
未来5~10年,从消费互联网向产业互联网的演进最令人期待。未来网络将融合万网、万物和万业,将各种异构异
质的垂直行业网络整合成统一的互联网,以支撑工业控制、智能电网、远程医疗、自动驾驶等产业化应用[1]
。虚拟现实(VR)、增强现实 (AR)、全息等新媒体应用也同样值得关注。元宇宙概念的提出,使得人们对未来虚拟社会和物理社会的无缝衔接充满期待。可穿戴技术、机器人技术、可植入技术、超硅计算与通信技术的快速发展与应用,为业务创新奠定坚实的技术基础。新型业务的快速发展,将创造出新的生活方式、数字经济[2]和社会结构。
中国政府、运营商、设备商都提出了相应的要求或发展方向。《工业互联网创新发展行动计划 (2021—2023 年)》 提出,需要加快工业设备网络化改造,推进企业内网升级,推动信息技术(IT)网络与运营技术 (OT) 网络的融合,建设工业互联网园区网络;中国移动提出“5G+AICDE”(5G与人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算的融合)发展战略;中国电信构建2030云网一体的融合网络架构;中国联通发布《CUBE-Net30》,确定“联接+计算+智能”的发展方向。
中兴通讯对未来网络提出的发展愿景是:运营、数据、信息、通信技术 (ODICT) 融合的网络 2030,使能网络绿色、智能、安全、确定、可管可控,最终实现万物智联。
新型服务模式
未来网络将提供算网一体服务,将从目前的“管道型”服务向计算、网络、存储一体化的新型基础设施服务演进。
未来网络不仅仅是“网络”,还是算网一体的智能化基础设施,将实现“算力无处不在,网络无处不达”的愿景。面对
各种行业应用和 AR/VR 实时业务对算力就近服务的需求,算力资源将从中心云的集中模式逐渐向云、边、端的分布式
模式转变。未来网络将把全网的算力资源、网络的精准传输能力更好地结合起来,并实现云、边、端三级算力的分配和
协同。同时,未来网络不仅提供“裸资源”的服务,还将成为互联网公共能力的提供者,比如提供人工智能(AI)平台
能力、大视频基础能力、内生安全能力等。未来网络提供的能力平台将带动各行各业的业务创新,促进整个社会数字服务的发展。
未来网络将对自身的网络架构、技术体系、运维模式进行智能化改造,以提高资源利用效率,降低成本和功耗。据
统计,信息通信技术 (ICT) 产业的能耗占到全球总能耗的6%。未来这个比例还将不断增长。未来网络将通过网络架
构的优化 (比如算网一体等)、资源利用率的提高、新型技术 (比如光电集成) 的应用,大幅降低流量/能耗比。未来
网络还将通过数字孪生等智能技术,促进整个网络的自动化运行,降低运维成本和出错率。
ODICT技术和架构的融合
网络的发展历程是业务需求驱动多领域技术不断融合发展壮大的过程。在通信技术 (CT)的基础上引入信息技术(IT),能够让网络组网变得更灵活,使上层应用接入网络变得更方便。ICT 技术的融合在推动网络发展的同时也推
动了IT技术的发展。网络与OT技术的融合,将加快工业设备的网络化改造,深化“5G+工业互联网”[3],推动企业内网升级和外网建设。网络和业务的发展相生相随,相互促进。随着网络的发展,行业应用提出了新愿景。高清云游戏、工业视觉、元宇宙等需要网络在满足高带宽的同时也要满足低时延、网络确定性以及边缘高算力等需求。ICT 技术的融合,可使能网络基础更强健,在具备工业领域的低时延、低抖动、高可靠的确定性的同时,也具备满足元宇宙、扩展现
实 (XR)、工业视觉等领域的上行高带宽网络基础的需求。此时引入智能数据 (DT) 技术,网络将从能用走向好用,在用户体验优化、高效运维、安全保障等方面发挥巨大作用。随着 OT、DT、IT、CT 多领域技术的不断融合、相互促进,未图2 算网一体服务 来网络架构和技术将推动网络及多领域技术共同演进。
业务和网络的协同
在网络发展的历史上,业务和网络的关系曾经从“耦合”向“去耦合”的方向发展[4]。传统电信网的网络与业务层紧密耦合,业务功能由网络设备提供。网络提供单一的业务,比如公共交换电话网(PSTN)、数据网、电视网等。这种网络的优点是服务质量好,用户体验好;但缺点是业务体系封闭,不利于技术创新。
随着多媒体业务的发展,业务种类变得越来越丰富,业务和网络耦合的模式已不能满足业务发展的需要。电信行业逐渐将业务功能从网络中解耦出来,形成独立的业务网元,比如智能网、短信、IP多媒体系统 (IMS) 等。基于传输控制协议(TCP)/互联网协议(IP)的互联网把业务和网络的解耦发挥到了极致。互联网的两大设计原则是端到端原则和
分层解耦原则[5]。端到端原则把互联网的复杂性放在两端,使网络层尽可能保持简单;分层解耦原则尽量避免互联网层
间的内部交互。这种架构设计使得业务可以脱离网络而独立发展,降低了互联网业务的创新门槛,增加了业务部署的便利。
然而,目前互联网架构把业务和网络过分去耦合,使得两者处于互相割裂的状态。端到端原则隔离了两端和网络,
使得终端和云端无法感知网络的状况;分层解耦原则隔离了应用层和网络层,使得上层应用无法向网络传递个性化的需
求信息,最终绝大多数业务只能按照“尽力而为”的模式运行。随着互联网业务的纵深演进,尤其是产业互联网的发
展,业务和网络的割裂状态越来越不能满足业务的需求。例如,对传输质量有要求的业务希望网络能够提供确定性的传
输能力,即带宽、丢包率、时延都是可以预期的,而不仅仅是尽力而为的;对安全性有高要求的垂直行业则希望网络不仅仅提供传输功能,还要提供“有安全保障”的传输,即保持信息传送的完整、可靠、不被非授权访问;此外,还有的
业务希望感知网络的状态,如链路利用率、丢包率、缓存队列等,以便调整自身的传输窗口,保持最优的传输效率。
因此,业务和网络的完全耦合或者完全去耦合都不能满足未来的业务需求。在未来网络的架构中,业务和网络必须
以某种方式“再耦合”。这既能保持业务的独立性,又使得网络能够感知业务的关键需求,以便于精准匹配相应的服务
等级协议 (SLA) 策略。如何在未来网络的架构和协议方面建立业务和网络之间的桥梁,是未来网络面临的一大挑战
3 服务化平台
网络运营商是商用互联网的主要建设者和运营者。运营商投入巨资拓展网络覆盖范围,提升网络连接速度,极大地
促进了互联网的发展。如何在网络发展成功的同时,在业务方面也取得成功,是下一代网络需要考虑的。电信行业一直在发展“综合业务数字网”技术,以试图实现网络和业务的综合运营:从20世纪80年代末的综合业务数字网(ISDN)技术,到90年代的异步传输模式(ATM)技术和电信级IP综合承载网技术,再到2000年之后的IP多媒体子系统 (IMS) 技术。实践表明,电信行业从技术到标准再到应用的发展模式,无法在互联网业务的竞争中取得优势。互联网业务更注重商业模式灵活性、业务创新能力、迭代速度、资本运作等方面,而互联网服务商在这些方面更具优势,比如美国的Facebook、Amazon、Google,中国的BAT(百度、阿里巴巴、腾讯) 等。对网络运营商来说,与其在
业务创新方面下功夫,不如将自身定位为基础设施和平台的提供者,即从网络运营商扩展为基础设施和平台运营商。
网络运营商曾经对平台运营模式做过尝试。比如,在2010年前后运营商提出“智能管道”的理念,试图把网络功能开放出来供业务调用,但只有短信等少数功能的开放取得成功,而最为重要的网络服务质量的能力未能实现开放。例如,服务质量实现了像 DiffServ、IntServ、多协议标签交换流量工程 (MPLS-TE) 等技术标准的制定,同时新的分段路由流量工程 (SR-TE)、SR-Policy等技术标准也在制订之中,但这些技术只在运营商自营业务中得到部署,并没有得到更广泛的应用,尤其是没有和互联网服务商的业务相结合起来。
面对“新型服务模式”的愿景,未来网络应当成为一个服务化平台,不仅能提供网络连接服务,还能提供算、网、存一体化的基础设施服务,甚至通过进一步扩展提供共性能力的服务(比如安全能力、AI能力、大数据等)。未来网络提供的服务化平台,不同于目前云服务商提供的私有化的“烟囱式”平台。打破“平台垄断”是促进行业竞争、经济健康发展的需要。在这一点上,电信行业有自身的优势,不仅有成熟的标准组织和体系,还有互联互通的文化和传统。因此,未来网络的服务化平台是统一定义的、互联互通的平台。网络架构创新从 ODICT 技术和架构融合、业务和网络协同、服务化平台 3 个方面进行,包含算网一体服务化平台、网络能力提升、基础支撑技术等内容
关于云计算、物联网和大数据的概念与关系:
云计算:一般来讲云计算,云端即是网络资源,从云端来按需获取所需要的服务内容就是云计算
云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、平台、软件)。
提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的,并且可以随时获取,按需使用,随时扩展,按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。
广义的云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是任意其他的服务。
物联网
简单理解:物物相连的互联网,即物联网。物联网在国际上又称为传感网,这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。
随着信息技术的发展,物联网行业应用版图不断增长。如:智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源等。
目前实际生活中存在并在建设的智慧城市都是物联网炒的概念。
大数据
大数据(big data),就是指种类多、流量大、容量大、价值高、处理和分析速度快的真实数据汇聚的产物。
大数据或称巨量资料或海量数据资源,指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件工具,在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。
大数据的4V特点:Volume、Velocity、Variety、Veracity。
即:数量Volume、多样性Variety、速度Velocity、和真实性Veracity。
大数据,云计算,物联网和移动互联网的关系
物联网对应了互联网的感觉和运动神经系统。云计算是互联网的核心硬件层和核心软件层的集合,也是互联网中枢神经系统萌芽。大数据代表了互联网的信息层(数据海洋),是互联网智慧和意识产生的基础。包括物联网,传统互联网,移动互联网在源源不断的向互联网大数据层汇聚数据和接受数据。云计算与物联网推动大数据发展。
本文主要对阿里云、腾讯云、百度云和华为云提供的相关物联网产品进行对比,用于分析各大云平台在物联网方面的布局和实现。本文主要从各大云平台的官网相关资料进行对比,对比项也没有覆盖物联网的各个方面。
阿里云的物联网相关产品由于在实际项目中使用的比较多,所以比较了解,相对其他3个云平台,阿里云在物联网方面的布局走的比较早,无论是硬件开发、设备组网、边缘计算、设备接入及管理、数据流转、数据处理、数据存储、数据可视化等等方面,阿里云都有相关产品可以提供,而其他3个平台或多或少都有缺项。在阿里云、百度云、华为云上都能看到专门对物联网的布局,而在腾讯云上面则看不到。物联网和云结合,按照结合方式,可以分为三大类:
1、单中心,多终端。此类模式中,分布范围的较小各物联网终端(传感器、摄像头或3G手机等),把云中心或部分云中心做为数据/处理中心,终端所获得信息、数据统一由云中心处理及存储,云中心提供统一界面给使用者 *** 作或者查看。
2、多中心,大量终端。对于很多区域跨度加大的企业、单位而言,多中心、大量终端的模式较适合。譬如,一个跨多地区或者多国家的企业,因其分公司或分厂较多,要对其各公司或工厂的生产流程进行监控、对相关的产品进行质量跟踪等等。
3、信息、应用分层处理,海量终端。针对用户的范围广、信息及数据种类多、安全性要求高等特征来打造。当前,客户对各种海量数据的处理需求越来越多,针对此情况,我们可以根据客户需求及云中心的分布进行合理的分配。是具体根据应用模式和场景,对各种信息、数据进行分类处理,然后选择相关的途径给相应的终端。
云计算与物联网的关系
在很多时候云计算与物联网这两个名词是同时出现的,大家在直觉上认为这两个技术是有关系的,但总是没有很清楚的认识。有的地方一提到物联网就想到传感器的制造和物联信息系统。其实云计算和物联网两者之间本没有什么特殊的关系,物联网只是今后云计算平台的一个普通应用,物联网和云计算之间是应用与平台的关系。物联网的发展依赖于云计算系统的完善,从而为海量物联信息的处理和整合提供可能的平台条件,云计算的集中数据处理和管理能力将有效的解决海量物联信息存储和处理问题。没有云计算平台支持的物联网其实价值并不大,因为小范围传感器信息的处理和数据整合是早就有了的技术,如工控领域的大量系统都是这样的模式,没有被广泛整合的传感器系统是不能被准确的称为是物联网的。所以云计算技术对物联网技术的发展有着决定性的作用,没有统一数据管理的物联网系统将丧失其真正的优势,物物相联的范围是十分广阔的,可能是高速运动的列车、汽车甚至是飞机,当然也可能是家中静止的电视、空调、茶杯,任何小范围的物物相联都不能被称为真正的物联网。
同时对于云计算平台来说物联网并不是特殊的应用,对于云平台来说物联网只是其所支持的所有应用中的一种而已,云计算平台对待物联网系统与对待其它应用是完全一样的,并没有任何区别,因为云计算并不关心应用是什么。
所以对于物联网技术来说它需要解决的核心问题是:云计算平台的成熟和传感器技术的发展。有些地方仓促上马物联网项目不考虑其核心问题的解决将会使物联网技术陷入困境。当然对于一些行业性的、区域性的物联网项目,根据实际情况还是值得去做一些尝试的,这样既能满足现在的需要也能为今后的全面数据整合提供有益的经验。物联网云平台的鉴权信息是指在设备连接到物联网云平台时需要提供的安全验证信息,确保设备的身份得到确认,保证通信过程的安全性。
一般来说,物联网云平台需要验证以下鉴权信息:
1 设备ID:设备ID是设备的唯一标识符,通过设备ID来识别设备,确保数据的正确流向。
2 密钥:通常使用密钥来保证通信的安全性,只有正确提供密钥才能确保设备在连接物联网云平台时能够安全地发送和接收数据。
3 时间戳:时间戳在鉴权信息中也是一个重要的组成部分,确保使用的是合法的时间段。
4 签名:使用签名的方式来确保鉴权信息与设备之间的传输安全。
物联网云平台的鉴权信息的确立和验证过程是建立在安全策略和管理措施的基础之上的。当设备连接到物联网云平台并通过鉴权后,便可以在云平台上进行设备管理、数据管理和应用开发。同时,鉴权信息的安全与保密也是确保物联网系统整体安全的关键因素之一。
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