刘韵洁院士解读什么是“确定性网络”

2020年05月21日  电子信息产业网

5G、工业互联网、轨道交通等被纳入新基建,实体经济领域与互联网的融合逐步深化。互联网所承载的设备规模和服务规模随之加大,同时对网络通信的延时、安全可靠、服务等级划分等提出了更高要求。面对这种网络业务新趋势,中国工程院院士、通信与信息系统专家刘韵洁在2020年华为全球分析师大会上表示,“尽力而为”的传统网络架构逐渐僵化,难以支撑实体经济等新互联网业态对网络的多样化需求,亟需引入“说到做到”的差异性SLA(服务等级协议)和可承诺的确定性网络,在5G即将全面商用的窗口期,确定性网络的到来对新基建的推进意义非凡。”

从“尽力而为”到“说到做到”

自互联网诞生以来的几十年来,人们经历了从军事和科研互联网向消费型互联网的转变,目前互联网业务又向生产型互联网扩展。在刘韵洁看来,传统互联网依托的是“尽力而为”的共享网络环境,这个技术在消费领域是可以的,但是到了互联网的下半场,要解决生产制造的一些问题,就需要引入确定性网络。

何为“确定性网络”?简单来说,就是主要针对工业、能源、车联网等对网络低时延、可靠性和稳定性要求极高的垂直行业,按照业务级别构建的一个有差异化服务的确定性网络,这与C端用户使用的网络环境有一定差异。

如何甄别“确定性”?华为云核心网战略与业务发展部总裁戴继盛介绍:“具备20ms确定性时延且抖动不高于600us这样不早不迟的确定性指标能力,我们把这种网络服务能力称之为“确定性”能力,具备这种能力的网络就是确定性网络。”

有何意义?中兴通讯承载网产品规划总工程师赵福川表示,传统IP网络采用统计复用服务模型、无优先级和速率保障的基普服务,通过传输控制协议(TCP)提供可靠应用的连接。这在基站闲时还没有太大问题,但出现高流量并发的场景时,基站就忙不过来了,TCP协议会影响时延,导致网络拥塞和时延抖动。

这样的网络显然无法为生产制造类行业用户提供稳定可靠且安全的底层网络基础,因此网络要“区别对待”,优先供给。

如今,5G已经走入了千行百业。据戴继盛介绍,5G的确定性网络以原生云为基础,通过动态智能网络切片技术,改变垂直行业核心业务的运营方式和作业模式;同时,通过超性能异构MEC平台,提供Bit成本的算法、算力、联接能力,使能移动网络从传统的“尽力而为”到5G的“说到做到”。赛迪智库无线电管理研究所副所长彭健对《中国电子报》记者说:“5G确定性网络能帮助5G更广泛地赋能各种不同类型的垂直行业,因其具有差异化和柔性,能为各垂直行业量身定制网络;具有确定性,是保证特殊行业网络性能的稳定的根基。”

工业和能源行业首先受益

2019年6月,5G确定性网络产业联盟成立,会员单位有三大运营商、华为、海尔、中日友好医院、国家电网、广州公交等电力能源、交通、医疗、工业和AR/VR等80多个行业企业用户。

彭健表示,从标准来看,3GPP已经定义了5G确定性网络的基本框架及确定性能力相关的功能,后续也将随着新的R17版本继续深化;从实践来看,5G确定性网络在全球各区域均开展了不少的试点部署。

戴继盛表示,从目前阶段来看,5G确定性网络的部署不会是一蹴而就的,运营商需要选择合适的行业与场景并结合自身的网络规划节奏作为早期切入点。彭健指出,工业、港口码头等场景可以作为早期部署的场景;行业本身也可以选择5G确定性网络的部署节奏,对SLA确定性要求较高的能源行业进行优先部署。

有了确定性网络的赋能,新基建指向的产业发展将进入快车道。

目前国家正大力发展工业互联网新基建,致力于实现工业环境下的人、机、物的全面互联,网络作为底层基础设施成为垂直行业数字化转型提供关键需求。

刘韵洁强调,在工业场景中,精密仪器制造、远程工控和数字孪生等生产型业务对低延时、低抖动、低丢包率和高可靠性的承载需求要求非常严格。工业互联网企业的内网目前使用有线太网,虽然可以满足控制自动化技术、时间敏感网络等所需的高可靠性和确定性时延,但工控设备的灵活度和柔性较低,布线成本也较高;而外网主要利用的是既有的互联网或承载网搭建的企业专线,还难以满足工业级的网络需求。因此,工业场景亟需确定性网络来打造内网和外网的网络底层基础设施,实现真正的“人机物无线互联”。

在能源场景中,以电力行业为例,不同的电力场景和应用对通信的时延、抖动都有确定性要求,并对不同的时延要求有着具体的级别细分。确定性网络能够满足智能化更高的服务需求,有利于形成闭环控制、智能运维和安全管理。

未来,确定性网络能够满足越来越多的典型场景,如车联网、自动驾驶等。据刘韵洁介绍,自动驾驶要需要激光雷达和毫米波雷达,要把对车的周围的环境实时进行感知,然后再进行判断,识别前面有没有障碍物、有没有要拐弯的地方、有没有人等。而这需要200微秒就要发一条指令来进行探测,所以如果网络延迟,网络抖动大于200微秒,就会产生重大的事故。这些场景都是证明,确定性的网络是必须的。

“现在的互联网如同普通马路,而未来的网络需要打造成像高速公路和运行高铁的铁轨一样,这样才能有更多的列车跑在上面。”刘韵洁说。

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