快推出我国的下一代互联网项目,加快下一代互联网研究与建设,占领下一代互联网的制高点。

  2003年,国务院批复了由国家发改委主导的8部委关于“关于推动我国下一代互联网有关工作的请示”,随后国家发改委正式批准中国下一代互联网示范工程(CNGI),CNGI项目开始实施。CNGI专家委由工程院牵头。我国下一代互联网由此正式进入了大规模研究及建设阶段。

  2004年12月底,初步建成CERNET2,它连接中国20个主要城市的25个核心节点,为数百所高校和科研单位提供下一代互联网的高速接入,并通过中国下一代互联网交换中心CNGI—6IX高速连接国外下一代互联网。

  2012年,为加快推进我国下一代互联网发展,党中央、国务院关于从战略高度给予重视,指导发改委、工信部、中国科学院等部门研究制定了《关于下一代互联网“十二五”发展建设的意见》。

  2015年,《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中提出,“拓展网络经济空间。实施“互联网+”行动计划。完善电信普遍服务机制,开展网络提速降费行动,超前布局下一代互联网。”

3、未来互联网设计FIND(Future Internet Design)和全球网络创新环境GENI(Global Environment for Networking Innovation)

  美国自然科学基金会NSF于2005年启动了两项新一代互联网研究计划: 未来互联网设计FIND(Future Internet Design)和全球网络创新环境GENI(Global Environment for Networking Innovation)。

  FIND计划的目的是让研究人员发挥自己的创新与能动性,设计一个全新的满足未来15年社会需求的网络。FIND每年召开两次项目工作会,会议分4个主题研讨: 信息层联网、灾害期间联网、高可靠性和限时传递的网络,以及易于管理的网络。

  GENI计划的目的则是构建一个全新的、安全的、能够连接所有设备的互联网,以促进互联网的发展,并刺激创新,促进经济增长。其目标是发现和评估可以作为21世纪互联网基础的新的革命性概念、示范和技术,建立一个用于研究未来互联网体系结构、服务和过渡的一个实验环境。并提供更多数量和更好质量的研究平台,将研究成果迅速转化为实际的产品和服务。使这些产品和服务能够提高国家未来的经济竞争力和国家安全,并且能够让当前的网络较快过渡到新的网络体系结构。

  GENI计划所设计的未来互联网将具有的特征包括:  值得社会信任、激发科学和工程革命、支持新技术融合、支持普适计算、成为物理世界和虚拟世界的桥梁,以及支持革命性服务和应用。

  欧盟也致力于下一代互联网的研究。2007年初,欧盟在其第七框架FP7中设立了“未来互联网研究和试验”(future  internet  re-search  and  experimentation)FIRE项目。FIRE是一项长期的试验驱动的原创性研究,涉及了未来互联网的概念、协议和体系结构、相关的科技、工业和社会经济学等方面。

(三)语义网

  1、语义网的提出及定义

  语义网是互联网研究者对下一代互联网的另一种称谓,是对现有互联网扩展。通过在信息中加入表示其含义 (即语义) 的内容,使计算机能够理解和处理,便于人和计算机之间的交互与合作。

  万维网 (简称WWW或Web) 是互联网最重要和最广泛的应用之一,利用万维网用户可以浏览互联网上所有的信息资源。但是,万维网存在两个明显的不足:一是计算机不能理解网页内容的语义;二是网上有用信息难找,即使借助功能强大的搜索引擎,查准率也比较低,它在帮助网民得到成批相关网页的同时,也夹杂了许多用户不需要的信息垃圾。

  存在这些问题的原因在于万维网现在采用的超文本标记语言(Hyper Text Markup Language,简称HTML),网页上的内容设计成专供人类浏览的,而非供计算机理解和处理的,因此无法为网民提供自动处理网上数据的功能。此外,万维网是按“网页的地址”,而非“内容的语义”来定位信息资源的,网上所有信息都是由不同的网站发布的,相同主题的信息分散在全球众多不同的服务器上,又缺少有效工具能将不同来源的相关信息综合起来,因此形成了一个个信息孤岛,查找自己所需的信息就像大海捞针一样困难。

  为使万维网迈上一个新的台阶,从此摆脱幼稚,走向成熟和真正的智能化,万维网创始人的麻省理工学院万维网协会主席 Tim Berners-Lee,发明了因特网超文本系统,于 2001年正式提出语义万维网 (Semantic Web,简称语义网)。

 2、语义网的优点

  语义网是对万维网本质的变革,它的主要开发任务是使数据更加便于电脑进行处理和查找。其最终目标是让用户成全能的上帝,对因特网上的海量资源达到几乎无所不知的程度,计算机可以在这些资源中找到你所需要的信息,从而将万维网中一个个现存的信息孤岛,发展成一个巨大的数据库。

  例如:在进行在线登记参加会议时,会议主办方在网站上列出了时间、地点,以及附近宾馆的打折信息。如果使用万维网的话,此时必须上网查看时间表,并进行拷贝和粘贴,然后打电话或在线预订机票和宾馆等。但假如使用的是语义网,那么一切都变得很简单了,此时安装在计算机上的软件会自动替完成上述步骤,所做的仅仅是用鼠标按几个按钮而已。

  语义网将使人类从搜索相关网页的繁重劳动中解放出来。因为语义网中的计算机能利用自己的智能软件,在搜索数以万计的网页时,通过“智能代理”从中筛选出相关的有用信息。而不像现在的万维网,只罗列出数以万计的无用搜索结果。

  例如: 在浏览新闻时,语义网将给每一篇新闻报道贴上标签,分门别类地详细描述哪句是作者、哪句是导语、哪句是标题。这样如果在搜索引擎里输入“丁玲的作品”,就可以轻松找到丁玲的作品,而不是关于她的文章。

3、语义网的关键技术

  语义网的实现需要三大关键技术的支持: XML、RDF和Ontology。

  (1)XML。XML作为语法层,可以让信息提供者根据需要,自行定义标记及属性名,从而使XML文件的结构可以复杂到任意程度。RDF是W3C组织推荐使用的用来描述资源及其之间关系的语言规范,具有简单、易扩展、开放性、易交换和易综合等特点。

  (2)RDF。RDF的目标是为Web资源描述提供一种通用框架,它以一种机器可理解的方式被表示出来,可以很方便的进行数据交换。

  (3)Ontology (本体或本体论)。Ontology原本是一个哲学上的概念,用于研究客观世界本质。目前Ontology已经被广泛应用到包括计算机科学、电子工程、远程教育、电子商务、智能检索、数据挖掘等在内的诸多领域。它是一份正式定义名词之间关系的文档或文件。用于定义对象的类别及其之间的关系,完成语义网的关键目标即“机器可理解”。

(四)三网融合

  1、三网融合的提出及定义

  我国十一五规划中,首次对三网融合的概念进行了界定:“三网融合是指电信网、计算机网、广播电视网打破各自界限,在业务应用方面进行融合。三个网络在技术上趋向一致,网络层面实现互联互通,业务层面互相渗透和交叉,有利于实现网络资源最大程度的共享”。

  国内对三网融合思路的提出由来已久,可以追溯到1998年,为了节约网络建设资源、避免重复和浪费,就有很多人发出要对现有网络进行融合的构思,三网融合的计划正式被提上国是日程。国家在发布“九五”、“十五”和“十一五”规划中,三网融合都位列其中,其后历经多年,三网融合被赋予时代特征,在政策层面不断丰富内涵。“十二五”规划中明确的把三网融合作为全面提高信息化水平的重要手段进行定位,彰显出三网融合在国家战略层面发展不可替代的重要性,也为三网融合在今后的发展提出了明确的方向和目标。

2、融合内涵

  三网融合是指电信网、计算机网、广播电视网三大网络通过资源共享、信息共享、优势互补等方式融合起来,共同提供统一的业务。融合后的网络对用户是透明的,用户在业务使用过程中只需关心他所获得服务的质量,而无需关心正在为他提供服务的是哪一个网络。

  三网融合具有以前任何一种网络都无法比拟的优势。它既能够通过一套终端平台同时向用户呈现多种业务,有效地降低操作难度和复杂性,减少用户的购买成本,降低业务的使用门槛,又能够简化网络管理、强化业务管理;它既继承了原有的话音、数据和视频业务,又能够通过网络的整合,衍生出图文电视、VoIP(VoiceoverInternetProtocol)、视频邮件和网络游戏等更加丰富的增值业务类型;它既能够解决电信运营商业务发展瓶颈,又能够解决广播电视网络盈利模式匮乏的问题;它既能够减少基础建设投入,又能够增强业务安全性。

  三网融合的内涵是动态变化和不断发展的。我国对三网融合的认识也从“三网合一”走向“三网趋同”。“三网趋同”是对“三网合一”的反思。广电、电信和互联网不是谁吃掉谁的问题,是体制和政策上不断调整,业务上不断融合,技术上不断趋同的历史过程。

3、国外的三网融合战略

  很多发达国家早已开展网络融合的相关工作。对于电信业和广电业混业经营的现状,为了避免垄断和推动行业的整体发展,美国成立了联邦电信委员会,它是独立于广播电视、电信进行管理的监管机构,政府的态度经历了从开始反对到后来支持的变化。

  为了在融合过程中有效地发挥管理和引导作用,2003年英国成立了通信业管理机构。监管了原有电信、电视、广播、无线电等多个行业,大大推进了融合产业的发展。英国电信公司作为英国最大的网络运营商,在提供互联网、电话等通信服务的基础上,开办了自己的网络电视频道。同时,著名的英国广播公司(BBC)也进军网络,推出在线电视,凭借内容优势吸引了大批网络用户。

  法国的电信和广播电视彼此是对称开放的,融合发展是主旋律,在网络融合上直接走了快车道。随着法国各运营商加快投资光纤网络,估计到2014年,将有50%以上的家庭选择三网融合的服务。

  2001年日本推出了《电信业务利用放送法》,目的是在网络融合的过渡时期,使利用电信设备播放电视合法化,2002年出台的《关于促进电信和广播电视融合技术开发的法律》,把网络融合技术定义为“把利用因特网的电信传输和通过数字信号播放的电视融合在一起,并成为融合基础的电信广电技术”。

4、三网融合所面临的问题

  4.1 技术问题

  从国外网络融合的情况来看,现有的任何一个网络在短期内不可能胜任其他两网的功能,这是因为网络都是根据具体的业务需求而设计的,很难满足其他应用的要求。随着三网融合的推进,将会遇到许多技术问题,简单归纳如下:

  (1)传输的宽带化。骨干网传输的宽带化是三网融合的重要基础,但采用何种传输方式还没有统一观点。

  (2)交换的高指标。高性能的宽带交换机是三网融合的关键。根据以往的实践经验,网络阻塞的瓶颈在于网络交换机。随着三网融合业务的开展和大数据流的出现以及广电业务的市场化,三高网络交换机(高交换速度、高网络吞吐量、高QoS)的性能将是三网融合的重要指标,也是网络融合需要解决的主要问题之一。

  (3)“最后一公里”问题。用户的宽带接入问题,又称“最后一公里”问题,是三网融合的难点,问题的关键是用户如何通过统一的接入设备来实现已有的三网业务。

 4.2 社会问题

  (1)行业监管责任需要明确。目前,广电网、电信网分属2个行业主管部门,广电部门作为意识形态部门,除了具有三网融合中的网络传输任务外,还承担着维护国家文化安全、信息安全的任务。为了避免三网融合中出现无休止的争论,需要一个组织来监管三网融合中在国家文化安全、信息安全、市场拓展、产业布局、行业规范等方面产生的一系列问题。

  (2)内容信息监管需要改进。三网融合中内容信息的监管是一大难题,按照我国国情,三网的信息管理不能等同对待,否则会阻碍发展。

  (3)业务融合面临挑战。由于设计目标不同,广电网和电信网的网络结构不同,所采用的技术和业务的重点也不相同,在业务融合的过程中会面临许多意想不到的问题。所以,业务融合不仅仅是机遇,更是挑战。

  (4)行业标准需要统一。电信网、计算机网和广电网各自有不同的技术规范、网络结构和管理理念。三网的技术标准缺乏兼容性、透明性、互联互通性,三网网间的费用结算也存在差异性,所以,国家有必要统一规划,制定统一的行业标准和网间结算标准来避免重复建设、无序竞争,克服互联互通的障碍。

5、结束语

  三网融合的基础是互联网。今天,电信和广电部门的主要业务都正在迅速转移到互联网上,面向广大消费者的数据业务运营在互联网上,使互联网成为电信行业的基础网络。网络电视台和新媒体技术的快速发展,为电信业带来了无限商机。

  三网融合对人类社会进步和社会先进性将产生难以估量的重大影响,将进一步改变人类学习、工作和生活的方式,给信息产业的内容、技术和服务带来全新发展和创新思路。国内外三网融合的实践经验表明,三网融合是一个不断探索、发展和演进的过程,虽然融合之路艰辛曲折,但目标清晰明确,人们期盼的三网融合终将实现。

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