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通信|元宇宙对未来网络技术的挑战( 四 )


挑战二：超低时延亟需转发创新 ， 主要矛盾是超低时延需求与互联网“流量开放”、“存储转发”的设计原则之间的矛盾 。
如前所述 ， 在元宇宙应用中 ， 用户以VR/AR终端接入并使用互联网 ， 要求网络交互时延不大于10毫秒 ， 否则会产生头晕 。 这种超低时延需求是当前互联网所无法很满足的 。
事实上 ， 今天的互联网架构在设计原则上并不是 “时延友好”的 。 首先 ， 互联网对流量开放 ， 不作准入控制 ， 因此突发流量非常容易造成网络拥塞 。 拥塞导致的流量“排队时延” ， 是今天互联网端到端时延的最主要来源 。 其次 ， IP协议采用分组交换而非电路交换 。 在分组交换模式下 ， 路由器通过存储转发的方式转发流量 。 每台路由器收到每一个分组 ， 都要经过“存储”、“查表”然后“转发”的操作流程 。 如果采用软件转发的方式 ，“转发时延”不可忽视 。 第三 ， TCP等拥塞控制协议 ， 在丢包的情况下会进行重传 ， 这种时延就更大了 ， 我们可以称其为“协议时延” 。 排队时延、转发时延、协议时延的存在 ， 使得今天的互联网端到端交互时延一般在几十毫秒到几百毫秒之间 ， 这对于“通信型”终端的二维显示和交互应用 ， 是没问题的 ， 但无法满足元宇宙应用以及“功能型”终端的时延需求 。
值得注意的是 ， 就算通过对拥塞控制技术、分组转发技术和报文重传技术的改进 ， 将以上三类时延都降为零 ， 我们也无法克服“物理时延” ， 即光纤信号或无线信号在物理空间中传播所需要的时延 。 电磁波在空气中的传播速度约30万公里/秒 ， 光在玻璃纤维中的传播速度约20万公里/秒 。 以光纤通信为例 ， 哪怕光纤是直线铺设的 ， 10毫秒往返时延也最多传播1000公里 。 一旦端到端通信距离超过1000公里 ， 往返时延必然超过10毫秒 。
值得注意的是 ， 在移动通信5G/6G的愿景中 ， 也把10毫秒以内的通信时延作为一个重要的技术指标 。 但5G/6G解决的只是网络接入问题 ， 并没有涵盖互联网端到端通信的全路径 。
因此 ， 如何解决10毫秒以内的交互时延需求与互联网“流量开放”、“存储转发”设计原则之间的矛盾 ， 是元宇宙对网络技术提出的另一挑战 。 可能的解决途径包括：通过更优的流量工程方法缓解甚至避免拥塞 ， 减少排队时延；通过优化分组转发流程 ， 减少转发时延；通过传送协议创新 ， 减少协议时延；通过边缘计算等方式 ， 控制物理时延 。
【通信|元宇宙对未来网络技术的挑战】挑战三：确定保障破坏公平竞争 ， 主要矛盾是确定性服务质量保障与互联网“统计复用”、“公平竞争”的设计原则之间的矛盾 。

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