SDN/NFV:重构网络架构  建设未来网络
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1.2 网络重构的驱动力

1.2.1 运营商面临的挑战

近些年,随着网络承载业务的丰富,以及CT(Communication Technology,通信技术)与IT(Information Technology,信息技术)的深度融合,运营商在当前网络运营中面临一系列挑战。

(1)网络连接数和流量增长推动网络规模快速膨胀

未来十年,将有海量的设备连入网络,连接将变得无处不在。宽带从连接50亿人增加到连接500亿物,同时宽带流量将有10倍的增长。家庭千兆以及个人百兆接入成为普遍服务,而一些新业务(如4K/8K视频、虚拟现实游戏、汽车无人驾驶等)对网络丢包率、时延等的QoS(Quality of Service,服务质量)要求更苛刻。

(2)业务云化和终端虚拟化颠覆网络全局流量模型

随着云计算的发展和大规模移动网络的建设,用户对宽带的需求已从基于覆盖的连接,转向基于内容和社交体验的连接。传统电信业务流量主要服务于网络终端节点之间的通信,符合泊松分布模型;而互联网流量和流向则由热点内容牵引,难以准确预测。数据中心成为主要的流量生产和分发中心,呈现无尺度分布的特征,且与现有电信网络部署架构不匹配。

(3)专用网络和专用设备极大增加网络经营压力

随着固定和移动网络覆盖范围的扩大,网络规模日趋庞大。网络服务需要由具有不同功能属性的多个专业网络组合提供,各专业网络彼此之间条块化分割,能力参差不齐,业务的端到端部署和优化困难。同时,传统设备研发和部署体系封闭,网元功能单一、受限,功能扩展和性能提升困难,导致新业务的创新乏力以及响应滞后,无法满足互联网应用对服务的动态请求。

(4)互联网业务创新加快驱动网络智能化转型

互联网业务创新需要更加智能、弹性的网络服务,网络需要及时洞察用户需求,实时响应用户需求。今天运营商的网络难以满足互联网业务创新对网络的灵活性、扩展性、智能化、低成本等要求。

1.2.2 IT架构发展的经验

摩尔定律揭示了两个发展方向:高性能和低成本。电信业重视前者,代表性的门槛就是电信级的质量;而IT业重视后者,采用适度的性能要求、宽松的可靠性要求、通用工业标准的IT设备降低成本。

IT业在20世纪70年代仍是封闭的烟囱群,但从80年代开始打破封闭的垂直架构(从小型机向X86转型),转向开放的水平架构,其基本思路是软硬件解耦(操作系统从设备中分离),双方分工清晰,各自发展,从而促进了产业链的开放和技术业务创新。

而对性能的追求使得电信业的网络设备一直保持着专业化和高成本,设备仍然是软硬件一体化的垂直架构,整个生态系统较为封闭(厂商控制着从硬件、系统软件到业务软件的生产),产业链发展缓慢(只有有限的电信设备厂商),电信设备不仅设计较为复杂、成本高昂、升级改造难度很大,而且不同厂商的设备兼容性和互通性不好,这直接造成了电信业网络的建设维护成本高、开放性差以及灵活性不足,也限制了运营商在网络和业务上的创新。

随着SDN/NFV的引入,电信网络设备的封闭性有望打破,硬件和软件将实现解耦,生态系统将走向开放,产业链将获得健康发展,这将不仅有利于降低运营商的CAPEX(Capital Expenditure,资本性支出)和OPEX(Operating Expense,运营成本),而且有利于实现网络的开放,增强网络的弹性,促进新型网络和业务的创新。

1.2.3 新兴业务的驱动

“互联网+”已上升为国家战略,进一步推动了移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业和服务业的结合,这将对信息基础设施提出更高的能力要求。为了顺应“互联网+”的发展需要,作为其基础的电信网的升级改造势在必行,特别是作为网络灵魂的网络架构需要进行重定义、重设计,构建新型的泛在、敏捷、按需的智能型网络,以进一步巩固网络发展基础,营造安全的网络环境,提升公共服务水平。

从业务需求驱动角度来看,运营商面临的需求非常多,但归根结底是如下两个方面。

(1)运营商已经全面迈入“流量经营”时代,超大流量对网络的挑战逐渐加剧

流量经营已经获得了广泛的讨论,随着移动互联网的发展,我们真正进入了流量经营的时代。以中国移动为例,2015年中国移动的数据业务收入规模首次超过语音,占通信服务收入的比重达52%,随着4G的快速发展和用户的普及,2016年上半年这一比重更是超过60%。其实这也是大多数发达国家运营商走过的必经之路,早在2011年日本的三大运营商数据业务收入占比即全线超过50%,2013年美国的三大运营商数据业务收入占比也已全线超过50%。

今天的流量增长还只是第一步,流量的挑战才刚刚开始。最近热门的4K、超4K、8K等多媒体技术将进一步激发流量的爆发式增长,而AR(Augmented Reality,增强现实)、VR(Virtual Reality,虚拟现实)的发展会将流量激增推向新高潮。很多人都在预测流量趋势,过去的发展也充分证明,流量发展会释放不可限量的潜力。流量的规模将更加刺激运营商宽带化的发展要求,但其背后对网络的挑战也是巨大的。

(2)万物互联为运营商带来历史新机遇,也对网络提出了全新要求

万物互联是在人与人通信、人与人互联基础上的扩展,是实现“互联网+”和“工业互联网”的重要基础。万物互联一方面带来了巨大的连接规模,预计连接将突破百亿,将在多个行业创造超过10万亿美元的新增市场规模;另一方面也带来了更大的连接广度和深度,提供面向无线、有线全连接的接入广度,为运营商带来拓展连接规模和连接范围的机会,同时也对网络提出了高密度、低时延、广覆盖等个性化的高要求。

万物互联给我们的发展带来了更多的历史机遇,但是网络如何适应万物互联,能不能承担“互联网+”和“工业互联网”的发展重任,成为下一代网络发展的一个巨大挑战。面对巨大的需求挑战,现有的网络模式难以为继,网络转型成为必然。