從通信4.0兩大要素來看運營商轉(zhuǎn)型

日前，“2016運營轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)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(luò)架構(gòu)。

通信4.0實質(zhì)：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(zhì)是IT產(chǎn)業(yè)和CT產(chǎn)業(yè)的融合。構(gòu)成通信4.0的兩大核心要素為：軟件定義網(wǎng)絡(luò)和軟硬件解耦。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)，用軟件調(diào)度管理網(wǎng)絡(luò)連接。如在IP領(lǐng)域中，SDN與傳統(tǒng)的連接技術(shù)不同，它采用集中控制、能力開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，高效地調(diào)度整網(wǎng)資源，提供了網(wǎng)絡(luò)連接的開放能力。

軟硬件解耦，將網(wǎng)絡(luò)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(luò)功能。NFV是實現(xiàn)軟硬件解耦的核心技術(shù)，即網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點虛擬化技術(shù)，將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與硬件解耦，通過通用的服務(wù)器和虛擬化技術(shù)實現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)功能，提升管理和維護(hù)效率，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性。

從網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成來看，網(wǎng)絡(luò)分為網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)連接，其中網(wǎng)絡(luò)功能節(jié)點能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的處理功能，而網(wǎng)絡(luò)連接則將多個網(wǎng)絡(luò)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(shù)，NFV負(fù)責(zé)面向網(wǎng)絡(luò)功能的軟件實現(xiàn)；SDN負(fù)責(zé)面向網(wǎng)絡(luò)連接的軟件調(diào)度，兩者相互結(jié)合、相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成了整個通信4.0網(wǎng)絡(luò)?！?/p>

SDN開啟“軟件定義網(wǎng)絡(luò)”的新時代

傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)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?fù)渖系淖疃搪窂剑皇怯嬎阃負(fù)浜土髁拷Y(jié)合后的最優(yōu)路徑。所以，在大型網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的鏈路質(zhì)量大幅下降。雖然目前也有類似MPLS流量工程的技術(shù)，但由于控制面和運維的復(fù)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(luò)質(zhì)量，全球運營商基本上都采用了輕載的建網(wǎng)思路，比如當(dāng)峰值流量達(dá)到70%時就開始擴(kuò)容。據(jù)統(tǒng)計，全球運營商網(wǎng)絡(luò)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(luò)的規(guī)模將呈指數(shù)級增長，較低的網(wǎng)絡(luò)利用率將使得運營商更難以接受網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

另外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對外服務(wù)能力弱，而且開通周期長。以開通全國集團(tuán)客戶MPLS VPN（虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）服務(wù)為例，要經(jīng)過用戶向客戶經(jīng)理申請、需求確認(rèn)、內(nèi)部工單、各省網(wǎng)絡(luò)部門勘探和IP網(wǎng)絡(luò)配置、集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)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(luò)架構(gòu)采用開放的北向接口，將網(wǎng)絡(luò)能力以API的方式提供給業(yè)務(wù)平臺。業(yè)務(wù)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(luò)服務(wù)。仍以開通集團(tuán)客戶MPLS VPN服務(wù)來說，用戶在業(yè)務(wù)平臺上僅需提供需要開通的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、節(jié)點之間的鏈路帶寬、服務(wù)質(zhì)量等信息，申請?zhí)峤缓髮⒂蓸I(yè)務(wù)平臺向SDN網(wǎng)絡(luò)申請資源，當(dāng)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(luò)服務(wù)。

因此，整個業(yè)務(wù)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(luò)的時間，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)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(rèn)為是未來的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，成為業(yè)界共同研究的熱點。而在SDN應(yīng)用場景上，SDN架構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)能力開放、網(wǎng)絡(luò)資源利用率提升帶來了巨大的增益，因此可應(yīng)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(lǐng)域。

不過，SDN發(fā)展仍面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，例如集中控制如何應(yīng)對大規(guī)模、復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度很高，設(shè)備故障或者擴(kuò)容升級改造等因素會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)環(huán)境頻繁變化，這種實際情況直接考驗SDN應(yīng)用軟件的算法復(fù)雜性、邏輯嚴(yán)密性和快速處理性能。SDN應(yīng)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(luò)由大量的通信設(shè)備，包括路由器、交換機(jī)等構(gòu)成。這些傳統(tǒng)通信設(shè)備的一個重要特征是，它們的功能軟件和硬件設(shè)備是緊密綁定的，這些設(shè)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(shè)備分布在通信網(wǎng)絡(luò)的各個機(jī)房中，在運營商部署新的業(yè)務(wù)功能時，舊的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就需要逐步被替換，代之以新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，每新增一個功能軟件都意味著新增一個硬件設(shè)備。硬件設(shè)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(shè)備的成本，也需考慮運維的人工成本以及新增設(shè)備的存放空間和電力供應(yīng)的成本。

另外，專有的硬件設(shè)備存在開發(fā)周期的限制。通信網(wǎng)絡(luò)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(shè)備的開發(fā)周期往往需要長達(dá)2-3年。這樣漫長的開發(fā)周期使得傳統(tǒng)通信設(shè)備的更替速度非常慢，進(jìn)而導(dǎo)致運營商對新業(yè)務(wù)的響應(yīng)遲緩。

然而，隨著技術(shù)和服務(wù)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(wù)的需求越來越多、越來越快。用戶對新業(yè)務(wù)、新功能的急切需求與運營商對新功能上線的緩慢響應(yīng)已經(jīng)成為傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中的一個關(guān)鍵痛點。

在成本和業(yè)務(wù)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(luò)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)推動未來網(wǎng)絡(luò)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(luò)的實現(xiàn)方式，從網(wǎng)絡(luò)的邊緣接入到網(wǎng)絡(luò)核心，從固定網(wǎng)絡(luò)到移動網(wǎng)絡(luò)，所有網(wǎng)絡(luò)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(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)接入設(shè)備接入運營商BRAS，用戶側(cè)的設(shè)備為用戶提供基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。隨著家庭和企業(yè)用戶不斷提出針對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的創(chuàng)新需求，用戶側(cè)設(shè)備需要承載越來越多的功能，其物理設(shè)備也越來越復(fù)雜。這些物理設(shè)備需要不斷進(jìn)行更新?lián)Q代以增加新的功能。同時，設(shè)備復(fù)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(cè)設(shè)備）已被大多數(shù)運營商和廠商認(rèn)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(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)功能及新增業(yè)務(wù)以NFV虛擬化的方式，部署在網(wǎng)絡(luò)側(cè)而非用戶側(cè)，同時可為運營商未來新增業(yè)務(wù)乃至第三方業(yè)務(wù)提供開放平臺。vCPE的部署使得傳統(tǒng)固定接入網(wǎng)絡(luò)變得更加靈活，用戶可以根據(jù)需求定制自己的網(wǎng)絡(luò)。

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(shù)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(jìn)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(chǔ)構(gòu)成了通信4.0新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

通信網(wǎng)絡(luò)在物理形態(tài)上由數(shù)以百萬計的電信機(jī)房組成。在通信業(yè)務(wù)快速發(fā)展的幾十年中，通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模幾乎每年都在成倍增長，設(shè)備數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性劇增，網(wǎng)絡(luò)格局紛繁復(fù)雜。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，傳統(tǒng)電信機(jī)房的情況復(fù)雜，每個機(jī)房承載的設(shè)備、線纜規(guī)格各不相同，機(jī)房的環(huán)境條件也各不相同，造成了網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容難度大、網(wǎng)絡(luò)運維量大、管理復(fù)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(shù)的興起，使我們看到了解決這一困境的契機(jī)。我們可以重新設(shè)計通信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，重新搭建網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)組件，從而徹底改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)格局復(fù)雜、維護(hù)難度大的狀況?！?/p>

通信4.0的目標(biāo)架構(gòu)是將NFV和SDN深度結(jié)合，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的資源共享、靈活調(diào)度和動態(tài)編程。通信4.0網(wǎng)絡(luò)將是組件標(biāo)準(zhǔn)化和編排一體化的網(wǎng)絡(luò)。其中，組建標(biāo)準(zhǔn)化是指用統(tǒng)一規(guī)劃、可復(fù)制、可擴(kuò)展的TIC組建替代傳統(tǒng)電信機(jī)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(luò)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(chǔ)，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(luò)基礎(chǔ)?？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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