固定網(wǎng)絡(luò)具有大帶寬、低延遲、高穩(wěn)定性和靈活性等優(yōu)勢(shì)，能夠提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，因此得到了廣泛應(yīng)用。然而在固定網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中，始終沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行技術(shù)的代際劃分，這在一定程度上限制了固定網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。為此，我們根據(jù)不同發(fā)展階段的特點(diǎn)，將固定網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程劃分為5個(gè)階段。目前，固定網(wǎng)絡(luò)正在進(jìn)入第五代固定網(wǎng)絡(luò)時(shí)代(F5G)。

如果將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)看作是“空中一張網(wǎng)”，那么固定網(wǎng)絡(luò)就可以看作是“地上一張網(wǎng)”，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同能夠提供更好的性能與用戶(hù)體驗(yàn)。相比于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，固定網(wǎng)絡(luò)能夠提供更大的帶寬和更高的可用性。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展需要依托固定網(wǎng)絡(luò)，光纖是無(wú)線基站的最佳連接介質(zhì)，具有大帶寬、廣覆蓋和低延遲等特征的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需要通過(guò)光纖接入和承載。F5G能夠提高通信速度和用戶(hù)體驗(yàn)，提供千兆接入，保證時(shí)延和可靠性，實(shí)現(xiàn)光纖連接任何地方和任何事物(FTTE，F(xiàn)iber-To-The-Everywhere-and-Everything)。當(dāng)前固定網(wǎng)絡(luò)亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)基于更高速率和更靈活的光傳輸技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模組網(wǎng)和管控。

針對(duì)該問(wèn)題，本文總結(jié)并提出了不同網(wǎng)絡(luò)層次的技術(shù)需求，其中包括數(shù)據(jù)傳輸層面、管道協(xié)議層面以及業(yè)務(wù)協(xié)議層面。

固定網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段自19世紀(jì)以來(lái)，固定網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展了100多年。類(lèi)似無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)代劃分，根據(jù)不同時(shí)期固定網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征，也可以將其發(fā)展歷程劃分為5個(gè)階段，如圖1所示。

圖1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的5個(gè)階段

第一代固定網(wǎng)絡(luò)是電話網(wǎng)。該時(shí)期從電話網(wǎng)誕生一直持續(xù)到20世紀(jì)末，經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)。在該時(shí)期內(nèi)，撥號(hào)接入和ISDN發(fā)展速度非常緩慢，僅能支持音頻服務(wù)和撥號(hào)呼叫。該階段已經(jīng)形成一個(gè)較完整的電話網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，并且其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及控制信號(hào)能夠很好地適配全球網(wǎng)絡(luò)，這標(biāo)志著電信全球化的開(kāi)始。第二代固定網(wǎng)絡(luò)是寬帶時(shí)代。該時(shí)期從20世紀(jì)末到21世紀(jì)初，隨著互聯(lián)網(wǎng)以及ADSL技術(shù)的推廣，固定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，寬帶時(shí)代正式開(kāi)始。個(gè)人電腦和瀏覽器的普及推動(dòng)了互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，固定網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用由電話擴(kuò)展到了電子郵件、搜索引擎以及網(wǎng)頁(yè)瀏覽等。第三代固定網(wǎng)絡(luò)是下一代接入網(wǎng)(NGA)時(shí)代，由互聯(lián)網(wǎng)和寬帶網(wǎng)絡(luò)共同推進(jìn)。從2005年開(kāi)始，運(yùn)營(yíng)商提供基于寬帶網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，固網(wǎng)的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)都出現(xiàn)巨大的變化。由于傳統(tǒng)ADSL技術(shù)和原有電話網(wǎng)的架構(gòu)無(wú)法支撐“寬帶”業(yè)務(wù)，因此引入VDSL技術(shù)。20世紀(jì)70年代，光纖通信技術(shù)出現(xiàn)，并且在接入網(wǎng)中得到首次應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)FTTx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。第四代固定網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志是4K高清和光纖寬帶。2010年左右，隨著光纖取代銅纜，GPON等光寬帶接入技術(shù)得到了快速發(fā)展。2012年，4K高清信號(hào)的出現(xiàn)，需要不低于100Mbit/s的寬帶網(wǎng)絡(luò)。由于光接入網(wǎng)具有高帶寬、穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和能夠長(zhǎng)期發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，因此得到運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注，從而全面展開(kāi)第四代固網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)了全球光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。第五代固定網(wǎng)絡(luò)需要上下行速率達(dá)到千兆及以上，時(shí)延降低到100μs以下。F5G率先進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，主要的業(yè)務(wù)應(yīng)用包括基于千兆網(wǎng)絡(luò)的高清視頻通信、VR服務(wù)等。其具備的千兆接入能力不僅能夠應(yīng)用于家庭中，也可以延伸到各種行業(yè)，例如企業(yè)、銀行、工業(yè)等。與第四代相比，第五代光纖帶寬提高了10倍，并且具有超高可靠性、超低時(shí)延等優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

F5G的主要特征F5G的主要特征有3個(gè)，分別是超大帶寬(eFBB,Enhanced Fixed BroadBand)、全光連接(FFC,Full-Fiber Connection)和極致體驗(yàn)(GRE,Guaranteed Reliable Experience)，如圖2所示。

圖2 F5G的主要特征

超大帶寬(eFBB)：支持高速、大容量通信和高頻譜效率的業(yè)務(wù)需求。與F4G光纖帶寬相比，以10GPON為代表的光纖接入技術(shù)使得F5G的帶寬提高了10倍以上，網(wǎng)絡(luò)帶寬具備上下行對(duì)稱(chēng)千兆寬帶能力。Wi-Fi6技術(shù)將“最后10米”進(jìn)行千兆連接，用戶(hù)可以連接到數(shù)據(jù)中心，享受高帶寬體驗(yàn)。全面部署200Gbit/s和400Gbit/s單波長(zhǎng)OTN，廣泛應(yīng)用C波段和L波段，不斷提高OTN容量，實(shí)現(xiàn)單光纖40Tbit/s以上高性能傳輸。OTN負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)中心互連，甚至提供數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器之間的高速連接。

全光連接(FFC)：支持高覆蓋連通性擴(kuò)展和高海量密集通信的業(yè)務(wù)需求。F5G使用全覆蓋的光纖基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)支持無(wú)處不在的連接。服務(wù)場(chǎng)景得到了擴(kuò)展，連接數(shù)量增加了100倍以上，實(shí)現(xiàn)了全光纖連接的時(shí)代。在業(yè)務(wù)服務(wù)領(lǐng)域，OTN降低了容器粒度，提供了小至2Mbit/s的連接，引導(dǎo)了MSTP業(yè)務(wù)的遷移方向，解決了傳統(tǒng)以太網(wǎng)、VPN、SD-WAN專(zhuān)線業(yè)務(wù)的質(zhì)量弱點(diǎn)，能夠提供高質(zhì)量的專(zhuān)線服務(wù)。在許多不同的場(chǎng)景中，向全光纖連接過(guò)渡時(shí)，可減少所需的網(wǎng)絡(luò)聚合點(diǎn)數(shù)目，為運(yùn)營(yíng)商減少實(shí)際中心局(CO,center office)數(shù)目和簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)。接入和傳輸之間的邊界將變得模糊，F(xiàn)5G預(yù)計(jì)將在這兩層之間實(shí)現(xiàn)更緊密的協(xié)調(diào)。

極致體驗(yàn)(GRE)：支持低延遲、高可靠和高可用性通信、高運(yùn)行效率的業(yè)務(wù)需求。網(wǎng)絡(luò)依托光纖獨(dú)特的高質(zhì)量傳輸能力，支持近乎零丟包、微秒級(jí)延遲和抖動(dòng)，配合人工智能和大數(shù)據(jù)支持的智能運(yùn)維，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)極致服務(wù)體驗(yàn)的需求。特別是對(duì)于高帶寬、延遲敏感、包丟失敏感的服務(wù)，如高清視頻、云VR和云游戲，需要在OTN、PON和Wi-Fi上進(jìn)行毫秒級(jí)低延遲傳輸，需要智能實(shí)時(shí)的服務(wù)識(shí)別和高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)資源分配。專(zhuān)線服務(wù)和其他行業(yè)應(yīng)用程序服務(wù)需要穩(wěn)定可靠的帶寬、毫秒級(jí)延遲和高可用性來(lái)支持SLA承諾，網(wǎng)絡(luò)需要具有靈活的E2E容量預(yù)留和隔離能力。移動(dòng)承載業(yè)務(wù)還需要高帶寬、毫秒級(jí)低延遲、高可靠性組網(wǎng)和高精度時(shí)鐘同步技術(shù)，以確保各種移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的質(zhì)量。

典型應(yīng)用場(chǎng)景由于光網(wǎng)絡(luò)具有傳輸速度快、傳輸距離長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，為支撐F5G的3個(gè)特征，需要使用全光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)承載。F5G能夠支持并推動(dòng)一些新興應(yīng)用場(chǎng)景，主要包括云VR、云企業(yè)、在線游戲、在線醫(yī)療、智能工廠等。下面介紹3個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景。

云VR

獨(dú)立信道的云VR傳輸如圖3所示。云VR就是在VR服務(wù)中引入云計(jì)算和云渲染技術(shù)。VR服務(wù)對(duì)帶寬、時(shí)延、丟包率等網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)敏感，云VR就是將云端的視頻和音頻進(jìn)行編碼、壓縮，然后通過(guò)高速可靠的網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶(hù)終端，用戶(hù)本地不需要具備高性能的渲染設(shè)備。為保證良好的VR體驗(yàn)，VR流量需要通過(guò)專(zhuān)用的VR服務(wù)信道進(jìn)行傳輸，因此需要進(jìn)行業(yè)務(wù)識(shí)別。骨干網(wǎng)中也是通過(guò)專(zhuān)用的VR服務(wù)信道傳輸。

圖3 獨(dú)立信道的云VR傳輸

高質(zhì)量專(zhuān)線

高質(zhì)量專(zhuān)線服務(wù)如圖4所示。對(duì)于一些有特殊需求的行業(yè)或者部門(mén)，需要提供專(zhuān)線服務(wù)。對(duì)于證券和期貨行業(yè)，為保證交易工作的連續(xù)性，需要從營(yíng)業(yè)廳到總部具有雙線冗余;對(duì)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)，需要進(jìn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療等服務(wù)，大量的醫(yī)學(xué)圖像等數(shù)據(jù)需要上傳和下載，需要穩(wěn)定的高帶寬專(zhuān)線;隨著企業(yè)數(shù)字化發(fā)展，企業(yè)對(duì)云化專(zhuān)線提出了更高的要求。云專(zhuān)線需要具備帶寬保證、低時(shí)延、高鏈路可用性、靈活訪問(wèn)和高效管控等功能。

圖4 高質(zhì)量專(zhuān)線服務(wù)

住宅場(chǎng)景寬帶應(yīng)用

如圖5所示，在住宅中，寬帶網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用包括在線教育、在線游戲、在線會(huì)議等。通過(guò)使用寬帶網(wǎng)絡(luò)組件對(duì)一些高需求的帶寬應(yīng)用進(jìn)行識(shí)別，并且為這些業(yè)務(wù)在終端和云之間提供質(zhì)量較高的網(wǎng)絡(luò)資源，以提升用戶(hù)體驗(yàn)，所有的組件和網(wǎng)絡(luò)資源等都是由端到端控制平面進(jìn)行統(tǒng)一管理。

圖5 住宅場(chǎng)景寬帶應(yīng)用

F5G挑戰(zhàn)與關(guān)鍵技術(shù)隨著固定網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)一定是具有海量連接、超大帶寬特征的端到端大規(guī)模全光網(wǎng)絡(luò)。為保障用戶(hù)的極致體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化，目前已有技術(shù)無(wú)法支撐F5G的核心需求，不同層面的關(guān)鍵技術(shù)亟需創(chuàng)新。其中，新一代管道協(xié)議尤為重要。

在F5G甚至F6G時(shí)代，在百萬(wàn)級(jí)連接的場(chǎng)景下，業(yè)務(wù)的高動(dòng)態(tài)并發(fā)是一個(gè)重要特征，由此引發(fā)業(yè)務(wù)編排、快速路由建拆、業(yè)務(wù)并發(fā)重構(gòu)等一系列問(wèn)題;為保證用戶(hù)極致體驗(yàn)，需要實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)感知、確定性網(wǎng)絡(luò)、光網(wǎng)安全等;同時(shí)，數(shù)據(jù)層面的傳送、接入技術(shù)等也需要升級(jí)創(chuàng)新。針對(duì)不同層次的技術(shù)需求，F(xiàn)5G中關(guān)鍵技術(shù)可分為業(yè)務(wù)協(xié)議層、管道協(xié)議層、數(shù)據(jù)傳輸層，如圖6所示。

圖6 F5G中的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)傳輸層關(guān)鍵技術(shù)

在數(shù)據(jù)傳輸層，針對(duì)業(yè)務(wù)流量和網(wǎng)絡(luò)帶寬持續(xù)增長(zhǎng)帶來(lái)的運(yùn)營(yíng)問(wèn)題，200G/400G/800G等高速線路傳輸技術(shù)在100G基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)容量、降低每比特光傳輸成本和功耗，主要手段包括提高線路波特率、使用高階調(diào)制和多子載波。

傳統(tǒng)光傳送網(wǎng)(OTN)采用光層波分復(fù)用、電層時(shí)分復(fù)用的方式，具有大容量、長(zhǎng)距離等優(yōu)勢(shì)。隨著用戶(hù)數(shù)量和業(yè)務(wù)數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)OTN帶寬粒度大，難以實(shí)現(xiàn)帶寬的靈活調(diào)整。針對(duì)該問(wèn)題，提出OSU靈活管道技術(shù)，在保持OTN的超低時(shí)延、超高可靠性的同時(shí)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了超小帶寬粒度(2Mbit/s)、按需無(wú)級(jí)無(wú)損帶寬調(diào)整的能力，達(dá)到100%的帶寬利用率。

10GPON和Wi-Fi6是F5G的代表技術(shù)。隨著對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能要求的提高，當(dāng)前GPON技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)未來(lái)高帶寬需求。針對(duì)該問(wèn)題，10GPON技術(shù)能夠提供足夠帶寬，提高分光比和傳輸距離。已有Wi-Fi技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前高速度、低延時(shí)、大容量、安全性和節(jié)能等需求。針對(duì)該問(wèn)題，Wi-Fi6技術(shù)主要使用OFDMA、MU-MIMO等技術(shù)，能夠提高頻譜效率和密集用戶(hù)條件下吞吐量，最多可同時(shí)與8臺(tái)設(shè)備通信。

在光網(wǎng)絡(luò)通信速率和距離全面提升的同時(shí)，光纖防護(hù)弱和光纖竊聽(tīng)技術(shù)日益成熟，使得光纖通信安全問(wèn)題日益突出。針對(duì)傳統(tǒng)安全傳輸中密鑰管理復(fù)雜、線路開(kāi)銷(xiāo)無(wú)防護(hù)、配置維護(hù)復(fù)雜等問(wèn)題，面向波分和接入光內(nèi)生安全技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)零密鑰管理、信號(hào)全防護(hù)以及零配置的優(yōu)勢(shì)，保證用戶(hù)的端到端安全可靠傳輸。

管道協(xié)議層關(guān)鍵技術(shù)

在管道協(xié)議層，F(xiàn)5G中的連接數(shù)量、網(wǎng)元數(shù)量都是巨大的。當(dāng)前路由策略難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的充分利用和快速路由。針對(duì)該問(wèn)題，筆者提出面向海量連接的輕量化路由協(xié)議。一種思路是結(jié)合SDN和段路由(SR,Segment Routing)的思想，區(qū)別于傳統(tǒng)路由協(xié)議中所有節(jié)點(diǎn)處理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，將集中式和分布式方法相結(jié)合，部分節(jié)點(diǎn)具有標(biāo)識(shí)的功能，從而避免由于網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)引起的不穩(wěn)定性，適用于大規(guī)模組網(wǎng)的場(chǎng)景。

F5G中OSU傳輸粒度變小，單根光纖可承載的業(yè)務(wù)數(shù)量大幅增長(zhǎng)，單次斷纖對(duì)大量業(yè)務(wù)造成影響。針對(duì)該問(wèn)題，為保證用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量盡可能不受影響，筆者提出面向海量連接的高并發(fā)業(yè)務(wù)重構(gòu)技術(shù)。研究在海量連接的場(chǎng)景下，如何對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行高并發(fā)重構(gòu)，盡可能減小網(wǎng)絡(luò)流量調(diào)度影響，在硬件一定約束下，確保多業(yè)務(wù)并發(fā)重構(gòu)的性能。探索如何降低資源沖突帶來(lái)的擁塞問(wèn)題，保證帶寬資源的合理應(yīng)用。

目前已有技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明傳輸，管道的作用僅僅停留在傳送層面，并且網(wǎng)絡(luò)中帶寬、時(shí)延、故障恢復(fù)時(shí)間等的不確定性，無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)極致體驗(yàn)的需求。針對(duì)該問(wèn)題，筆者提出業(yè)務(wù)感知的多維資源確定性網(wǎng)絡(luò)。業(yè)務(wù)感知信道能夠?qū)I(yè)務(wù)進(jìn)行識(shí)別，針對(duì)業(yè)務(wù)不同需求實(shí)現(xiàn)端到端管控;確定性網(wǎng)絡(luò)為用戶(hù)提供準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)建立時(shí)間，在故障場(chǎng)景下提供準(zhǔn)確的故障恢復(fù)時(shí)間等，保障確定性連接控制。

OSU技術(shù)將ODU劃分為更小的粒度，使得連接數(shù)量增加10倍以上，隨著用戶(hù)數(shù)量增加，多顆粒業(yè)務(wù)調(diào)度可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量不均衡、光節(jié)點(diǎn)容量利用率低。針對(duì)該問(wèn)題，筆者提出面向OSU的多粒度流量疏導(dǎo)。研究小粒度傳輸對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量帶來(lái)的影響，在虛擬拓?fù)浜臀锢硗負(fù)渖显O(shè)計(jì)合理的路由和波長(zhǎng)分配方案，將多個(gè)低速業(yè)務(wù)匯聚到高速光路中，以降低網(wǎng)絡(luò)成本、提升光節(jié)點(diǎn)容量利用率。

F5G中設(shè)備、層次等具有多樣性，導(dǎo)致端到端之間不同傳輸機(jī)制、傳輸對(duì)象、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等無(wú)法進(jìn)行適配，并且對(duì)于不同的業(yè)務(wù)，其需求(如大帶寬、低延遲、廣連接)不同，因此難以對(duì)其進(jìn)行傳輸。針對(duì)該問(wèn)題，筆者提出跨層域多粒度傳輸管道適配技術(shù)。將網(wǎng)絡(luò)劃分為一個(gè)個(gè)邏輯獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)切片。使用網(wǎng)絡(luò)切片對(duì)不同業(yè)務(wù)進(jìn)行傳輸，不同切片之間互相隔離，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的按需分配，以及管道適配不同業(yè)務(wù)需求。

業(yè)務(wù)協(xié)議層關(guān)鍵技術(shù)

在業(yè)務(wù)協(xié)議層上，為保障服務(wù)質(zhì)量，需要傳送與計(jì)算、存儲(chǔ)資源共同作用。各類(lèi)云計(jì)算平臺(tái)的分段管理使得資源協(xié)同控制困難，難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的智能調(diào)度和最優(yōu)化部署。如何構(gòu)建面向計(jì)算傳送資源的網(wǎng)絡(luò)智能協(xié)同控制體系，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源效率最優(yōu)化的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題，筆者提出計(jì)算存儲(chǔ)傳送資源融合技術(shù)。研究多維度網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化機(jī)理及統(tǒng)一度量方法，探索面向資源融合的網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)同控制方案，實(shí)現(xiàn)云內(nèi)和云間資源的智能協(xié)同控制。

為滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)的差異化需求，需要將物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)邏輯獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)。不同業(yè)務(wù)之間需要互相隔離且能夠獨(dú)立運(yùn)維以滿(mǎn)足可靠性要求，如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的按需分配并實(shí)現(xiàn)端到端安全承載，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題，筆者提出端到端虛擬化安全切片技術(shù)。研究網(wǎng)絡(luò)切片的可靠控制和管理方案，建立應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的切片端到端安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，探索不同類(lèi)型切片之間安全風(fēng)險(xiǎn)的相互作用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片的安全隔離。

5G的核心需求之一是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的端到端部署，但5G基站依賴(lài)于固定網(wǎng)絡(luò)，僅依靠其自身無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全的端到端部署。針對(duì)該問(wèn)題，筆者提出輕量級(jí)端到端業(yè)務(wù)管理編排技術(shù)。主要功能是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)自動(dòng)開(kāi)通，向下調(diào)用控制器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，獲取全網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，呈現(xiàn)所有設(shè)備狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)，完成業(yè)務(wù)端到端的快速部署，對(duì)于復(fù)雜業(yè)務(wù)，可對(duì)其進(jìn)行分解，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)向智能化和運(yùn)營(yíng)智慧化的方向發(fā)展。

未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)F5G面臨的發(fā)展機(jī)遇包括相關(guān)端側(cè)的設(shè)備升級(jí)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化推動(dòng)等。F5G能夠助力光聯(lián)萬(wàn)物，支持更多新型應(yīng)用場(chǎng)景，如智能工廠、智慧教育、智慧城市等，實(shí)現(xiàn)上千臺(tái)設(shè)備的連接、海量數(shù)據(jù)的微秒級(jí)傳輸?shù)?。F5G可應(yīng)用于大帶寬、低時(shí)延、高安全的場(chǎng)景，5G可應(yīng)用于高移動(dòng)、多連接的場(chǎng)景。為構(gòu)筑“新基建”，F(xiàn)5G和5G在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下相互補(bǔ)充。F5G既能作為5G傳輸網(wǎng)中的支撐，又能與5G協(xié)同，滿(mǎn)足不同行業(yè)對(duì)固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合的需求，極大地提高用戶(hù)體驗(yàn)，推動(dòng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量增長(zhǎng)。

同時(shí)，F(xiàn)5G的發(fā)展也面臨著許多挑戰(zhàn)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是網(wǎng)絡(luò)成本高。F5G大帶寬的特征需要新建海量站點(diǎn)，并且從站點(diǎn)、接入、匯聚到核心機(jī)房需要進(jìn)行設(shè)備升級(jí)，拓寬端到端管道;低時(shí)延的特征需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，云端算力、應(yīng)用等需要下沉到接入、匯聚、核心等機(jī)房以及用戶(hù)端，形成分布式邊緣節(jié)點(diǎn)。二是運(yùn)維效率低。傳統(tǒng)運(yùn)維模式依賴(lài)于用戶(hù)投訴、上門(mén)維修處理，依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行故障定位處理。對(duì)于海量設(shè)備和廣連接的場(chǎng)景，需要將網(wǎng)絡(luò)資源可視化，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)感知，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)維模式，完成智能故障預(yù)測(cè)、故障定位和故障處理。三是全光連接難。為實(shí)現(xiàn)全光連接、光纖到桌面和機(jī)器等，需要在現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)上，對(duì)光終端、光接入、光傳送等層面進(jìn)行升級(jí)，從而為個(gè)人、家庭、企業(yè)帶來(lái)智能、超寬、高速的全光網(wǎng)絡(luò)。四是行業(yè)認(rèn)可慢。涉及新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、新的技術(shù)解決方案等，需要提前完成知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局;一系列關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，存在巨大學(xué)術(shù)創(chuàng)新空間;行業(yè)認(rèn)可需要一系列國(guó)際/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制訂和產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成，過(guò)程緩慢。

現(xiàn)階段固定網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)入F5G時(shí)代，業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求越來(lái)越高。針對(duì)F5G發(fā)展方向，大規(guī)模、多粒度組網(wǎng)一定是未來(lái)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的核心特征，由此帶來(lái)不同層面的傳輸控制問(wèn)題。針對(duì)F5G的核心需求，本文分析了已有技術(shù)的不足，總結(jié)了數(shù)據(jù)傳輸層面、管道協(xié)議層面以及業(yè)務(wù)協(xié)議層面的關(guān)鍵技術(shù)需求。通過(guò)這些技術(shù)的協(xié)同攻關(guān)，能夠滿(mǎn)足F5G的三大特征以及未來(lái)F5G應(yīng)用中的業(yè)務(wù)需求。(本文作者均來(lái)自北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院)