韧性通信，ICT技术与公共安全（上）

1.韧性通信网络与ICT

韧性通信网络对国家经济安全，必要服务，应急响应和大部分的现代生活至关重要。

1964年美国提出“在不利条件下有能力运行和维护在可接受水平的服务”的韧性网络定义，用于军事通信网络设计，摒弃了集中式易被攻击的架构取而代之是采用高度分布式的相互连接的网状网络，网络节点n越大，敌人破坏付出的代价就是n*n。

广义的，这一概念逐步被国家层面通信网建设采纳，包括多中心，有线网，无线网等手段。目前IP驱动生态系统有时也被称作系统中的系统(system of systems)或韧性系统中的系统。构建无处不在的可负担的无线接入网络环境和创造卓越的创新技术环境是增强韧性网络基础；大数据，云计算，物联网以及增强移动话务量动态改变等革新技术点燃和驱动ICT生态系统的持续发展，支持更强网络性能，容量和处理速度。

同时，大规模不确定话务模型，大量的多媒体通信，海量移动终端，都已深度影响运营商和企业的网络服务以及网络架构。未来“伴随着更大容量的网络传输和更高性能网络终端，传统网络架构越来越不能应对日益增加的复杂性，多变性和增加的大量话务，以及应对多业务的业务质量QoS和用户体验QoE，处理话务需以一种多样的和敏捷的方式来处理”。应对这些复杂性的挑战，网络正在经历从基于通过实施专用设备扩容到基于SDN、NFV、API技术管理话务和业务的方式转型。另外，驱动密集网络发展的分布式网络架构，更加韧性与创新友好的网络平台是数字经济的关键，融合的传输、5G网络、边缘，云环境，云原生微服务等革新技术已成为基础生产力。

总之，很多大规模事件有过很多经验教训，比如包括全球COVID-19, 美国加州大火、中西部洪水、桑迪巨风、卡特拉娜飓风、911事件(缺少沟通，协作和响应)，我国汶川地震，郑州洪水等。如何加强ICT系统的韧性，提高网络的生存能力和可用性，为国家安全和紧急事件做好准备？全球近期发生的大规模的紧急事件，比如大流行传染病爆发，极端自然灾害，影响广泛的重大安全事件都需要重新审视网络韧性，国家安全和应急准备，这包括运营商网络，企业网络，也包括公共安全网络。

2.ICT发展视角看安全与韧性

比任何时候都重要，国家经济与安全稳定越来越依赖ICT生态系统的可靠，安全与完整。当今，通信领域的技术创新快速步伐不会停歇。硬件利用高阶性能处理器，高效能源和大规模硬件将持续快速的演进；软件定义网络正在变革网络建设与运行方式并提供实时业务，云和虚拟化技术正在继续提低成本高效率和适应性，安全研发与运行(DevOps)将加速进入市场，整合AI到全程可编程网络确保简化网络提升效率，更小更简单低功耗终端嵌入泛在连接的终端，新兴技术将提供智慧材料和能源技术建设可持续的，生态友好的高性能高能效网络。所有这些创新将实现更加密集更加融合的跨越所有元素的超大规模连接的通信网络。

当网络越来越成为社会的关键组成部分，韧性和安全将至关重要。网络必须有能力在不利的条件下提供服务，比如自然灾害造成建筑物失能，局部故障，甚至关停；它必须提供健壮抵抗敌对恶意攻击的能力；云原生微服务将支持分布式网络使能网络边缘功能从而实现更快的响应(低时延)，提高网络韧性，和网络分段隔离应对网络攻击。

此外，赋能社会数字化和自动化，未来网络也需要提供高精度定位和周围环境的数据传感能力，网络必须充分利用AI增强，自动化和编排能力使能认知网络和自学习能力。这些增强能力与泛在的连接结合将实现最大程度的网络覆盖，更快计算与分布式网络结合获得更低时延和更高韧性，更好控制与功能分解实现更精准实时决策，实时监控和测量将从传统网络基于关键性能指标(KPI)演进到基于聚焦用户体验指标(KQI)并通过“零接触管理”实现快速适应和更大网络韧性。

2.1  有线网络

有线网络持续演进满足企业和用户提供回传链路和连接其他通信网络(无线，卫星和宽带)。更高带宽和更低时延的需求驱动有线网络正在迈向全光纤网络。有线网络增长驱动主要来自5G和WI-FI6，指数级增长的终端和传感器接入，满足低时延要求的边缘计算、边缘云快速发展。低时延，高带宽的连接(人，机器，数据)持续推动新工业革命和带来经济增长需要更加密集的有线和光纤网络。有线网络持续扁平化、更多互联、网状化、尤其AI赋能SDN/NFV的发展都将大大提高网络的韧性和灵活性。

2.2  卫星网络

卫星通信正迎来低轨卫星(LEO)的爆炸性增长，网络连接和覆盖扩展到在全球范围内没有通信的地方，大大弥补了偏远地区的数字鸿沟，全球在大力发展卫星互联网以及融合5G技术。以StarLink为例，目前已经发射了1500颗卫星，正在申请ITU批准发射12000颗卫星，未来计划还要再申请发射30000颗卫星。

卫星大发展提高了国家安全与应急准备的使命，利用卫星可为自然灾害造成的网络失服和降级的区域恢复通信，以及提供额外带宽接入，随着全球覆盖和低成本终端的增加，卫星通信越来越发挥重要关键通信的作用。

持续发展很多年的遥感卫星(红外，雷达，光谱，无线等)可用来监测热源(森林火灾)，高清图片(不受天气影响)，和实时光谱数据等应用提升了国家安全与应急准备的能力。航空飞艇等空中飞行器作为卫星的补充，提供网络重构和增强视野的能力，实现了自然灾害的现场感知(如洪水场景)，灾害监测和通信服务等业务。

2.3  无线网络5G/6G

接下来几十年，很多革新技术将来自5G和6G, 包括网络切片，5G专网，MU-MIMO, mmWave，5G CA，4G/5G/6G DSS等，5G专网可提供政府/军队/工厂等部门的安全与韧性要求，网络切片能提供公共安全部门的网络安全逻辑隔离和专属资源保障的要求，增强天线技术和扩展覆盖技术(IAB/Sidelink)可以为公共安全提供更大的网络覆盖。近期，在无线/微波频段通过激光(受激发射)实现无线大功率电力传输的增强创新开辟了一个新道路，这将能为地面和空中设备提供远程充电或远程供电实现应急状态的电力恢复。

2.4  电力技术演进

正如通信网络从分层架构向分布式架构演进一样，电力也将向“智慧电网” 面向互联互操作，多分布式的网络发展，先进仪表，中继电力传输，传感，交换，电池存储，智能计量和可再生能源等诸多新技术驱动着电力创新发展。同时，电力也正朝着类似SDN使能的分布式架构发展，这将有助于电力更快恢复和更高效的电力传输，提升大规模再生能源系统整合，更好整合民用发电与提高安全性。

电力与ICT相互依赖，通信系统需要电源备份确保冗余可靠性。未来随着大量用于关键业务的物联网设备的供电保障需求，分布式智慧电网无疑将提升韧性和可靠性不降低ICT关键功能的韧性。同时，电力系统依赖ICT网络管理发电，传输和配电，网络包括电力系统自身的专网或商业网络，同时智慧电网将驱动电力专网向商业网络变化和迁移。此外，电力和ICT跨领域关键设施与系统的独立性和关联性都将驱动更多的自动处理和传感感知的解决方案。

2.5  下一代IP

下一代是通过SDN管理的超连接的按需网络，将高度依赖标准化和互操作API 来支持将来的用例。目前的IP网络协议不能足够确保未来用例的时延要求。“NEW IP” 逐步进入全球标准组织的视野与研究范围。