序言

　　數(shù)字化生存已經是當今社會的主要特征�；ヂ�(lián)網帶來的變革不僅改變了我們的生活方式，更是深刻改變甚至顛覆了傳統(tǒng)行業(yè)。這一變革還遠沒有停止，隨著萬物互聯(lián)時代的到來，物理世界和數(shù)字世界的融合將構建一個全連接的數(shù)字化社會。信息通信網絡及其產業(yè)作為數(shù)字化的基石，正面臨重構的機遇與挑戰(zhàn)。“寬帶中國”、“互聯(lián)網+”以及“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略的出臺，正是應對數(shù)字化生存所帶來挑戰(zhàn)的直接體現(xiàn)。

　　回顧2015，信息消費持續(xù)升溫，網絡建設穩(wěn)步發(fā)展，LTE建設大潮未落，5G標準研究逐漸發(fā)力，云計算大數(shù)據(jù)熱度未減，SDN/NFV方興未艾，新業(yè)務新技術新需求層出不窮。鑒往知來，礎潤而雨，未來信息通信網絡將呈現(xiàn)以云網集成、“無限”體驗、軟件定義、增強智能、萬物互聯(lián)、開放創(chuàng)新、泛在安全以及暢行節(jié)能為特征的發(fā)展趨勢。

　　在未來網絡架構中，大量的網絡功能將在邊緣實現(xiàn)云化，因此網絡和業(yè)務資源的部署將轉向各種類型的數(shù)據(jù)中心，而云技術和網絡技術的結合則構成了集成云網絡（CIN -- Cloud Integrated Network）。CIN支持網絡可編程、多租戶和彈性，并實現(xiàn)SDN、NFV和云平臺的無縫結合。低時延和高吞吐的業(yè)務必須靠近用戶，從而形成邊際云節(jié)點，并提供高帶寬連接。寬帶接入作為用戶獲取服務的手段，逐漸統(tǒng)一到“短無線”和“長有線”的融合接入方式。“短無線”是指用戶終端的最終接入手段無線化，使得用戶的接入更加方便；“長有線”是指有線寬帶接入盡可能地靠近用戶終端，保障用戶接入的高帶寬需求，從而提升用戶體驗，降低建網成本。此外，云計算和IoT技術的普及將在網絡中產生大量的數(shù)據(jù)，借助大數(shù)據(jù)技術增強網絡的智能，進而加速業(yè)務的自動化過程甚至促生新的通信業(yè)務。

　　未來網絡的邊緣節(jié)點將形成統(tǒng)一的分布式數(shù)據(jù)中心，運營商采用SDN/NFV技術在網絡的邊緣實現(xiàn)各種各樣的網絡功能，比如vCPE、vCDN、vRAN和vBNG等，稱為“軟邊緣”。在網絡的核心則充分利用硬件的高速轉發(fā)性能，實現(xiàn)簡單、面向連接、大顆粒度的業(yè)務流高速轉發(fā)，稱為“硬核心”。網絡操作系統(tǒng)提供集中化的控制平面，貫穿整個邊緣和核心網絡，為各種分布式業(yè)務、網絡和設備建立連接。通過對網絡切片，操作系統(tǒng)建立網絡的邏輯視圖，形成各種虛擬網絡，從而將網絡真正地抽象出來。

　　未來的接入網絡不僅需要以經濟成本提供用戶所需的更大業(yè)務帶寬，滿足千倍流量增長的需求，而且還需要滿足百倍于人人通信數(shù)量級的物物連接數(shù)，以及人人、人物及物物無所不在的連接需求。在云網集成的大背景下，未來的接入網絡將體現(xiàn)前所未有的融合趨勢，呈現(xiàn)出“長有線、短無線”的發(fā)展特點，即使在資源受限的情況下，也能為用戶提供隨時隨地的“無限”接入體驗，滿足帶寬、連接數(shù)的極大需求。

　　隨著4K極清視頻、多媒體社交網絡分享以及個人云應用等新型業(yè)務的不斷豐富，個人用戶對于帶寬的需求呈現(xiàn)出爆炸式增長，對稱的百兆乃至千兆入戶在全球范圍內也將更為普遍。對稱10G PON結合FTTH正成為寬帶網絡的戰(zhàn)略投入領域，其中XGS PON光模塊可以與10G EPON共享相同的產業(yè)鏈， 能夠以經濟的成本實現(xiàn)10Gbps對稱帶寬；同時，基于G.989協(xié)議，確保向支持40Gbps帶寬的TWDM PON（NGPON2）平滑演進。PON的應用不斷拓展到更多領域，利用PON可經濟高效地為LTE乃至5G無線小型基站提供回傳或前傳，通過“補盲補熱”，大幅提升移動用戶體驗，逐步演進到固移融合。此外，POL無源光局域網將“光進銅退”推進到企業(yè)局域網，大幅降低機房空間、設備能耗和總投資成本，是企業(yè)新建和改造辦公網絡的重要選擇，成為PON 未來發(fā)展的重點領域。

　　未來移動通信將主要支持移動寬帶和IoT兩大類業(yè)務，在無線接入方面存在顛覆和演進兩條技術路線，共同構成未來5G網絡。5G顛覆性技術包括多載波技術UF-OFDM、超窄帶通信、大規(guī)模MIMO系統(tǒng)、超密集組網、毫米波通信、5G與LTE及WiFi的集成等；向5G演進的LAA、FD-MIMO/BF、NB-IoT等LTE-A Pro技術，將滿足未來IoT與移動寬帶的部分需求。在網絡架構方面，借助于云計算、SDN、NFV及網絡虛擬化等技術，5G將創(chuàng)建以用戶和業(yè)務為中心、服務虛擬化與定制化的網絡切片，動態(tài)適配流量拓撲與連接數(shù)，全面滿足移動寬帶與IoT等多元化業(yè)務需求。

　　基于固定帶寬的靜態(tài)網絡難以應對動態(tài)變化的數(shù)據(jù)流量和帶寬調整的需求，因此，建立軟件定義的智能連接，將是承載網發(fā)展的重要方向。軟件定義的智能連接除需具備更高速率、更低時延、按需帶寬分配等特征外，還將引入SDN控制層實現(xiàn)全網狀態(tài)下的自動彈性調整。IP和光傳輸作為連接的主要元素，與光/電物理技術的發(fā)展緊密相連。為此，為提升網絡效率，除了優(yōu)化網絡結構、增加網絡智能外，還需采用新型材料和芯片技術，以實現(xiàn)智能連接，滿足云/數(shù)據(jù)中心間的長距離連接、5G移動前傳網絡和數(shù)據(jù)中心內的短距離連接等需求。

　　SDN是承載網實現(xiàn)軟件定義連接的重要手段，可以實現(xiàn)IP與光網絡在控制、管理和數(shù)據(jù)三個平面的融合， 并做到IP層與光層的網絡拓撲共享、網絡資源統(tǒng)一管理、網絡連接協(xié)同配置。其次，實施IP/光網絡連接的按需精準化動態(tài)調整，為上層業(yè)務提供虛擬動態(tài)切片網絡和連接。同時，運營商通過提升IP網絡接口和光傳輸路徑帶寬，減少網絡層次，并由集中化的控制單元計算最優(yōu)的路徑，為用戶提供低延時的網絡連接，滿足時間敏感性業(yè)務的需求。

　　此外，在光電技術上，采用新型的BiCMOS電路設計、鍺硅材料、硅光集成技術等，以減小器件尺寸、提高時鐘頻率、改善光路性能，提供200/400/500G的靈活可調高速光連接和T比特級的光系統(tǒng)，及路由器單端口400G的接口能力。在IP業(yè)務上，軟件定義的VPN實現(xiàn)了企業(yè)VPN的快速靈活部署，緊密整合企業(yè)VPN和DC資源；引入策略驅動的修改和自動化，使分散的用戶端可根據(jù)應用需求自助服務。

　　網絡是萬物互聯(lián)之根本，“中國制造2025”、“互聯(lián)網+”等國家戰(zhàn)略的實施，都將以網絡為基礎設施和創(chuàng)新要素，推動產業(yè)轉型。為順應需求，首先，網絡必須具備高可靠的通信能力；其次，物聯(lián)網的網絡連接類型豐富多樣，含近程網絡、接入網絡以及業(yè)務網絡等，需要通信網絡具備異構網絡間的無縫信息交換能力；最后，需要端到端的安全機制保障企業(yè)資產及業(yè)務安全。

　　云網集成的未來網絡結合了SDN、NFV和云計算技術，為萬物互聯(lián)提供了堅實的網絡基礎。第一、邊際云同時支持低網絡時延和高帶寬，確保云輔助駕駛、增強現(xiàn)實等業(yè)務的實施；第二、針對物聯(lián)網海量終端信令開銷大的難點，利用網絡虛擬化中的切片功能，為物聯(lián)網應用提供虛擬專屬網絡，并優(yōu)化其信令設計；第三、邊際云提供的高性能處理能力，為大量低功耗、低處理能力的IoT終端完善了其業(yè)務功能；第四、集成云網絡提供高效和可信環(huán)境，全面保障物聯(lián)網數(shù)據(jù)的生產、交換和使用的安全。隨著物聯(lián)網應用的不斷豐富和普及，集成云網絡的重要性將日益凸顯。

　　云網集成的未來網絡，為運營商打造開放創(chuàng)新業(yè)務平臺提供廣闊發(fā)展空間。敏捷創(chuàng)建、自動部署、按需提供、精益運維將是業(yè)務平臺的發(fā)展趨勢。未來業(yè)務平臺將以構建端到端網絡業(yè)務為中心，更加關注業(yè)務編排、網絡資源的統(tǒng)一調度和NFVI的管理。為此，需要將物理及虛擬的網絡資源統(tǒng)一抽象，根據(jù)業(yè)務需求，構建新型的網絡業(yè)務模型，對網絡資源數(shù)據(jù)進行動態(tài)分析，以實現(xiàn)網絡業(yè)務鏈的自動高效鏈接；通過實時分析業(yè)務狀態(tài)、網絡運行監(jiān)控、故障分析和恢復等措施，完成業(yè)務實現(xiàn)和業(yè)務保障的動態(tài)管理；基于OpenStack、TOSCA、USDL等技術，NETCONF/YANG等開放協(xié)議接口以及DevOps、開源軟件等創(chuàng)新模式，實現(xiàn)開放的業(yè)務平臺。

　　開放的平臺提供多樣化的業(yè)務創(chuàng)新能力，更好地支持物聯(lián)網與移動互聯(lián)網應用、支撐運營商探索新型B2B業(yè)務。例如按時按需帶寬、增強網絡切片用戶控制、實時上下文相關的服務質量優(yōu)化、跨運營商動態(tài)虛擬網絡等動態(tài)使能業(yè)務；企業(yè)接入（SD-VPN、vCPE），IaaS（計算、存儲、桌面），安全服務（例如防火墻、入侵檢測、入侵防護、內容過濾和端點安全）等網絡擴展業(yè)務；情境感知、大數(shù)據(jù)處理及分析和增強智能等網絡智能業(yè)務。

　　“中國制造2025”、“互聯(lián)網+”等一系列戰(zhàn)略的順利實施，互聯(lián)網和物聯(lián)網多樣化業(yè)務的健康發(fā)展，需要全方位的信息安全保障。采用系統(tǒng)性的安全方法，將傳統(tǒng)的安全功能進行重構，借助于全網的拓撲結構，結合自學習自動防護安全管理功能，將重構后的安全功能推送給對安全有需求的網絡和應用，使其能根據(jù)自身運行環(huán)境定制安全功能，實現(xiàn)動態(tài)的安全服務。

　　NFV增強了安全的靈活性和擴展性，SDN的集中控制則促進了對網絡攻擊進行自動地快速響應。借助于NFV和SDN的技術優(yōu)勢，將傳統(tǒng)的安全功能如基于端點、邊界、網絡的安全進行虛擬化，結合新增加的安全功能如安全分析、安全攻擊自動化管理等，構建一個網絡安全能力中心；網絡和應用通過SDN控制器在調用網絡資源的同時，根據(jù)具體安全需求向網絡安全能力中心請求相應的安全服務能力，SDN控制器根據(jù)相應的安全需求和安全策略將安全服務能力推送給網絡和應用進行安全服務，網絡和應用運行結束時，其所請求的安全服務能力也會終止，從而實現(xiàn)按需供給的動態(tài)安全服務。

　　此外，量子密碼技術將是未來通信網絡安全保障的重要補充。由于傳統(tǒng)的基于大數(shù)分解的加密算法如RSA面臨云計算時代超高計算能力帶來的威脅，而量子技術的測不準原理能防止秘密信息的泄露，從而有效地提高網絡安全可靠性。

　　當前網絡和數(shù)據(jù)中心消耗了全球約4%的電力，是影響碳排放的重要因素。不斷增強的終端能力，不斷增長的帶寬需求，以及物聯(lián)網的日漸興起，帶來了千倍流量增長的難題。按現(xiàn)有的建網方式，能量消耗將隨流量的增長而線性增長，這不論是從可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)角度、環(huán)保立法力度不斷加大的法制角度、還是從運營商的投資角度來說，都是無法接受的。

　　根據(jù)GreenTouchTM的研究成果，綠色節(jié)能的通信技術趨勢，主要有針對移動接入網的BCG2（Beyond Cellular Green Generation）、LSAS（Large Scale Antenna System）、GTT（Green Transmission Technologies）等，針對固定接入網的Bi-PON、虛擬家庭網關、重設計P2P光收發(fā)器等，針對核心骨干網的能源感知的智能保護、光旁路、網絡拓撲優(yōu)化、邊際云等。貝爾實驗室的研究顯示，在考慮了2020年的業(yè)務流量巨大增長情況下，綜合技術、網絡架構、器件、算法和協(xié)議等節(jié)能手段，在移動接入網、固定接入網和核心骨干網上的能效比2010年分別提升10000倍、254倍和316倍，從而使得2020年端到端通信網絡的凈能耗將只是2010年的1/50。這表明，采用綠色通信技術，不僅能滿足未來網絡流量千倍增長的需求，提供給用戶無限暢行的體驗，同時還可實現(xiàn)增效節(jié)能，減少投資。

　　網絡作為數(shù)字化生存的基礎，其可持續(xù)發(fā)展是永恒的話題。面對日益嚴峻的量收“剪刀差”困局，運營商只有借助互聯(lián)網思維和ICT技術來進行網絡重構、運營重構和產業(yè)鏈重構，才能實現(xiàn)突破。作為信息傳送主體的網絡，將和信息處理的主體數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)緊密集成，在SDN/NFV、云技術和網絡虛擬化技術的支撐下，未來網絡的總體目標將是一個簡單、開放、安全、可編程的網絡架構。網絡的物理實現(xiàn)，將圍繞電信數(shù)據(jù)中心展開，逐步實現(xiàn)網絡功能、業(yè)務和應用的軟件化和虛擬化，并借助云技術實現(xiàn)彈性、動態(tài)和自動化。網絡虛擬化為業(yè)務多樣性和運營模式多樣性、為網絡運營從B2C為主的模式逐漸轉變到B2B模式提供技術支撐。