運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)分析

王宇翔

（四川公眾監(jiān)理咨詢有限公司，成都 610000）

1 引言

如今，“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能工廠”“遠(yuǎn)程教育”“智慧城市”等新技術(shù)和應(yīng)用如雨后春筍搬的進(jìn)入了人們的視野，這對(duì)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。同時(shí)，工信部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，我國移動(dòng)用戶滲透率已超過95%，用戶數(shù)量接近飽和，固定寬帶市場(chǎng)增速放緩，運(yùn)營商競(jìng)爭日趨激烈。網(wǎng)絡(luò)本身帶來的工業(yè)價(jià)值增長接近飽和，其逐漸轉(zhuǎn)向附著其上的互聯(lián)網(wǎng)。由于當(dāng)前運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，軟件和硬件緊密耦合和其他缺陷，難以適用于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲(chǔ)資源集中配置，導(dǎo)致舊業(yè)務(wù)加載緩慢，難以部署新服務(wù)，用戶體驗(yàn)差。面對(duì)這些困難和挑戰(zhàn)，運(yùn)營商迫切需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，國內(nèi)外運(yùn)營商紛紛開始探索網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的方案和實(shí)施。本文主要從網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的目標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)兩大方面對(duì)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)幾關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

2 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的目標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)作為一項(xiàng)非常有發(fā)展前景的項(xiàng)目，應(yīng)該有明確的發(fā)展目標(biāo)。筆者主要在網(wǎng)絡(luò)智能化目標(biāo)和未來網(wǎng)絡(luò)架兩個(gè)方面構(gòu)討論了網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的目標(biāo)。

2.1 網(wǎng)絡(luò)智能化目標(biāo)

目前，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資本支出和運(yùn)營成本（OPEX）高，反應(yīng)遲緩的業(yè)務(wù)變得越來越難以滿足未來需求的網(wǎng)絡(luò)需求。未來的智能網(wǎng)應(yīng)具備以下四個(gè)特征：

（1）簡潔：降低操作和維護(hù)成本和復(fù)雜性，還有助于支持功能，增強(qiáng)服務(wù)和應(yīng)用程序。例如，通過簡化網(wǎng)絡(luò)層次，對(duì)流量路由進(jìn)行優(yōu)化，我們認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)的時(shí)延不大于30ms，在全國90%的傳輸網(wǎng)中，這對(duì)于時(shí)延敏感的流量是非常有幫助的[1]。

（2）敏捷：網(wǎng)絡(luò)可以提供供用戶進(jìn)行編程的軟件，通過這些軟件可以自由編寫程序，擴(kuò)展自己想要的功能，讓功能的實(shí)現(xiàn)更加靈活。例如，終端客戶的需求網(wǎng)絡(luò)可以提供支持和調(diào)整打開訂單的分鐘數(shù)的能力，使客戶可以實(shí)時(shí)調(diào)整按需網(wǎng)絡(luò)接入[2]。

（3）開放：網(wǎng)絡(luò)需要一個(gè)更加開放的邊界和豐富的功能，由不同類型的業(yè)務(wù)調(diào)用，不僅可以用于自助業(yè)務(wù)，還可以用于第三方應(yīng)用程序。

（4）集約：網(wǎng)絡(luò)資源應(yīng)該能夠統(tǒng)一規(guī)劃、部署，改變因?yàn)榉稚⒍鴮?dǎo)致的高成本低效率的情況。

2.2 未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：基礎(chǔ)設(shè)施包括底層實(shí)現(xiàn)功能所需要的硬件，以及基于硬件編寫的程序框架，并且包含云計(jì)算技術(shù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。目標(biāo)是提供一個(gè)基礎(chǔ)框架，在這個(gè)框架上面可以搭建自己想搭建的其他具體的功能，虛擬資源池通常基于云計(jì)算虛擬化技術(shù)，由網(wǎng)絡(luò)功能層的云管理平臺(tái)、虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理（VNFM）、控制器等進(jìn)行管理。如果專用硬件虛擬化通過傳統(tǒng)元素管理系統(tǒng)（EMS）或者網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（NMS）來管理將是十分困難的，通過引入一些物理資源抽象層也可以實(shí)現(xiàn)雙向管理控制器[3]。

（2）網(wǎng)絡(luò)功能層。網(wǎng)絡(luò)功能層主要基于軟件實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能，它是在基礎(chǔ)設(shè)施層之上的，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的具體功能，以供用戶使用，結(jié)合虛擬物理資源，離散邏輯和網(wǎng)元功能實(shí)體的管理系統(tǒng)平臺(tái)，便于調(diào)度和控制資源。其中，云管理平臺(tái)主要負(fù)責(zé)虛擬資源的管理、計(jì)算和協(xié)調(diào)，包括統(tǒng)一管理和控制計(jì)算，存儲(chǔ)和聯(lián)網(wǎng)；虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理（VNFM）主要負(fù)責(zé)管理和控制虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，實(shí)施基于Web 的功能虛擬化（NFV）和基于控制器的軟件定義控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)架構(gòu)（SDN）。控制器主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)施的集中管控。

（3）協(xié)同編排層。通過協(xié)同作業(yè)的形式將一些數(shù)據(jù)和云計(jì)算的方式將大數(shù)據(jù)進(jìn)行整體編排，從而形成了協(xié)同編排層。

可以看出，與現(xiàn)有的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)相比，未來的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)產(chǎn)生了三個(gè)非常根本性的變化。

（1）設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。除了必須使用專用硬件的一些設(shè)備或系統(tǒng)之外，通信技術(shù)（CT）的硬件資源也是大量基于標(biāo)準(zhǔn)化、云計(jì)算的資源信息技術(shù)也隨之出現(xiàn)[4]。它實(shí)現(xiàn)了虛擬/真實(shí)，新/舊設(shè)備和系統(tǒng)的互操作性和統(tǒng)一管理，打破了傳統(tǒng)的封閉式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（2）功能虛擬化、軟件化。網(wǎng)絡(luò)功能將不再依賴于硬件，可以通過軟件達(dá)到硬件傳輸?shù)墓δ埽ㄟ^編程擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的功能，從而減少材料的使用，減少生產(chǎn)成本，讓網(wǎng)絡(luò)的使用更加方便，擴(kuò)展性強(qiáng)。

（3）IT 能力的業(yè)務(wù)與平臺(tái)化。服務(wù)平臺(tái)內(nèi)置了更多功能，提供外部功能和對(duì)外開放，成為網(wǎng)絡(luò)功能平臺(tái)化的核心[5]。同時(shí)，IT 技術(shù)將不僅應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)，也應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和使用中，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，它將成為我們生活的一部分。

3 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)

從運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的角度，我們可以知道，重構(gòu)技術(shù)主要包括SDN/NFV 和云計(jì)算三種。

（1）SDN。SDN 是一種網(wǎng)絡(luò)控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面的分離，通過開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和可編程的方式，替代原有的集中控制和分布控制系統(tǒng)以及接口的“軟件定義”。SDN 是一個(gè)面向IT 的網(wǎng)絡(luò)，具有開放的生態(tài)系統(tǒng)。SDN 主要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置管理，能夠滿足網(wǎng)絡(luò)配置下智能調(diào)度的功能性需求，不僅提高了對(duì)自身資源的管理和控制，而且真正適應(yīng)了應(yīng)用程序的需求，適應(yīng)了業(yè)務(wù)的不斷變化。

（2）NFV。NFV 指的是使用虛擬化技術(shù)來使用標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備（x86服務(wù)器，存儲(chǔ)和交換設(shè)備等）來實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)功能。基于NFV 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、靈活、成本低。現(xiàn)有專用硬件的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是封閉的，昂貴的并且難以擴(kuò)展。在引入NFV 方案之后，無需僅依靠“降價(jià)”來減少運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的資本支出，并通過標(biāo)準(zhǔn)化硬件基礎(chǔ)設(shè)施為統(tǒng)一密集型運(yùn)營提供基礎(chǔ)[6]。從長遠(yuǎn)來看，這將降低運(yùn)營成本。

（3）云計(jì)算。它是一種“軟件定義的”傳統(tǒng)IT，它帶來了相關(guān)部署，運(yùn)營和服務(wù)供應(yīng)模型的變化。云計(jì)算的引入將大大減少對(duì)人工干預(yù)和手動(dòng)操作的需求，提供自動(dòng)化的能力，使更多租戶能夠使用統(tǒng)一資源并獲得更多收益。

4 結(jié)束語

綜上所述，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)是運(yùn)營商發(fā)展尤其是5G 發(fā)展的一個(gè)大的方向，也是一個(gè)非常具有前景的方向。其中，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)應(yīng)用到了SDN、NFV 以及云計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)，雖然這幾項(xiàng)技術(shù)在不斷發(fā)展，我們也對(duì)它們做了新的嘗試，但是還是有未解決的技術(shù)問題，所以發(fā)展網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)技術(shù)依然有很大的前景，這也將是未來網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)發(fā)展的方向。