5G要拋棄TCP

對於更高級的5G服務,TCP/IP被認為不是最佳的。


4月7日,歐洲電信標準化協會(ETSI)宣佈成立新的行業規範工作組“ Non-IP Networking”(ISG NIN)。


5G要拋棄TCP/IP?


該工作組的目標是為5G網絡研究開發新的網絡協議,以替代TCP/IP。


新聞稿中表示,2015年,一些移動運營商發現在4G網絡中使用的基於TCP/IP的技術存在一些問題。


由於TCP/IP協議最初是為互聯網設計,而非為移動通信網絡而生,當移動通信網絡引入TCP/IP後,增加了移動性、安全性、QoS等功能,這使得網絡更復雜,頻譜使用效率較低。為了解決這些問題,後續的修補和替代方案又導致了成本、時延和功耗增加。


因此,對於更高級的5G服務,TCP/IP被認為不是最佳的。


為此,ETSI於2015年成立了“下一代協議”行業規範工作組(ISG NGP),其任務是分析這些問題並提出替代解決方案。


ISG NGP已確定了可以直接解決這些問題的候選技術,從而顯著減少了報頭大小、每數據包處理複雜度和實時媒體流的延遲,同時仍與當前的Internet以及SDN、MPLS等新技術兼容。另外,ISG NGP還發布了一組KPI,可以客觀評估網絡協議滿足運營商需求的能力。


今天,繼ISG NGP之後,ETSI新成立了ISG NIN工作組,意味著替代TCP/IP的工作進入了一個新的階段。


下一步,ISG NIN工作組的任務是更好的服務5G新應用,並致力於更低成本、更高效的管理新應用。


ETSI表示,ISG NIN的工作將首先應用於移動專網,然後再擴展到移動公網,覆蓋範圍包括核心網和無線接入網。


ISG NIN工作組主席John Grant表示,尋找更適合5G時代的互聯網新協議至關重要,因為當前基於TCP/IP的網絡無法最佳支撐工業控制、自動駕駛、遠程醫療等新應用。


ISG NIN副主席Kevin Smith表示,不可否認IP棧和OSI分層模型推動了全球連接,但由於它們起源於20世紀70年代,有時代的侷限性。通過重新評估網絡協議的基本設計原理,並簡化網絡協議,可幫助2020年代的接入網和用例提升性能、安全性和效率。


TCP/IP制約了移動網絡發展


事實上,關於“下一代協議”這事並不新鮮,業界從2016年開始就不斷有聲音發出,表示TCP/IP制約了移動網絡發展。


專家們認為,TCP/IP協議發明於上世紀70年代,其初衷是為固定網絡和網絡互連而設計,儘管幾十年來連接了無數計算機,推動了互聯網蓬勃發展,但它不是為移動通信網絡而生。


互聯網連接的終端是固定的,網絡架構是分佈式的;而移動通信網絡連接的終端是移動性的,架構是集中式的。兩者基因本不同,兩者結合,不免會帶來網絡低效、成本高昂等問題。以4G網絡端到端用戶面協議棧為例,基於IP協議的GTP隧道需層層封裝、解封、IPSec加密、ROHC壓縮等,這無疑增加了傳輸時延,也增加了處理成本。


這種低效組合花費了更高的成本,也使得網絡的性能、安全性、移動性和規模性等受到了制約,未來將影響移動通信網絡拓展新業務,拓展垂直市場。


專家們認為,面向未來,5G時代將催生AR/VR、自動駕駛、遠程醫療等各種應用,而TCP/IP協議難以適應未來,我們需要重新定義新的協議。


New IP:解鎖未來新機遇


值得一提的是,不只是ETSI,國際電信聯盟(ITU)也在討論這事。


2018年,ITU成立了Network 2030焦點組(ITU-T FG on Network 2030),該焦點組旨在探索麵向2030年及以後的網絡技術發展,探索網絡新概念、新構架、新協議、新解決方案和新應用。當時,Network 2030焦點組主席,華為2012網絡技術實驗室首席科學家Richard Li以一篇《邁向2030年及以後的新互聯網》對Network 2030願景進行了介紹,其中指出:


移動網絡≈3GPP構架 + IP協議,但面向未來需求,當前的移動網絡存在如下問題:


1)在應用層,當前的TCP/IP無法保證吞吐量和時延


2)在PDCP層存在時延差異,由於無線重傳與TCP流控(flow control)不同步,導致TCP浪費地重傳數據包。


3)GTP複雜性:包括隧道建立/拆除處理、隧道報頭開銷、額外的C-P信令


4)協議的低效使用:

•“隧道”加“隧道”

• 某些頭字段相互重複

• 頭開銷很高,有時高達90%


由於時延和速率受限,當前的網絡難以保障未來新應用的交付,比如VR、全息、工業互聯網、觸覺互聯網等。並提出了“New IP”,以解鎖未來新機遇。


而就在不久前,據報道,華為與中國聯通和中國電信以及工信部在ITU會議上共同提議採用一種新的核心網絡技術新標準,名為“New IP”。《金融時報》報道稱,該提議支持諸如全息和自動駕駛汽車之類的尖端技術。


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