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10月9日，面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益慘烈以及自身業(yè)務(wù)增收的巨大壓力，向數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為運(yùn)營(yíng)商面對(duì)當(dāng)前階段以及未來(lái)挑戰(zhàn)的大方向。如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)營(yíng)、業(yè)務(wù)等方面的重構(gòu)來(lái)構(gòu)筑起面向體驗(yàn)、隨需、敏捷、開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)，成為運(yùn)營(yíng)商能否成功實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
那么，在運(yùn)營(yíng)商通往數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)該如何重構(gòu)？網(wǎng)絡(luò)技術(shù)又將呈現(xiàn)哪些新的發(fā)展趨勢(shì)？對(duì)此，在近日舉行的“第七屆華為IP技術(shù)年會(huì)（IP GALA）”期間，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國(guó)電信集團(tuán)公司科技委主任韋樂(lè)平在接受C114專訪時(shí)為我們進(jìn)行了詳細(xì)解讀。
工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國(guó)電信集團(tuán)公司科技委主任 韋樂(lè)平
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革勢(shì)在必行
眾所周知，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)屬于網(wǎng)絡(luò)的頂層設(shè)計(jì)，它不僅是一系列高層次的抽象設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、演進(jìn)目標(biāo)和技術(shù)框架，而且是應(yīng)用于每一個(gè)技術(shù)決定的基礎(chǔ)。
“同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是相對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定的，而不斷出現(xiàn)的NAT、IPSec、防火墻等旨在解決具體問(wèn)題的短期解決方案不僅往往彼此不兼容，而且長(zhǎng)期累積后，形成了一個(gè)十分復(fù)雜、糾纏不清的僵硬網(wǎng)絡(luò)，與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的長(zhǎng)期演進(jìn)目標(biāo)矛盾�！表f樂(lè)平指出，這么多年來(lái)積累的問(wèn)題已經(jīng)使得今天的互聯(lián)網(wǎng)患有“動(dòng)脈硬化癥”，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)必須重新審視，重新架構(gòu)，重新設(shè)計(jì)，重新定義。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)的意義重大，韋樂(lè)平認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)是打造新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施、形成網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的基石，對(duì)于構(gòu)建新一代信息網(wǎng)絡(luò)、發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)新形態(tài)、保障信息基礎(chǔ)設(shè)施的安全有著重要意義。
當(dāng)前，全球主流運(yùn)營(yíng)商均已經(jīng)啟動(dòng)面向以云服務(wù)為中心的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型工作，如AT&T的Domian2.0、德國(guó)電信的PAN-EU、中國(guó)電信CTNet2025、中國(guó)聯(lián)通CUBE-Net、中國(guó)移動(dòng)NovoNet等。其中，中國(guó)電信于2016年7月正式發(fā)布了《CTNet2025網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)白皮書(shū)》，提出要打造簡(jiǎn)潔、敏捷、開(kāi)放、集約的網(wǎng)絡(luò)，為客戶提供“可視”、“隨選”、“自服務(wù)”的網(wǎng)絡(luò)能力，提升用戶體驗(yàn)。中國(guó)電信CTNet2025的演進(jìn)思路，即通過(guò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云化和引入新一代運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，最終走向開(kāi)發(fā)運(yùn)營(yíng)一體化。
在韋樂(lè)平看來(lái)，隨選業(yè)務(wù)是運(yùn)營(yíng)商產(chǎn)生新收入的關(guān)鍵。從最新調(diào)研數(shù)據(jù)來(lái)看，可能產(chǎn)生新收入的首位是按需隨選業(yè)務(wù)，其次是動(dòng)態(tài)策略和彈性業(yè)務(wù)鏈，后兩者也是支撐其所必須的�？梢�(jiàn)，提供隨選業(yè)務(wù)已成為ICT各界共識(shí)。中國(guó)電信的“隨選網(wǎng)絡(luò)”關(guān)鍵特征包括用戶定義網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)配置自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)資源按需指配，代表性業(yè)務(wù)例如智能型以太網(wǎng)、云寬帶、云專線、虛擬化企業(yè)網(wǎng)等，以SDN/NFV等技術(shù)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)隨選，面向政企客戶為重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)能力供給側(cè)改革。
頂天立地：高度重視+落地部署
對(duì)于當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)方面正面臨的挑戰(zhàn)，韋樂(lè)平強(qiáng)調(diào)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)是一次戰(zhàn)略性的重大調(diào)整和轉(zhuǎn)型，一定要“頂天立地”。“頂天”是指網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)屬于網(wǎng)絡(luò)頂層設(shè)計(jì)，不僅是一個(gè)純網(wǎng)絡(luò)層面的技術(shù)戰(zhàn)略，尤其需要運(yùn)營(yíng)商高層領(lǐng)導(dǎo)的足夠重視，將其提升到運(yùn)營(yíng)商未來(lái)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，以網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)為主線，帶動(dòng)組織架構(gòu)、生產(chǎn)流程、管理模式、人才重構(gòu)等一系列企業(yè)的深度轉(zhuǎn)型；“立地”是指網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)不應(yīng)該停留在試驗(yàn)測(cè)試階段，而應(yīng)盡快落到實(shí)處，比較成熟的領(lǐng)域應(yīng)該率先開(kāi)始商用部署或試商用，只有真正用起來(lái)，才能早日成熟。
現(xiàn)在的情況是既沒(méi)有“頂天”，也沒(méi)有“立地”。韋樂(lè)平指出，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商目前還主要停留在技術(shù)層面的思考，僅僅將其看作又一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)，并沒(méi)有進(jìn)行全方位的深度考量和系統(tǒng)思維。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)過(guò)程中也將出現(xiàn)許多超出傳統(tǒng)思維的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)自上而下地給予網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重構(gòu)足夠的重視。
“此外，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)需要很強(qiáng)的技術(shù)能力，但是運(yùn)營(yíng)商自身的技術(shù)能力近年來(lái)不斷弱化，兩者之間形成巨大反差。”韋樂(lè)平表示，雖然運(yùn)營(yíng)商可以廣泛借助產(chǎn)業(yè)鏈的力量，特別是通信設(shè)備制造商和IT廠商的技術(shù)能力，但面對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)轉(zhuǎn)型對(duì)于技術(shù)的全方位高需求，運(yùn)營(yíng)商同時(shí)需要重新大力培育自身的技術(shù)能力。
據(jù)韋樂(lè)平介紹，作為中國(guó)電信集團(tuán)層面有組織、有意識(shí)的系統(tǒng)性探索，中國(guó)電信今年啟動(dòng)的CTNet2025項(xiàng)目，改變了運(yùn)營(yíng)商以往零零碎碎、小打小鬧摸索的局面，有望加快網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)進(jìn)程。目前，中國(guó)電信已啟動(dòng)了第一批13個(gè)項(xiàng)目，由于是集團(tuán)層面戰(zhàn)略，所以得到了快速響應(yīng)，預(yù)計(jì)到明年年底部分項(xiàng)目可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)果。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展四大趨勢(shì)
談及未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，韋樂(lè)平認(rèn)為，網(wǎng)絡(luò)軟件化、網(wǎng)絡(luò)的云化、網(wǎng)絡(luò)軟件開(kāi)源化、開(kāi)發(fā)新一代的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，將成為未來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的方向。
一是網(wǎng)絡(luò)軟件化。硬管道時(shí)代，大量專用封閉接口，網(wǎng)絡(luò)能力封閉，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)剛性，需要靠應(yīng)用層技術(shù)保障業(yè)務(wù)性能；到了軟網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，將有限開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)接口，網(wǎng)絡(luò)能力將更加開(kāi)放，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加靈活，網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可編程，網(wǎng)絡(luò)能力可靈活調(diào)用來(lái)保障業(yè)務(wù)靈活性。
二是網(wǎng)絡(luò)的云化。過(guò)去的網(wǎng)絡(luò)是云網(wǎng)分離的，DC邊緣化，計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)各自獨(dú)立，只能靜態(tài)配置，基于傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，按行政區(qū)組網(wǎng)，DC是網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)；云化后的網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)融合，DC成為核心，業(yè)務(wù)、IT資源和網(wǎng)絡(luò)云化實(shí)現(xiàn)；云延伸到管道和終端，云管端一體；面向互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，DC成為網(wǎng)絡(luò)核心。
三是網(wǎng)絡(luò)軟件開(kāi)源化�，F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的軟件架構(gòu)封閉，且軟硬一體化，API接口私有，代碼全部私有，不開(kāi)放；未來(lái)架構(gòu)和代碼將實(shí)現(xiàn)軟硬件解耦，軟件架構(gòu)開(kāi)放，API接口開(kāi)放和半開(kāi)放，只有商用增強(qiáng)代碼私有，基本代碼都會(huì)開(kāi)源。
四是開(kāi)發(fā)新一代的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)由大量私有煙囪系統(tǒng)構(gòu)成，封閉的私有接口和私有代碼，只能管理靜態(tài)的實(shí)體資源，無(wú)法管理動(dòng)態(tài)的虛擬資源；新一代運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)將打破封閉性與煙囪式，開(kāi)放API和開(kāi)源碼，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)資源管理，實(shí)體網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)、跨網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)。
Flex Ethernet將成全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)離不開(kāi)技術(shù)的創(chuàng)新，IP技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，為云時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于IP網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，韋樂(lè)平從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)元形態(tài)、網(wǎng)絡(luò)能力、以太網(wǎng)化、硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)性能和網(wǎng)絡(luò)容量九個(gè)方面進(jìn)行了分析和展望。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，IP網(wǎng)將走向集中控制，網(wǎng)絡(luò)功能的解耦為實(shí)現(xiàn)集中控制提供了基礎(chǔ)，可望通過(guò)全局路由和流控提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率；近中期，為保護(hù)投資、平滑演進(jìn)及硬件性能制約，將首先在專用硬件能力開(kāi)放基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)集中控制，控制功能將在轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面間分配；引入開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，屏蔽設(shè)備的差異和復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值向軟件與服務(wù)的遷移，先DC，后DCI，最終延伸到城域和骨干。同時(shí)，DC將成為IP網(wǎng)核心，趨勢(shì)是CORD+DC的CT化；此外，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔馄交�，DC的CLOS架構(gòu)替代樹(shù)形。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方面，首先，新協(xié)議不斷出現(xiàn)，隨著SDN控制器的發(fā)展，不斷催生新的北向接口協(xié)議（例如OF、PCEP、BGP FS等）和網(wǎng)絡(luò)信息收集與監(jiān)控新協(xié)議的出現(xiàn)；其次，傳統(tǒng)IP協(xié)議也在不斷創(chuàng)新（例如EVPN/SR等）不斷完善，以支持網(wǎng)絡(luò)向SDN演進(jìn)；此外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將逐漸被新協(xié)議族替代，最終IP網(wǎng)的L2VPN/L3VPN/MPLS TE/LDP/IGP等復(fù)雜協(xié)議將逐漸被簡(jiǎn)單的新協(xié)議族（EVPN+SegmentRouting+VxLAN+Netconf/Yang）替代。
網(wǎng)元形態(tài)方面，雙解耦將催生網(wǎng)元新形態(tài)，控制面與轉(zhuǎn)發(fā)面/軟硬件的雙解耦將催生新形態(tài)；網(wǎng)元新形態(tài)趨向通用性，隨著Openflow2.0協(xié)議的出現(xiàn)，基于協(xié)議無(wú)關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)（PIF）網(wǎng)元將出現(xiàn)，提升網(wǎng)元轉(zhuǎn)發(fā)通用性；網(wǎng)元新形態(tài)的目標(biāo)是，隨著軟硬件的成熟，最終將出現(xiàn)純粹的控制面網(wǎng)元（如SDN控制器）和轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元（白盒機(jī)）；過(guò)渡期的網(wǎng)元新形態(tài)，受限于硬件性能和Openflow協(xié)議成熟度，具有解耦和開(kāi)放接口的專用硬件的灰盒機(jī)是必要過(guò)渡。
網(wǎng)絡(luò)能力方面，網(wǎng)絡(luò)功能軟件化與編程化趨勢(shì)，隨著雙解耦進(jìn)程的加速，部分控制功能（路徑計(jì)算、路由策略控制等）將從傳統(tǒng)網(wǎng)元?jiǎng)冸x，形成獨(dú)立控制器，網(wǎng)絡(luò)功能由控制器軟件編程決定；網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和業(yè)務(wù)編排器的引入，使業(yè)務(wù)模型與網(wǎng)絡(luò)資源配置模型解耦，屏蔽低層網(wǎng)絡(luò)的差異和復(fù)雜性；從人機(jī)接口走向自動(dòng)化的機(jī)器-機(jī)器接口，控制器和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同和業(yè)務(wù)編排器的引入，使得人機(jī)接口演進(jìn)為自動(dòng)化的機(jī)器-機(jī)器接口的配置模型，推動(dòng)了軟件化、編程化的網(wǎng)絡(luò)使用方式變革。
以太網(wǎng)化方面，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的以太網(wǎng)化已經(jīng)成為全球主導(dǎo)趨勢(shì)。第一代Native Ethernet從1980年到2000年，面向園區(qū)網(wǎng)絡(luò)；第二代Carrier Ethernet從2000年到現(xiàn)在，面向城域網(wǎng)、3G/4G承載和專線，具備了OAM、保護(hù)倒換和時(shí)鐘等電信級(jí)功能；第三代Flexible Ethernet從2015年起步，面向5G分片、VR等時(shí)延敏感業(yè)務(wù)，可以快速提供更大的端口容量，支持大顆粒帶寬業(yè)務(wù)的物理隔離和捆綁，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的IP低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)。韋樂(lè)平強(qiáng)調(diào)，“Flex Ethernet將成為全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)�！�
硬件架構(gòu)方面，從芯片技術(shù)來(lái)看，CMOS通過(guò)3D堆疊技術(shù)，可望進(jìn)一步縮至7nm，可支持400G/1T/1.6T以太網(wǎng)接口；當(dāng)繼續(xù)縮至5nm以下時(shí)，需采用新材料新結(jié)構(gòu)，非硅混合工藝是發(fā)展方向，石墨烯和納米碳管是兩個(gè)潛在的長(zhǎng)遠(yuǎn)實(shí)現(xiàn)技術(shù)。高速背板互聯(lián)技術(shù)，演進(jìn)路線是從PBC背板、電纜背板到光背板，目前56G PAM4已趨成熟，預(yù)計(jì)112G（至多200G）將是電背板上限，光背板是最終出路。目前，芯片功耗已趨近熱反應(yīng)堆水平，而單機(jī)架功耗要求小于1萬(wàn)瓦，風(fēng)冷已遇天花板，液冷技術(shù)是唯一出路。
軟件架構(gòu)方面，路由器軟件架構(gòu)將呈現(xiàn)云化趨勢(shì)。路由器軟件架構(gòu)經(jīng)歷了從單機(jī)分布式OS、單核單進(jìn)程的模塊化OS到多核多進(jìn)程O(píng)S的發(fā)展歷程，路由處理能力已經(jīng)從百萬(wàn)級(jí)發(fā)展到億萬(wàn)級(jí)，但是路由軟件始終沒(méi)有脫離設(shè)備而獨(dú)立運(yùn)行。隨著云計(jì)算和SDN/NFV的發(fā)展，路由器的軟件將從物理設(shè)備中獨(dú)立出來(lái)，遷移到云中，從單機(jī)系統(tǒng)軟件演進(jìn)為云化OS系統(tǒng)，形成分布式、虛擬化、高性能、高可靠、高擴(kuò)展的新一代網(wǎng)絡(luò)自治軟件架構(gòu)，具有不受限擴(kuò)展的功能和能力。
網(wǎng)絡(luò)性能方面，新業(yè)務(wù)對(duì)IP網(wǎng)提出了新要求，隨著互聯(lián)網(wǎng)+和VR/5G/IoT等新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)，要求IP網(wǎng)的性能有很大的提升，特別是延時(shí)性能。傳統(tǒng)IP網(wǎng)本質(zhì)上無(wú)法提供確定的性能，現(xiàn)有IP網(wǎng)的封閉無(wú)序的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)連路由和流量都不能確定，更加不能保證性能和QoS。“確定的性能還是要靠硬管道。”韋樂(lè)平指出，“在IP網(wǎng)中劃分出時(shí)隙提供硬管道是確保穩(wěn)定低延時(shí)的關(guān)鍵，F(xiàn)lex Ethernet可以提供端到端的硬管道，進(jìn)一步采用低延時(shí)調(diào)度管理，在擁塞情況下可以確保優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的低延時(shí)并實(shí)現(xiàn)零丟包�！�
網(wǎng)絡(luò)容量方面，系統(tǒng)垂直擴(kuò)展性主要靠SerDes提速（25G，56G，112G），使單槽位線卡速率不斷提升（400G，1T，4T），單機(jī)箱容量逐步提升（8T,20T,80T）。然而，從56G起需采用多進(jìn)制調(diào)制（PAM4，PAM8，DMT），繼續(xù)采用電域演進(jìn)的經(jīng)濟(jì)代價(jià)和功耗將快速上升，單機(jī)架1萬(wàn)瓦的機(jī)房限制將成為天花板�？赡軓�112G（最多200G）開(kāi)始將必須轉(zhuǎn)向光背板等全光互聯(lián)。系統(tǒng)水平擴(kuò)展性從每一代芯片和設(shè)計(jì)周期看，8-16機(jī)箱是多機(jī)箱組合擴(kuò)容方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)最佳平衡點(diǎn)。
