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10月9日，面對市場競爭的日益慘烈以及自身業(yè)務增收的巨大壓力，向數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為運營商面對當前階段以及未來挑戰(zhàn)的大方向。如何通過網(wǎng)絡、運營、業(yè)務等方面的重構(gòu)來構(gòu)筑起面向體驗、隨需、敏捷、開放的網(wǎng)絡，成為運營商能否成功實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。
那么，在運營商通往數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上，網(wǎng)絡架構(gòu)應該如何重構(gòu)？網(wǎng)絡技術(shù)又將呈現(xiàn)哪些新的發(fā)展趨勢？對此，在近日舉行的“第七屆華為IP技術(shù)年會（IP GALA）”期間，工信部通信科技委常務副主任、中國電信集團公司科技委主任韋樂平在接受C114專訪時為我們進行了詳細解讀。
工信部通信科技委常務副主任、中國電信集團公司科技委主任 韋樂平
網(wǎng)絡架構(gòu)變革勢在必行
眾所周知，網(wǎng)絡架構(gòu)的設計屬于網(wǎng)絡的頂層設計，它不僅是一系列高層次的抽象設計準則、演進目標和技術(shù)框架，而且是應用于每一個技術(shù)決定的基礎。
“同時，網(wǎng)絡架構(gòu)是相對長期穩(wěn)定的，而不斷出現(xiàn)的NAT、IPSec、防火墻等旨在解決具體問題的短期解決方案不僅往往彼此不兼容，而且長期累積后，形成了一個十分復雜、糾纏不清的僵硬網(wǎng)絡，與網(wǎng)絡架構(gòu)的長期演進目標矛盾�！表f樂平指出，這么多年來積累的問題已經(jīng)使得今天的互聯(lián)網(wǎng)患有“動脈硬化癥”，網(wǎng)絡架構(gòu)必須重新審視，重新架構(gòu)，重新設計，重新定義。
網(wǎng)絡架構(gòu)重構(gòu)的意義重大，韋樂平認為，網(wǎng)絡架構(gòu)重構(gòu)是打造新一代信息基礎設施、形成網(wǎng)絡強國戰(zhàn)略的基石，對于構(gòu)建新一代信息網(wǎng)絡、發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)新形態(tài)、保障信息基礎設施的安全有著重要意義。
當前，全球主流運營商均已經(jīng)啟動面向以云服務為中心的基礎網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型工作，如AT&T的Domian2.0、德國電信的PAN-EU、中國電信CTNet2025、中國聯(lián)通CUBE-Net、中國移動NovoNet等。其中，中國電信于2016年7月正式發(fā)布了《CTNet2025網(wǎng)絡架構(gòu)白皮書》，提出要打造簡潔、敏捷、開放、集約的網(wǎng)絡，為客戶提供“可視”、“隨選”、“自服務”的網(wǎng)絡能力，提升用戶體驗。中國電信CTNet2025的演進思路，即通過實現(xiàn)網(wǎng)絡云化和引入新一代運營系統(tǒng)，最終走向開發(fā)運營一體化。
在韋樂平看來，隨選業(yè)務是運營商產(chǎn)生新收入的關(guān)鍵。從最新調(diào)研數(shù)據(jù)來看，可能產(chǎn)生新收入的首位是按需隨選業(yè)務，其次是動態(tài)策略和彈性業(yè)務鏈，后兩者也是支撐其所必須的�？梢姡峁╇S選業(yè)務已成為ICT各界共識。中國電信的“隨選網(wǎng)絡”關(guān)鍵特征包括用戶定義網(wǎng)絡業(yè)務、網(wǎng)絡配置自動化、網(wǎng)絡資源按需指配，代表性業(yè)務例如智能型以太網(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，以網(wǎng)絡隨選，面向政企客戶為重點，實現(xiàn)云網(wǎng)協(xié)同的網(wǎng)絡能力供給側(cè)改革。
頂天立地：高度重視+落地部署
對于當前運營商在網(wǎng)絡架構(gòu)重構(gòu)方面正面臨的挑戰(zhàn)，韋樂平強調(diào)，網(wǎng)絡架構(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)絡架構(gòu)的設計屬于網(wǎng)絡頂層設計，不僅是一個純網(wǎng)絡層面的技術(shù)戰(zhàn)略，尤其需要運營商高層領導的足夠重視，將其提升到運營商未來發(fā)展的戰(zhàn)略高度，以網(wǎng)絡架構(gòu)重構(gòu)為主線，帶動組織架構(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)絡架構(gòu)的重構(gòu)不應該停留在試驗測試階段，而應盡快落到實處，比較成熟的領域應該率先開始商用部署或試商用，只有真正用起來，才能早日成熟。
現(xiàn)在的情況是既沒有“頂天”，也沒有“立地”。韋樂平指出，對于網(wǎng)絡架構(gòu)重構(gòu)，國內(nèi)運營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網(wǎng)絡新技術(shù)，并沒有進行全方位的深度考量和系統(tǒng)思維。在網(wǎng)絡架構(gòu)重構(gòu)過程中也將出現(xiàn)許多超出傳統(tǒng)思維的嚴峻挑戰(zhàn)，運營商應自上而下地給予網(wǎng)絡架構(gòu)重構(gòu)足夠的重視。
“此外，網(wǎng)絡架構(gòu)的重構(gòu)需要很強的技術(shù)能力，但是運營商自身的技術(shù)能力近年來不斷弱化，兩者之間形成巨大反差�！表f樂平表示，雖然運營商可以廣泛借助產(chǎn)業(yè)鏈的力量，特別是通信設備制造商和IT廠商的技術(shù)能力，但面對網(wǎng)絡架構(gòu)轉(zhuǎn)型對于技術(shù)的全方位高需求，運營商同時需要重新大力培育自身的技術(shù)能力。
據(jù)韋樂平介紹，作為中國電信集團層面有組織、有意識的系統(tǒng)性探索，中國電信今年啟動的CTNet2025項目，改變了運營商以往零零碎碎、小打小鬧摸索的局面，有望加快網(wǎng)絡重構(gòu)進程。目前，中國電信已啟動了第一批13個項目，由于是集團層面戰(zhàn)略，所以得到了快速響應，預計到明年年底部分項目可能會產(chǎn)生結(jié)果。
網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展四大趨勢
談及未來網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展趨勢，韋樂平認為，網(wǎng)絡軟件化、網(wǎng)絡的云化、網(wǎng)絡軟件開源化、開發(fā)新一代的運營系統(tǒng)，將成為未來網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展的方向。
一是網(wǎng)絡軟件化。硬管道時代，大量專用封閉接口，網(wǎng)絡能力封閉，網(wǎng)絡架構(gòu)剛性，需要靠應用層技術(shù)保障業(yè)務性能；到了軟網(wǎng)絡時代，將有限開放標準接口，網(wǎng)絡能力將更加開放，網(wǎng)絡架構(gòu)更加靈活，網(wǎng)絡實現(xiàn)可編程，網(wǎng)絡能力可靈活調(diào)用來保障業(yè)務靈活性。
二是網(wǎng)絡的云化。過去的網(wǎng)絡是云網(wǎng)分離的，DC邊緣化，計算、存儲和網(wǎng)絡各自獨立，只能靜態(tài)配置，基于傳統(tǒng)業(yè)務，按行政區(qū)組網(wǎng)，DC是網(wǎng)絡邊緣節(jié)點；云化后的網(wǎng)絡，將實現(xiàn)云網(wǎng)融合，DC成為核心，業(yè)務、IT資源和網(wǎng)絡云化實現(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，DC成為網(wǎng)絡核心。
三是網(wǎng)絡軟件開源化�，F(xiàn)有網(wǎng)絡的軟件架構(gòu)封閉，且軟硬一體化，API接口私有，代碼全部私有，不開放；未來架構(gòu)和代碼將實現(xiàn)軟硬件解耦，軟件架構(gòu)開放，API接口開放和半開放，只有商用增強代碼私有，基本代碼都會開源。
四是開發(fā)新一代的運營系統(tǒng)。傳統(tǒng)運營系統(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)的實體資源，無法管理動態(tài)的虛擬資源；新一代運營系統(tǒng)將打破封閉性與煙囪式，開放API和開源碼，實現(xiàn)網(wǎng)絡動態(tài)資源管理，實體網(wǎng)絡和虛擬網(wǎng)絡統(tǒng)一管理，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨網(wǎng)絡統(tǒng)一運營。
Flex Ethernet將成全IP網(wǎng)絡基礎
當然，網(wǎng)絡重構(gòu)離不開技術(shù)的創(chuàng)新，IP技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，為云時代的網(wǎng)絡重構(gòu)提供了堅實的基礎。對于IP網(wǎng)的發(fā)展趨勢，韋樂平從網(wǎng)絡架構(gòu)、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)元形態(tài)、網(wǎng)絡能力、以太網(wǎng)化、硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、網(wǎng)絡性能和網(wǎng)絡容量九個方面進行了分析和展望。
網(wǎng)絡架構(gòu)方面，IP網(wǎng)將走向集中控制，網(wǎng)絡功能的解耦為實現(xiàn)集中控制提供了基礎，可望通過全局路由和流控提升網(wǎng)絡資源利用率；近中期，為保護投資、平滑演進及硬件性能制約，將首先在專用硬件能力開放基礎上實現(xiàn)集中控制，控制功能將在轉(zhuǎn)發(fā)面和控制面間分配；引入開放式網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，屏蔽設備的差異和復雜性，實現(xiàn)網(wǎng)絡價值向軟件與服務的遷移，先DC，后DCI，最終延伸到城域和骨干。同時，DC將成為IP網(wǎng)核心，趨勢是CORD+DC的CT化；此外，網(wǎng)絡拓撲扁平化，DC的CLOS架構(gòu)替代樹形。
網(wǎng)絡協(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)絡向SDN演進；此外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡協(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等復雜協(xié)議將逐漸被簡單的新協(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）；過渡期的網(wǎng)元新形態(tài)，受限于硬件性能和Openflow協(xié)議成熟度，具有解耦和開放接口的專用硬件的灰盒機是必要過渡。
網(wǎng)絡能力方面，網(wǎng)絡功能軟件化與編程化趨勢，隨著雙解耦進程的加速，部分控制功能（路徑計算、路由策略控制等）將從傳統(tǒng)網(wǎng)元剝離，形成獨立控制器，網(wǎng)絡功能由控制器軟件編程決定；網(wǎng)絡協(xié)同和業(yè)務編排器的引入，使業(yè)務模型與網(wǎng)絡資源配置模型解耦，屏蔽低層網(wǎng)絡的差異和復雜性；從人機接口走向自動化的機器-機器接口，控制器和網(wǎng)絡協(xié)同和業(yè)務編排器的引入，使得人機接口演進為自動化的機器-機器接口的配置模型，推動了軟件化、編程化的網(wǎng)絡使用方式變革。
以太網(wǎng)化方面，數(shù)據(jù)業(yè)務的以太網(wǎng)化已經(jīng)成為全球主導趨勢。第一代Native Ethernet從1980年到2000年，面向園區(qū)網(wǎng)絡；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、保護倒換和時鐘等電信級功能；第三代Flexible Ethernet從2015年起步，面向5G分片、VR等時延敏感業(yè)務，可以快速提供更大的端口容量，支持大顆粒帶寬業(yè)務的物理隔離和捆綁，實現(xiàn)穩(wěn)定的IP低時延網(wǎng)絡。韋樂平強調(diào)，“Flex Ethernet將成為全IP網(wǎng)絡的基礎�！�
硬件架構(gòu)方面，從芯片技術(shù)來看，CMOS通過3D堆疊技術(shù)，可望進一步縮至7nm，可支持400G/1T/1.6T以太網(wǎng)接口；當繼續(xù)縮至5nm以下時，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潛在的長遠實現(xiàn)技術(shù)。高速背板互聯(lián)技術(shù)，演進路線是從PBC背板、電纜背板到光背板，目前56G PAM4已趨成熟，預計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堆水平，而單機架功耗要求小于1萬瓦，風冷已遇天花板，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。路由器軟件架構(gòu)經(jīng)歷了從單機分布式OS、單核單進程的模塊化OS到多核多進程OS的發(fā)展歷程，路由處理能力已經(jīng)從百萬級發(fā)展到億萬級，但是路由軟件始終沒有脫離設備而獨立運行。隨著云計算和SDN/NFV的發(fā)展，路由器的軟件將從物理設備中獨立出來，遷移到云中，從單機系統(tǒng)軟件演進為云化OS系統(tǒng)，形成分布式、虛擬化、高性能、高可靠、高擴展的新一代網(wǎng)絡自治軟件架構(gòu)，具有不受限擴展的功能和能力。
網(wǎng)絡性能方面，新業(yè)務對IP網(wǎng)提出了新要求，隨著互聯(lián)網(wǎng)+和VR/5G/IoT等新業(yè)務的出現(xiàn)，要求IP網(wǎng)的性能有很大的提升，特別是延時性能。傳統(tǒng)IP網(wǎng)本質(zhì)上無法提供確定的性能，現(xiàn)有IP網(wǎng)的封閉無序的網(wǎng)絡體系架構(gòu)連路由和流量都不能確定，更加不能保證性能和QoS�！按_定的性能還是要靠硬管道。”韋樂平指出，“在IP網(wǎng)中劃分出時隙提供硬管道是確保穩(wěn)定低延時的關(guān)鍵，F(xiàn)lex Ethernet可以提供端到端的硬管道，進一步采用低延時調(diào)度管理，在擁塞情況下可以確保優(yōu)先級業(yè)務的低延時并實現(xiàn)零丟包�！�
網(wǎng)絡容量方面，系統(tǒng)垂直擴展性主要靠SerDes提速（25G，56G，112G），使單槽位線卡速率不斷提升（400G，1T，4T），單機箱容量逐步提升（8T,20T,80T）。然而，從56G起需采用多進制調(diào)制（PAM4，PAM8，DMT），繼續(xù)采用電域演進的經(jīng)濟代價和功耗將快速上升，單機架1萬瓦的機房限制將成為天花板。可能從112G（最多200G）開始將必須轉(zhuǎn)向光背板等全光互聯(lián)。系統(tǒng)水平擴展性從每一代芯片和設計周期看，8-16機箱是多機箱組合擴容方案的技術(shù)經(jīng)濟最佳平衡點。
