专家观点

发布人:信息通信技术编辑部

2017年12月11日

刘韵洁:未来网络与产业互联网的发展前景

2017年8月25日,2017广东省工业互联网专题论坛在广州市琶洲国际会展中心举办,会上,刘韵洁院士做了关于《未来网络与产业互联网的发展前景》的主题演讲,整个演讲分三部分:1、未来网络技术的最新进展情况;2、产业互联网的发展趋势与关键技术;3、未来网络试验设施项目助推产业互联网。如下为全文演讲核心内容。

 

一、未来网络技术的最新进展情况

网络功能将向科研型→消费型→生产型转变。第一代互联网(1969-1989):以军事与科研为应用的阿帕网;第二代互联网(1990-2009):以电子商务为应用的万维网,在这一代,互联网面临的主要问题可以归纳为可扩展性、安全性、移动性、可控可管;未来网络,即第三代互联网,将与实体经济深度融合。全球发达国家“重金融、轻工业”的思维已经开始扭转,纷纷制定国家级战略,推动互联网与传统工业融合,占领发展制高点。5G的主要的一个应用场景也是从消费领域开始到物联网、到实体经济这个领域,所以不管是互联网、还是5G、还是移动通信都是在经营同样的场景,经营这样的场景,面临很多挑战。

1.    第一个挑战是超高清的4G。包括4K、8K的电视,AR、VR,这些方面的需要就是高带宽、低延时,这个挑战非常显著,我们现在的互联网很难达到。

2.    第二个挑战是互联网与工业的融合。大家觉得这是我们国家的热点,其实每个国家都有这样的发展战略。中国提出互联网+、中国制造2025;美国提出工业互联网;德国提出工业4.0;英国提出英国制造2025;而日本提出了机器人新战略。每个国家有这样的战略与金融危机有很大的关系。大家在重新调整制定战略,主要的思路就是利用互联网来提升劳动生产率,使得制造业能更快的发展。麦肯锡2017年6月预测,认为中国有5.6万亿美元的资产规模。大家都看准了用互联网来解决工业互联网或物联网的问题,但工业互联网,大家想想我们的工厂我们的车间能不能接在我们现在的互联网上,它的安全性、它的服务质量及一系列的问题面临着很大的挑战。今年360推出国内第一个工业互联网安全态势感知系统,也是根据这样的需要来解决问题。在这样的背景下,大家在思考什么样的网络能满足工业互联网、物联网的安全需要。

 

二、产业互联网的发展趋势与关键技术

发展趋势

不管发达国家还是发展中国家都在把未来网络当成一个竞争的道具,在布局。

1.    其中一个很大的发展趋势之一就是软件定义网络SDN,大家都知道SDN是一个很重要的技术,但这个技术大家不一定认为它是一个颠覆性的技术,或者将来会成为一个主导型的技术。我们看一看它是不是一个颠覆性的技术。这是我们现在互联网的架构:每个路由器的设备通过光纤连接在一起,就是我们现在的互联网,我们的互联网就是这样一个架构,但这样架构的互联网的一个最大问题就是这个网络的路由器设备完全是一个封闭的、完全是一个硬件为主体的设备构成的。这个互联网大家都不可能改变它,根据自己的需要来定义什么样的服务质量。不仅在座的不能,运营商也不能。只有设备厂家小部分的技术人员才能做。所以是一个完全封闭的设备,没有办法适应需求的变化。另外一个很大的挑战,全世界互联网这么大的一个大网,下面没有大脑,这个互联网只有小脑的功能。小脑的功能怎么体现出来,就每个路由器设备把每个IP包从哪里发来,它知道从哪里发走,仅此而已。以后的软件定义网络要从硬件为主体变成以软件为主体,70%以上的功能由软件来实现,另外,硬件设备变成简单的、开源开放的架构,而且这个网络开始有大脑,这个大脑就是网络操作系统。

2.    第二个趋势是原来以交换机、路由器为中心的组网,这个中心在哪儿,就是在云上的IP包里。现在因为流量的变化导致网络的架构向数据中心来组网,数据中心的组网技术也是用SDN的云架构技术来构建网络。这个趋势一开始大家都知道什么都在云上,数据中心的内容在云上,将来云上的业务也在云上,这个云要贴近用户部署,云的部署要从全国到省,省到边缘前移,所以这个工作从云计算到边缘计算的趋势发展,因为这些资源越贴近用户部署,用户得到的越方便越快捷。

3.    另外一个趋势是开源,原来硬件软件都是设备厂家的,都是不公开的,现在大家都在开源,刚才讲的网络操作系统这个大脑,思科IBM在主导ODL,斯坦福大学主导一个ONOS。这是软件的开源,发展到现在,硬件也在开源,数据平台也在开源,这个开源的组织一开始有一个OCP的组织,对数据中心网络需要的服务器及组网设备进行开源。现在又成立一个TIP组织,对电信域的网络设备进行开源,这个领域约有7千亿美元的资产规模,现在有互联网公司约700多家企业成立一个联盟。现在包括Intel、思科,大家都在做硬件的开源,包括去年微软发布的路由器交换机的操作系统的开源,这个操作系统不是大脑的操作系统,等于是交换机里隐形的交换系统也在做开源。

4.    还有一个趋势,就是网络的人工智能,是未来网络的一个重要的应用领域。未来十年或者更远一点的时间,人工智能无处不在,但是我们的网络系统是我们整个设备整个物理世界的系统,如果我们的网络系统不智能,那智能的网络设备根本就不存在。另外,人工智能应用的三大要素,第一大要素就是海量的数据,第二大要素是比较强的计算能力,第三大要素是不断创新的算法,这些网络里面都存在。网络里的人工智能是一个重要的发展方向,原来有了操作系统有了大脑,但这个大脑不够聪明,现在要通过人工智能让这个网络更加聪明。这个Gartner的曲线大家可以看一下,人工智能包括机器学习和预测。

关键技术:

1.    SDN已经从软件定义网络变成了软件定义一切,软件定义任何事物,包括软件定义的安全,所以软件定义的理念不仅在网络,各行各业都会用这样一个理念来发展,凡是能用软件实现的功能尽量少用硬件来实现,这是符合人类长期发展的需求,因为地球的物理资源总是有限的,硬件要消耗物理资源,软件能够实现物理资源的节约。美国AT&T 去年计划30%业务用新的网络架构实现,今年计划55%的业务量用新的网络架构来提供,计划2020年达到75%。

2.    AT&T提出了云网一体化的概念,产业互联网为什么要用这个一个网络架构,他有什么生命力呢,三一重工老总讲的非常重要的一点:物联网的推广如果成本不降低,几百亿的设备连接到网络上,根本没法推广应用。所以我们现在解决企业通讯及IT的成本,提升网络的安全,解决跨国跨域的公司的通讯需求,这是解决企业互联网很重要的一点就是ICT的云化。

3.    另外整体的网络架构既要解决数据中心网络的问题,也要解决端局云的问题,既有数据中心的控制,也有广域网的控制,也有城域网的控制,也有传输网的控制,也有接入网的控制。这些网络怎么去协同,在新的网络架构里,只有这样才能满足物联网在工业领域、产业领域的广泛使用。广域网、端局云平台、私有云和普通云平台协调、平台能力增长、到软件的调度及智能化、网络安全、智能制造是产业互联网工业互联网必须要具备的一些功能。

下面简单谈一下产业互联网的应用场景

1.   现在的一个应用场景无非是企业到企业、企业到公有云、企业到私有云、到托管云、还有公有云到私有云到托管云之间的互联互通,要解决每个企业的需要,需要高带宽的、还是需要低延迟、还是需要高服务质量、还是需要最高级的安全,在一开始就要有选择,是选择公用互联网还是专线还是别的网络,而且这个网络要智能,能够满足用户的需要,比如说联通在传统的互联网通过加上软件定义的网络,加上控制器这个概念,整个网络的功能有了本质的提升。这个A网是由华为和思科两个厂家提供的设备组网,这个网的两样设备谁也管不了谁,他的控制器只能管理自己的设备,我们在上面加了一个调剂的控制器,通过软件来识别,使得整个的网络,比方原来要调用MPLS带宽需要一个月的时间,现在可以做到分钟级就可以开通业务,所以阿里、腾讯知道后要纷纷把自己业务转移到这个网络上。这个就是在传统的互联网上怎么通过加上软件定义网络的理念,但是这个能做到服务质量的提升,但是成本降低不了,因为传统的硬件设备华为的也好思科的也好还是传统的设备。但这个应用的价值是,让所有的运营商的网络推倒重新建一个网根本不现实,怎么让现有的网络智能,也有一个大脑,我觉得联通在这方面做了一个表率。

软件定义在物联网这个平台上他的价值在哪?我也举一个联通的例子,就是中间的数据中心,就是联通的一个物联网平台,这个平台就是接到互联网上,这是不是互联网的一个应用模式?能不能满足大家的要求?大家肯定觉得是一个问题,问题在哪里呢?上午陆总讲将来要有10个亿的连接,这么大的连接连接的质量怎么样?你的安全性、你的服务质量(有的要求高带宽、低延时)怎么来控制?联通在现在的网络上(不管是核心网还是接入网)加上智能的控制,就是所有的连接都是可以根据用户的需求用户的定义来满足,这才是通过物联网解决工业互联网的一个便利的途径,这个工作我们正在做,还没有做完。

现在云遇到一个大的挑战是带宽的成本很高,因为这个带宽是跟距离有关系的,另外延迟也比较大,现在大家都希望这个云就在我眼前。边缘计算(雾计算)端局云是运营商应用的重要领地。端局云是面向中小企业ICT云化,解决成本问题。现在需要自己的IT设备、网络设备,也需要自己的专业的技术人员。这些中小企业没法应付,而且这些技术不断在更新。如果运营商能够提供端局云解决这些问题,不仅提供接入、还可以提供网盘的存储,带宽的管理,存储的管理,防火墙的提供,包括一些运营软件(税务、财务),这样才能解决中小企业的去成本化。这个端局云平台除了更快捷更方便以外,能为企业带来更好的服务。

2.    另外一个应用场景就是数据中心,因为不管哪个企业尤其是大的企业,都是要大的数据中心,要提高物联网的服务,这个大的数据中心怎么架构?这个也是我们的团队跟阿里、腾讯在做的一个解决方案,完全用软件定义的理念来架构新的数据中心的网络。另外就是大中型企业就是私有云和公有云混合云的架构,大中型企业的核心数据不会放在公有云上(安全的需要),但为了降低成本,不可能将所有的数据放在私有云上,所以大量的数据要放在公有云上,所以混合云的结构即就是公有云、私有云如何结合、如何同步,如何通过新的网络架构来满足需求。

3.    另外是平台能力的增加,比如说4K、8K的电视都100M+,如果没有存储、没有计算、没有云服务、怎么来提供这些业务?这些在哪里存储、在哪里计算,网络架构怎么设计、怎么实现云网一体化、这些问题都必须解决。

4.    另外就是网络安全,包括防火墙、运行检测,不是每个用户去买设备,而是网络及运营商能提供这种服务,能及时发现有攻击有问题,及时第一时间采取措施来杜绝这些问题。

5.    另外就是平台建设,现在在消费领域有阿里的平台给大家提供全球买、全球卖这样的服务,我们在工业互联网领域也需要有这样的平台,能够提供每个行业的全球的产业价值链,我能找到最廉价的最符合我需要的,能满足定制化需求的上游的和下游的产品和用户,这个平台拉近了所有产业价值链的时域和空域,这个就需要做这样一个平台。美国GE、西门子都在抢这个风头,最近有消息称俩家要联合起来抢占这个高地,这个事情对我们国家也是至关重要的,当然这里面的大数据挖掘也是至关重要的。

 

三、未来网络试验设施项目助推产业互联网

最后一部分是我们国家在未来网络上面的布局。国家设定了一个未来网络的大科学工程,目前已经启动,这个大科学工程就是在全国40个城市130多个边缘网正在部署。我们在大科学工程中要建设一个什么样的网络呢?据我了解,全球还没有做这么大规模。准备在40个城市完全用新的架构、用百盒交换机、用控制器、用网络操作系统架构一个新的网络架构。骨干网带宽100G,数据中心网络40G,边缘网络10G,操作系统分2G分三个域来进行。

为什么要做这个事情,因为大家都说这个架构很好,成本会很低,是现在建网成本的1/3-1/4,将来还会更便宜。但这个大科学工程到底能承担多大的业务量和质量,我们的大科学工程就要实验这个事情,就要做这个事情。要把真实的用户、真实的流量、真正的产业互联网和大中小企业在这个网上提供服务,网络确实是安全可靠的,只不过能承担多大的业务量我们会逐步稳妥进行实验验证。一系列的实验验证中,最重要的验证是工业互联网的验证,因为工业互联网要安全保证质量要便宜,这个网上能保证,这个网希望政府能够主导这个事情发挥引导的作用,企业作为主人来参与这个事情,大家共同把这个事情做成功,对中国的产业转型有很大的意义。

除了这40个城市的网络是这样的架构以外,中国制造2025在苏南的五个城市(南京、无锡、苏州、常州、镇江)有个试点,准备用新的网络给这五个城市的企业提供服务。另外向珠三角约十个城市提供这样的服务,及胶东半岛七个地市、东盟信息港、广西。有的是政府出钱委托我们做,有的是资本市场。要解决什么问题呢,因为物联网的应用、数据中心的互联、中小企业云化的服务、大型企业的混合云、AR、VR新型业务,包括广东的4K电视,都是未来网络重要的应用。

最后,不管是“互联网+”还是产业互联网,都是我国非常难得的机会,也是中国产业转型必须要过的坎,尽管非常复杂,但如果这些问题不解决,产业互联网及应用,提高产品效率的目标是达不到的。未来网络的CENI平台完全可以给大家提供这样的服务。相信通过大家的努力,中国的工业互联网、物联网一定会走在世界前列,经济转型获得成功。