

专题丨网络5.0业务网架构研究

信息通信技术与政策

2024-01-23

导读：梁洁，曾其妙，陈戈

作者简介

梁洁

中国电信股份有限公司研究院网络技术研究所总监，主要负责IP网络、IPTV、视联网等方面的技术研究和规划工作。

曾其妙

中国电信股份有限公司研究院网络技术研究所工程师，主要从事IP网络、VR视频、CDN等方面的研究工作。

陈戈

中国电信股份有限公司研究院网络技术研究所高级工程师，长期从事IP网络、CDN、视联网等方面的研究工作。

论文引用格式：

梁洁, 曾其妙, 陈戈. 网络5.0业务网架构研究[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(12): 72-80.

网络5.0业务网架构研究

梁洁曾其妙陈戈

（中国电信股份有限公司研究院，广州 510620）

摘要：随着物联网、工业互联网等新兴业务的迅猛涌现，网络的确定性、安全性和资源调度等方面面临着重大挑战。然而，现有网络是“尽力而为”的模式，只管控网络资源，不管控业务或应用连接。网络5.0针对以上问题，提出了“创新协议、确定性网络、内生安全可信、自组织网络、算力网络”等解决方案，为未来全业务承载提供承载底座。网络5.0在架构层面，需解决现有业务承载的OTT方式，即业务的应用层与网络层的控制与匹配不足的问题。首先，分析了网络5.0业务网的4个关键创新动机；其次，创新性地提出了新的业务网架构，通过在现有网络承载层上叠加业务核心层，使网络具备动态的业务感知、业务连接、资源匹配和连接管控能力，内生解决了网络业务/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；最后，列出了超算快线和不间断直播两个典型业务场景，为未来的网络研究方向提供了强有力的线索。

关键词：网络5.0；业务网；网络架构；Underlay+Overlay协同

0 引言

当前，全球云网宽带发展呈现两大主要趋势。一方面，当前对云网宽带基础设施及服务的需求持续旺盛；另一方面，全球数字化转型促进云网宽带基础设施与服务升级。截至2022年底，全球互联网用户已达53 亿，占全球人口的66%^[1]。因此，个人和企业在数字化应用方面对高质量网络的需求更加迫切，网络已经成为各行业数字化转型和发展的重要基础。在这一过程中，承载网络除需进一步提升网速，也需使网络更加开放、灵活，可以按需调配资源、达至广泛化的云、网、边、端协同服务目标，推动网络架构演进变革。此外，电信产业主营业务经历了固话、宽带、移动等增长曲线后，目前正在进入以云计算、大数据、人工智能应用驱动的产业数字化为主的“第二曲线”发展阶段。“第二曲线”理论创始人查尔斯·汉迪表示：在第一曲线达到巅峰之前，找到驱动企业二次腾飞的第二曲线，并且第二曲线必须在第一曲线达到顶点之前开始增长，企业永续增长的愿景就能实现^[2]。因此，如何快速赋能数字经济高质量发展，抓住历史机遇开辟新的“蓝海”，提升网络业务价值和构建第二曲线至关重要。

1 挑战与难点

1.1 业务应用需要方便、灵活地调用网络确定性服务能力

不同于传统消费者业务尽力而为的承载需求，许多产业应用呈现出独特且多样的确定性承载需求^[3]。未来，智慧工厂、智能电网和远程手术等实时远程控制场景需要具备端到端的确定性时延和抖动连接，同时，网络的可用性也必须达到99.999%^[3]。因此，上述应用场景都要求网络能根据业务的确定性承载需求进行资源匹配和保障。

目前，网络采用了无连接传输模式，虽然增加了网络的抗损毁能力，但也引入了不确定性，包括流量转发路径的不确定性、时延以及丢包。当数据包数量超过端口容量时，可能导致丢包，并在端口缓存中产生时延延长的现象。目前主要依赖轻载来维护服务质量，对于端到端的确定性服务难以保障。要解决上述确定性问题，必须建立明确的确定性转发路径并提前分配足够的转发资源以满足应用和业务连接需求。这需要网络能够根据业务连接的要求匹配相应的确定性转发资源，并实施业务准入机制以避免网络拥塞。然而，当前的网络体系结构并不能满足这一需求。

1.2 云、网、边、端协同需要网络的“连接+”能力

产业互联网应用通常具有明确的连接目标，如云上应用、算力资源、视频对象等，同时在性能、安全可靠性等方面有特定的要求，这往往涉及到应用、云、网络、终端等多种异构资源之间的跨域协同。然而，在当前的网络架构下，上述资源往往是相对独立规划和治理的^[4]。这导致业务与网络、网络与网络之间存在一定的分割，难以整合跨域基础设施，为用户提供一致性的服务。网络作为连接和整合各种资源的交通枢纽，需要支持将多类型网络、异构算力、多云服务等抽象成一个统一的标识体系，以进行寻址和服务。这样，用户可以跨不同资源提供方灵活使用各种资源，获得一致的服务质量保障。

因此，产业需要网络提供“连接+”的能力，也就是在同一对网络节点间把网络连接做密，能够满足不同应用和用户的特殊需求提供的连接，即同一对节点间不仅仅为宽带用户提供基础的“尽力而为”网络连接能力，还可提供可运营的低延时、大带宽、确定性、安全加密、VPN连通等不同特性的“连接+”能力，从而支撑可收费的按需分配质量（Quality on Demand）、按需分配带宽（Bandwidth on Demand）、按需分配拓扑（Topology on Demand）等多种连接业务模式。未来，网络应内生支持应用和网络协同，通过体系架构的变革把智能化拓展到网络本身，构建“业务感知型网络”。以应用为中心，实现对上层业务应用的精细化感知，以及从面向管道连接到面向业务连接的管控方式转变。

1.3 新业务需要网络的可弹性调度、能力服务化

随着新技术的不断涌现，企业新业务的需求也日益复杂且变化迅速，对网络提出了更高的要求。许多业务在特定时间内需要更多的带宽和资源，而在其他时间可能需求较低。弹性调度允许企业根据需求的峰谷变化，动态调整网络资源，以优化成本和性能。另外，新业务也需要多样化的服务级别协议（Service Level Agreement，SLA）保证。网络不再是“一刀切”的服务模式，应当基于不同业务或应用的SLA需求提供差异化的服务质量（Quality of Service，QoS）保证。传统专线服务提供了固定带宽和路径，无法满足不断变化的业务需求。人工协商和拼凑式的解决方案，只能针对专线管道静态分配资源，难以实现规模化。现有的静态网络架构在满足现代业务的弹性和多样性方面显然难以胜任。因此，需要网络向服务化发展，通过弹性调度和按需分配等方法，实现网络资源的可编程、自动化和智能化，以满足新业务的多变需求。

1.4 需提供更丰富、安全的网络业务管控能力

目前的网络只管控网络资源，无法针对业务或者应用连接进行管控，不感知业务。只在网络接入段维持用户会话连接，在网络侧无用户或业务连接状态，因此无法感知业务承载需求，从而无法进行底层网络（Underlay）与覆盖网络（Overlay）的深度协同，进而无法构建一张基于应用感知业务的可运营网络。此外，相对于消费互联网，产业互联网具有更高的网络安全需求。而传统网络用户都是在一个平面上，天然缺乏安全基因。“补丁式”的安全设计模式也存在结构僵化、缺乏协同等问题，难以满足新型网络安全防护需求^[5-6]。网络一方面需要从身份、数据、网络等需求层面进行系统安全设计，推动网络安全体系向着原生内嵌、安全可信、智能灵活的主动防御模式演进。另一方面需要引入更多的业务连接认证鉴权机制，实现基于身份的会话控制能力，对用户身份或业务标识做更强的校验和准入机制，增强网络业务通信的可信度；对端到端通信做更多的路由安全保障或多网络冗余保障，增强网络通信的可靠性和对未知攻击的内生防御能力，保障信息传送及存储过程中防盗窃、防篡改。

为满足数字经济时代业务承载和运营商网络运营的需求，使网络具备动态的业务感知、业务连接、资源匹配和连接管控能力，内生解决网络业务/应用Underlay+Overlay协同的确定性承载问题，网络5.0业务网被提出。为规模化提供网络上述业务能力，不能依赖平台业务模式，需借鉴业务网理念，在网络上构建统一的网络5.0业务网^[7]。实现网络连接型业务的规模化、精细化运营，支持亿级用户规模的差异化业务的可运营、可扩展。

2 网络5.0业务网架构

近年来，网络5.0作为面向2030演进的未来数据通信网络架构被提出^[6]。网络5.0基于新应用与新业务的接入和承载需求，在继承IP优势基础上，秉承“以网络为中心、能力内生”的核心主旨，通过打造新型网络协议体系，采取“分代目标、有限责任”的思路，分阶段逐步引入智能化、确定性、灵活寻址、内生安全和差异化服务等能力，协同管理面、控制面和数据面，连接分散的计算、网络和存储等资源，构建一体化的新型信息通信技术（Information and Communication Technology，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。网络5.0总体架构如图1所示。

图1 网络5.0总体架构

针对业务应用层与网络层的控制与匹配不足的问题，网络5.0业务网进一步拓展网络5.0架构的管理功能在逻辑上形成服务使能层，控制功能和转发功能形成业务核心层。面向不同应用的不同服务需求提供精准、高效、安全、确定性的网络连接和流量调度服务，并根据用户的订购和付费意愿为其提供差异化转发能力和资源保障，从而实现网络能力和资源的灵活匹配。

2.1 网络5.0业务网实现方案

网络5.0业务网旨在连接复杂异构的终端和网络设施，提供泛在的连接能力。服务使能通过服务化接口调用针对客户的业务能力组合。业务核心层实现业务连接与网络连接资源智能适配，是网络内生业务智能、自动化精细运营的关键。业务承载层提供物理网络连接，与业务核心层一起共同实现对网络业务连接的精细化管控和保障。当用户发起网络连接会话请求时，网络5.0业务网根据用户的业务状态（附着状态、认证鉴权状态、签约信息等），按需实时为需要通讯的终端建立连接会话、分配和映射Underlay网络能力和资源，根据终端距离、会话状态、所分配的Underlay资源、时长等多维度精细化计费。在连接会话终止后，实时回收所分配的Underlay资源，满足各种新兴业务尤其是“连接”型业务的需求，提升网络资源的复用率，实现网络能力的业务化供给。具体来说，网络5.0业务网从功能上分为服务使能层、业务核心层和业务承载层。

服务使能层基于统一开放应用程序编程接口（Application Programming Interface，API）、软件开发工具包（Software Development Kit，SDK）、服务插件等，对外提供能力调用，与外部业务门户或应用APP交互，基于标准API实现基本能力和参数的适配，获取用户订购信息，包括用户信息、连接/好友关系、业务需求等。根据各类应用传递过来的业务请求信息进行标准化的数据模型处理，用于表征应用的业务需求，形成基于业务类型的业务模板或数据模型。该模型及参数可传递到业务核心层，完成该类业务的开通、变更、退租和计费等操作。提供按需调用网络能力、分配网络资源，生成网络能力组合和业务能力组合，向特定业务提供，维护业务状态，实现将网络能力和资源以开放业务接口的形式提供给外部应用和服务调用。

业务核心层根据用户状态和业务状态，按需提供转发面能力、分配业务承载层资源。同时，在跨域场景下，不同域的业务核心层网元通过东西向接口实现相互协同，基于资源请求和响应的方式实现跨域资源的分配和拼接协同，相互不需感知对方的内部细节，有利于不同域保有自身的资源管控权限。本文中的“域”，可以是同一运营商内不同的IP网络管理域，也可以是不同运营商的网络管理域或不同专业（如IP网络、移动网络、云资源等）的管理域。

业务承载层包括了业务承载、转发和性能保障所需的各种能力，这些能力的部署范围包括了业务接入终端、服务端插件、超级业务网关和路由器等网络功能实体，这些网络功能实体，可构建在专用硬件资源上，也可以构建在虚拟化或云化资源上。

网络5.0业务网针对精品业务支持确定性服务能力，优化多维度资源自适应调整，实现资源和业务关联的强生命周期管理，提升网络业务管控能力。通过IPv6+技术的大规模部署和体系架构创新，网络首次具备Overlay业务与Underlay承载的拉通能力，并以Underlay的方式真正贯穿端—管—云，实现端到端跨域协同。对于业务核心层，提出以下解决思路。

2.1.1 支持确定性服务能力

网络5.0业务网提供的确定性服务能力包括路径确定性、时延抖动确定性和带宽资源确定性3种服务。

（1）路径确定性：包括路径规划、路径保障和路径实时监测与调整等。通过路由算法和拓扑优化，网络5.0业务网会根据客户的需求和服务要求，使用路由算法规划一条确定性路径，确保数据包在传输过程中沿着特定的网络路径传输。路径规划完成后，会实施带宽时延抖动保障，业务保护及多路由保护等措施，以确保所选路径上的网络资源得到优先分配和保护，从而防止拥塞或故障对路径的影响。此外，系统会持续监测所选路径的性能和可用性，在出现异常时，能够及时调整路径，保障路径确定性服务能力得以实施。

（2）时延抖动确定性：包括时延分析、时延保障和实时监控调整等。对车联网、工业互联网、远程医疗等具体应用场景进行分析，在充分考虑路由、拓扑和链路负载等因素的影响后, 会为特定服务提供时延保障，确保数据包的传输时延在预定范围内，并降低时延抖动，使服务的响应时间更加稳定。客户可以通过网络5.0业务网的服务管理接口，定义其服务时延和时延抖动的要求，可选择特定的服务质量参数，包括时延目标和时延抖动的上限。网络将实时监控网络时延，确保时延抖动在允许范围内，并采取措施来调整网络配置以维持时延抖动的确定性。因此，针对具有特定需求的应用，可以获得稳定的时延和时延抖动确定服务。

（3）带宽资源确定性：包括带宽预留策略、性能保障、资源利用率监控、资源智能分配和资源回收再利用等。业务可以在发起连接前或者运行时，向网络提出带宽需求，指定所需带宽资源的大小，或者具体保障要求，如最小带宽等。网络根据业务需求智能制定带宽资源预留策略，动态执行调度方案，保障业务使用权，以实现带宽的确定性。带宽资源可以根据不同的业务模型进行实时的柔性匹配，以适应不断变化的流量需求。同时，网络5.0业务网会实时监控资源利用率，提供实时带宽详情查询服务。另外，还将实时监控带宽资源，对未使用的资源，会采取回收策略，以供其他用户使用，从而在整体上提高带宽资源的有效利用率。

因此，网络5.0业务网能够更好地满足各种应用和业务的确定性传输需求，确保数据的可靠传递，并降低时延和抖动，提供更一致的服务质量。

2.1.2 实现资源和业务关联的强生命周期管理

网络5.0架构旨在满足产业互联网的快速发展，特别是面对场景化、随呼随用的“连接+”业务新需求。为满足这些需求，网络5.0业务网提供了“连接+”业务的精细化运营能力，其中包括业务准入、业务和网络资源的匹配、生命周期管理和多域协同策略等。

（1）业务准入：提供强大的业务准入机制，通过身份验证、许可证管理和访问控制等机制，确保只有经许可的业务和用户能够访问到网络。加强了网络的安全性和合规性。未经授权的业务无法进入到网络中，从而保护网络免受未经授权的异常访问以及由此产生的潜在威胁。

（2）业务和网络资源的匹配：提供业务和网络资源的精确匹配。通过智能分配和配置，网络可以根据业务的性质和需求及当前网络资源状况，计算出满足SLA要求所需要的网络资源量，对计算、存储、网络等资源进行系统性的资源编排，使用智能资源调度算法，实现资源的负载均衡配置，为其分配充分及必要的网络资源，为业务提供全生命周期的资源需求匹配。此外，网络5.0业务网提供标准业务承载模型，将低时延、大带宽业务，统一纳入管理，统一调配，使得相应业务通过统一的入口能快速进入到相应的承载平面，确保业务的快速部署和高效运行。通过这些能力为业务赋能，满足业务多样化的复杂需求，为不同场景类型的业务提供了定制化的网络资源支持。

（3）生命周期管理：提供强大的生命周期管理功能，对传统网络连接的管理进行了自动化、智能化的升级和改造，统一了相应的资源监控、报警、容灾备份机制，实现了链接的全生命周期管理。业务由传统的人工开通，转变为订购或下线时自动触发网络资源的分配和释放，无需人工干预。建链时自动进行路由配置、QoS策略下发、带宽分配等，拆链时自动释放资源。业务的启动、运行、扩展、迁移等状态变更可以触发对应网络策略和配置的更新，实现资源和业务的强关联管理。同时，实时监控网络运行状态和资源使用情况，当存在故障或出现资源短缺时主动报警，以便快速响应和调度。在发生网络故障时，能够利用备份资源或故障迂回路径来保证业务连续性，避免服务中断。面对重大故障或突发事件，能够执行网络资源的重新调度、业务重定向等措施，实现网络的快速恢复，限制故障对业务的影响时间和范围。

（4）多域协同策略：随着网络复杂性不断增加，多域协同策略变得至关重要。网络5.0业务网支持不同域的网络协同，以满足全球化业务的需求。在多云环境、多地域部署和跨运营商的层面，进行多方协同、多域协同策略，确保不同网络域之间的协调性和互访问性，保证复杂部署场景下业务获得统一的服务质量。当具有跨域需求时，多域各自核查自身所能调度的网络资源，通过资源协商的方式建立连接。在此过程中，一方不需感知另一方的网络细节，只需向其传递需求并等待响应。

通过上述能力的支撑，实现业务和网络资源间强生命周期内的协同管理与优化，全面提升“连接+”业务的使用体验与运营效率。

2.1.3 优化多维度资源自适应调整

针对复杂多变的业务需求，网络5.0业务网提供多维度的资源自适应匹配，如弹性带宽调整、多样化SLA保证等。

（1）弹性带宽调整：可以根据业务实时负载的变化情况，实现带宽的动态扩展和收缩。业务可以通过调用网络编程接口，指定带宽调整需求，网络可以在秒级别响应并完成带宽重新分配，实时根据流量监控及自动化缩放策略，动态调整带宽，下发带宽调整通知，避免带宽闲置浪费。网络5.0业务网提供预置配置策略功能，业务自行设置触发条件，实时监测的负载状况如达到触发条件，将按照预置策略执行后置动作，智能对带宽资源进行核减或增加，优化业务形态和提高成本效益。在用户侧，可以根据业务使用度的变化曲线，适时调整带宽以确保高质量的服务交付。

（2）多样化SLA保证：为满足不同业务的不同场景需要，针对同一业务的不同业务场景，或是同一业务的不同应用，提供更细粒度的SLA保证。通过形成多参数的SLA（时延、抖动、丢包率等）配置，并利用网络切片技术进行业务隔离和QoS策略差异化，实现精细化的SLA分级保障。

通过这些多维度的资源自适应调整，以及多样化的SLA保证，为业务提供了高度定制化的灵活网络服务，提高了业务整体服务质量的同时，也增强了网络可用度和弹性，切实保证了网络资源的高效利用。

2.1.4 提高网络业务的可运营性和管控能力

网络5.0业务网不仅关注资源的管理和分配，更着重于提升网络的业务管控能力，使其具有高度可运营的特点，包括用户和业务策略的管理、服务发现和注册、多语义业务寻址以及网络安全策略的优化。

（1）用户和业务策略的管理：提供了灵活的用户和业务策略管理功能。包括用户身份验证和授权机制，只有经过合法身份验证的用户才能访问网络资源。同时，支持细粒度的访问控制列表。管理员可以配置访问控制列表（Access Control Lists，ACL），以定义哪些用户或应用可以访问特定的资源，以及访问的权限级别。ACL可以根据源IP地址、目标IP地址、端口号等条件进行配置，以确保资源的安全访问和使用。另外，引入了配额管理机制，允许对不同用户或业务分配特定的资源配额（包括带宽、存储空间、计算资源等）。配额管理确保资源的公平分配和合理使用，同时避免资源的滥用。这对于多租户环境尤其重要，以确保每个租户都能获得足够的资源。此外，还提供了更丰富的SLA管理功能。不同的业务或应用可以定义其特定的SLA要求，包括带宽、时延、可用性等。网络可以根据SLA要求，提供相应的服务质量保证。SLA的管理包括监控、报告和调整，以确保网络持续满足业务需求。

（2）服务发现和注册：提供了服务注册API，允许服务和应用注册其可用性和特性。通过API，服务可以将其信息注册到网络的服务目录中，包括服务名称、版本、地理位置等。这有助于构建一个全面的服务目录，使其他用户或应用能够轻松地发现和连接到这些服务。同时，采用了服务发现机制。这个机制允许用户或应用查询服务目录，以查找满足其需求的服务。服务发现机制考虑多个因素，如地理位置、性能特性、负载情况等，以提供最佳的服务选择。这有助于提高业务的可扩展性和互操作性。另外，还引入了健康检查机制，用于实时监测网络上的服务和应用的状态。

（3）多语义业务寻址：引入多样化标识之后，将网络的数字空间扩展为广义开放的地址空间。新网络数字空间中，允许使用多种标识和变长地址作为寻址依据实现多语义路由，如算力路由、服务路由、地址位置路由等，进而支持以算力网络为代表的复杂的互联互通，实现异构设备、异构网络的一体化。

（4）网络安全策略：相比于收集所有攻击特征，进行特征匹配方式的成本高的防护方式，网络5.0业务网仅允许系统期望的业务连接建拆行为，网络资源在可预期的环境和体系中进行安全防护是更有效的安全模式。安全能力原生内嵌在网元和业务网系统中，避免了外挂式或补丁式安全防护架构。此外，引入了实时安全事件监控和安全审计报告，以进一步增强网络的安全性和合规性。

2.2 网络5.0业务网多平面组网设计

如何规模化地支持确定性业务连接，并在业务承载层和业务核心层之间实现高效协同的问题是非常重要的。由于业务承载层需要同时满足以数据中心（Data Center，DC）为中心的组网和以南北向流量为主的传统业务的差异化承载需求，这些需求差异巨大，传统单一功能的承载网难以满足。因此，需要引入分级分类服务的概念，在转发面引入多平面设计，在同一张物理网络上构建多个并行的转发平面，每个平面均提供特定网络和资源，分别满足不同的业务承载需求，不同平面间的资源可以共享，也可以独享。在以DC为中心的业务场景下，业务承载层具备类似计算机主板总线的功能特性，即优先保障高等级业务的资源分配，若在忙时接收到高等级业务的需求，也可提供中断机制，将低等级业务迁移至其他资源，优先保障新进高等级业务的资源和转发性能。

网络5.0业务网多平面架构如图2所示。业务核心层根据用户状态和业务状态，按需提供转发面能力、分配业务承载层资源。同时，在跨域场景下，不同域的业务核心层网元通过东西向接口实现相互协同，基于资源请求和响应的方式实现跨域资源的分配和拼接协同，相互不需感知对方的内部细节，有利于不同域各自保有自身的资源管控权限。

图2 网络5.0业务网多平面架构

3 典型应用

网络5.0业务网提供了一个使网络具备业务感知、业务连接、资源匹配和连接管控能力的解决方案，典型应用场景如下。

3.1 超算快线

随着算力网络时代的到来，数据量出现了爆炸性增长，每天都有海量数据产生并进行存储、传输和处理。超算中心可以满足海量数据存储计算要求，因此在新药开发、基因排序、自然灾害、气象预报、超高清视频制作以及工业仿真模拟等方面均有广泛应用场景。如采用常态化大带宽专线连接超算中心传输数据，价格非常昂贵。目前的网络架构无法支持这类特殊需求的承载和快速弹性的随呼随用连接。因此，针对这类超算快线业务，网络5.0业务网可以提供完成具有大带宽特征的“连接+”灵活弹性的解决方案，按需低成本地将海量数据从A地（客户侧）安全传送到B地（超算中心）。

如图3所示，气象观测站将气象数据在约定时间通过大带宽传输到超算中心进行处理分析，从而实现准确的天气预测，通过10 G带宽超算业务，40 TB气象数据不到9 h即可完成传送。基于网络5.0业务网随建随拆、安全可信、差异化保障的网络新能力特性，用户可根据自身需求定制参数，选择夜间定时加速或即刻发起业务，实现灵活、高效的端到端海量数据低成本传送。

图3 超算快线业务场景

3.2 不间断直播

随着直播行业逐渐发展到成熟期，直播种类更加多元化，其中电商直播已占据主要市场，特别是沿海城市直播经济发达，专业化直播基地较多。直播商户在直播期间存在着共性的需求，即高速稳定的有线与无线网络、直播期间需保持不变的公网IP，因此存在无法协同的跨域问题；也有着共性的痛点，即由于网络卡顿导致用户体验不佳、断网延时过大导致直播平台中断推流等问题。在网络5.0业务网架构下，针对网络依存度高、有高可靠性诉求且需要固定IP的直播商户，可通过5G-CPE、超级业务网关及业务网协同，提供不间断直播业务的一体化供给跨域协同方案，在直播期间不断播，保障直播稳定通畅。

如图4所示，基于5G-CPE、超级业务网关、业务网将传统固网的安全稳定优势与5G网络的灵活性相结合，提供固移融合双通道接入、业务可信认证、故障秒级切换能力，保证直播业务期间用户对于网络变化不感知、IP地址不改变，满足大流量、长时间直播业务对高安全性及高可靠性的业务承载要求。

图4 不间断直播业务场景

4 结束语

数字经济万物智联的精准承载和精细运营需求，推动了承载网发展成为全面支持确定性/差异化“连接+”业务的网络5.0业务网。本文创造性提出网络5.0业务网体系结构，该业务网感知业务连接需求，动态智能适配业务需求和网络资源，将网络的底座能力和资源进行抽象和统一管控，根据业务需求按需组合向用户提供，每个业务都对应一组特定的网络能力，动态适配业务需求和网络资源。实现网络内生业务智能和自动化精细运营。网络5.0业务网架构的提出突破了业务连接与网络连接资源无法动态适配的问题，提供了跨广域网的确定性服务底座，解决了各场景的跨广域网、随呼随用、秒级开通等海量数据传输需求，满足了未来数字经济产业互联网连接底座的需求。

Research on the service network architecture of Network 5.0

LIANG Jie, ZENG Qimiao, CHEN Ge

(Research Institute of China Telecom Co., Ltd., Guangzhou 510620, China)

Abstract: With the rapid emergence of new businesses like the Internet of Things and the Industrial Internet, networks face significant challenges in determinism, security, and resource allocation. Existing networks operate under a “best-effort” model, managing network resources without controlling service or application connections. Network 5.0 addresses these problems by proposing solutions such as innovative protocols, deterministic networks, intrinsic security and trust, self-organizing networks, and computational networks. Besides, Network 5.0 needs to resolve the Over-The-Top (OTT) problem, namely, the insufficiency in controlling and matching applications and network layers for current business support. Thus, this paper analyzes four motivations for Network 5.0 service networks. Subsequently, it presents the service network architecture by overlaying a service core layer onto the existing network transport layer, enabling dynamic service perception, connections, resource matching, and connection control capabilities. This inherently resolves the deterministic support Underlay+Overlay coordination of application. Finally, it highlights two typical scenarios, namely, supercomputing and uninterrupted live broadcasting. These serve as robust indicators for future directions in network research.

Keywords: Network 5.0; service network; network architecture; Underlay+Overlay coordination

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

《信息通信技术与政策》是工业和信息化部主管、中国信息通信研究院主办的专业学术期刊。本刊定位于“信息通信技术前沿的风向标，信息社会政策探究的思想库”，聚焦信息通信领域技术趋势、公共政策、国家/产业/企业战略，发布前沿研究成果、焦点问题分析、热点政策解读等，推动5G、工业互联网、数字经济、人工智能、区块链、大数据、云计算等技术产业的创新与发展，引导国家技术战略选择与产业政策制定，搭建产、学、研、用的高端学术交流平台。