关键字:未来互联网；自管理网络；自治网络；通用的自治网络体系结构

英文摘要:This paper introduces the architecture and mechanism of future self-managing Internet. The architecture was proposed by the EU FP7 EFIPSANS project. It classifies network functions into four planes: decision, dissemination, discovery and data. Furthermore, four hierarchical controls are formed by the decision elements and managed entities in different functional planes. Decision elements and the corresponding control loops, as well as the managed entities, realize the function of self management and maintenance of the network. This decreases the need for intervention by end-users and network administrators, reduces the OPEX and improves the end-user experience. Currently, a newly founded ISG in ETSI AFI is devoting time to the development and standardization of the architecture.

英文关键字:future Internet; self-management network; autonomous network; GANA
 
    基金项目：欧盟第七框架项目EFIPSANS(INFSO-ICT-215549)；国家重点基础研究发展规划 (“973”计划) 课题(2009CB320504)；国家自然科学基金资助(60672086)课题、中瑞NGN战略合作计划(2008DFA12110)

目前在互联网研究领域人们对未来互联网的设计目标、体系结构、实现方法、功能特点等讨论得很激烈，不同的专家学者及工程技术人员对未来互联网都有着不同的观点和看法[1-5]，其中欧盟第七框架(FP7)项目EFIPSANS的专家认为自管理是未来互联网的主要的特征之一，它在满足未来用户需求的同时，实现网络对自身的管理和维护，从而大大减少用户和管理人员对网络的干预；另一方面，自管理网络在服务的灵活性和网络的可靠性及可用性方面也大有改进，整个网络的运营成本能大幅度减少。

EFIPSANS的主要研究目标是探讨未来自管理互联网的体系结构、行为特征及实现方法。该项目的参加单位包括研究院所(如德国的Fraunhofer FOKUS、爱尔兰的TSSG)、高等院校(如希腊的雅典国家技术大学、波兰的华沙技术大学、卢森堡大学等)和欧洲著名的电信企业(如瑞典的Ericsson、法国的Alcatel-Lucent及西班牙的Telefonica等)。北京邮电大学是该项目的唯一非欧盟成员。

1 自治计算、自治通信及控制环

未来自管理互联网的技术基础是自治通信技术，而自治通信所应用的自治技术起源于控制论。控制论的主要目的是在组件、设备等单元运行过程中动态地对它们进行管理和优化。控制论能够较好地描述结构清晰的闭合系统，但是对具有离散、时变或具有不确定信息特点的开放系统的描述却比较困难。当系统的结构不确定，或是在不断地变化、被修改时，使用控制论会遇到很大的问题。

自治技术以控制论为基础，并对它进行了扩展。自治技术能够在一个开放的环境中，快速、动态地集成、使用和优化由各种异构系统在没有集中控制、没有统一的基础设施的情况下联合起来的各种资源。自治系统一般由一个或多个自治单元组成，每个自治单元能完成一定的功能，并且能够与其他单元在动态环境中进行交互。自治单元由一个自治的管理实体和一个或多个被管理实体组成，管理实体负责控制被管理实体的配置，输入和输出，被管理实体则用来实现系统的各种功能。

自治系统能够形成一个反馈控制环[6]，如图1所示。系统能够通过不同的渠道收集各种信息，如传统的网络环境感知数据、动态产生的各种事件报告、高层的业务应用，甚至用户的需求等。收集到的信息可以采用不确定推理、博弈论或经济模型等方法进行分析、推理和决策，这些决策最后由被管理实体加以实施。

通过对通信、网络及分布式系统所面临的日益增加的复杂性和动态性的深入反思，自治通信研究的目标是使网络及相关的设备、业务可以工作在完全没有人力监管的状态下，实现自配置、自检测、自调节、自愈等自属性。通过采用自治通信技术，网络可以根据每个用户的需求及其变化来动态地调节网络的行为，从而提高网络的性能和资源利用率，并大大减少网络的维护运营费用。

目前国际上已开展了一些自治通信领域的研究工作，如FOCALE[7-8]、ANA、CONMan[9]等，但这些工作都没有给出通用的自治网络体系结构。EFIPSANS项目正是以自治通信理论为基础，借鉴了该领域已有的研究成果，提出了新的结构和实现机制。

2 自管理网络结构和机制

EFIPSANS项目对未来自管理网络的解释是[10]：网络管理的基本功能[11]，如配置管理、性能管理、故障管理、安全管理和计费管理等，和基本的网络功能，如路由、转发、监测、监管等，都能自动地交互信息而参与到控制环中，这样无需外界的干预，网络就能够自己运行和维护，形成自管理的网络。

该定义的提出是基于这样的两种假设[12]：

一些网络的功能平面需要重新构造甚至融合。

在不同层次的节点/设备上以及在网络的功能描述方面，自管理网络的实现需要新的概念、新的功能实体以及相应的框架性设计原则。

2.1 通用的自治网络体系结构

GANA结构如图2所示，总的来说，GANA是由不同的功能平面组成，每个平面包含不同层次的功能实体组成的一个立体的结构。从功能上来看，GANA借用了4D[13]结构中4个功能平面的概念，将网络划分为4个平面，即决策平面、分发平面、发现平面和数据平面。但GANA根据自治网络的特点和需求对每个平面的功能、结构及它们之间的相互关系进行了具体的定义和描述。