2023云网一体信息基础设施-IP网络3.0技术白皮书

云网一体信息基础设施——IP网络3.0技术白皮书（2023版） 版权声明 本白皮书版权属于中国电信股份有限公司研究院及其合作单位所有并受法律保护，任何个人或组织在转载、摘编或以其他方式引用本白皮书中的文字、数据、图片或者观点时，应注明“来源：中国电信股份有限公司研究院等”。否则将违反中国有关知识产权的相关法律和法规，对此中国电信股份有限公司研究院有权追究侵权者的相关法律责任。 前言 随着我国进入数字经济时代，以IP网络为底座进行全业务承载的模式得到飞速发展。除了运营商传统消费互联网业务外，基于IP网络的云网融合数字基础设施正在构建新型工业化底座，成为驱动运营商新业务发展和促进产业信息化的重要手段。 产业应用对IP承载质量有着明确的要求，需要确定性的服务保障，传统IP尽力而为的承载服务难以满足产业应用需求。为解决新型工业化和工业互联网等对广域网高速稳定连接的需求，中国电信首创IP网络3.0体系架构，突破了业务连接与网络连接资源无法动态适配的问题，面向工业互联网提供了跨广域网的确定性服务底座，助力国家东数西算战略实施，解决工业各大场景的跨广域网、随呼随用、秒级开通等海量数据传输需求。 本白皮书包括“IP网络3.0体系架构白皮书”和“中国电信IP确定性切片技术白皮书”两个子册。其中“IP网络3.0体系架构白皮书”重点介绍了通过在IP承载层上叠加IP业务核心层，使IP网络具备业务感知、业务连接、资源匹配和连接管控能力，内生解决了IP网络业务/应用Underlay+Overlay协同的确定性承载，开创了基于用户体验和应用感知的新型业务和精细化网络运营模式。“中国电信IP确定性切片技术白皮书”重点介绍了中国电信创新性提出的IP确定性切片技术，作为IP网络3.0确定性服务的关键技术之一，为不同客户提供租户级的专用小切片通道，端到端保障该客户的承载服务质量。 云网一体信息基础设施——IP网络3.0技术白皮书 子册1：IP网络3.0体系架构白皮书 中国电信股份有限公司研究院 2023年8月 编写说明 主要编写单位： 中国电信股份有限公司研究院 参与单位：（排序不分先后） 华为技术有限公司、新华三技术有限公司、中兴通讯股份有限公司 主要编写人员：（排序不分先后） 梁洁、陆立、邹洁、胡芳龙、梁筱斌、肖慧、马培勇、吕和凯、黄卓君、卢泉、庄一嵘、黄灿灿、谭振林、潘庆、傅铭江、渠文宽、扶奉超、陈麒、张慧月、陈戈 前言 随着数字经济时代的来临，传统网络正在向全IP化发展。IP网络正处在从消费互联网连接底座快速发展成产业互联网连接底座的阶段，未来将面临来自新行业、新需求的挑战，包括： 1.“分层解耦、无连接”的IP网络不能满足确定性承载需求； 2.“三重绑定”的IP网络难以应对云计算、AI应用服务挑战； 3.运营商IP网络建设“增量不增收”，网络发展难以持续。 究其原因，在于现有IP网络仅定位为IP承载网，而不是可精细化运营的业务网，只管控网络资源，没有管控业务/应用连接，因此无法感知业务承载需求，并对业务所需网络承载资源进行精准匹配，保障确定性承载，也无法支撑运营商对网络进行精细化运营和业务模式创新。 为在无连接的IP网络上解决上述问题，本白皮书提出新的IP网络3.0体系架构——IP业务网，通过在现有IP承载层上叠加IP业务核心层，使IP网络具备业务感知、业务连接、资源匹配和连接管控能力，内生解决了IP网络业务/应用Underlay+Overlay协同的确定性承载，又开创了基于用户体验和应用感知的新型业务和精细化网络运营模式。 本白皮书首先分析了IP网络业务承载新需求和面临挑战，其次介绍了IP网络代际演进和发展愿景，然后提出了IP网络3.0（即IP业务网）总体架构、功能模块和多平面组网设计，网元、连接管控、 确定性服务和内生安全关键技术能力，最后给出了典型业务场景，并发出了产业共同发展新一代IP网络体系架构的倡议。 目前IP网络3.0演进尚处于起步阶段。本白皮书旨在推动运营商、技术公司、供应商、服务提供商、学术界、标准机构和论坛组织之间的跨企业战略合作，推进IP网络3.0的创新研究、技术攻关和应用落地；并通过基于IP网络3.0上业务的规模应用，实现IP网络演进变革，推动各行业朝着信息化、数字化、网络化和智能化的方向升级。 目录 III1数字经济网络新需求.............................................................................11.1IP网络成为全业务承载底座......................................................11.2产业应用需要确定性服务保障.................................................31.3云计算需要网络弹性化、服务化.............................................41.4一体化供给需要跨域协同.........................................................52IP网络3.0演进和愿景..........................................................................62.1IP网络未来面临的挑战..............................................................72.2运营商网络变革驱动力...........................................................112.3IP网络发展代际演进................................................................152.4IP网络3.0（IP业务网）发展愿景.........................................183IP业务网设计理念和架构...................................................................203.1IP业务网核心设计理念............................................................203.2IP业务网总体架构设计............................................................213.3IP业务网功能模块设计............................................................233.4IP业务网多平面组网设计........................................................254IP业务网关键技术能力.......................................................................274.1网元关键技术能力....................................................................274.2连接管控关键技术能力...........................................................294.3确定性服务关键技术能力.......................................................334.4内生安全关键技术能力...........................................................365典型业务场景.......................................................................................39 5.1XR云游戏加速..........................................................................405.2极速组网....................................................................................415.3超算快线....................................................................................425.4不间断直播................................................................................446产业发展倡议.......................................................................................45附录A：术语与缩略语...........................................................................47参考文献...................................................................................................48 1数字经济网络新需求 2022年中国数字经济规模超过50万亿元，占GDP比重超过40%，预计到“十四五”末期数字经济将成为中国经济“半壁江山”和主要增长点。现代信息网络和智能算法、数据资源是数字经济发展的三个基础要素。信息网络与经济社会的深度融合发展，带来了很多新增的、专业化的网络承载需求。如何更好的建设完善以IP网络为主体的现代信息网络，满足产业互联网发展新需求，是建设数字中国，实现数字经济发展的重要基础。 1.1IP网络成为全业务承载底座 今天，传统网络的IP化，已经成为全社会未来10年行业数字化转型、智能化发展的重要基础。过去，IP技术创新主要面向消费互联网场景，没有过多关注垂直行业。但随着面向产业数字化场景的IP技术创新开始发力，投资力度大，网络性能高，能力更灵活的IP网络正在不断拓展其可靠性、实时性和可维护性，促进了包括电信网络，广电媒资网络，以及工业网络等各行各业网络联接全IP化的快速发展。 电信网络从2005年开始，经历了“接口IP化、内核IP化、架构IP化、业务IP化”四个阶段，逐步走向全IP架构。当前，家庭宽带的FTTH网络和移动宽带的5G网络已经完全IP化，网络带宽大 幅提升，网络能力快速丰富，为后续运营商网络拥抱云计算、人工智能等新技术打下了良好基础。 视频制播行业在进入超高清时代后，原有的SDI技术已难以为续。以建设一套支持2000路4K超高清电视信号的制播系统为例，采用传统SDI技术，制播矩阵需要32个机柜；而改用IP技术新架构，只需要2个机柜，减少了16倍。未来随着8K、VR等更高分辨率和带宽需求的视频业务发展，视频制播行业全面IP化是必然。 在工业互联网场景，“连接IP化”是智能制造发展前提。用统一的IP协议打通数据孤岛，实现数据在现场、边缘、云端无缝流转，按需部署算力，将加速工业数字孪生、AI机器视觉等新技术、新装备的普及。目前，传统工业以太/现场总线协议（如EtherNet/IP、Modbus/TCP等）也开始逐渐支持IP化，加上新兴的工业PON系统，TSN等技术发展，预计到2030年工业网络联接IP化比例将提升到70%以上。 综上所述，随着数字经济时代的来临，IP网络正