網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面臨深層次調(diào)整

在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用劇烈沖擊電信業(yè)的2014年，電信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始從體系架構(gòu)層面深層調(diào)整，這可以說(shuō)是很多年來(lái)核心網(wǎng)的一次意義深遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)電信網(wǎng)采用“煙囪式”架構(gòu)，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)一項(xiàng)業(yè)務(wù)。而電信業(yè)務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)化，要求網(wǎng)絡(luò)相比原來(lái)的體系，應(yīng)該更加開(kāi)放、靈活并與業(yè)務(wù)緊密結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)因業(yè)務(wù)需求而變。過(guò)去是網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)，未來(lái)是網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)服務(wù)。在這一進(jìn)程中，開(kāi)放化和虛擬化的思想貫穿其中。

從傳統(tǒng)意義上來(lái)說(shuō)，電信網(wǎng)絡(luò)具有極高的可靠性，這是通過(guò)專(zhuān)用硬件、專(zhuān)用操作系統(tǒng)、專(zhuān)用軟件來(lái)保證的。架構(gòu)在專(zhuān)用系統(tǒng)上的網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性和靈活性都受到很大的限制，首先，在設(shè)備上新增功能非常困難；其次，改變?cè)O(shè)備的部署結(jié)構(gòu)也比較困難。隨著硬件、基礎(chǔ)軟件能力的提升和通用化，專(zhuān)用設(shè)備的硬件升級(jí)和開(kāi)放性的缺陷在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代被逐漸放大。由于網(wǎng)絡(luò)的邏輯關(guān)系通常直接表現(xiàn)在物理連接上，很難面對(duì)客戶(hù)多樣化、經(jīng)常改變的需求。

近幾年來(lái)，尤其是在2014年，軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展和走向成熟，在這種模式中，只需要將通用網(wǎng)絡(luò)資源互相連接，而訪問(wèn)控制、資源分配、組網(wǎng)邏輯全部通過(guò)軟件來(lái)控制，這意味著核心網(wǎng)絡(luò)可以和上層應(yīng)用完全解耦，也可以同時(shí)為多種不同應(yīng)用提供服務(wù)，無(wú)須進(jìn)行物理層面的修改。軟件定義的價(jià)值在于將上層業(yè)務(wù)邏輯與底層物理架構(gòu)解耦，使多種不同需求的業(yè)務(wù)可以運(yùn)行在完全相同架構(gòu)的體系之中，從而適應(yīng)云時(shí)代對(duì)網(wǎng)絡(luò)的新要求。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件化，很大程度上改寫(xiě)了傳統(tǒng)電信制造行業(yè)的游戲規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件化有兩個(gè)層次：一個(gè)主要面向三層及以下網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)的ASIC處理芯片上增加可編程的處理規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)，這方面的代表技術(shù)主要是SDN技術(shù)。另一個(gè)層次主要面向網(wǎng)絡(luò)的4～7層，特別是需要計(jì)算資源比較多的網(wǎng)元，將各種網(wǎng)元變成了獨(dú)立的應(yīng)用，可以靈活部署在基于標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器、存儲(chǔ)、交換機(jī)構(gòu)建的統(tǒng)一平臺(tái)上，這樣軟硬件解耦，每個(gè)應(yīng)用可以通過(guò)快速增加或減少虛擬資源來(lái)達(dá)到快速縮/擴(kuò)容的目的，從而提升網(wǎng)絡(luò)的彈性，這方面的代表技術(shù)是NFV技術(shù)，技術(shù)基礎(chǔ)就是目前IT業(yè)界的云計(jì)算和虛擬化技術(shù)。

電信網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)體系調(diào)整是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Ovum在2014年中調(diào)查了電信行業(yè)多個(gè)層面的高管，主要內(nèi)容是電信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向以軟件為中心的變化。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高管們的意見(jiàn)比較一致，這種轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)營(yíng)商的采購(gòu)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。電信運(yùn)營(yíng)商及其供應(yīng)商一致認(rèn)同網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向軟件中心化的趨勢(shì)不可避免，這是一件好事，但過(guò)程需要花很長(zhǎng)的時(shí)間。電信運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相當(dāng)龐大，再加上員工接受新知識(shí)以及以往的運(yùn)營(yíng)慣性，這些因素都會(huì)影響商用時(shí)間表。和以往電信運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域的很多技術(shù)變革一樣，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的共同努力。不過(guò)，至少在2014年我們看見(jiàn)變革的速度正在加快。

核心網(wǎng)路由亟待升級(jí)

近幾年，電信核心網(wǎng)絡(luò)正在快速變革，高清、超高清視頻以及不斷豐富的P2P應(yīng)用帶來(lái)了越來(lái)越多互聯(lián)網(wǎng)的IP流量；4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，層出不窮的各種移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，正導(dǎo)入越來(lái)越大的流量。中國(guó)移動(dòng)統(tǒng)計(jì)顯示，4G單用戶(hù)月均流量就比3G增長(zhǎng)了近百兆，這一數(shù)據(jù)還隨著用戶(hù)習(xí)慣改變而不斷攀升。此外，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得企業(yè)和個(gè)人越來(lái)越依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)工作和生活，甚至有預(yù)測(cè)稱(chēng)，到2020年，流量將達(dá)到現(xiàn)有流量的一千倍。所有這一切都在敦促運(yùn)營(yíng)商重新思考和升級(jí)IP核心路由。

貝爾實(shí)驗(yàn)室近期針對(duì)歐洲某一線運(yùn)營(yíng)商的研究表明，下一代核心路由平臺(tái)在IP核心網(wǎng)絡(luò)升級(jí)中扮演了關(guān)鍵角色。該運(yùn)營(yíng)商所管理的是一個(gè)擁有超過(guò)100個(gè)局點(diǎn)的多級(jí)、雙平面IP核心網(wǎng)絡(luò)，面臨著三個(gè)方面的挑戰(zhàn)：IP核心網(wǎng)絡(luò)鏈路和節(jié)點(diǎn)容量未被完全利用；IP核心網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本高；即將對(duì)IP對(duì)等點(diǎn)取消管制，這將極大增加流量并改變IP核心的流量模型。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)并實(shí)現(xiàn)削減成本的目標(biāo)，運(yùn)營(yíng)商邀請(qǐng)貝爾實(shí)驗(yàn)室?guī)椭渲贫ㄈ萘亢统杀緝?yōu)化策略。在經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析后，聯(lián)合工作組提出了三個(gè)策略。

策略一：提升鏈路利用率

提升鏈路利用率將幫助運(yùn)營(yíng)商管理高負(fù)荷網(wǎng)絡(luò)并節(jié)省傳送成本，而僅對(duì)最大限度（BE）流量的QoS造成微弱影響。關(guān)鍵流量受到保護(hù)，不會(huì)被影響。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)營(yíng)商可實(shí)現(xiàn)不同程度的整體鏈路利用率優(yōu)化目標(biāo)：從50%到67%，節(jié)省了23%的傳送成本，僅影響12%的最大限度流量。從50%到80%，節(jié)省了30%的傳送成本，僅影響18%的最大限度流量。

策略二：減少I(mǎi)P核心節(jié)點(diǎn)的數(shù)量

減少I(mǎi)P核心網(wǎng)絡(luò)中骨干節(jié)點(diǎn)的數(shù)量將幫助運(yùn)營(yíng)商節(jié)省CAPEX.同時(shí)，在滿(mǎn)足業(yè)務(wù)可用性的前提下，還有助于節(jié)省空間和能耗。研究發(fā)現(xiàn)，IP骨干節(jié)點(diǎn)數(shù)量從100個(gè)減少至40個(gè)時(shí)，將為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)：5年內(nèi)路由器CAPEX節(jié)省23%，5年內(nèi)路由器空間和能耗節(jié)省48%.

策略三：采用下一代核心路由平臺(tái)

采用下一代核心路由平臺(tái)，將為運(yùn)營(yíng)商提供更具擴(kuò)展性和有效的傳送。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)營(yíng)商越早向新平臺(tái)遷移，其長(zhǎng)期的整體擁有成本就越低。在未來(lái)五年內(nèi)，新的路由平臺(tái)在大多數(shù)IP核心站點(diǎn)僅需占用一個(gè)機(jī)架的空間，而采用傳統(tǒng)路由器則需持續(xù)添加新的機(jī)架，這就使工作部署周期大大縮短，維護(hù)成本降低。

下一步，IP骨干網(wǎng)核心路由器向大容量、高密度和低功耗方向持續(xù)演進(jìn)。傳統(tǒng)的路由器集群中廣泛部署的POS接口逐漸被低成本的高速以太接口替代。現(xiàn)有IP路由器線卡的光收發(fā)元件及調(diào)制器尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電路元件，因此難以提升線卡的接口密度。通過(guò)在單塊微型芯片上集成光和電子元件，硅光子技術(shù)能夠讓路由器線卡獲得更大密度的I/O帶寬。同時(shí)，由于光路的耗電量大幅下降，硅光子技術(shù)也降低了系統(tǒng)的整體功耗?？梢灶A(yù)計(jì)，帶有硅光子芯片的模塊化路由器將大幅提升互聯(lián)網(wǎng)速度。
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光傳送網(wǎng)走向“彈性化”

如果說(shuō)移動(dòng)互聯(lián)是信息通信業(yè)發(fā)展的引擎，那么光通信就是行業(yè)的支柱。隨著寬帶中國(guó)戰(zhàn)略的出臺(tái)、固定寬帶和移動(dòng)寬帶飛速發(fā)展、光進(jìn)銅退的步伐穩(wěn)步向前，高速光傳輸和移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求日漸旺盛。在傳送網(wǎng)帶寬能力不斷提升的過(guò)程中，新的挑戰(zhàn)也隨之出現(xiàn)：移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算等新型業(yè)務(wù)使承載網(wǎng)需求不斷變化，原有光通信傳輸體系過(guò)于“僵硬”，難以快速應(yīng)變。由此，采用IT化、軟件化思路和架構(gòu)的軟件定義光傳輸技術(shù)正在給寬帶傳送網(wǎng)帶來(lái)新的活力。

來(lái)自移動(dòng)互聯(lián)和固網(wǎng)寬帶迅猛增長(zhǎng)的流量，呈現(xiàn)出與以往不一樣的特征，那就是動(dòng)態(tài)變化和不可預(yù)測(cè)。幾年前，全球運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始大規(guī)模升級(jí)傳輸網(wǎng)絡(luò)，骨干網(wǎng)傳輸技術(shù)從10G、40G升級(jí)到100G.此輪升級(jí)中很大一部分屬于剛性升級(jí)，即新建100G的光傳輸網(wǎng)，然而，這只是暫時(shí)緩解了網(wǎng)絡(luò)流量增長(zhǎng)所帶來(lái)的壓力。從未來(lái)的發(fā)展看，傳送網(wǎng)需要的是靈活、可擴(kuò)展并具有向SDN平滑演進(jìn)的能力，即彈性光傳輸網(wǎng)。靈活的光傳輸網(wǎng)可以與IP網(wǎng)絡(luò)很好地協(xié)同工作，減少網(wǎng)絡(luò)的層次和復(fù)雜度。這樣可以幫助運(yùn)營(yíng)商快速交付高性能、按需申請(qǐng)和應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。同時(shí)，采用多種技術(shù)、多種業(yè)務(wù)能力的架構(gòu)，可以幫助運(yùn)營(yíng)商通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)提供商業(yè)批發(fā)、移動(dòng)回傳、有線電視、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)和行業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用等多種業(yè)務(wù)。

因此，為降低每比特成本，提高傳輸效率并適應(yīng)多種業(yè)務(wù)的需求，迫切要求基于光纖的波分管道具備彈性調(diào)整的能力，并將控制功能從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中分離出來(lái)，提升網(wǎng)絡(luò)的靈活性。這樣可以讓運(yùn)營(yíng)商聚焦到網(wǎng)絡(luò)的管道和資源，而不必太多關(guān)注設(shè)備的物理硬件，這將大大降低客戶(hù)的運(yùn)維成本。由此，光傳送網(wǎng)應(yīng)具備彈性管道、動(dòng)態(tài)帶寬、可編程三大特性，使網(wǎng)絡(luò)資源能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)化管理。網(wǎng)絡(luò)可編程就意味著可以使網(wǎng)絡(luò)根據(jù)需求而改變，傳送網(wǎng)的可編程能力和特征是以組件的可編程能力為基礎(chǔ)，從而使得節(jié)點(diǎn)設(shè)備具備靈活的可編程特性。

不過(guò)，這樣的體系雖然可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的集中管控，但也可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)生存性、安全性、可擴(kuò)展性降低，且對(duì)不同廠家、不同版本設(shè)備的統(tǒng)一集中管控都將面臨挑戰(zhàn)，因此，穩(wěn)步推進(jìn)十分重要，尤其是要保證網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的平順性。從現(xiàn)階段看，可編程光網(wǎng)絡(luò)可使得100G網(wǎng)絡(luò)向更高速率平滑演進(jìn)，這不僅可以幫助運(yùn)營(yíng)商從容應(yīng)對(duì)云時(shí)代快速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量，而且還能在平滑升級(jí)承載網(wǎng)時(shí)保證業(yè)務(wù)穩(wěn)定和保護(hù)用戶(hù)的投資。

光纖接入普及迎來(lái)“新常態(tài)”

無(wú)線資源是有限的，有線資源是無(wú)限的。在4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)如火如荼進(jìn)行的同時(shí)，以光纖接入為代表的固網(wǎng)寬帶建設(shè)也在持續(xù)向前推進(jìn)。經(jīng)過(guò)前幾年的快速發(fā)展，光纖接入普及也步入了“新常態(tài)”，從關(guān)注數(shù)量逐漸轉(zhuǎn)化為更加注重質(zhì)量。運(yùn)營(yíng)商在建設(shè)高質(zhì)量光纖接入網(wǎng)時(shí)，致力于不斷升級(jí)用戶(hù)的寬帶體驗(yàn)，積極探索如何讓寬帶網(wǎng)絡(luò)更好地促進(jìn)企業(yè)自身的健康發(fā)展。

到2014年，工業(yè)和信息化部會(huì)同相關(guān)部委已經(jīng)連續(xù)三年組織實(shí)施了寬帶普及提速工程。2013年“寬帶中國(guó)”國(guó)家戰(zhàn)略的正式發(fā)布，為光纖接入市場(chǎng)注入了充沛動(dòng)力。“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略將寬帶網(wǎng)絡(luò)明確定位于“經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性公共基礎(chǔ)設(shè)施”，全面制定了到2020年我國(guó)寬帶基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的指導(dǎo)思想、基本原則、發(fā)展目標(biāo)、技術(shù)路線和發(fā)展時(shí)間表、重點(diǎn)任務(wù)和政策措施。根據(jù)“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略確定的技術(shù)路線，我國(guó)將按照高速接入、廣泛覆蓋、多種手段、因地制宜的思路，推進(jìn)接入網(wǎng)建設(shè)。進(jìn)入2014年，全國(guó)各省市陸續(xù)發(fā)布“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略實(shí)施方案，首批39個(gè)“寬帶中國(guó)”示范城市創(chuàng)建方案也于今年公布，光纖接入網(wǎng)建設(shè)進(jìn)一步提速。

據(jù)工信部公布的最新數(shù)據(jù)，截至2014年11月底，我國(guó)8M以上寬帶用戶(hù)規(guī)模近8000萬(wàn)，1月~12月，三家基礎(chǔ)電信企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶(hù)凈增1175.1萬(wàn)戶(hù)，總數(shù)達(dá)到2.01億戶(hù)。在政策的大力支持下，電信企業(yè)與廠商積極配合加快推動(dòng)光纖接入走向普及。截至2014年11月底，我國(guó)光纖接入FTTH/O用戶(hù)達(dá)到6507.2萬(wàn)戶(hù)，比上年末新增2425萬(wàn)戶(hù)，占寬帶用戶(hù)總數(shù)的比重達(dá)到32.4%.預(yù)計(jì)全年新增光纖到戶(hù)覆蓋家庭將達(dá)到7000萬(wàn)戶(hù)。

2014年，電信企業(yè)與華為、中興、深圳科信等廠商合作，在智慧經(jīng)營(yíng)、農(nóng)村FTTH等領(lǐng)域積極創(chuàng)新，建設(shè)了高質(zhì)量的光纖接入網(wǎng)，推出了豐富的寬帶應(yīng)用，使寬帶網(wǎng)絡(luò)在惠及廣大用戶(hù)的同時(shí)也為企業(yè)自身的發(fā)展提供了新的能量。

按照“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略的要求，到2015年要基本實(shí)現(xiàn)城市光纖到樓入戶(hù)、農(nóng)村寬帶進(jìn)鄉(xiāng)入村，固定寬帶家庭普及率達(dá)到50%，行政村通寬帶比例達(dá)到95%，學(xué)校、圖書(shū)館、醫(yī)院等公益機(jī)構(gòu)基本實(shí)現(xiàn)寬帶接入。城市和農(nóng)村家庭寬帶接入能力基本達(dá)到20Mbps和4Mbps，部分發(fā)達(dá)城市達(dá)到100Mbps.日前召開(kāi)的全國(guó)工業(yè)和信息化工作會(huì)議將實(shí)施寬帶中國(guó)2015專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)，創(chuàng)建寬帶中國(guó)示范城市列為2015年主抓的重點(diǎn)工作。2015年，光纖接入網(wǎng)發(fā)展將踏上新的征程。

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