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专题丨网络5.0应用场景分析与总体技术要求
作者简介
罗鉴
通信作者。中兴通讯股份有限公司有线产品经营部技术规划总工程师，高级工程师，工业和信息化部通信科学技术委员会信息通信专家组委员，中国通信标准化协会TC3副主席，中国通信学会信息通信专家委员会副主任委员，中国计算机学会互联网专业委员会执行常委以及网络5.0产业与创新联盟副主席/需求组组长，主要研究方向为IP网络、数据中心网络、未来网络体系架构、算网融合等。雷波
中国电信股份有限公司研究院正高级工程师，主要从事未来网络技术、新型数据中心网络、边缘计算与算力网络等方面的研究工作。郑秀丽
华为技术有限公司2012实验室网络技术实验室主任工程师，主要研究方向为网络架构及协议、移动性管理、网络虚拟化等。杜宗鹏
中国移动通信有限公司研究院基础网络技术研究所研究员，网络5.0产业与技术创新联盟需求组副组长，高级工程师，主要研究方向为算力网络、未来IP网络等。李晶林
新华三技术有限公司架构师，中国通信学会第八届信息通信网络技术委员会委员，TC614等多个组织专家组成员，网络5.0需求架构组副组长，主要研究方向为IP通信、网络安全等。论文引用格式：
罗鉴, 雷波, 郑秀丽, 等. 网络5.0应用场景分析与总体技术要求[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(12): 12-20.
网络5.0应用场景分析与总体技术要求
罗鉴1 雷波2 郑秀丽3 杜宗鹏4 李晶林5
（1.中兴通讯股份有限公司，南京 210012；2.中国电信股份有限公司研究院，北京 102209；3.华为技术有限公司，北京 100095；4.中国移动通信有限公司研究院，北京 100053；5.新华三技术有限公司，北京 100094）
摘要：基于新的业务场景需求，网络5.0旨在构建服务于智能社会和数字经济的超连接网络。对网络5.0面向的ICT基础设施化、移动业务承载、产业互联网及新媒体通信服务四大类主要应用场景进行了分析，并在此基础上提炼出了网络5.0的总体技术要求。
关键词：网络5.0；内生安全；确定性网络；服务感知；算力网络
0 引言
传统的互联网协议（Internet Protocol，IP）发展了数十年，是一项非常成功的技术。基于IP技术，人类社会的各类经济、服务形式得以快速发展。作为信息传输的重要媒介，IP技术提供了目前为止较好的解决方案。然而，IP网络的巨大成功并不能掩盖其深层次的隐患与问题。这些问题使得IP网络难以支撑更为多样、复杂的业务需求。在IP发展过程中，以国际互联网工程任务组（The Internet Engineering Task Force，IETF）为代表的标准化组织工作更倾向于关注具体工程技术细节，补丁式、自底向上、无限责任的发展思路和标准制定模式使得标准体系过于庞大，一定程度上给产业化带来了不利影响。
在通信的发展演进中，历经了模拟网络、分时复用（Time-Division Multiplexing，TDM）、异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）和传统IP四代不同类型的网络。在此基础上，网络5.0产业和技术创新联盟提出了分组网络顶层设计、分代演进的发展思路。网络5.0基于新的业务场景需求，旨在构建智能社会和数字经济的超连接网络，其本质是在接入服务、传输能力、组网架构、智能自组织等方面提供多态化能力，将网络从泛在连接设施向传输能力设施演进。
本文基于网络5.0产业和技术创新联盟的研究，分析了网络5.0应用场景并阐述了其总体技术要求。
1 网络5.0应用场景
随着社会数字化发展和产业数字化转型，未来分组数据网络面向的应用场景众多，网络5.0的应用场景主要聚焦信息与通信技术（Information and Communications Technology，ICT）基础设施化、移动业务承载、产业互联网、新媒体通信服务四大类别，如图1所示。
1.1 ICT基础设施化交通设施、水电设施甚至ICT业已成为支撑社会发展的基础设施，但当前信息技术（Information Technology，IT）资源与信息元设备的物理载体一体化仍然是普遍现象，这也造成了信息系统的碎片化问题。IT资源与信息元设备的物理载体分离将是必然趋势，IT资源的整合是信息社会发展所必需的，IT资源也要成为基础设施。软件定义网络（Software Defined Network，SDN）、网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）、云数据中心等技术已经发展到一定阶段。同时，算力与网络也在逐步融合并最终发展为算网一体并形成算力网络。这些技术的发展将促使ICT成为基础设施，从而很好地解决信息系统的碎片化问题。算力网络成为ICT基础设施化的重要推动技术。
人类将步入智能社会，智能是知识和智力的总和，映射到数字世界就是“数据+算力+算法”，其中算法需要通过科学家研究来实现，海量数据来自于各行各业的人和物，数据的处理需要大量算力。随着网络和应用的发展，全球数据总量仍在持续增长，传统集约化的数据中心算力和智能终端算力在可增长空间方面面临极大挑战。在未来数据持续增长的机器智能时代，只有“终端+数据中心”的两级处理无法满足要求，算力必然会从云和端向网络边缘进行扩散。数据处理会出现三级架构：终端、边缘和数据中心，边缘处理能力未来几年将高速增长，尤其是随着5G网络的全面建设，其大带宽和低时延的特征，将加速算力需求从云和端向边缘扩散。
为充分利用和灵活调度端、边、云的算力资源，未来网络可将计算能力状况和网络状况作为路由信息发布到网络，即将算力信息作为路由的一个重要要素。由此，网络可结合其链路及其所连接的计算资源的实时状况，将具备不同需求的业务动态地导入到最合适的计算节点上执行计算任务，从而实现用户体验、计算资源利用率和网络效率的最优。进一步地，通过动态优化连接的特性，如带宽、时延等特性，可为计算资源的动态利用提供更好的服务质量（Quality of Service，QoS）保证，即通过计算和网络的融合，可以充分调度网络中的各种计算能力为相应的应用提供服务。
ICT基础设施化对网络的需求体现在如下3个方面。
（1）网络通用功能需求：超高带宽、高QoS保证（比如低丢包率、低延迟、低抖动）；确定性时延保证，转发路径的时延和时延抖动可控，时延抖动不随转发路径节点跳数累加，即业务数据报文端到端转发的时延和抖动都有严格上限，每条业务的时延、抖动可以测量；网络可信，因涉及数据的处理,企业对算力的处理有可信性、价值可量化、可交易；接入方式多样化，如实现包括混合现实（Mixed Reality，MR）/增强现实（Augmented Reality，AR）摄像头/机器人等多种灵活的无线接入方式。
（2）网络架构需求：为适应不同的网络规模，网络架构应支持集中式、分布式、混合模式等多种部署模式。
(3)网络协议需求：在控制层面，控制协议对算力资源信息及状态信息进行通告和同步，以供算网路由表的创建，以及算网路由策略的生成；在转发层面，SRv6/SFC等通过节点功能和封装扩展，纳入算力功能实例的封装、识别和转发。
1.2 移动业务承载从3G、4G到5G，移动网络业务范畴的扩展进一步丰富了电信网络的生态环境。制造、交通、能源、医疗、政务系统等很多传统行业都将参与到电信生态环境的建设中。5G是人类将数字化从个人娱乐为主，推向全连接社会的起点。5G技术的应用将从多个层面对人们的生活和生产产生影响。国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）在其规范中定义了如下3种5G典型应用场景。
增强移动宽带（Enhanced Mobile Broadband，eMBB）：eMBB实现了广域和局部热点大容量覆盖，可满足各类新兴业务的移动性、连续性、高速率和高密度需求。比如高速移动上网、随时随地云存取、随时随地高清视频直播和分享、虚拟现实等。
海量物联网通信（Massive Machine-Type Communication，mMTC）：mMTC定位于以传感和数据采集为目标的应用，具有小数据包、低功耗、低成本、海量连接的特点，要求支持百万/平方千米连接数密度，比如环境监测、智能抄表、智能农业等。
高可靠低时延通信（Ultra-Relaible and Low Latency Communication，uRLLC）：uRLLC定位于用户提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证，主要面向车联网、工业控制、智能制造、智能交通物流等各类垂直行业的特殊应用。
5G承载网络提供了5G核心网网元的连接服务。为满足其关键的应用场景，5G移动业务承载网络需求主要包括大带宽、低时延、大连接以及移动性管理共4个方面，具体如下所述。
大带宽：移动业务类型繁多，带宽需求特别是视频类业务的带宽需求持续增加，移动承载网络需支持移动互联网高带宽需求。
低时延：未来网络所需支持的业务，如远程医疗、工业控制等，对端到端低时延有着明确的需求，同时还需要在稳定性、可预期性上提供新能力。例如，根据3GPP相关数据，其要求uRLLC业务用户面时延小于0.5 ms，控制面时延小于10 ms；对于eMBB业务，则要求其用户面时延小于4 ms，控制面时延小于10 ms。移动承载网技术需要提供可靠稳定的服务能力，做到端到端的超低时延、超低抖动，能够解决因突发流量汇聚导致的排队时延增大问题，向用户提供可承诺的网络承载能力，支撑业务发展。
大连接：海量设备接入（其中每个连接所需传输的数据量可能会很小）会对控制面信令过程以及用户面传输开销带来极大挑战。例如，在5G网络中，连接密度可能达到百万/平方千米。因此，需要在5G网络中降低信令过程开销以及用户面传输的资源开销。
移动性管理：5G及后续的移动代际网络面临的业务种类复杂多样，很多业务需要在高速移动的终端设备上展开。例如，车联网需要保证高速移动下的车载业务不中断，以保证车辆安全驾驶及用户体验。传统IP的移动性管理依靠锚点来实现无处不在的终端和网络连接，移动用户与锚点间通过隧道连接，复杂性较高。因此为适应更多类型的业务需求，移动承载网络支持更灵活高效的按需和泛在移动性，保证在移动高频切换情况下的会话连续，从而确保超低时延情况下的业务连续。
进一步地，5G网络不仅需要提供园区范围内的端到端（End-to-End，E2E）服务，而且有希望能够提供跨广域网络的端到端高质量服务。因此，作为5G E2E业务网络的一部分，其承载网络也需要能够支持大带宽、高可靠、低时延、确定性等高品质网络连接。
1.3 产业互联网产业互联网就是利用现代数字技术把产业各要素、各环节全部数字化、网络化、智能化，从而将互联网从消费端带入生产端，促进各种垂直行业整体转型升级。产业互联网将促使组织重构以及业务流程生产方式重组变革，进而形成新的产业协作、资源配置和价值创造体系。从垂直行业维度来看，智慧医疗、工业互联网、能源互联网、车联网等均可视作产业互联网的范围（如图2所示）。
随着通信网络的飞速发展，5G、云计算、大数据、人工智能等新技术深度融入经济社会各个领域，包括工业、能源、交通、医疗、教育等各行各业，为整个社会带来全方位深层次的影响。网络5.0基于新应用与新业务的接入和承载需求，在继承既有IP网络优势的基础上，优化管理面、控制面和数据面，连接分散的计算、网络和存储等资源，构建一体化的新型ICT基础设施，向各相关产业提供网络能力、计算能力及数据能力服务，并使其更加有效地满足万物互联、万物智能、万物感知的需求。本文将简单介绍工业互联网、车联网、能源互联网以及智慧医疗这4种典型产业互联网场景对网络技术的需求。
工业互联网场景网络技术需求。
（1）支持海量工业终端接入：智能制造工厂需要接入海量的工控设备和传感器等，需要支持高效、可靠的网络连接和通信，并支持节能降耗。
（2）支持设备终端可信接入：工业互联网络需要支持工业终端设备接入的识别和可信性，防止终端非法接入、非法访问、越权操作以及破坏工业控制等。
（3）路由可信：工业互联网络需要支持分支机构互联、外部系统接入的可信性，实现网络可信路由。
（4）满足工业控制连接的网络确定性：支持云端控制器系统远程控制工业终端设备，支持网络从云端控制系统到终端之间网络的确定性，包括带宽、低时延和低抖动、零丢包等质量保障；支持工业互联网不同分支系统以及外部连接的网络技术要求，包括网络的带宽保障、可靠性保障等。
车联网场景网络技术需求。
（1）支持车网之间互联网络的确定性：支持车辆定位、感知和控制系统与云服务平台以及车车之间互联的网络确定性；提供端到端的高带宽、低时延、低抖动和低丢包的服务质量保障。
（2）支持车载的数据网连接、音视频的高带宽服务：支持车载无线、音视频系统的高带宽接入，并提供相应的QoS保障。
（3）车辆终端的可信接入和访问：网络的开放性使得车辆通信终端容易被仿冒，高动态性的连接不容易追踪，需要提供终端的可信身份认证，并提供防护能力，避免车辆遭受分布式拒绝服务（Distributed Denial of Service，DDoS）攻击导致网络拥塞，无法保障网络确定性，扩大安全风险。
（4）车联网络的可信传输：车机互联网络需要提供可信传输能力，保障数据转发过程中不被截取。
能源互联网场景网络技术需求。
（5）泛在连接：海量电力物联网的终端接入，需要保证终端的高性能、高可靠接入，提供服务质量保障。
（6）控制系统通信的网络确定性：针对控制类终端提供低时延、低抖动以及零丢包的确定性网络服务能力。
（7）终端接入可信安全：需要提供接入终端的身份可信验证，防止终端仿冒和非法访问。
（8）网络的可信路由：能源互联网的网络需要提供安全可信的互联和路由转发。
智慧医疗场景网络技术需求。
（1）网络远程连接的确定性：高带宽、低时延、低抖动以及可靠性满足远程诊断、检查的需求。
（2）网络内生安全能力支持医疗终端接入和医疗系统互联的安全性。
1.4 新媒体通信服务基于目前对网络5.0的研究，可以发现通信媒体从文本、图像、语音、视频向更多维度的VR/AR和全息通信发展。实际上，新媒体通信是在围绕人的五官感受（“五觉”）持续演进（见图3），从而为用户提供越来越身临其境的沟通体验。
二维平面视频通信当前已成为网络主要流量，但其发展已接近人眼生理极限。人眼的视觉系统是一种复杂的非线性系统，对图像的认知与光线波长、亮度、瞳孔直径等因素有关。根据视敏函数，选取对人类视觉最敏感的555 nm的光线，按照5 mm的平均瞳孔直径，依据瑞丽判据（Rayleigh criterion），人眼的极限角分辨率约为130 PPD[1]。
视频向三维空间上的跃进将触发抽象二维信息向直观三维信息的转变，三维沉浸视频成为视频技术发展的长远趋势，全息通信是三维沉浸视频通信的主要体现形式之一。全息通信是指利用全息显示技术获取处于远程位置的人和周围物体的图像，通过网络传输全息数据，在终端处使用激光束投射，以全息图的方式投影出实时的动态立体影像，并能够与之交互的新型通信方式。
全息通信信息媒体的全息图特别是动态全息图包含了大量复杂的多维新兴数据。在信息传输中只有所有维度的信息严格同步，用户才能感受到交互的真实感和沉浸感。相较于二维动态图像，动态全息对带宽的需求扩大了几百倍甚至几千倍，达到约Tbit/s级别。同时，动态全息图刷新频率底线为人眼感知连续动画的底线，即24 FPS（实验场景一般设为30 FPS），实际的良好视觉体验需要60 FPS或以上[1]，所以连续帧间时延达到毫秒级别。因此，全息通信不仅需要超高通量的传输能力，还需要确定性的超低时延与抖动。为满足全息通信远距离、多数据源的协同传输需求，在未来可能需要新的传输协议。
全息通信类服务应用广泛，可应用于游戏娱乐、远程视频会议、远程医疗、在线教育等领域。远程全息视频会议可将远程参与者作为全息图投射到本地会议室，而全息远程培训和在线教育则可以为用户提供从远程位置与超现实全息物体进行动态交互的能力，增强教学的现场感和沉浸感，提升教学效果。全息图的实时处理通常选择在靠近用户侧的地方进行，这样可以充分利用近端的计算能力并节省对网络带宽的需求。需要关注的是，相较于对二维图像的处理，全息图的处理需要耗费较高的计算资源，同时，其对边缘计算有着更严格的时延要求。此外，由于全息通信类服务涉及大量的包括人脸生物识别特征在内的用户隐私数据，在通信过程中如何保护用户的隐私数据、进行身份验证和审计也成为需要解决的重要问题。
新媒体通信服务对网络的技术需求主要体现在网络性能、网络架构、网络协议、安全性和可靠性这4个方面。
对网络性能的需求主要包括超大带宽和低时延。就超大带宽而言，全息图的传输通常需要比现有任何媒体技术大很多的网络带宽，真人大小的单流图像甚至需要Tbit/s级别的网络带宽。在媒体技术向全息裸眼三维的演进过程中，也许有其他的中间类全息技术对应相对低的带宽需求，但是真全息网络带宽需求，可以作为远期场景被关注。就低时延而言，类似于极致的二维图像游戏或者VR/AR游戏体验，良好的用户体验对全息图的刷新频率需求是非常苛刻的，其带来的网络传输时延需求通常要求达到毫秒级别。
对网络架构的需求主要体现在超大带宽带来的网络架构变革和对边缘计算的架构需求。就超大带宽带来的网络架构变革而言，全息流的传输速率在几十Gbit/s到Tbit/s的级别[2]，考虑到未来多流多用户使用的场景，例如，如何满足10 万个10 Gbit/s的用户数据流的实时应用，如何满足50 人的远程真人全息会议且保证用户显示体验，此类应用必然对传统网络架构提出变革性挑战。就对边缘计算的架构需求而言，全息图的实时计算通常需要在靠近用户侧进行，这样可以用计算能力换取网络带宽需求，但是全息图的计算相比二维图像的各种操作要耗费大量的计算资源，其对边缘计算的需求，结合时延限制，必然会带来极大的挑战。
就对网络协议的需求而言，在3D全息通信中，根据本文研究，单个全息数据块大小约为50 MB，且其在显示端不能乱序，虽然文中采用了应用层结合传统TCP技术得以实现数据的本地有线传输，但是为满足其远距离、多数据源的协同传输需求，在未来可能需要新的传输协议。
就对安全性和可靠性的需求而言，裸眼三维全息图像的传输技术，在未来成熟以后，可能作为一种新媒体平台技术，使能或者内嵌在各种垂直行业的应用中，如社交、游戏、远程工业诊断、远程医疗、远程机器操控等应用。对应一些敏感业务应用，相应的高安全性网络需求成为必然。
2 总体技术要求
网络5.0聚焦于ICT基础设施化、产业互联网、移动业务承载、新媒体通信服务四大类应用场景，除了对网络有高带宽、大连接、低时延等通用性要求外，还对网络提出更高的技术需求，可概括总结为内生安全可信、确定性网络、资源感知和管控、算力感知和路由能力、语义可定义的新标识、可运营新组播和网络可扩展性这几个方面。
2.1 内生安全可信需求网络的安全可信是保证网络可靠运行及业务开展的基本保证。传统的网络安全防护重点关注边界的安全防护，一般是在现有的网络架构基础上叠加安全防护功能，其安全防护效果已经不能适应飞速变化的网络应用的需求。由于IP网络在设计之初只重点关注连通性而忽视安全性，致使现有的网络安全系统一直以来只能通过增加防火墙等安全设备给予补丁式修补进行被动防御，以及通过用户认证通道加密等手段进行基本底线防御来完成安全防护。然而，在网络中，IP地址伪造、隐私泄露、中间人攻击、DDoS攻击、基于系统漏洞的攻击、未知威胁攻击等顽固安全问题依然层出不穷，依靠基于外部系统和叠加技术实现的加密、隧道、感知等技术来实现安全防护功能难以为继，持续产生的安全问题难以根治。为从根本上提升网络的安全能力，内生安全可信成为网络5.0的关键需求。
内生安全可信网络是以信任为基础，以可信标识为锚点，具有去中心化共识机制，具备内在自免疫可进化安全能力的网络安全体系。基于对用户及其流量、设备、管控方不完全信任的假设，内生安全网络从整体、系统层次（包括但又不限于在路由转发层）全面建立网络的安全免疫、防御保护和审计等内生安全可信机制。
2.2 确定性网络需求确定性网络是指为确定性业务流提供确定性服务的网络，包括满足报文转发的时延上下界、有界抖动、低丢包率等要求。与此同时，业务的时延和抖动的上限是可控和可测量的。确定性网络可为特定的业务流提供端到端的可预期、可保证、可度量的精准传输。确定性网络需要满足资源确定性、路由确定性和时间确定性需求。
资源确定性需求。网络资源包括节点、链路、端口、带宽、队列资源等，资源确定性需求要求对网络资源进行确定性资源规划和编排，包括资源建模、资源重构、资源洪泛及上报、资源分配及预留、资源独占及共享、资源隔离、资源调度等。为了满足确定性业务需求，需要对资源进行分类，包括超低时延资源、低时延资源、低抖动资源等。资源确定性通过为业务流预留资源，保障确定性业务的时延、抖动等需求。如果网络资源足够，则可以消除拥塞、丢包等，达到低时延、低抖动的需求；如果网络资源不足，则需要对确定性流进行拥塞控制、队列调度等，或者利用L1层资源提供直通式通道、灵活以太网管道等进一步对网络资源进行重构。
路由确定性需求。路由确定性需求是指需要选定确定性业务流的网络路径，确保至少在业务驻留期间路由的稳定性，路径不随网络拓扑的实时变化而发生改变。这一技术确保了确定性流的传输路径相对固定，是保证时延和抖动的重要技术支持。路由确定性是基于资源确定性的增强，需要进一步提供携带服务等级协议（Service-Level Agreement，SLA）能力的预路由，生成自身具有确定性能力的内生确定性路由，该路由同时具备路径转发及QoS保障功能。路由的类型可以按照确定性需求划分为超低时延路由、低时延路由、低抖动路由、复制消除路由、聚合路由等。内生确定性路由包括显式的严格路由和松散路由等，路径建立的方式包括流量工程技术（MPLS-TE、SR-TE、静态配置等）、内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）技术等。显式的严格路由可以保障业务的时延抖动等需求，松散路由只生成部分内生确定性路由，其他路由仍需要转发和调度，如动态资源感知路由及队列调度等。
时间确定性需求。时间确定性需求是在提供资源和路由确定性基础上，对业务流进行统一规划及选路，保证每条流的时延抖动控制，满足确定性业务时延抖动等确定性需求。时间确定性要求对确定性流进行规划，包括对确定性业务进行分级调度，限制并发流数，减少微突发；在边界节点进行整形；在聚合节点进行流聚合等，减少流状态维护；在复制消除节点进行流复制或消除等，保障可靠性等。在资源及路由确定性基础上，时间确定性要求对确定性流进行动态时延预算及选路，保证每条流满足确定性业务需求。
网络5.0的应用场景及用户具有多样化确定性业务承载需求，不同业务对确定性SLA指标的需求不一致，网络5.0需要根据确定性需求对业务进行确定性分级分类。
2.3 资源感知和管控需求网络将面临一体化的资源感知和管控需求，这里的资源不仅包括要及时、准确了解资源使用方的需求，还包括感知资源供给方的资源动态提供能力。同时，网络提供的高质量传输能力也需要纳入一体化资源感知和管控体系。因此，网络5.0需要对网内的各种资源的需求和供给都能够清晰感知并开展管控。
网络资源的感知需求包括资源感知的能力要求、资源感知的实现手段以及资源感知的部署。网络将逐步建立网内资源的感知体系，实现对业务、应用的更高效支持。同时，网络5.0也将立足感知能力，逐步具备对网内资源的管控能力。作为网络5.0管理中的重要构成部分，网络资源的管控需求包括管理需求、控制需求、分析需求以及数字孪生需求。
基于网络资源感知，网络5.0支持网络资源的智能管控，包括管理、控制、分析以及数字孪生。
2.4 算力感知和路由能力算网融合系统包括网络对算力的感知需求、网络对算力的编排和路由需求、算力度量和标识的需求、算网融合需求4部分。
网络对算力的感知需求包括：感知多种颗粒度算力资源,包括锁定、释放、调度算力资源以及规避故障算力资源；针对算力资源建立资源供给者算力注册和调度平台，包括供给方资质和资源可信认证，基于信用体系开展商业模式创新；针对层次化算力资源颗粒度，构建层次化的算力感知体系，比如基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）、平台即服务（Platform as a Service，PaaS）、函数即服务（Function-as-a-Service，FaaS）等；算力的呈现形式可以是虚机、容器、功能、算法等，异构计算资源建议通过前述系统进行纳管。
网络对算力的编排和路由需求包括：构建基于算力感知的算力路由表，包括算力基础信息及算力动态信息，如算力节点地址、端口、算力实例地址及状态等；网络需要准确感知应用的算力SLA；网络能够针对算力转发做出SLA承诺；网络基于算力路由表执行算力路由策略。
算力度量和标识的需求包括：建立层次化算力资源和服务颗粒度的算力度量体系；建立全局语义的层次化算力标识体系。
算网融合需求包括：算力和网络全局资源视图的统一创建；执行基于算力、网络SLA的双重融合优化路由策略；算网融合路由机制与现有IP路由架构平滑兼容，中间IP骨干节点算力无状态。
2.5 语义可定义的新标识需求网络5.0的目的是在统一的框架下连接多种异构网络，实现万网互联。同时网络5.0将进一步与SDN架构无缝融合，网络将具备更多的可编程、可编排特性。因此，网络5.0技术可能将针对IP协议的可编程可编排特性的需求，增加新的语义可定义的标识以及基于新型标识进行路由的能力，从而满足异构网络互联的需求。
2.6 可运营新组播需求当今视频流量已成为互联网流量主体。以视频会议和在线教育为代表的网络视频应用出现井喷式的发展，但传统组播技术无法在互联网中得到有效应用，大量的视频流量通过内容分发系统进行传输，这种依赖于流媒体服务器的应用层组播方式在传输时延、丢包、性能上存在无法解决的“瓶颈”，抑制了基于AR/VR、AI等需要大规模、大带宽、可靠低时延、有确定性SLA的传输保障的新型产业的发展和应用。
面向垂直行业，产业技术升级也带来了新的组播需求场景。4K/8K超高清视频已在不断推广，而传统的串行数字接口设备无法满足大规模超高清视频的制作和传输需求，传统的制播网络需要高可靠、可规划的IP组播技术来进行媒体资源调度。
2.7 网络可扩展性需求网络5.0在满足新业务需求的情况下，需要网络的高可扩展性以实现大规模、异构网络的互联互通。可扩展性主要包括网络标识的可扩展性、地址的可扩展性以及网络路由的可扩展性。
3 结束语
网络5.0是第5代数据网络的统称，秉承“以网络为中心、能力内生”的设计理念，在现有IP网络协议基础上，提供确定性、内生安全可信、服务可知可控等多方面网络能力。网络5.0通过做强网络，主动向各类产业应用提供网络能力、计算能力以及数据能力服务，降低端侧应用复杂度，提升服务质量与网络效率，降低能耗开销，保障可信安全，形成以网络为能力主体与责任主体的全新网络产业生态与治理体系。
Scenarios and general technical requirements of Network 5.0
LUO Jian1, LEI Bo2, ZHENG Xiuli3, DU Zongpeng4, LI Jinglin5
(1. ZTE Corporation, Nanjing 210012, China; 2. Research Institute of China Telecom Co.,Ltd., Beijing 102209, China; 3. Huawei Technologies Co., Ltd., Beijing 100095, China; 4. China Mobile Research Institute, Beijing 100053, China; 5. New H3C Technologies Co., Ltd., Beijing 100094, China)
Abstract: Based on the requirements of new business scenarios, Network 5.0 aims to build a hyper connection network serving the intelligent society and digital economy. This paper analyzes four main application scenarios of Network 5.0, such as Information and Communications Technology (ICT) infrastructure, mobile network bearer, industrial Internet and new media services. On this basis, it refines the general technical requirements of Network 5.0.Keywords: Netwok 5.0; intrinsic security; deterministic network; service awareness; computing power network
本文刊于《信息通信技术与政策》2023年 第12期
主办：中国信息通信研究院
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