2018年2月，美國國家科學(xué)基金會 (NSF)發(fā)布“美歐互聯(lián)網(wǎng)核心和邊緣技術(shù)”項目指南，本文將詳細(xì)介紹項目背景、項目目標(biāo)、主要內(nèi)容等。

1.項目背景和目標(biāo)

NSF 的計算機(jī)與信息科學(xué)及工程學(xué)部 (CISE)理事會和歐盟委員會 (EC)的 DG CONNECT 合作歷史悠久，二者共同專注于未來的互聯(lián)網(wǎng)實驗基礎(chǔ)設(shè)施。美歐共同開發(fā)了互補網(wǎng)絡(luò)和計算研究的基礎(chǔ)設(shè)施。2007年，美國研究人員建立了由NSF資助的全球網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新環(huán)境 (GENI)，2008年，歐盟研究人員建立了由EC 支持的未來互聯(lián)網(wǎng)研究與實驗項目 (FIRE)。

為了協(xié)調(diào)美歐活動并推動實驗性網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)系統(tǒng)研究，美國和歐盟都舉辦了多次 GENI-FIRE 技術(shù)協(xié)調(diào)研討會。隨著基礎(chǔ)設(shè)施的研究以及相關(guān)支持計劃的發(fā)展，GENI 和 FIRE 聯(lián)盟 (Fed4FIRE)團(tuán)隊以及NSF/CISE 和 DG CONNECT 的贊助商還在美國和歐盟多地舉辦了數(shù)次聯(lián)合研究研討會。已有活動的成功舉辦促使研究界在今后的研討會上繼續(xù)拓展國際參與范圍，將邀請日本、巴西和韓國的研究人員參加后續(xù)研討會。

該項目的主要目標(biāo)是通過美國調(diào)查人員與歐盟調(diào)查人員的合作，加強對核心和邊緣網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)的理解。

2.主要內(nèi)容

項目指南提供如下項目主題建議，但主題范圍不受限于此。

(1)NGI 下一代互聯(lián)網(wǎng) (NGI)的核心技術(shù)

①軟件定義交換 (SDX)

新興的 SDX 將加強對對等策略的程序控制和執(zhí)行。SDX 提供前所未有的機(jī)會以在規(guī)模范圍內(nèi)創(chuàng)建域間路由協(xié)議，并且允許調(diào)查人員控制單個交換點或沿端到端路徑的網(wǎng)絡(luò)行為。

②網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 (NFV)

諸如軟件防火墻和負(fù)載均衡器之類的虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能 (VNF)代表著構(gòu)建塊，可被組合或鏈接以提供復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。除了提供低成本服務(wù)之外，NFV允許動態(tài)、彈性的計算和網(wǎng)絡(luò)配置，從而實現(xiàn)敏捷服務(wù)的快速實例化，進(jìn)而通過 VNF 實例向外/向內(nèi)或向上/向下擴(kuò)展來匹配隨時間變化的工作負(fù)載需求。

③“水平”資源管理

端到端的資源管理能為服務(wù)提供商和網(wǎng)絡(luò)運營商提供新機(jī)制，二者共同努力支持服務(wù)交付的控制和分配。

④以用戶為中心的接口

提高用戶的體驗質(zhì)量可能需要擴(kuò)大現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接口，以支持能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)范圍測量和監(jiān)控的端點協(xié)議。新界面能夠展現(xiàn)由終端提供的特定用戶策略——如有關(guān)中間框的處理——同時還允許終端提取關(guān)于網(wǎng)絡(luò)屬性的信息 (各種粒度，如路徑、路徑段等)。雖然終端軟件和協(xié)議 (如多路徑傳輸控制協(xié)議 TCP)能通過更好地了解網(wǎng)絡(luò)屬性以引導(dǎo)多條路徑上的流量，但加密流量有效載荷和協(xié)議標(biāo)頭的增長會降低路徑段和端到端網(wǎng)絡(luò)的“能見度?！?/p>

(2)先進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò) (AWN)邊緣技術(shù)

①先進(jìn)的無線電技術(shù)

◇研究新興的無線電技術(shù)，如毫米波、協(xié)調(diào)無線電頻譜共享和大規(guī)模多用戶 (MIMO)。除了前端網(wǎng)絡(luò)之外，還可以考慮回程網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)的高性能固定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

◇研究專用的驅(qū)動通信技術(shù)，包括超低功耗、超低延遲通信、可見光通信和短程通信。這些技術(shù)可以支持新興應(yīng)用，例如增強現(xiàn)實和車輛通信 (例如，車對車、車對基礎(chǔ)設(shè)施)。

②無線系統(tǒng)的“軟件化”

◇研究基于軟件無線電 (SDR)的設(shè)備，以及分布式基站架構(gòu) (如云無線接入網(wǎng)絡(luò) (CloudRAN))中的基帶信號處理。

◇基于虛擬化的移動分組核心網(wǎng)絡(luò)部署和架構(gòu)來開展實驗，探索邊緣網(wǎng)絡(luò)中的分級邊緣計算。

③高級無線研究基礎(chǔ)設(shè)施

◇聯(lián)合調(diào)查信息和架構(gòu)框架，以及軟件工具和技術(shù)，從而支持部署美歐研究人員使用的先進(jìn)無線研究實驗平臺。調(diào)查可能包括通用管理平臺和操作框架、測試平臺聯(lián)合、交叉測試實驗以及提高測試平臺的可獲性和可用性。

(3)橫向研究領(lǐng)域

①測量和監(jiān)測

完全自主的數(shù)據(jù)驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)要求網(wǎng)絡(luò)測量和監(jiān)測方面取得進(jìn)展。在網(wǎng)絡(luò)邊緣的監(jiān)控尤其具有挑戰(zhàn)性。這些挑戰(zhàn)主要在于不同環(huán)境中運行的異構(gòu)技術(shù)、獲得監(jiān)控的有利位置，以及解決便攜性/隱私性和用戶激勵問題所需的測量設(shè)備。

②隱私、信任和安全

新興的 NFV、SDN 和云計算技術(shù)增加了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的靈活性，但在信任方面引入了新的挑戰(zhàn)。VNF鏈可能涉及比傳統(tǒng)系統(tǒng)實施更多的利益相關(guān)者，其潛在的利益可能更多樣化。NFV 基礎(chǔ)設(shè)施必須值得信賴才能部署和分配網(wǎng)絡(luò)的功能，并且需要對多個供應(yīng)商的 VNF 進(jìn)行可靠性評估。還需要進(jìn)一步研究以垂直和水平方式建立 SDN 控制和/或數(shù)據(jù)平面元素之間的可信關(guān)系，特別是在域間部署中。

③開發(fā)實驗數(shù)據(jù)交換技術(shù)

研究界認(rèn)為有機(jī)會創(chuàng)建一套以互補的研究目標(biāo)為導(dǎo)向的實驗平臺和基礎(chǔ)設(shè)施。通過開發(fā)支持通用數(shù)據(jù)收集和管理標(biāo)準(zhǔn) (例如開放數(shù)據(jù)管理協(xié)議)的架構(gòu)、接口和工具，可以在多個平臺上實現(xiàn)協(xié)同操作。這些調(diào)查將推動我們對實驗結(jié)果的共同理解，提高個人研究工作的實用性，并降低實驗人員和平臺操作人員的進(jìn)入障礙。調(diào)查可以探索諸如分布式賬本之類的方案，用來支持以可信方式共享研究數(shù)據(jù)的新方法。