CUBE-Net：面向云服務的新一代互聯網基礎設施

中國聯通網絡技術研究院

CUBE-Net：面向云服務的新一代互聯網基礎設施

中國聯通網絡技術研究院

互聯網已從40年前的軍事計算機聯網發展到了今天被公眾廣泛應用的消費互聯網階段，下一步將邁向與實體經濟深度融合的產業互聯網新階段。自上世紀90年代國際互聯網進入中國，20多年來，我國互聯網發展和社會信息化水平取得了舉世矚目的成就。一是我國互聯網網民數量位居世界第一，截至2015年，中國有6.88億網民，占全球網民總數的五分之一，是美國網民總數的2.5倍。二是以個人生活和娛樂為主的公眾消費型互聯網蓬勃發展，應用規模和水平居全球先進。就網民數量和消費互聯網應用水平而言，中國已是互聯網大國。但中國互聯網發展也面臨大而不強，互聯網核心資源和技術受制于人，支撐“互聯網+”和“中國制造2025”的產業互聯網有待發展等問題。

一、互聯網基礎設施面臨的挑戰

今天的互聯網基礎設施主要面向公眾用戶、側重于個人娛樂和信息消費應用，網絡可控性和智能化程度低，服務質量和安全難以保障，網絡建設和維護成本高。隨著“互聯網+”、中國制造2025、大數據等國家戰略的推進，互聯網與實體經濟深度融合，萬物互聯成為趨勢，物聯網、云計算、智慧城市等新興業態迅速成長，工業、金融、醫療、交通等行業信息化成為互聯網新一輪發展的驅動力。這一切對互聯網基礎設施提出了新的更高要求，一是網絡的規模和流量快速增長，未來10年，將有海量的設備聯入網絡，連接將變得無處不在，寬帶從連接50億人增加到連接500億物，同時寬帶流量將有數十倍的增長；二是面向產業和政企的許多業務應用對網絡的可靠性、時延、安全性等有著更為苛刻要求；三是傳統網絡設施和服務體系無法滿足“互聯網+”業務創新對網絡服務的靈活性、擴展性、實時性和智能化要求；四是云服務正在成為信息服務的新模式，數據中心成為主要流量生產和分發中心，但傳統互聯網網絡架構與新興云服務流量模式不匹配，難以有效支撐云服務發展。為此需要構建新一代產業互聯網基礎設施為各類行業和政務應用提供更加智能靈活、安全可靠的精品網絡服務，促進“互聯網+”的健康發展，并為“中國制造2025”奠定更加堅實的網絡基礎。

二、新一代互聯網基礎設施的技術特征

軟件定義網絡（S D N）、網絡功能虛擬化（NFV）、超寬帶網絡、云計算、大數據、人工智能等新興技術不斷涌現，驅動互聯網基礎設施開始新一輪的大變革。新一代互聯網基礎設施具有如下重要特征：

1、泛在超寬帶

泛在寬帶是固定與移動寬帶協同的結果，一方面以3G/4G為代表的移動寬帶的迅猛發展極大促進了寬帶的泛在化，并將隨著5G的發展進一步提升接入速率；另一方面全光接入的發展奠定了超高速寬帶接入的堅實基礎，未來家庭千兆以及個人百兆接入將成為普遍服務。將無線寬帶的便捷性、廣覆蓋與光纖寬帶的高帶寬、可靠性有機結合，將實現泛在的互聯網寬帶接入。以“高速”為特征的超寬帶是網絡發展的基本追求，也是微電子、光電子等基礎技術進步的自然結果，無論是接入、傳送還是路由交換都在向著超寬帶的方向發展。

2、面向云服務

云計算迅猛發展，云服務正在成為互聯網服務的主體，為云服務提供更好的支撐是互聯網基礎設施的新使命。對于云服務，網絡的靈活性、動態性、開放性和資源的快速提供尤為重要，網絡建設理念也需要實現由“云隨網動”到“網隨云動”的轉型。在云服務時代，新的云數據中心選址更多考慮土地、能源、氣候等因素，數據中心的布局選擇從“網絡最優”轉變為“能效最優”，這將導致“用戶中心”（信息的產生和使用者）與“數據中心”（信息的存儲和處理者）的解耦，逐步形成“用戶”與“數據”雙中心格局，網絡將更多服務于“用戶”與“數據”（應用）間的互通交換以及“數據”本身的分發處理。未來網絡的構建將要面向“端”和“云”兩個中心，形成云端雙中心的網絡格局，網絡將由純粹的連接型啞管道轉型為具備更強智能和一定計算/存儲能力的新一代互聯網基礎設施。

3、軟件定義網絡

今天的網絡設施是一個“剛性”管道，網絡調整、資源配置、業務響應都很不靈活。而云服務的特征是資源的高度共享和動態占用，因此必然需要一個更富彈性的網絡，而彈性網絡的實現有賴于資源虛擬化和軟件定義。

軟件定義網絡（SDN, Software Defined Networking）是近年信息通信網絡的最大技術熱點，也是構建新一代互聯網基礎設施最重要的技術手段。SDN概念源于2006年美國斯坦福大學啟動的“Clean Slate”項目，其初始動機是希望打破網絡設備軟硬件一體的壟斷格局，讓網絡設備重演計算機軟硬件分離的開放之路。2012年，Google在其主干網絡中部署SDN，極大地提升了網絡資源利用率，展現了SDN的巨大優勢，自此掀起了SDN技術發展熱潮。SDN熱潮既是技術創新的結果，也是以云服務為代表的ICT業務發展對網絡轉型的必然要求。SDN是一種新型的網絡架構，其設計理念是將網絡的控制平面與數據轉發平面進行分離，并實現可編程化控制。與SDN相關聯的另一個重要概念是網絡功能虛擬化（NFV，Network Functions Virtualization），NFV是由以運營商為主體的電信標準組織ETSI所提出。NFV的特點是軟硬件解耦、硬件通用化和設備功能軟件化。SDN與NFV是緊密關聯的概念，分別著重網絡級和設備級，SDN/NFV的價值主要體現在提升網絡靈活性和開放性、降低網絡建設和運營成本。基于SDN/NFV和云實現互聯網架構重構和技術變革的大潮正在到來，全球各大電信運營商也都加快了向SDN/NFV網絡轉型步伐，如美國AT&T提出到2020年，75%的網絡設施要轉型為SDN/NFV。

三、CUBE-Net打造新一代互聯網基礎設施

CUBE-Net作為中國聯通自主提出的新一代網絡架構，包含如下三層含義：

（1）CUBE-Net是面向客戶體驗的泛在超寬帶網絡（Customer-oriented Ubiquitous Broadband Experiencing Network）：從局部寬帶向泛在寬帶網絡演進，通過FTTx/WLAN/3G/4G/5G等構筑的泛在寬帶接入，以及基于大容量IP+光協同的超寬承載網絡，向客戶提供無縫的超寬帶業務體驗，并滿足個人、家庭和企業用戶等的自定義（DIY）個性化體驗需求。

（2）C U B E-N e t是面向內容服務的開放商業生態網絡（C o n t e n toriented Unlimited Business Ecological Network）：從僅僅提供語音、寬帶和專線的傳統商業模式，轉型為搭建開放的網絡服務平臺，提供靈活的網絡調度和內容分發能力，成為內容服務商和最終用戶之間的紐帶，構建新型的B2B2C商業模式，打造合作共贏的開放商業生態環境。

（3）CUBE-Net是面向云服務的極簡極智彈性網絡（Cloud-oriented Ultraflat Brilliant Elastic Network）：從以通信局房為中心轉型到以數據中心為中心，構建云網協同的極簡和扁平的新型互聯網架構，并通過SDN/NFV彈性網絡技術，智能滿足云服務對實時、按需的個性化業務承載需求，支撐自身以及外部客戶的云服務實現“一點引入，全網覆蓋”。

CUBE-Net通過構建面向云端雙中心的解耦與集約型網絡架構，為終端與云服務的智能交互，為整個ICT行業提供彈性高效、靈活敏捷、安全可信并融合了計算/存儲能力的智能寬帶互聯網基礎設施，實現“網絡即服務（NaaS）”。CUBE-Net在繼續堅持IP基礎技術體系的同時推動網絡向IT化轉型，通過“解耦”使網絡更富靈活性和開放性，通過“集約”降低網絡成本和提升資源效率，利用SDN、NFV、云和超寬帶等技術手段實現網絡重構。新一代互聯網基礎設施不但能為“互聯網+”和“中國制造2025”等國家戰略的實施提供更強大支撐，而且通過新一代網絡的建設和運營，將有力帶動我國網絡產業的創新發展，激發產業生態活力，助力實現網絡強國戰略。