未來通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及演進(jìn)方案

張晟，戎偉

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未來通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及演進(jìn)方案

張晟1，戎偉2

（1. 中國移動通信集團(tuán)公司，北京 100032；2. 中國移動通信集團(tuán)北京有限公司，北京 100007）

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)承載內(nèi)容逐漸由以基于連接的信息交互為主的業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詢?nèi)容分享為主（視頻）的業(yè)務(wù)，網(wǎng)絡(luò)傳送大量冗余信息，造成非正常的大規(guī)模投資，且業(yè)務(wù)質(zhì)量難以保障，迫切需要研究構(gòu)建與業(yè)務(wù)發(fā)展匹配的網(wǎng)絡(luò)。通過對內(nèi)容分享連接關(guān)系和通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)連接關(guān)系的研究，探究二維差時分發(fā)或三維分發(fā)等實現(xiàn)方式，改造CDN構(gòu)建內(nèi)容邊緣節(jié)點，優(yōu)化調(diào)整核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、承載網(wǎng)架構(gòu)和網(wǎng)元部署，并考慮引入衛(wèi)星等天基網(wǎng)絡(luò)，從而在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建無標(biāo)度小跳數(shù)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與內(nèi)容分發(fā)的匹配。

未來通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；移動核心網(wǎng)；IP網(wǎng)絡(luò)；無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)

1 引言

從Klernrock在1961年發(fā)表“分組交換”的論文算起，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走過了近60年的發(fā)展歷程。今天的互聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)從最初覆蓋范圍有限、應(yīng)用相對單一的小規(guī)模實驗性質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，演化成為一個覆蓋全球、廣泛滲入并深刻影響人類社會方方面面的超大規(guī)模復(fù)雜信息網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模發(fā)展，以信息交換為目標(biāo)的簡單應(yīng)用正逐步被以內(nèi)容共享為特征的復(fù)雜應(yīng)用所取代，現(xiàn)有端到端通信為基礎(chǔ)的體系架構(gòu)難以為內(nèi)容的高效分發(fā)提供有效的支持，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中傳輸大量的冗余數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及投資巨大，業(yè)務(wù)質(zhì)量難以保障，迫切需要研究構(gòu)建與業(yè)務(wù)發(fā)展相匹配的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。本文將從通信網(wǎng)絡(luò)IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進(jìn)程、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)拓?fù)淅碚摲治?、匹配現(xiàn)有業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)架構(gòu)及通信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方案等方面進(jìn)行論述，力求給出從理論分析到具體實施的一攬子解決方案。

由于河道疏浚后相關(guān)配套工作未能及時跟上，部分建筑物老化、破損，加上原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，阻水、束水現(xiàn)象突出，極大影響了河道整體引排水功能，影響了農(nóng)業(yè)增收、農(nóng)民增效。

2 通信網(wǎng)絡(luò)IP化

通信網(wǎng)絡(luò)IP化后，縱向上實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)上下的兼容（IP over everything，everthing over IP）；橫向上實現(xiàn)了大連接的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而構(gòu)建了大一統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提升了整個網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)力，帶動了網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展。

互聯(lián)網(wǎng)在持續(xù)發(fā)展過程中取得成功很大程度上得益于其體系結(jié)構(gòu)的支持：靈活的分組交換技術(shù)、開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（TCP/IP）、簡單的分層模型等。以“統(tǒng)計復(fù)用”和“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”為特征的分組交換技術(shù)，是互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)最重要的技術(shù)基礎(chǔ)；確?；ヂ?lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)具有良好開放性、兼容性和可擴(kuò)展能力的沙漏模型，是互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)特征的最形象描述。

同時，互聯(lián)網(wǎng)打破了傳統(tǒng)電信領(lǐng)域的疆界，改變了通信網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)規(guī)則，IP化的通信網(wǎng)絡(luò)成為適應(yīng)業(yè)務(wù)多元化、打造互聯(lián)網(wǎng)新時代的基礎(chǔ)。如圖1所示，通信網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P架構(gòu)可以分為業(yè)務(wù)網(wǎng)、支撐網(wǎng)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、傳送網(wǎng)和接入網(wǎng)（無線接入網(wǎng)、固定接入網(wǎng)）等層面。

網(wǎng)絡(luò)的IP化進(jìn)程如下所述。

（1） 數(shù)據(jù)承載網(wǎng)

承載網(wǎng)天然是一張IP網(wǎng)絡(luò)，對中國移動來說主要包括提供內(nèi)部通信、高質(zhì)量的IP專網(wǎng)和用于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的CMNet兩張IP網(wǎng)。承載網(wǎng)絡(luò)IP化采用扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，可以提供各種QoS分類轉(zhuǎn)發(fā)、電信級別倒換保護(hù)和更靈活的承載能力，以實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)的端到端連接承載，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)傳送。IP網(wǎng)絡(luò)不僅可以支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還可承載語音、視頻、支撐類及其他非實時性業(yè)務(wù)等。

（2） 業(yè)務(wù)和支撐網(wǎng)

1998年，Watts 和Strogatz[8]將規(guī)則網(wǎng)絡(luò)的邊以概率進(jìn)行重新連接，當(dāng)=0時為規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)=1時為隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)，然而當(dāng)0<<1時，則該網(wǎng)絡(luò)屬于“小世界”網(wǎng)絡(luò)范疇，小世界網(wǎng)絡(luò)連接如圖3所示。

（3） 核心網(wǎng)

內(nèi)容分發(fā)小世界無標(biāo)度特性要求構(gòu)建相應(yīng)屬性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，考慮到當(dāng)前的傳輸網(wǎng)絡(luò)受到地球表面二維平面限制，無法實現(xiàn)節(jié)點間的無標(biāo)度連接。需要轉(zhuǎn)換思路，擴(kuò)充緯度。一是采用二維空間+時間的擴(kuò)維方式，即在閑時將內(nèi)容下沉到用戶側(cè)，從而在邏輯上構(gòu)建面向內(nèi)容的小跳數(shù)無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)；另一種是三維空間，即采用衛(wèi)星通信等跨越當(dāng)前地面?zhèn)鬏數(shù)亩S限制，構(gòu)建小世界無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。

（4） 接入網(wǎng)

無線接入網(wǎng)絡(luò)主要包括移動網(wǎng)絡(luò)和游牧網(wǎng)絡(luò)（WLAN），移動網(wǎng)在2.5G（GPRS）開始引入IP化，到3G時所有接口實現(xiàn)IP化，4G中繼承了IP化體系，同時將控制和承載分離，架構(gòu)進(jìn)一步扁平（取消了2G/3G時的BSC/RNC）。WLAN引入時就是采用IP化網(wǎng)絡(luò)。

圖1 現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意

在ICN成熟應(yīng)用前，為了構(gòu)建適合于內(nèi)容分發(fā)的網(wǎng)絡(luò)，需要通過將內(nèi)容聚類并下發(fā)到邊緣化節(jié)點來實現(xiàn)，內(nèi)容邊緣化將對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)帶來很多改變，包括業(yè)務(wù)網(wǎng)（IDC/CDN/DPI）、無線網(wǎng)（2G/3G/4G基站）、核心網(wǎng)（SGSN/GGSN/SAE- GW/5G-UP）及承載網(wǎng)等。下面對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的改變做具體分析。

（5） 傳送網(wǎng)

傳送網(wǎng)從上至下分為骨干傳送網(wǎng)、城域傳送網(wǎng)和本地網(wǎng)。在骨干傳送網(wǎng)上，IP技術(shù)和傳統(tǒng)的光傳輸技術(shù)分層共存，“IP over DWDM”成為主要技術(shù)；在城域傳送網(wǎng)上，IP技術(shù)和光技術(shù)走向融合，引入了IP化的PTN，提供高效率傳輸通道。在末梢端，IP化的GPON/XGPON實現(xiàn)了傳送資源的共享和性能的提升。

總之，通過IP設(shè)計的語義細(xì)腰，實現(xiàn)了整個通信網(wǎng)絡(luò)上下的兼容，IP技術(shù)逐漸延伸到通信網(wǎng)絡(luò)的各個層面，從承載網(wǎng)到傳輸網(wǎng)、從核心網(wǎng)到無線網(wǎng)、從業(yè)務(wù)平臺到支撐網(wǎng)、從多層次化的TDM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)到軟交換以至扁平化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，無一不是IP技術(shù)的引入所實現(xiàn)的。IP引入實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大統(tǒng)一，對網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)力是極大的提升。

3 當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)存在的問題

隨著通信業(yè)務(wù)及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)承載內(nèi)容逐漸由以基于連接的信息交互為主的電話、即時消息（instant message，IM）、郵件等業(yè)務(wù)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詢?nèi)容分享為主的視頻、網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)。全I(xiàn)P化的通信網(wǎng)絡(luò)基于位置連接的架構(gòu)設(shè)計，與現(xiàn)有內(nèi)容分享為主的承載需求失配，造成網(wǎng)絡(luò)上大量冗余信息傳輸，導(dǎo)致承載網(wǎng)絡(luò)非正常的大規(guī)模投資，且業(yè)務(wù)質(zhì)量難以得到保障。

通信網(wǎng)設(shè)計初始，設(shè)計者主要考慮的是不同用戶終端之間的連接和信息交互。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的飛速發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量的快速增長，以富媒體化、海量化與個性化等為特征的內(nèi)容共享已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主旋律。互聯(lián)網(wǎng)的流量持續(xù)飛速增長，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的主要使用需求是內(nèi)容的獲取和分發(fā)。中國移動現(xiàn)網(wǎng)流量統(tǒng)計表明（如圖2所示），內(nèi)容共享類應(yīng)用（Web訪問、視頻瀏覽及文件傳播等）在互聯(lián)網(wǎng)中的流量占比已達(dá)到網(wǎng)絡(luò)總流量的90%以上。

古代打官司不準(zhǔn)代理，有身份的官員、士大夫、婦女可以由家人代為訴訟，訴訟雙方當(dāng)事人必須親自到庭。也不準(zhǔn)“教唆詞訟”，不準(zhǔn)教別人如何打官司。為人起草訴狀是可以的，但是不得加減情節(jié)和訴訟請求。

圖2 中國移動某省流量統(tǒng)計情況

隨著內(nèi)容分發(fā)業(yè)務(wù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶行為也在發(fā)生變化。今天通信網(wǎng)從主要支持用戶間端到端通信，轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕詢?nèi)容高效分發(fā)與共享的信息中心網(wǎng)絡(luò)，只關(guān)心數(shù)據(jù)的內(nèi)容是否符合要求，不再關(guān)心由哪一臺主機(jī)提供服務(wù)，而是需要如何更快、更準(zhǔn)確和更高效地獲取數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和機(jī)制，對于內(nèi)容分發(fā)業(yè)務(wù)存在明顯的不足，主要表現(xiàn)為以基于位置的端到端通信來承載內(nèi)容分發(fā)與共享，相互獨立的不同業(yè)務(wù)流之間沒有關(guān)聯(lián)，相同的內(nèi)容在網(wǎng)上重復(fù)傳送，網(wǎng)絡(luò)中存在大量的冗余數(shù)據(jù)傳輸，引發(fā)了流量的爆炸式增長，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模及投資巨大。同時通信網(wǎng)在承載這些流量時所采用的網(wǎng)絡(luò)明顯低效，造成部分電路擁塞，用戶業(yè)務(wù)質(zhì)量下降，通過不斷增加帶寬來提升業(yè)務(wù)質(zhì)量的做法變得越來越困難。迫切需要從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上著手，破解當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。

近年來，我國學(xué)習(xí)韓語的人數(shù)逐漸上升，而相應(yīng)的學(xué)習(xí)教材卻相對缺乏，致使學(xué)生的韓語學(xué)習(xí)受到影響。由于人們對韓語教材的需求不斷加大，涉及韓國語言以及韓國文化方面的教材不斷出現(xiàn)在市面以及網(wǎng)絡(luò)中，使人們對韓語教材的需求得到了滿足。然而，這些韓語教材的質(zhì)量卻是良莠不齊，雖然大多數(shù)教材的質(zhì)量能夠得到保證，但其中一些韓語教材卻在內(nèi)容以及質(zhì)量上出現(xiàn)問題，這些教材由于存在內(nèi)容錯誤以及印刷不正規(guī)等問題致使韓語教師的教學(xué)過程受到影響。

4 業(yè)務(wù)分布與承載網(wǎng)絡(luò)連接特征

通過研究內(nèi)容分享連接關(guān)系和通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)容分享業(yè)務(wù)連接具有小世界、無標(biāo)度（scale-free）網(wǎng)絡(luò)特性，連接關(guān)系服從冪律分布，與現(xiàn)有的平面通信網(wǎng)絡(luò)泊松分布連接關(guān)系失配。為了高效承載內(nèi)容分享為主的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，需要對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)。

青海省《“十三五”特色農(nóng)牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出牧區(qū)要以推進(jìn)“全國草地生態(tài)畜牧業(yè)試驗區(qū)”建設(shè)為契機(jī)，大力發(fā)展草地生態(tài)畜牧業(yè)和有機(jī)畜牧業(yè)，培育生態(tài)有機(jī)特色品牌，建成全國面積最大的有機(jī)畜牧業(yè)生產(chǎn)基地和規(guī)模最大、品質(zhì)最優(yōu)的藏羊生產(chǎn)基地，大力推進(jìn)肉羊產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近年來，青海省政府也出臺一系列優(yōu)惠政策，引導(dǎo)合作經(jīng)濟(jì)組織向畜產(chǎn)品加工、市場配送等領(lǐng)域擴(kuò)展，創(chuàng)辦經(jīng)濟(jì)實體。并建立良好的招商引資引智環(huán)境，吸引畜產(chǎn)品加工龍頭企業(yè)與合作經(jīng)濟(jì)組織開展多種形式的合作，開展畜產(chǎn)品加工，鼓勵畜產(chǎn)品就地加工轉(zhuǎn)化增值。

（1）小世界網(wǎng)絡(luò)

“小世界”網(wǎng)絡(luò)（又稱為六度分隔，six degrees of separation）可通俗地闡述為：你和任何一個陌生人之間所間隔的人不會超過6個，小世界網(wǎng)絡(luò)中大部分的節(jié)點不與彼此連接，但大部分節(jié)點可以從任一其他點經(jīng)少數(shù)幾步到達(dá)。

網(wǎng)站、IDC、運(yùn)營支撐系統(tǒng)等都采用計算機(jī)服務(wù)器等組建，網(wǎng)元很早實現(xiàn)IP化，業(yè)務(wù)和支撐網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建需要下層的數(shù)據(jù)承載網(wǎng)承載。業(yè)務(wù)和支撐網(wǎng)IP化還可實現(xiàn)業(yè)務(wù)層面端到端的質(zhì)量和安全的管理。

建立促進(jìn)融資租賃業(yè)發(fā)展的政策支持體系。引進(jìn)融資租賃公司、設(shè)立分支機(jī)構(gòu)，支持符合條件的各類資本設(shè)立融資租賃公司，提高融資租賃對經(jīng)濟(jì)發(fā)展各行業(yè)的覆蓋面和市場滲透率[4]；支持設(shè)立專門面向中小微企業(yè)的融資租賃公司，發(fā)揮其融資便利、期限靈活、財務(wù)優(yōu)化的優(yōu)勢，提供適合中小微企業(yè)特點的產(chǎn)品和服務(wù)；鼓勵融資租賃公司加大對通用航空、支柱產(chǎn)業(yè)、教育醫(yī)療、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、中小微企業(yè)等領(lǐng)域的支持力度，拓寬融資渠道。

圖3 小世界網(wǎng)絡(luò)連接示意

信息傳輸跳數(shù)比認(rèn)為的要小得多，更是遠(yuǎn)低于現(xiàn)在的通信網(wǎng)傳輸跳數(shù)。實際的社會、生態(tài)等網(wǎng)絡(luò)都是小世界網(wǎng)絡(luò)，在這樣的系統(tǒng)里，信息傳遞速度快。

兩組的白細(xì)胞（white blood cells,WBC）和谷丙轉(zhuǎn)氨酶（alanine transaminase,ALT）檢測結(jié)果見表2。可見術(shù)前、術(shù)后1周、術(shù)后2周測得的WBC、ALT兩組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。兩個組各自不同時間點WBC、ALT的變化差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。提示兩種置入物均不引發(fā)WBC反應(yīng)和肝功能損害，無明顯體內(nèi)生物毒性。

（2） 無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)

1999年Barabasi和Albert[9]在分析萬維網(wǎng)時發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點與節(jié)點之間的連接分布遵循冪律分布()~–α，該分布的形狀在雙對數(shù)坐標(biāo)下通常近似為一條直線，Barabasi和Albert將具有這種分布特性的網(wǎng)絡(luò)稱為無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。

互聯(lián)網(wǎng)無標(biāo)度的特征主要表現(xiàn)為：當(dāng)絕大多數(shù)網(wǎng)站的連接數(shù)很少時，卻存在極少數(shù)網(wǎng)站（如Google、Facebook、YouTube等）擁有高于普通網(wǎng)站成千上萬倍的連接數(shù)，雖然數(shù)目相對有限，但卻成為互聯(lián)網(wǎng)80%流量的主要源頭?；ヂ?lián)網(wǎng)的主流應(yīng)用向內(nèi)容共享類應(yīng)用的轉(zhuǎn)變，所產(chǎn)生的影響是多方面的，其中之一是使互聯(lián)網(wǎng)由隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)演化為服從冪律的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。

內(nèi)容分享連接架構(gòu)與當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的比較顯示，業(yè)務(wù)分發(fā)需求與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)失配。

(1)該鐵礦區(qū)周圍土壤Cd、Pb、Cu、Zn和Ni平均含量分別為1.46、63.04、25.66、109.88、73.10 mg/kg，均超過遼寧省土壤環(huán)境背景值，存在不同程度的積累。其中Cd和Ni兩種元素含量超過了國家《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 15618—1995)中的二級標(biāo)準(zhǔn)，存在一定的復(fù)合污染現(xiàn)象。

當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)（如圖4所示）基于地球表面的光纖建設(shè)，需要經(jīng)過地表的各個節(jié)點，從而形成了基于平面網(wǎng)格的具有近似泊松分布連接屬性的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

圖4 當(dāng)前傳輸網(wǎng)絡(luò)示意

當(dāng)前傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)說明內(nèi)容源與用戶之間的聯(lián)系是小世界（小跳數(shù)），連接關(guān)系服從冪率分布，意味著越是用戶需求多的內(nèi)容，其距離用戶越近（跳數(shù)少）。當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)基于平面建設(shè)，具有近似泊松分布的連接屬性。當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)容分布具有冪律分布的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)失配，具體比較如圖5所示。

蘇泊爾R9713凈水機(jī)是一款凈化效果突出的產(chǎn)品，采用韓、日、美全原裝進(jìn)口濾芯，凈化水在TDS值、硬度測試、重金屬測試中表現(xiàn)突出。出水量大，4L/min大流量滿足全家飲水需求，內(nèi)置“鮮活”水箱，24小時自動過濾，保證飲水鮮活健康。同時，智能龍頭操作、安裝更方便，一個水龍頭可實現(xiàn)直飲/生活用水雙輸出。

圖5 當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與內(nèi)容分發(fā)需求的網(wǎng)絡(luò)特性比較

具體來說，內(nèi)容分布網(wǎng)絡(luò)要求實現(xiàn)按照內(nèi)容熱度的小跳數(shù)、無標(biāo)度傳送，對于高熱度內(nèi)容，連接點多、跳數(shù)少，但受限于現(xiàn)有的基于地球表面的二維傳輸網(wǎng)絡(luò)，無法滿足內(nèi)容高效傳遞的無標(biāo)度小跳數(shù)需求。

5 面向內(nèi)容分布的承載網(wǎng)絡(luò)方法

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，疊加構(gòu)建面向內(nèi)容分布的無標(biāo)度小跳數(shù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，需要破解地球表面二維傳輸問題，超二維組網(wǎng)方式包括二維傳輸+時間的組網(wǎng)方式及三維空間組網(wǎng)方式。

核心網(wǎng)包括電路域、分組域和IMS域，電路域以軟交換為起點，改造成IP網(wǎng)，分組域和IMS域最初采用IP分組交換，以提供豐富的多媒體業(yè)務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的融合。核心網(wǎng)絡(luò)IP化通過將電路交換轉(zhuǎn)換為分組交換，給予網(wǎng)絡(luò)融合各種業(yè)務(wù)應(yīng)用和用戶體驗的能力，使運(yùn)營商能夠快速提供新業(yè)務(wù)，克服了原有網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供周期過長、業(yè)務(wù)適應(yīng)性差等缺點。

（1） “二維傳輸+時間”的異步無標(biāo)度小跳數(shù)網(wǎng)絡(luò)

利用時間這個維度，采用異步傳送，破解現(xiàn)有二維傳輸網(wǎng)瓶頸，即利用業(yè)務(wù)閑時將按照統(tǒng)計熱度聚類的內(nèi)容下發(fā)到各類邊緣節(jié)點，熱度最高的內(nèi)容下發(fā)到距離用戶跳數(shù)最小的邊緣節(jié)點，聚類熱度其次的下發(fā)到距離用戶跳數(shù)次之的邊緣節(jié)點，依次類推。邊緣節(jié)點按照距離用戶跳數(shù)類別劃分為邏輯節(jié)點1、邏輯節(jié)點2、邏輯節(jié)點3等；由這些邊緣節(jié)點分別為用戶提供內(nèi)容分發(fā)業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)了內(nèi)容與用戶之間的小世界無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)連接，如圖6所示。

（2） 超二維的實時傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

改造現(xiàn)有內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN），根據(jù)內(nèi)容聚類分布情況將內(nèi)容下發(fā)到邊緣節(jié)點，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量和各節(jié)點的連接、負(fù)載狀況以及到用戶的距離和響應(yīng)時間等綜合信息，將用戶的請求重新導(dǎo)向離用戶最近的服務(wù)節(jié)點上。

具體部署上，利用衛(wèi)星等天基網(wǎng)絡(luò)，解決二維平面多跳問題，構(gòu)建符合冪律分布的承載網(wǎng)架構(gòu)，即將按照統(tǒng)計熱度聚類的直播內(nèi)容通過衛(wèi)星下發(fā)到各類邊緣節(jié)點，下發(fā)內(nèi)容與下發(fā)邊緣節(jié)點的對應(yīng)關(guān)系同“二維傳輸+時間”的異步組網(wǎng)，由這些邊緣節(jié)點分別為用戶提供內(nèi)容分發(fā)業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)了內(nèi)容與用戶之間的小世界無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)連接（小跳數(shù)、連接冪律分布），匹配內(nèi)容與用戶之間的連接要求。

圖6 利用時間維度構(gòu)建的符合冪律分布的承載網(wǎng)架構(gòu)

圖7 利用衛(wèi)星等天基網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的符合冪律分布的承載網(wǎng)架構(gòu)

采用衛(wèi)星傳送主要的問題是帶寬有限，隨著B3F等高通量衛(wèi)星天基網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，該類問題能夠得到較好的解決。其他的三維以上傳輸方式還有中微子通信、量子通信等。

6 信息中心網(wǎng)絡(luò)

搭建承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的同時，也需要考慮內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。規(guī)劃基于內(nèi)容尋址的信息中心網(wǎng)絡(luò)（information centric networking，ICN），對以IP地址為基礎(chǔ)的物理地址與內(nèi)容的捆綁進(jìn)行解耦，轉(zhuǎn)變?yōu)橐孕畔⒆鳛闃?biāo)識，更高效地匹配內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的需求。

內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)，也稱為信息中心網(wǎng)絡(luò)（ICN）或數(shù)據(jù)命名網(wǎng)絡(luò)（named data networking，NDN），是將信息對象作為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，分離信息的位置信息與內(nèi)容識別，通過內(nèi)容名字而不是主機(jī)IP地址獲取數(shù)據(jù)。利用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置緩存提高傳輸效率，而不關(guān)心數(shù)據(jù)存儲位置。通過發(fā)布/訂閱模式請求數(shù)據(jù)，使供給者和消費(fèi)者在空間、時間上解耦合。這種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)專注于信息對象、信息屬性和用戶興趣，采用“信息共享通信模型”，從而實現(xiàn)高效、可靠的信息分發(fā)。ICN的特點包括以下幾個方面。

在構(gòu)建裝配式建筑的評標(biāo)模型時，其層次分析模型主要包括四個主要的遞階層次。在完成模型的建模后，可以通過層次分析的評價方法對多目標(biāo)的評價指標(biāo)權(quán)重加進(jìn)行確認(rèn)決策。在具體的實施過程中，決策層人員需要通過兩兩對比的方法來對準(zhǔn)則層進(jìn)行打分評價，從而在每一決策層實現(xiàn)判斷矩陣的構(gòu)建，并通過AHP對準(zhǔn)則層以及子準(zhǔn)則層的指標(biāo)權(quán)重加以確定[3]。

（1） 以信息非IP為中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)將原本的IP層取代為內(nèi)容標(biāo)識層。在設(shè)計上，“細(xì)腰”的位置又重新變?yōu)橐粋€簡單的結(jié)構(gòu)，這樣新的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)能夠比目前的結(jié)構(gòu)更高效地運(yùn)轉(zhuǎn)。IP沙漏模型與內(nèi)容沙漏模型比較如圖8所示。

圖8 IP沙漏模型與內(nèi)容沙漏模型比較

（2） 命名方式

內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)使用信息對象層取代IP層在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的位置。相應(yīng)地，相對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為訪問對象賦予位置標(biāo)識（IP地址），內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)利用信息對象的名字進(jìn)行尋址。

（3） 使用發(fā)布/訂閱模式拉取信息

發(fā)布/訂閱（pub/sub）模型自創(chuàng)立以來，已經(jīng)被眾多信息服務(wù)系統(tǒng)所采用。pub/sub模型中，信息提供者可以通過信息發(fā)布，共享其擁有的內(nèi)容。信息消費(fèi)者可以對某一個特定的信息發(fā)出請求。該模型可使發(fā)布方和請求方在時間和空間上解耦合。一方面，信息提供者和信息消費(fèi)者不需要在同一時間出現(xiàn)；另一方面，信息供求雙方并不需要知道對方的位置就能完成信息傳遞。這種特性在很大程度上恰好滿足了內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的特點：將信息內(nèi)容與存儲位置分離開。

（4） 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)置緩存機(jī)制

內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的另一個不同點是：它充分利用了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備存儲容量大、存儲代價很小的優(yōu)勢，而適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用緩存機(jī)制可以使網(wǎng)絡(luò)性能得到進(jìn)一步的提升。在ICN的設(shè)計中對緩存機(jī)制基本上做了如下處理：當(dāng)請求消息被路由到某個節(jié)點上時，如果這個節(jié)點有符合條件的內(nèi)容備份，那么內(nèi)容將被立即返回，請求的路由過程也就結(jié)束了；如果這個節(jié)點沒有符合條件的內(nèi)容備份，那么這個節(jié)點就會向下一個節(jié)點繼續(xù)傳送請求，并且在這個內(nèi)容數(shù)據(jù)返回時對內(nèi)容進(jìn)行緩存。

奧林匹克標(biāo)志。奧林匹克標(biāo)志是一些特殊符號，主要包含奧林匹克組織(國際奧委會、國家奧委會、奧運(yùn)組委會)的標(biāo)記(如會徽)、標(biāo)志性物品(如吉祥物)等符號。奧林匹克標(biāo)志之所以能被眾多國際知名企業(yè)追捧，這主要是因為奧林匹克標(biāo)志的符號具有無形價值，傳遞著奧林匹克真善美的理想，具有唯一性和排他性。1983年標(biāo)志“知識經(jīng)濟(jì)理論”初步形成的“新經(jīng)濟(jì)增長理論”，由加州大學(xué)教授保羅·羅默首次提出，知識經(jīng)濟(jì)是可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì),直接依賴于知識和信息的生產(chǎn)、傳播和使用，以高技技術(shù)和智力資源作為主要基礎(chǔ)。

簡而言之，內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)拋棄了過去以IP地址為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)調(diào)以信息作為標(biāo)識，可以更高效地匹配內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的需求。

選擇我院自2017年1月—2017年12月收治的53例經(jīng)手術(shù)病理確診的原發(fā)性肝癌患者作為研究對象，其中男性40例、女性13例，患者年齡分布：28～80歲，平均年齡（55±12）歲，診斷前患者均神志清醒，能夠配合完成呼吸指令和CT增強(qiáng)掃描，且均無碘過敏反應(yīng)史。

7 現(xiàn)網(wǎng)疊加構(gòu)建高效內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)實施方案

在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)上疊加構(gòu)建內(nèi)容高效分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，需要改進(jìn)現(xiàn)網(wǎng)的深度分組檢測（deep packet inspection，DPI）系統(tǒng)實現(xiàn)內(nèi)容的聚類，改造CDN構(gòu)建內(nèi)容邊緣節(jié)點，優(yōu)化調(diào)整核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、承載網(wǎng)架構(gòu)和網(wǎng)元部署，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與內(nèi)容分發(fā)的科學(xué)匹配。

在固定接入網(wǎng)層面：對于家庭客戶接入，早期的模擬modem撥號接入已經(jīng)被IP化的家庭網(wǎng)關(guān)替代；對于集團(tuán)客戶專線接入，早期的幀中繼/DDN等電路接入已經(jīng)被IP化的光纖接入網(wǎng)絡(luò)替代。

（1） 采用DPI進(jìn)行內(nèi)容聚類，并優(yōu)化CDN實現(xiàn)邊緣內(nèi)容分發(fā)

構(gòu)建內(nèi)容探測及統(tǒng)計平臺，利用現(xiàn)有DPI設(shè)備，分別在IDC出口、網(wǎng)間接口等內(nèi)容傳送接口進(jìn)行深度分組檢測，統(tǒng)計用戶內(nèi)容分布。更加準(zhǔn)確的方案可以通過在用戶接入層面進(jìn)行內(nèi)容探測，對于固定接入用戶（含WLAN），可以在BRAS設(shè)置DPI，采集集團(tuán)客戶及家庭用戶的業(yè)務(wù)內(nèi)容。對于移動接入用戶，可以在GI/SGI接口設(shè)置DPI，采集用戶的業(yè)務(wù)內(nèi)容。同時構(gòu)建內(nèi)容分析處理平臺，根據(jù)固定接入和移動接入的內(nèi)容采集信息，對內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計整理，按照使用度進(jìn)行排序，實現(xiàn)內(nèi)容聚類存儲。

“二維傳輸+時間”的異步組網(wǎng)架構(gòu)可以很好地提供非實時的點播、業(yè)務(wù)瀏覽等業(yè)務(wù)，但對于實時直播業(yè)務(wù)無法解決，需要采用超二維的實時傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（如圖7所示），如衛(wèi)星通信、中微子通信等。

（2） 調(diào)整承載網(wǎng)、核心網(wǎng)、無線網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)等網(wǎng)元部署，優(yōu)化業(yè)務(wù)傳送路由，構(gòu)建與內(nèi)容分發(fā)匹配的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

當(dāng)前用戶主要通過有線寬帶和無線（2G/3G/4G/WLAN）接入現(xiàn)網(wǎng)，按照現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，各類用戶具體的業(yè)務(wù)路由均需要通過傳輸網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)連接到省網(wǎng)，再連接當(dāng)?shù)貎?nèi)容源或外省及國外內(nèi)容源，跨越幾十個節(jié)點、幾百或上千米距離，服務(wù)質(zhì)量難以得到保證。

固網(wǎng)業(yè)務(wù)：對于家庭寬帶或集團(tuán)客戶等固網(wǎng)業(yè)務(wù)，用戶通過家庭機(jī)頂盒→BRAS→城域網(wǎng)路由器→省網(wǎng)路由器，再到省網(wǎng)內(nèi)容源或通過骨干網(wǎng)連接外省或外網(wǎng)的內(nèi)容源獲取內(nèi)容。

移動業(yè)務(wù)：對于2G/3G/4G移動業(yè)務(wù)，用戶通過手機(jī)→基站（池）→SAE-GW（SGSN/GGSN）→省網(wǎng)路由器，再到省網(wǎng)內(nèi)容源或通過骨干網(wǎng)連接外省或外網(wǎng)的內(nèi)容源獲取內(nèi)容。

D800與D800E的最大區(qū)別就是在低通濾鏡上的不同，除此以外完全相同。D800E的低通濾鏡沒有低頻通過（Low-pass）功能，其原理是組成低通濾鏡的三片玻璃中的第三塊玻璃把過濾效果復(fù)原，相當(dāng)于沒有過濾。而D800的低通濾鏡則具有低頻通過功能，可以解決色彩干擾或摩爾紋出現(xiàn)的問題。從專業(yè)攝影師最關(guān)心的畫質(zhì)上分析，D800E的解像力是要明顯高于D800。D800去除摩爾紋的功能，付出的代價就是犧牲了部分畫質(zhì)。結(jié)合前面的分析，我建議專業(yè)人像攝影師選擇D800E，因為畢竟日常人像拍攝中出現(xiàn)摩爾紋的情況很少，而且即便遇到也可以在后期使用軟件處理得很好，換來的卻是更高、更銳利的畫質(zhì)。

綜上所述，刀盤形狀和刀片形狀對割草機(jī)工作過程中流場及扭矩等有重要影響，刀尾一側(cè)以一定角度上揚(yáng)的異形刀片在節(jié)能提效上有較明顯優(yōu)勢，在實際割草機(jī)節(jié)能優(yōu)化工作中可優(yōu)先考慮。

WLAN業(yè)務(wù)：對于WLAN業(yè)務(wù)，用戶通過PAD/手持終端→WLAN AP/AC→BRAS，后續(xù)的路由與家庭寬帶或集團(tuán)客戶相同。

按照新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計，需要對現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)元進(jìn)行重新設(shè)置。相關(guān)網(wǎng)絡(luò)實施方案如圖9所示。

（1） 業(yè)務(wù)網(wǎng)

新建邊緣內(nèi)容節(jié)點，下沉到離用戶較近的匯聚節(jié)點，將現(xiàn)在的IDC內(nèi)容通過異步或天基網(wǎng)絡(luò)傳送到邊緣內(nèi)容節(jié)點，由邊緣內(nèi)容節(jié)點為用戶提供業(yè)務(wù)，當(dāng)前可以采用CDN組網(wǎng)實現(xiàn)，未來待基于內(nèi)容尋址系統(tǒng)完成后替換。

（2） 承載接入網(wǎng)絡(luò)

建設(shè)匯聚邊緣內(nèi)容節(jié)點和各類接入網(wǎng)的匯聚層網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)有的BRAS/SR等有線接入網(wǎng)元從城域?qū)用嫦鲁恋絽R聚層，需要BRAS進(jìn)行轉(zhuǎn)控分離，承載面（BRAS-UP）下沉，控制面（BRAS-CP）集中，形成分布式網(wǎng)絡(luò)接入能力，避免路由迂回，降低時延，提升用戶業(yè)務(wù)體驗，節(jié)省傳輸投資。

圖9 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)示意

（3） 核心網(wǎng)

核心網(wǎng)網(wǎng)元SAE-GW/GGSN等從省網(wǎng)層面下沉到匯聚層，特別是在5G階段將通過轉(zhuǎn)控分離，將轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元UPF下沉，從而避免路由迂回，降低時延，提升用戶業(yè)務(wù)體驗，節(jié)省傳輸投資。

經(jīng)過以上重構(gòu)后，IDC內(nèi)容通過異步傳送（點播業(yè)務(wù)）或天基網(wǎng)絡(luò)（直播業(yè)務(wù)）到達(dá)邊緣內(nèi)容節(jié)點（CDN），由邊緣內(nèi)容節(jié)點為用戶提供業(yè)務(wù)。各類用戶的業(yè)務(wù)路由如下：對于家庭寬帶或集團(tuán)客戶等固網(wǎng)業(yè)務(wù)，用戶通過家庭機(jī)頂盒→OLT→ BRAS→CDN獲取信息；對于移動業(yè)務(wù)，用戶通過手機(jī)→基站（池）→SAE-GW→CDN獲取信息。

通過以上優(yōu)化調(diào)整，初步實現(xiàn)了基于現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的小跳數(shù)無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。未來隨著網(wǎng)絡(luò)NFV/SDN技術(shù)的發(fā)展，將形成電信綜合云（TIC）和邊緣云及接入點（TAP/AP）的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖10所示。

8 結(jié)束語

在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)上疊加構(gòu)建小世界無標(biāo)度的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用深度分組檢測技術(shù)對內(nèi)容進(jìn)行聚類，按照聚類后的內(nèi)容冪律分布進(jìn)行內(nèi)容分發(fā)，建立具有平滑演進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系，