关键词：网络效能，互联网，基础设施，数字经济

 

0 引言

 

互联网的网络效能主要由网络的覆盖规模、结构关系、流量路径和受这些因素影响的质量性能等方面综合决定。互联网的网络覆盖规模主要包括网络各层面的设施部署范围及连接能力大小；结构关系主要包括网络内部和网络之间的物理连接和逻辑互联架构及地位关系；流量路径指网络对流量的承载和疏导路径，主要包括网络内部基于网络结构和资源状况的流量调度，以及网络之间基于互联关系及总体结构的路由导向；网络质量性能通常主要包括时延、丢包率、时延抖动、路由跳数等IP层网络指标，其中时延指标主要和网络物理传输距离、网络流量路径相关，同时受网络带宽能力、设备处理能力等影响；丢包率指标主要与网络带宽能力和设备处理能力有关，和由此造成的网络拥塞程度正相关，同时受网间流量调度机制策略等影响。因此，评估和优化互联网网络的效能，需要综合考量上述影响因素及其相互作用关系。本文从影响互联网网络效能的主要因素情况出发，对我国互联网国内及国际网络进行客观评估，并从支撑我国数字经济发展的角度，找出存在的问题，提出优化举措。

 

1 数字经济发展对互联网网络基础设施提档升级提出紧迫需求

 

随着新一轮信息通信技术变革与应用，全球数字经济进入蓬勃发展期。数字经济是一种新的经济形态，它以数字化的知识和信息为关键生产要素，以数字技术创新为核心驱动力，以现代信息网络为重要载体，通过数字技术与实体经济深度融合，不断提高传统产业数字化、智能化水平，加速重构经济发展与政府治理模式[1]。

 

当前，我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段，正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。把握数字经济发展大势，促进生产力发展，促进生产关系变革，是保持经济中高速增长、实现高质量发展，建设现代化强国的关键驱动力量[2]。我国中央和地方政府均高度重视数字经济发展，纷纷出台相关支持政策，推动数字化转型。数字经济已经成为带动我国经济增长的核心动力。据中国信息通信研究院[3]统计，2020年，我国数字经济规模达到39.2万亿元，占GDP的比重为38.6%。广东、江苏、山东等13个省市的数字经济规模超过1万亿元，重庆、辽宁、江西等8个省市的数字经济规模超过5000亿元[3]。

 

数字经济的发展离不开以互联网为代表的关键信息基础设施的高效支撑。加快重要信息基础设施建设，有利于发展以数字经济为代表的经济新动能，并推动传统产业的数字化转型。作为一切信息活动的数字设施底座，互联网网络承载了大量数字经济活动的数据存储、传递和交换功能，可以说，数字经济所涉及的生产、贸易、服务以及社会化等的全生命周期活动都有赖于互联网网络基础设施的高质量建设运行。随着数字经济不断发展，国内各地区之间以及国内国际之间的产业合作和经贸往来日益频繁密切，迫切需要推动互联网基础设施的提档升级，全面扩大网络基础设施覆盖，优化网络结构和承载效率，提升网络质量，实现地区内部、地区之间以及国内与国际间的网络高效互通，以支撑我国社会经济全面开放发展。

 

 

2.1 国内骨干网络架构不断优化，性能不断提升，但尚存地区差异

 

我国互联网始建于20世纪90年代。经过近30年的发展，我国互联网网络规模不断壮大，网络布局不断优化，网络质量不断提升。一是宽带基础网络规模质量双提升。截至2020年年底，我国光缆线路总长度达到5169万公里，互联网宽带接入端口数量达到9.46亿个，其中光纤接入（FTTH/0）端口达到8.8亿个[4]，“全光网”建设成效显著。同时，我国固定宽带接入速率大幅提升，据Ookla[5]统计，2020年12月我国固定宽带接入速率为159Mbit/s，位居全球第18位。二是骨干网络能力不断提升，架构不断优化。经过多年发展，我国公众互联网形成了中国电信、中国移动、中国联通、中国广电4家经营性骨干网络互联单位，以及中国教育网、中国科技网、长城网、经贸网4家公益性骨干网络互联单位。一方面，随着互联网业务流量持续快速增长，我国主要的互联网骨干网络能力不断提升，目前骨干设备已经进入400Gbit/s端口时代，骨干网络总带宽突破1000Tbit/s；同时，网络逐渐从严格的分层架构向扁平化方向发展，重要的业务省份节点之间实现网状互联，不断提升业务流量疏导效率，从而降低了骨干网络流量承载的压力。另一方面，我国骨干网络网间互联架构也在不断完善优化。近年来，各地信息化建设发展和产业转型升级对网络基础设施的支撑需求日益旺盛。在工业和信息化部的大力推动下，我国先后新增建成了南京、郑州、武汉等13个骨干直联点，在网运行总数达到16个，基本解决了我国大部分地区网间互联的长途绕转问题，形成了相互支撑、均衡协调、互为一体的全国互联网间通信格局，同时有力推动了直联点所在省份的互联网网络层级结构改善与质量提升。三是骨干网络性能不断提升，接近国际水平。据中国信息通信研究院全球互联网网络感知平台统计，2020年年底，我国骨干网络网内平均时延为32.97ms，优于国际部分大型骨干网络的36.32ms；平均丢包率为0.04%，趋近国际水平。这主要得益于我国骨干网络近年来扁平化程度不断提升、网络结构不断优化、网络能力不断提升。此外，我国骨干网络网间平均时延为37.14ms，平均丢包率为0.06%，不断靠近国际发达网络水平。

 

当前，我国互联网网络建设发展存在较大地区性差异。一是宽带基础设施建设还存在地区间不平衡。从互联网接入端口数量来看，受经济发展和人口等因素影响，截至2020年年底，全国有13个省份指标值达到3000万个以上，其中广东、江苏、山东等发达省份指标值分别达到8653.2万个、7224.9万个、6756.8万个；而西藏、青海、宁夏、海南等4个省份该指标值在1000万以下，分别为219万个、412.8万个、550万个和852.3万个，与发达省份差距显著[4]。从互联网省际出口带宽来看，截至2020年年底，我国东、中、西部该指标平均值分别为31910Gbit/s、21926Gbit/s和15312Gbit/s，区域整体差异明显[4]。其中，东部的广东、山东出口带宽超过50000Gbit/s，而西部的青海、宁夏、西藏出口带宽都在5000Gbit/s以下，规模相差10倍以上[4]。二是骨干网络架构效能还存在差异。我国部分省份的网络架构仍然受到架构层级的影响，扁平化程度较低，与他省互联还不充分。目前，部分电信运营商部分省份还存在省网一级情况，城域网到骨干网的连接跳数还较多；大部分城域网内部的分层结构也比较严格，难以适应流量快速疏导的需求。同时，部分省份特别是西部省份网间互联还存在一定的绕转，网间互联架构有待进一步优化提升。三是网络性能地区间差异显著。从全国互联网骨干网络网内和网间性能来看，由于受地理位置因素及网络规模、架构和路由等网络因素影响，我国各省份骨干网络性能还存在一定的地区性差异。总体来说，偏远省份的网络时延性能相对较差，地理位置相对居中同时骨干网络设施较为发达的省份性能相对较好。据中国信息通信研究院全球互联网网络感知平台统计，2020年12月，我国互联网网内平均时延为32.97ms，高于全国平均水平的省份有14个，其中湖北省网内平均时延最小，为24.58ms；低于全国平均水平的省份有17个，其中新疆、西藏的网内平均时延在60ms左右，远低于全国平均水平，另有5个省份网内平均时延高于40ms。从网间平均时延来看，全国平均值为37.14ms，高于全国平均水平的省份有13个，其中湖北省网间平均时延最小，为26.19ms，同时全国建设有骨干直联点的省份网间时延性能总体相对靠前；低于全国平均水平的省份18个，新疆、西藏的网间平均时延接近70ms，远低于全国平均水平，另有黑龙江、云南、青海等几个偏远省份的网间平均时延接近或超过50ms。另外，从丢包率性能来看，指标情况相对复杂，一些网络层级地位较高的省份其丢包率仍然较高。比如2020年12月，北京的平均丢包率达到0.13%，和排名最后的宁夏（0.16%）、新疆（0.17%）接近。这与北京处于全国互联网顶级核心位置、承载全国大量网间互通疏导流量有关。由于北京网间带宽利用率相对较高，其网络拥塞程度总体也相对较高。

 

2.2 国内网络互联仍以大型互联网网络为主体，中小企业网络互联发展仍很不充分

 

一直以来，我国互联网网间互联基本以中国电信、中国联通、中国移动等几家主要的骨干互联单位为主，互联形式以互联网骨干直联为主。同时，我国早期在北京、上海、广州建设了传统的互联网交换中心，但也仅限于传统的骨干互联单位接入互联，据工业和信息化部统计，目前总体互联带宽仅约为240Gbit/s。随着互联网技术与产业不断发展，越来越多的互联网企业、内容服务商、云服务商等主体及骨干网络运营商的多样化互联需求日益旺盛。但由于网络发展历史原因，目前很多中小企业主体之间互联仍需通过静态接入骨干网络运营商后进行间接转接实现，在叠加骨干运营商之间可能存在的互通效能问题基础上，其互通效率较为低下，同时存在较高的接入线路成本，这成为互联网产业健康发展的一大掣肘。从国际来看，在互联网发展过程中，中小网络的互联很早就已实现，目前全球建设了1000多个互联网交换中心，成为不同类型、不同地位、不同规模网络主体灵活充分实现互联的优良平台，是真正意义上的交换中心。近年来，随着国内不同网络主体互通需求日趋紧迫，很多大的互联网企业已开始尝试搭建类似于国际互联网交换中心的互通平台。鉴于此，工业和信息化部近几年开始组织研究探索新型互联网交换中心试点，力图改变我国广大互联网网络主体互联发展不充分的局面。目前，已有杭州、深圳（前海）、上海、宁夏（中卫）4个地方获批开展试点工作。

 

2.3 我国国际网络建设稳步推进，但网络地位和访问性能与发达国家仍有差距

 

一方面，经过多年发展，我国互联网国际网络建设取得了一定成就。从网络布局来看，我国国际通信网络总体已通达全球六大洲，建成横跨太平洋、大西洋和欧亚大陆的海陆缆数十条，总容量达数百Tbit/s，海外接入点（Point Of Presence，POP）规模达到上百个。从国际网络互联互通来看，据中国信息通信研究院全球互联网网络感知平台统计，我国互联网网络已与78个国家的500多个网络实现了直接互联，网络通达度逐步向全球核心靠近。从境内国际通信设施来看，我国目前建设了北京、上海、广州3个国际通信全业务局，据Telegeography[6]统计，2020年年底我国国际出口总带宽接近14Tbit/s（不含港澳台）；同时建设了十多个区域性国际局承担国际方向业务。此外，近年来随着对外经济合作的发展，为了支撑面向国际化企业的业务拓展，我国大力推动国际数据专用通道的建设，目前已建成超过40个，不断优化提升了国际网络访问质效。

 

另一方面，与美国等发达国家/地区相比，我国互联网国际网络建设发展仍较为落后，国际网络性能仍存在较大差距。从国际网络访问性能来看，发达国家的国际网络访问时延和丢包率均远优于我国。据中国信息通信研究院全球互联网网络感知平台统计，2020年年底，全球排名前10位的国家其国际网络访问平均时延均在130ms以下，美国访问欧洲主要国家的时延大部分在125ms，丢包率平均为0.3%。而2020年年底，我国的国际网络访问平均时延达到246ms，平均丢包率达到4.9%。

 

要分析国际网络访问性能差异的成因，除了要考虑国内网内、网间性能指标相关影响因素，还需要叠加考虑国际出口设备处理性能及排队机制、国际传输网络通达度和出口带宽规模、国际网间互联架构（包括在国际互联网体系中所处的网络地位层级、海外POP点、通过国际交换中心互联等）和互联关系、国际互通流量疏导路由、国外互通设备处理性能及排队机制、国际运营商网络（网内或网间）及设备的性能等因素。通过对比分析发现，美国的国际网络访问性能优于我国，主要原因在于其主要电信运营企业发展起步早、体量大，在全球网络中大多处于国际运营商顶级阵营，依托长期以来形成的国际互联网地位优势，其全球网络布局成熟，在海外主要国家及地区均有POP点，且其国际网络通达度很高（据中国信息通信研究院全球互联网网络感知平台统计，其一跳直达的网络连接数达到近1.4万个），整体长距离绕转情况较少。我国电信运营商国际网络布局能力还相对落后，国际互联地位层级也相对较低，很多国际网络访问还需要通过美国等国家的网络进行转接，网络直接通达能力相对较弱，造成在国际访问中的互通架构、路由等方面存在相对较多的绕转，且国际出入口带宽相对不足，利用率过高，从而对我国国际网络性能造成一定负面影响。

 

 

3.1 总体思路

 

要加快提升我国互联网网络质效，推动数字经济发展，可主要从以下几方面入手。

 

（1）聚焦我国数字经济发展对网络基础设施提档升级的需求，围绕我国互联网网络在建设发展和性能质量方面存在的不充分不平衡问题及相比国外的差距和短板，以扁平化、智能化升级改造为重要抓手，不断夯实我国互联网基础网络能力，持续推进互联网网络架构调整优化，不断提升网络建设规模，适应全社会数字化转型浪潮以及信息数据承载需求迅速增长要求。

 

（2）以“一带一路”倡议为指引，大力推进我国互联网国际网络的部署优化，提升我国互联网的整体能力和国际地位，扩大与国际互联网的互联互通和网络通达度。

 

（3）通过互联网网络基础设施提档升级建设，不断提升我国互联网国内国际网络性能，夯实我国数字经济发展的网络基础，支撑新兴产业创新发展和传统产业转型升级，助推我国数字经济跨越发展。

 

3.2 具体举措

 

互联网网络质效提升涉及网络端到端多个层面和关键环节的全面优化升级。根据我国不同地域层级业务信息流量承载需求，可从各地省网及城域网网络、国内骨干网络互通和全球网络互通等不同层级开展网络基础设施提档升级工作。

 

（1）优化完善省市级互联网基础设施，夯实地方数字经济发展基础。一是加强基础网络覆盖，全面提升网络能力。积极推动各地宽带基础设施建设，进一步完善“全光网”覆盖，特别是提升偏远地区的宽带覆盖，在激发地域经济活力的基础上，以互联网业务、信息化应用等发展需求为牵引，不断提升互联网网络供给能力。各地结合当地数字经济发展带来的业务流量增长，及时扩容省市各层级网络带宽规模，保障网络轻载。结合国内网络设备研制应用最新进展，大力推进网络设备升级换代，不断提高网络规模能力。二是优化网络结构，提高网络效率和智能化水平。进一步加大省市级网络扁平化改造力度，积极推进新型城域网建设，实现接入网络与城域核心网络的快捷连通，不断提升城域网传送效率。加快各省市与国内其他省份网络的互联互通建设，积极扩展出省方向，加强跨省直连，利用SD-WAN（Software Defined Wide Area Network）等技术，大力推进网络智能化改造，充分、合理地利用网络资源。通过本地网络优化升级，不断提升本地网内、网间访问性能，打造架构合理、能力规模领先、智能化水平突出的高效优质网络。

 

（2）优化调整全国层面互联网基础设施，推动国内数字经济协调发展。一是多层次加强国内骨干网络架构优化，积极推动骨干网络持续演进。重点依靠处于全国通信枢纽地位的省市网络节点，进行我国骨干网络调整，优化全国信息数据流量承载。加快骨干网网状网架构布局，持续推动骨干网带宽扩容升级，基于软件定义网络（Software Defined Network，SDN）/网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）技术加强骨干网智能化改造。结合云计算发展趋势，积极推动网络分阶段逐步向云网协同、云网融合和云网一体化方向演进。推进网络以云为中心组网，加强数据中心互联（Data Center Interconnect，DCI）网络建设，实现一线城市及重点二线城市互联网数据中心（Internet Data Center，IDC）间一跳直达。结合全国数据中心发展布局规划和“东数西算”工程，积极谋划“算网一体”，切实推进骨干网络向支撑智能计算的高级方向演进。二是持续推动互联网网间互联互通架构优化调整。根据我国网间架构“全方位、立体化”的总体优化思路，在工业和信息化部总体部署下，在“十四五”期间适当增设新的骨干直联点，并对全国骨干直联点的总体路由疏导、网间互联带宽等进行规划调整，不断推进落后省份网络效能的提升。在建设完善骨干直联点的基础上，结合网间互通流量变化趋势和互联网产业生态格局，适时推进新型互联网交换中心的建设，充分发挥市场机制作用，探索创新建设运营模式，提升不同互联主体的互联性能，助推我国数字经济整体创新协同发展。

 

（3）优化提升国际互联网基础设施布局，推动国际化数字经济发展。围绕我国对外开放新格局和“一带一路”倡议，以及由此产生的国际通信和国际访问性能提升需要，在我国信息通信行业主管部门统筹下，以各电信运营企业集团公司为建设主体，协调推动我国互联网国际通信网络的整体部署提升。一是多环节全面提升国际通信网络覆盖和互联互通水平。针对我国国际通信网络布局薄弱环节，丰富我国互联网网络的国际局向，不断提升我国国际通信网络的出口带宽能力。围绕“一带一路”倡议，统筹规划海底光缆和跨境陆缆的全球部署，建设网上丝绸之路，加强与亚太、欧洲、非洲、拉美及周边国家/地区的信息基础设施互联互通。继续与周边国家开展跨境光缆建设，并根据业务发展情况与有条件的国家/地区建立直达跨境光缆，适时扩容、优化现有跨境系统。扩大海外POP点建设，重点在周边国家和地区以及欧洲、非洲、拉美国家部署海外POP点，实现与更多国际运营商的互联互通。二是着力提升我国互联网网络地位，优化国际网络效能。在我国互联网整体发展的基础上，加快提升我国互联网的网络价值，不断提高我国互联网国际地位，进而扩大我国互联网的全球通达度，不断提升国际访问效率，缩小与国际的性能差距。依托我国国际互联网整体布局优化、地位提升和性能提高，为我国国际化数字经济发展保驾护航。

 

 

随着国内数字经济发展不断升温，中央和地方各级政府对信息基础设施建设特别是新型基础设施建设的关注度也在不断提升。在一些地方，互联网网络的效能已经成为制约当地产业发展和经济高质量发展的重要因素，得到有关部门的高度重视。引入关键的互联网网络设施，打造信息通信枢纽，提升网络效能，优化产业发展环境，正在成为很多地方推动产业转型升级的主动选择。相信在国家有关部门的统筹推进下，在各级政府部门的大力支持下，在关键行业主体的积极参与下，我国互联网网络的建设将不断完善，国内国际网络布局将日趋合理，我国的网络地位将不断提升，网络效率和性能将持续优化，也必将为我国数字经济发展注入强劲动力。

 

作者： 中国信息通信研究院产业与规划研究所 杨波  来源： 《信息通信技术与政策》2022年第1期