日前，“2016運營轉型峰會”在浙江烏鎮(zhèn)舉行，會上，中國移動副總裁李正茂就運營商轉型給出了自己觀點：通信4.0。由于演講時間所限，李正茂從運營及產(chǎn)業(yè)轉型方面做出了一個簡短框架化的介紹。那么，究竟有何前世今生呢？通信4.0又如何讓IT與CT產(chǎn)生化學反應呢？
對此，我們不妨從通信4.0兩大核心要素入手，來淺析通信4.0新型網(wǎng)絡架構。
通信4.0實質：IT產(chǎn)業(yè)和CT產(chǎn)業(yè)的融合
如何系統(tǒng)化的去看待通信4.0呢？用李正茂的話來說便是：通信4.0的實質是IT產(chǎn)業(yè)和CT產(chǎn)業(yè)的融合。構成通信4.0的兩大核心要素為：軟件定義網(wǎng)絡和軟硬件解耦。
軟件定義網(wǎng)絡，用軟件調(diào)度管理網(wǎng)絡連接。如在IP領域中，SDN與傳統(tǒng)的連接技術不同，它采用集中控制、能力開放的網(wǎng)絡架構，高效地調(diào)度整網(wǎng)資源，提供了網(wǎng)絡連接的開放能力。
軟硬件解耦，將網(wǎng)絡軟件與硬件分離，硬件作為底層通用物理平臺，而以軟件的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡功能。NFV是實現(xiàn)軟硬件解耦的核心技術，即網(wǎng)絡功能節(jié)點虛擬化技術，將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備與硬件解耦，通過通用的服務器和虛擬化技術實現(xiàn)其網(wǎng)絡功能，提升管理和維護效率，增強系統(tǒng)靈活性。
從網(wǎng)絡的構成來看，網(wǎng)絡分為網(wǎng)絡功能節(jié)點和網(wǎng)絡連接，其中網(wǎng)絡功能節(jié)點能夠實現(xiàn)網(wǎng)絡業(yè)務的處理功能，而網(wǎng)絡連接則將多個網(wǎng)絡功能節(jié)點連接起來。
因此，在李正茂看來，“NFV和SDN是實現(xiàn)通信4.0的最核心技術，NFV負責面向網(wǎng)絡功能的軟件實現(xiàn)；SDN負責面向網(wǎng)絡連接的軟件調(diào)度，兩者相互結合、相互補充，共同構成了整個通信4.0網(wǎng)絡?！?/p>
SDN開啟“軟件定義網(wǎng)絡”的新時代
傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡的基石是IP路由協(xié)議，以開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議為例，采用Dijkstra算法來計算拓撲上的最短路徑，而不是計算拓撲和流量結合后的最優(yōu)路徑。所以，在大型網(wǎng)絡的運維中經(jīng)常出現(xiàn)整網(wǎng)輕載而局部鏈路擁塞的情況，這會導致網(wǎng)絡的鏈路質量大幅下降。雖然目前也有類似MPLS流量工程的技術，但由于控制面和運維的復雜性，并沒有得到真正大規(guī)模的商用部署。
為了保證網(wǎng)絡質量，全球運營商基本上都采用了輕載的建網(wǎng)思路，比如當峰值流量達到70%時就開始擴容。據(jù)統(tǒng)計，全球運營商網(wǎng)絡平均利用率在30%-40%之間。面對從2014年至2019年全球互聯(lián)網(wǎng)流量將提高10倍的巨大流量紅利，運營商網(wǎng)絡的規(guī)模將呈指數(shù)級增長，較低的網(wǎng)絡利用率將使得運營商更難以接受網(wǎng)絡建設成本。
另外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡對外服務能力弱，而且開通周期長。以開通全國集團客戶MPLS VPN（虛擬專用網(wǎng)絡）服務為例，要經(jīng)過用戶向客戶經(jīng)理申請、需求確認、內(nèi)部工單、各省網(wǎng)絡部門勘探和IP網(wǎng)絡配置、集團網(wǎng)絡部門勘探和配置、全國聯(lián)調(diào)等一系列流程，通常來說至少需要1個月的時間。
但SDN不同，SDN網(wǎng)絡架構采用開放的北向接口，將網(wǎng)絡能力以API的方式提供給業(yè)務平臺。業(yè)務平臺提供不同種類的模型或套餐，使得用戶可以在平臺上按需自助開通虛擬網(wǎng)絡服務。仍以開通集團客戶MPLS VPN服務來說，用戶在業(yè)務平臺上僅需提供需要開通的網(wǎng)絡節(jié)點、節(jié)點之間的鏈路帶寬、服務質量等信息，申請?zhí)峤缓髮⒂蓸I(yè)務平臺向SDN網(wǎng)絡申請資源，當資源（包括接入資源）滿足各項條件時，將即時為用戶提供虛擬網(wǎng)絡服務。
因此，整個業(yè)務開通流程節(jié)省了大量內(nèi)部溝通協(xié)調(diào)和手工配置網(wǎng)絡的時間，實現(xiàn)了網(wǎng)絡服務從線下到線上的極速開通體驗。鑒于其能夠同時實現(xiàn)“開源”和“節(jié)流”，SDN被認為是未來的創(chuàng)新網(wǎng)絡架構，成為業(yè)界共同研究的熱點。而在SDN應用場景上，SDN架構為網(wǎng)絡能力開放、網(wǎng)絡資源利用率提升帶來了巨大的增益，因此可應用于云數(shù)據(jù)中心、廣域網(wǎng)、傳送網(wǎng)和移動核心網(wǎng)領域。
不過，SDN發(fā)展仍面臨技術挑戰(zhàn)，例如集中控制如何應對大規(guī)模、復雜的網(wǎng)絡挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡的復雜程度很高，設備故障或者擴容升級改造等因素會導致網(wǎng)絡環(huán)境頻繁變化，這種實際情況直接考驗SDN應用軟件的算法復雜性、邏輯嚴密性和快速處理性能。SDN應用能否在這種情況下實現(xiàn)流量的有效調(diào)度將是一個重大挑戰(zhàn)。目前，在SDN整體解決方案的大規(guī)模性能方法上還留有許多空白，這需要產(chǎn)業(yè)鏈共同推動。
NFV開啟軟硬件解耦的新時代
發(fā)展到今天，運營商的網(wǎng)絡由大量的通信設備，包括路由器、交換機等構成。這些傳統(tǒng)通信設備的一個重要特征是，它們的功能軟件和硬件設備是緊密綁定的，這些設備根據(jù)其功能需求的不同往往表現(xiàn)為硬件形態(tài)各異。
這些形態(tài)各異的設備分布在通信網(wǎng)絡的各個機房中，在運營商部署新的業(yè)務功能時，舊的網(wǎng)絡設備就需要逐步被替換，代之以新的網(wǎng)絡設備，每新增一個功能軟件都意味著新增一個硬件設備。硬件設備的不斷更替往往會帶來較高的成本投入，這一成本不僅包括更換設備的成本，也需考慮運維的人工成本以及新增設備的存放空間和電力供應的成本。
另外，專有的硬件設備存在開發(fā)周期的限制。通信網(wǎng)絡的更替往往需要經(jīng)歷漫長的時間?？紤]到前期的需求調(diào)研、后期硬件的生產(chǎn)周期，一個專用硬件設備的開發(fā)周期往往需要長達2-3年。這樣漫長的開發(fā)周期使得傳統(tǒng)通信設備的更替速度非常慢，進而導致運營商對新業(yè)務的響應遲緩。
然而，隨著技術和服務創(chuàng)新的需求，特別是互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，用戶對新業(yè)務的需求越來越多、越來越快。用戶對新業(yè)務、新功能的急切需求與運營商對新功能上線的緩慢響應已經(jīng)成為傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡中的一個關鍵痛點。
在成本和業(yè)務創(chuàng)新的雙重壓力之下，運營商必須尋找出路，改變目前的網(wǎng)絡實現(xiàn)方式。NFV的概念就是在這樣的背景下被提出并被運營商廣泛采納的。NFV最早由13家主流運營商（含中國移動）于2012年在ETSI（歐洲電信標準協(xié)會）聯(lián)合發(fā)起，并于同年發(fā)布NFV白皮書。自NFV發(fā)起以來，這一概念受到廣泛重視，基于NFV技術推動未來網(wǎng)絡的重塑和發(fā)展逐漸成為業(yè)界共識。
NFV的概念顛覆了整個通信網(wǎng)絡的實現(xiàn)方式，從網(wǎng)絡的邊緣接入到網(wǎng)絡核心，從固定網(wǎng)絡到移動網(wǎng)絡，所有網(wǎng)絡功能的實現(xiàn)都有可能因為NFV概念的提出得以重新改造。例如，傳統(tǒng)的固網(wǎng)接入中，用戶的邊緣設備通過網(wǎng)絡側接入設備接入運營商BRAS，用戶側的設備為用戶提供基本的網(wǎng)絡服務。隨著家庭和企業(yè)用戶不斷提出針對網(wǎng)絡業(yè)務的創(chuàng)新需求，用戶側設備需要承載越來越多的功能，其物理設備也越來越復雜。這些物理設備需要不斷進行更新?lián)Q代以增加新的功能。同時，設備復雜度的提高使得故障率大大上升，運維成本越來越高。
同樣是成本和創(chuàng)新的雙重壓力促使了運營商積極推動固網(wǎng)接入NFV部署實踐。其中，vCPE（虛擬用戶側設備）已被大多數(shù)運營商和廠商認為是固網(wǎng)接入網(wǎng)中NFV部署實踐的最為典型案例。vCPE將較為復雜的網(wǎng)絡功能及新增業(yè)務以NFV虛擬化的方式，部署在網(wǎng)絡側而非用戶側，同時可為運營商未來新增業(yè)務乃至第三方業(yè)務提供開放平臺。vCPE的部署使得傳統(tǒng)固定接入網(wǎng)絡變得更加靈活，用戶可以根據(jù)需求定制自己的網(wǎng)絡。
盡管運營商對NFV的未來寄予厚望，渴望其解決目前運營中的若干痛點。然而全球運營商通過多次實踐，也逐漸發(fā)現(xiàn)NFV距離實際的大規(guī)模商用化、產(chǎn)品化部署還有一定距離。運營商在部署NFV之間，還有若干問題需要解決，這些問題不僅僅包括技術問題，也包括運營問題、管理問題。然而，盡管新興產(chǎn)業(yè)仍有很多方面需要進一步完善，但是運營商和廠商通過不斷地實踐，正在逐漸發(fā)現(xiàn)并解決一個個新問題，未來前景依舊可期。
以NFV/SDN為基礎構成了通信4.0新型網(wǎng)絡架構
通信網(wǎng)絡在物理形態(tài)上由數(shù)以百萬計的電信機房組成。在通信業(yè)務快速發(fā)展的幾十年中，通信網(wǎng)絡規(guī)模幾乎每年都在成倍增長，設備數(shù)量和網(wǎng)絡的復雜性劇增，網(wǎng)絡格局紛繁復雜。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，傳統(tǒng)電信機房的情況復雜，每個機房承載的設備、線纜規(guī)格各不相同，機房的環(huán)境條件也各不相同，造成了網(wǎng)絡擴容難度大、網(wǎng)絡運維量大、管理復雜、組網(wǎng)成本高等一系列困境。
對此，李正茂指出，“NFV和SDN等新技術的興起，使我們看到了解決這一困境的契機。我們可以重新設計通信網(wǎng)絡的架構，重新搭建網(wǎng)絡基礎組件，從而徹底改變現(xiàn)有網(wǎng)絡格局復雜、維護難度大的狀況?！?/p>
通信4.0的目標架構是將NFV和SDN深度結合，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的資源共享、靈活調(diào)度和動態(tài)編程。通信4.0網(wǎng)絡將是組件標準化和編排一體化的網(wǎng)絡。其中，組建標準化是指用統(tǒng)一規(guī)劃、可復制、可擴展的TIC組建替代傳統(tǒng)電信機房形成新型的電信級數(shù)據(jù)中心，并于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心共享物理和傳輸?shù)荣Y源；而編排一體化指的是通過全局統(tǒng)一的網(wǎng)絡編排和調(diào)度管理功能實現(xiàn)全局的優(yōu)化。
眾所周知，通信網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的核心基礎，沒有通信網(wǎng)就沒有互聯(lián)網(wǎng)，也就談不上“互聯(lián)網(wǎng)+”。同樣，通信4.0將是未來萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡基礎?？梢哉f，沒有通信4.0，就沒有工業(yè)4.0。正因如此，通信業(yè)不僅沒有衰落，而是更加顯得重要，更加具有光明的未來。
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