彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究

郭建立，王俊芳，楊國(guó)瑞，范淑艷

(1.通信網(wǎng)信息傳輸與分發(fā)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081； 2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究

郭建立1,2，王俊芳2，楊國(guó)瑞2，范淑艷1,2

(1.通信網(wǎng)信息傳輸與分發(fā)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081； 2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081)

針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中存在的靈活性、抗毀性、移動(dòng)性和安全性等問題，提出了面向人機(jī)物互聯(lián)的彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，借助環(huán)境感知、自主決策和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等手段提升網(wǎng)絡(luò)自身的適變能力，使網(wǎng)絡(luò)能夠自主發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中潛在的故障，并能夠通過自身的調(diào)整從故障中恢復(fù)，以及對(duì)自身性能進(jìn)行優(yōu)化。詳細(xì)介紹了彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，重點(diǎn)闡述了彈性通信網(wǎng)絡(luò)的概念與特征、運(yùn)行機(jī)理、參考模型和功能組成等內(nèi)容。結(jié)合彈性通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)及其初步解決思路，對(duì)彈性通信網(wǎng)絡(luò)今后的研究和發(fā)展進(jìn)行了展望。

彈性通信網(wǎng)絡(luò)；人機(jī)物互聯(lián)；網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)；自主

AbstractIn view of the issues on flexibility,survivability,mobility and security in the existing networks,a resilient communication network architecture oriented to man-machine interconnection is proposed.The means such as environmental sensing,decision-making,network reconstruction,etc.are used to enhance the network’s adaptability,and the network can autonomously find faults in the operation process,and be able to recover from failures by self-adjustment,and optimize the performance by itself.This paper introduces in detail the architecture of resilient communication network,focusing on the concept and characteristics,the operation mechanism,the reference model and the functional composition.Finally,combining with the key technologies of the resilient communication network and its preliminary solutions,the future research and development of the resilient communication network are prospected.

Keywordsresilient communication network;man-machine interconnection;network reconstruction;autonomy

0 引言

針對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中存在的靈活性、移動(dòng)性、時(shí)效性和安全性等問題，學(xué)術(shù)界和企業(yè)界在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面開展了大量的研究，包括未來網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)、5G、自主計(jì)算、SDN與NFV等。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)啟動(dòng)支持了NDN[1]、MobilityFirst[2]、Nebula[3]和XIA[4]等4個(gè)未來網(wǎng)絡(luò)研究項(xiàng)目，分別從內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、全移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和內(nèi)在安全網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究[5-7]。歐盟開展了FIRE[8]和4WARD[9]等未來網(wǎng)絡(luò)研究項(xiàng)目。此外，內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)[10-11]也受到普遍關(guān)注，并在體系架構(gòu)、路由、緩存和安全等方面開展了大量研究工作。

由IBM公司發(fā)起的自主計(jì)算技術(shù)[12-13]，旨在參照自主神經(jīng)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的自配置、自優(yōu)化、自修復(fù)和自保護(hù)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究[14-15]，其核心思想是觀察、感知和學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境狀態(tài)，智能決策并自適應(yīng)調(diào)整節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)的配置與行為，進(jìn)而達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的智能優(yōu)化。

以SDN[16-18]、NFV[19-20]和云計(jì)算[21-22]為代表的新興網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)創(chuàng)新提供了技術(shù)基礎(chǔ)，其倡導(dǎo)的控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離、資源虛擬化等思想，為突破現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的困境帶來了希望。在歐盟公布的5G愿景中，明確提出將利用SDN/NFV/云計(jì)算作為基礎(chǔ)技術(shù)支撐未來5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展[23-24]。

在即將到來的萬物互聯(lián)時(shí)代[25]，將呈現(xiàn)人機(jī)物三元融合的發(fā)展趨勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模成指數(shù)增長(zhǎng)，用戶需求千差萬別，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化，多變性和不確定性成為通信網(wǎng)絡(luò)所面臨的最大挑戰(zhàn)。彈性通信網(wǎng)絡(luò)突破了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，提升自身的適變能力以應(yīng)對(duì)這種多變性和不確定性，讓網(wǎng)絡(luò)更具有彈性。彈性通信網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和用戶環(huán)境的感知，并在感知的基礎(chǔ)上以一定的策略準(zhǔn)則進(jìn)行自主決策控制，借助重構(gòu)手段動(dòng)態(tài)改變其自身行為，使網(wǎng)絡(luò)從靜態(tài)工作模式發(fā)展到動(dòng)態(tài)自適應(yīng)工作模式，以應(yīng)對(duì)人機(jī)物三元融合場(chǎng)景下更加復(fù)雜多變的差異化應(yīng)用需求。

1 彈性通信網(wǎng)絡(luò)概念與特征

彈性通信網(wǎng)絡(luò)借助環(huán)境感知、自主決策和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等手段提升自身的適變能力，使網(wǎng)絡(luò)從靜態(tài)工作模式發(fā)展到動(dòng)態(tài)自適應(yīng)工作模式。

彈性通信網(wǎng)定義：彈性通信網(wǎng)絡(luò)具備自配置、自恢復(fù)、自優(yōu)化和自保護(hù)等能力，即具備根據(jù)外界環(huán)境的刺激自動(dòng)設(shè)定和重新調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)并進(jìn)行自主資源配置，能夠自主發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過程中潛在的故障，并能夠通過自身的調(diào)整從故障中恢復(fù)，能夠在過往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前或之后所執(zhí)行任務(wù)的性能進(jìn)行優(yōu)化，以及確保整體的安全性和完整性。

彈性通信網(wǎng)絡(luò)具備更靈活和更容易擴(kuò)展等特點(diǎn)，并向智能化、規(guī)模定制方向演進(jìn)，“環(huán)境可感知、容量可伸縮、屬性可變化、能力可調(diào)整、萬物可互聯(lián)”是其基本特征，如圖1所示。

圖1 彈性通信網(wǎng)絡(luò)基本特征

環(huán)境可感知：能夠建立以用戶環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等構(gòu)成的、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)多域認(rèn)知模型，實(shí)現(xiàn)多域認(rèn)知信息的海量攝入、傳遞融合以及挖掘利用，有效反映網(wǎng)絡(luò)所存在的內(nèi)外部客觀環(huán)境及其動(dòng)態(tài)變化。

容量可伸縮：可根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需要，快速、動(dòng)態(tài)地增減網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和傳輸能力，按需提供信息傳輸服務(wù)；以及在網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模故障情況下，動(dòng)態(tài)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，降低網(wǎng)絡(luò)容量，最低限度保障網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)運(yùn)行。

屬性可變化：可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和用戶環(huán)境的變化情況，自動(dòng)設(shè)定和重新調(diào)整網(wǎng)絡(luò)屬性參數(shù)，具備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼磿r(shí)變更、業(yè)務(wù)傳輸過程中傳輸路徑隨機(jī)跳變等能力。

能力可調(diào)整：可根據(jù)外部環(huán)境變化或網(wǎng)絡(luò)管理的需要，以人工或自動(dòng)方式重新配置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的動(dòng)態(tài)重組、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的按需配置、以及網(wǎng)絡(luò)部署方式的動(dòng)態(tài)調(diào)整等。

萬物可互聯(lián)：可實(shí)現(xiàn)人機(jī)物各類端節(jié)點(diǎn)隨遇接入網(wǎng)絡(luò)，支持“人到人”、“人到物”和“物到物”等類型的信息交互方式。

2 彈性通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)理

彈性通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行機(jī)理如圖2所示，由3個(gè)層面的控制環(huán)協(xié)同完成。每個(gè)控制環(huán)都是一個(gè)完整的“感知—決策—執(zhí)行”過程。

圖2 彈性通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行原理

首先，彈性通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集交換、計(jì)算和存儲(chǔ)功能于一體，可運(yùn)行簡(jiǎn)單的智能算法，并具備屬性和功能重構(gòu)能力，以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)感知能力。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)依據(jù)節(jié)點(diǎn)本地的態(tài)勢(shì)信息，基于本地簡(jiǎn)單的智能算法，觸發(fā)節(jié)點(diǎn)的屬性和功能重構(gòu)(包括協(xié)議棧和路由轉(zhuǎn)發(fā)表等)，完成彈性通信網(wǎng)絡(luò)最低層的重構(gòu)控制過程。

其次，中間控制環(huán)完成彈性網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的分布式自主協(xié)同過程。彈性網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以分布式方式交互網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，運(yùn)行分布式自主協(xié)同算法，實(shí)現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)間的協(xié)同組網(wǎng)控制。該控制環(huán)在上層集中控制節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，使網(wǎng)絡(luò)回退到傳統(tǒng)分布式控制模式，提升網(wǎng)絡(luò)的可用性和抗毀性。

最后，最上層的控制環(huán)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的集中控制過程。認(rèn)知面基于全網(wǎng)虛擬化資源池和態(tài)勢(shì)信息，運(yùn)行復(fù)雜的智能控制算法，輸出全局最優(yōu)的控制策略(包括路由策略、QoS策略和虛擬網(wǎng)策略等)。

認(rèn)知面主要完成網(wǎng)絡(luò)層面的宏觀決策過程，需要涉及全局網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)信息，運(yùn)行高復(fù)雜度的決策算法，決策時(shí)延較長(zhǎng)；相反，彈性網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成本地決策過程，決策算法簡(jiǎn)單，且不依賴全局網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)信息，決策時(shí)延較短，通常是秒級(jí)或毫秒級(jí)。

3 彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

參考軍用通信網(wǎng)絡(luò)和民用通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)近些年的研究成果，以及結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，提出了彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)參考模型，如圖3所示。

圖3 彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)參考模型

彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)參考模型采用“三層四面”結(jié)構(gòu)，四面分別是數(shù)據(jù)面、認(rèn)知面、移動(dòng)面和安全面。其中，數(shù)據(jù)面又分為三層，從下到上依次為可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)層和泛在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層，每層分別完成不同的網(wǎng)絡(luò)功能，底層為上層提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

彈性通信網(wǎng)絡(luò)功能組成如圖4所示。其中，可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層提供各類物理和虛擬化資源，包含計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等，具備可編程控制和重構(gòu)能力，是彈性通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。物理資源借助虛擬化技術(shù)被轉(zhuǎn)換成虛擬資源，形成虛擬資源池，供彈性通信網(wǎng)絡(luò)按需分配與聚合。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)層主要包括組網(wǎng)控制、接入控制、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、網(wǎng)絡(luò)編排、路由協(xié)議和拓?fù)涔芾淼裙δ苣K，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的抽象與虛擬化，起到屏蔽底層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的作用，并向服務(wù)層開放網(wǎng)絡(luò)編程接口，提供網(wǎng)絡(luò)編程能力。

圖4 彈性通信網(wǎng)絡(luò)功能組成

泛在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層為各類應(yīng)用信息系統(tǒng)提供支撐保障的分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，按需向用戶提供具備網(wǎng)絡(luò)感知、實(shí)時(shí)分發(fā)和分布式協(xié)作等特點(diǎn)的信息服務(wù)，以及數(shù)據(jù)分發(fā)、服務(wù)編排與協(xié)作等功能。在泛在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層，打破了傳統(tǒng)的服務(wù)集中處理方式，信息服務(wù)分散于網(wǎng)絡(luò)中，以分布式協(xié)作方式對(duì)外提供。

認(rèn)知面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化控制和網(wǎng)絡(luò)管理功能的融合，包含運(yùn)維管理、多域認(rèn)知和自主決策等功能模塊，基于“多域感知—自主決策—重構(gòu)控制”認(rèn)知環(huán)，實(shí)現(xiàn)彈性通信網(wǎng)絡(luò)無配置、零規(guī)劃開通運(yùn)行，支持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)事件處置、網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)功能配置等操作的自動(dòng)化。

移動(dòng)面由名址解析、位置管理、連接管理和信道切換等功能模塊組成，主要針對(duì)高動(dòng)態(tài)、長(zhǎng)距離和全移動(dòng)的組網(wǎng)需求，從鏈路、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用等多維度綜合提供面向人機(jī)物各類用戶節(jié)點(diǎn)的高速移動(dòng)解決方案。

4 彈性通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 軟件定義的數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)

基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的思想，實(shí)現(xiàn)光傳輸網(wǎng)、承載網(wǎng)和天基信息網(wǎng)等多層面資源的融合與協(xié)同調(diào)配，實(shí)現(xiàn)立體化網(wǎng)絡(luò)對(duì)任務(wù)的按需保障。目前，軟件定義網(wǎng)絡(luò)和軟件定義光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，天基信息網(wǎng)絡(luò)傳輸特性更為復(fù)雜，存在分組交換、子帶交換和波束交換等多種交換方式，對(duì)其實(shí)現(xiàn)SDN化是天基信息網(wǎng)未來研究的重點(diǎn)。

在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方面，可采用軟件定義的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流的細(xì)粒度靈活控制。為避免Openflow技術(shù)應(yīng)用在核心網(wǎng)導(dǎo)致的轉(zhuǎn)發(fā)表膨脹問題，可采用Openflow和MPLS相結(jié)合的方式，在網(wǎng)絡(luò)邊緣采用Openflow技術(shù)，對(duì)業(yè)務(wù)流進(jìn)行細(xì)粒度控制，在核心網(wǎng)采用軟件定義的MPLS技術(shù)，采用SDN方式集中計(jì)算MPLS路徑并下發(fā)，在核心網(wǎng)邊緣處把Openflow流映射到MPLS管道中，如圖5所示。

圖5 軟件定義的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制

4.2 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)技術(shù)

基于SDN和NFV等技術(shù)，通過統(tǒng)一的控制層實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)流的細(xì)粒度靈活控制，并通過天空地多域網(wǎng)絡(luò)資源的抽象和虛擬化，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的模塊化按需編配使用。天、空、地網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離后，統(tǒng)一的控制器集群不僅能夠按需靈活調(diào)整各層網(wǎng)內(nèi)路由，而且能夠按需靈活調(diào)整層間路由，實(shí)現(xiàn)對(duì)立體網(wǎng)絡(luò)的全局優(yōu)化組網(wǎng)配置和彈性組網(wǎng)。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)編排，其在網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽象網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的自主化分配、組織和調(diào)度。網(wǎng)絡(luò)編排基于認(rèn)知面的決策結(jié)果，使用網(wǎng)絡(luò)抽象語言定義一個(gè)從任務(wù)(業(yè)務(wù))到網(wǎng)絡(luò)資源的重組過程，生成滿足任務(wù)(業(yè)務(wù))需求的網(wǎng)絡(luò)切片，具備快速部署、動(dòng)態(tài)調(diào)整和重復(fù)使用等特點(diǎn)，如圖6所示。

圖6 網(wǎng)絡(luò)編排示意

4.3 新型移動(dòng)性管理技術(shù)

彈性通信網(wǎng)絡(luò)中人機(jī)物泛在互聯(lián)的需求對(duì)移動(dòng)性提出更高的要求，其中無人平臺(tái)高速移動(dòng)、持續(xù)連接保持、低時(shí)延和抗干擾傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，以及傳感器網(wǎng)絡(luò)中超大規(guī)模節(jié)點(diǎn)編址問題等，均導(dǎo)致現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性技術(shù)難以滿足新需求。因此，在彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)中，專門增加移動(dòng)面用于支持人機(jī)物的泛在移動(dòng)性。

彈性通信網(wǎng)絡(luò)需要研究新型移動(dòng)性管理技術(shù)，通過借鑒現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性解決方案，以用戶移動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)和服務(wù)移動(dòng)目標(biāo)，采用綜合移動(dòng)控制方式，從多層面聯(lián)合使用多種技術(shù)綜合解決網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)性問題，包括鏈路層移動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)層移動(dòng)、傳輸層移動(dòng)和應(yīng)用層移動(dòng)等。

此外，在編址方面，彈性通信網(wǎng)絡(luò)不但需要對(duì)傳統(tǒng)的用戶終端、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)設(shè)備進(jìn)行編址，還需要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中的各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編址，甚至對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)容進(jìn)行編址。

4.4 泛在化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)

在彈性通信網(wǎng)絡(luò)中，隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力的提升，以及霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)的廣泛部署，可將服務(wù)放置在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或霧節(jié)點(diǎn)中，服務(wù)將隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和霧節(jié)點(diǎn)遍布整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，從而體現(xiàn)彈性通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的泛在性。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有云計(jì)算機(jī)制，把固定云中的數(shù)據(jù)推送到網(wǎng)絡(luò)邊緣，在網(wǎng)絡(luò)邊緣向用戶提供服務(wù)，形成“固定云-霧計(jì)算”層次化服務(wù)協(xié)作體系。

彈性通信網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)可有2種實(shí)現(xiàn)方式：一種是針對(duì)體積小的微服務(wù)，內(nèi)嵌在各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或霧節(jié)點(diǎn)中，以分布式協(xié)作方式提供服務(wù)；另一種是對(duì)計(jì)算能力要求高的信息處理服務(wù)，可運(yùn)行在高性能的固定云上。

此外，彈性通信網(wǎng)絡(luò)還需要支持服務(wù)的透明訪問，即用戶不需要關(guān)注服務(wù)的具體位置，由網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)為用戶選擇最優(yōu)服務(wù)。

4.5 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)

全新的、革命性的彈性通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。

一方面，彈性通信網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)有利于增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的自身安全。彈性通信網(wǎng)絡(luò)具備網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、算法、拓?fù)浜头?wù)等動(dòng)態(tài)變化能力，支持隨機(jī)變化，可減少系統(tǒng)被探測(cè)的概率；在網(wǎng)絡(luò)受到攻擊時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)被攻擊網(wǎng)絡(luò)的快速隔離，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的自主響應(yīng)與調(diào)整，保障核心網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的連續(xù)性。在研究彈性通信網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)時(shí)，要充分利用彈性通信網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)容忍、躲避攻擊的能力。

另一方面，網(wǎng)絡(luò)的開放性和可編程性也為彈性通信網(wǎng)絡(luò)帶來更多的安全威脅。網(wǎng)絡(luò)的開放接口使得網(wǎng)絡(luò)自身的安全漏洞、策略的不完備性等缺陷充分地暴露在攻擊者面前，給予攻擊者足夠的信息和空間制定和實(shí)施其攻擊策略；網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)集中式管控帶來的單點(diǎn)故障問題，使其更易成為攻擊對(duì)象。

5 結(jié)束語

通信網(wǎng)絡(luò)正在從固定的網(wǎng)絡(luò)走向移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，從地面、地表、空間分割的網(wǎng)絡(luò)走向天空地一體化的網(wǎng)絡(luò)，從面向“人”的網(wǎng)絡(luò)走向“人機(jī)物”互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，從靜態(tài)僵硬的網(wǎng)絡(luò)走向動(dòng)態(tài)可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。在這樣的背景下，創(chuàng)新型的彈性通信網(wǎng)絡(luò)及關(guān)鍵技術(shù)研究成為當(dāng)前業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。本文詳細(xì)介紹了彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)方面的主要研究成果，期望通過分析彈性通信網(wǎng)絡(luò)的概念內(nèi)涵、工作機(jī)理、參考模型和功能組成等，總結(jié)關(guān)鍵技術(shù)及其解決思路，從而為國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供參考和幫助。

[1] ZHANG L,AFANASYEV A,BURKE J,et al.Named Data Networking[J].ACM SIGCOMM Computer Communication Review,2014,44(30)：66-73.

[2] RAYCHAUDHURID,NAGARAJA K,VENKATARAMANI A.MobilityFirst：a Robust and Trustworthy Mobility-Centric Architecture for the Future Internet[J].ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review,2012,16(3)：2-13.

[3] MATHEWR,KWANGSUNG O,ABHISHEK C,et al.Nebula：Distributed Edge Cloud for Data Intensive Computing[C]∥IEEE International Conference on Cloud Engineering,2014：57-66.

[4] ANAND A,DOGAR F.XIA：an Architecture for An Evolvable and Trustworthy Internet[R].Techiical Report CMU-CS-11-100,Carnegie Mellon University,2011.

[5] 黃韜,劉江,霍如.未來網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究綜述[J].通信學(xué)報(bào),2014,35(8)：184-197.

[6] PAN Jianli,PAUL Subharthi.A Survey of the Research on Future Internet Architectures[C]∥IEEE Communications Magazine,2011:27-36.

[7] 林闖,賈子驍,孟坤.自適應(yīng)的未來網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào),2012,35(6)：1077-1092.

[8] GAVRAS A,KARILA A,FDIDA S,et al.Future Internet Research and Experimentation：the Fire Initiative[J].ACM SIGCOMM Computer Communication Review,2007,37(3):89-92.

[9] AHLGREN B,D’AMBROSIO M,DANNEWITZ C,et al.Second Netinf Architecture Description[R].FP7-ICT-2007-216041/D-6.2,4WARD Project,2010.

[10] 孫閻斌,張宇,張宏莉.信息中心網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究綜述[J].電子學(xué)報(bào),2016,44(8)：2009-2017.

[11] BEBENA,BATALLA J M,FLOREZ D,et al.The Content Mediator Architecture for Content-Aware Networks[J].Specaal Issue of Journal Telecommunication Review and Telecommunication News.2012,8(9)：1192-1203.

[12] 廖備水,李石堅(jiān),姚遠(yuǎn),等.自主計(jì)算概念模型與實(shí)現(xiàn)方法[J].軟件學(xué)報(bào),2008,19(4)：779-802.

[13] AnArchitectural Blueprint for Autonomic Computing,2005.http:∥www-03.ibm.com/autonomic/pdfs/AC_Blueprint_White_Paper_4th.pdf.

[14] 魏急波,王杉,趙海濤.認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)：關(guān)鍵技術(shù)與研究現(xiàn)狀[J].通信學(xué)報(bào),2011,32(11)：147-158.

[15] THOMAS R W.Cognitive Networks[D].Virginia Polytechnic Institute and State University,2007.

[16] JARSCHEL M,ZINNER T,HOSSFELD T,et al.Intefaces,Attributes,and Use Cases：A Compass for SDN[J].IEEE Communincations Magazine,2014,52(6):210-217.

[17] 毛明,陳庶樵,劉大虎.軟件定義網(wǎng)絡(luò)分布式控制平面部署問題研究綜述[J].信息工程大學(xué)學(xué)報(bào),2017,18(2)：212-222.

[18] XIA W F,WEN Y G,FOH C H,et al.A Survey on Software-Defined Networking[J].IEEE Communication Survey & Tutorials,2015,17(1)：27-51.

[19] MATIAS J,GARAY J,TOLEDO N,et al.Toward an SDN Enabled NFV Architecture[J].IEEE Communications Magazine,IEEE Communications Society,2015,53(4)：187-193.

[20] MIJUMBI R,SERRAT J G,BOUTEN N,et al.Network Function Virtualization：State-of-the-Art and Research Challenges[J].IEEE Communication Survey & Tutorials,2016,18(1)：236-262.

[21] ERL Thomas,MAHMOOD Zaigham,PUTTINI Ricardo.Cloud Computing：Concepts,Technology & Architecture[M].England：Pearson Education,2013.

[22] CHEN Y,CHEN Y,CAO Q,et al.PacketCloud：A Cloudlet-Based Open Platform for In-Network Services[J].IEEE Transactions on Parallel and Distributed System,2016,27(4),1146-1159.

[23] 趙國(guó)鋒,陳婧,韓遠(yuǎn)兵,等.5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2015,27(4)：441-452.

[24] 羅振東,杜瀅,魏克軍,等.5G全球最新發(fā)展態(tài)勢(shì)及標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展[D].北京：中國(guó)信通院,2016：1-68.

[25] MAIER M,CHOWDHURY M,RIMAL B P,et al.The Tactile Internet：Vision,Recent Progress,and Open Challenges[C]∥IEEE Communications Magazine,2016：138-145.

ResearchonArchitectureofResilientCommunicationNetwork

GUO Jian-li1,2,WANG Jun-fang2,YANG Guo-rui2,FAN Shu-yan1,2

(1.ScienceandTechnologyonInformationTransmissionandDisseminationinCommunicationNetworksLaboratory,ShijiazhuangHebei050081,China; 2.The54thResearchInstituteofCETC,ShijiazhuangHebei050081,China)

TN393

A

1003-3106(2017)11-0001-05

郭建立男，(1980—)，博士，高級(jí)工程師。主要研究方向：通信網(wǎng)絡(luò)總體、云計(jì)算和戰(zhàn)術(shù)服務(wù)等。

2017-07-10

河北省科技計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(17210704D)。

10.3969/j.issn.1003-3106.2017.11.01

郭建立,王俊芳,楊國(guó)瑞,等.彈性通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)研究[J].無線電工程,2017,47(11):1-5,11.[GUO Jianli,WANG Junfang,YANG Guorui,et al.Research on Architecture of Resilient Communication Network[J].Radio Engineering,2017,47(11):1-5,11.]

王俊芳男，(1963—)，博士，研究員。主要研究方向：通信網(wǎng)絡(luò)總體和路由交換等。