華為未來網(wǎng)絡架構獲廣泛支持：應用驅動網(wǎng)絡成就最優(yōu)用戶體驗

在SDN/NFV逐漸由概念走向現(xiàn)實的同時，華為已經(jīng)將視線放在了更前瞻的網(wǎng)絡架構上。在2016亞太創(chuàng)新日上，華為首席研究員、2012 Lab未來網(wǎng)絡理論實驗室主任張弓分享了這家公司對未來網(wǎng)絡架構的最新研究成果——應用驅動網(wǎng)絡ADN（Application Driven Network）。

“所謂應用驅動網(wǎng)絡，簡而言之就是面向業(yè)務的自動化網(wǎng)絡�！睆埞�在接受C114專訪時表示，萬物互聯(lián)、云計算、虛擬現(xiàn)實等新業(yè)務的出現(xiàn)都對網(wǎng)絡提出了新的要求，帶來深遠影響與沖擊；而應用驅動網(wǎng)絡提出為應用建網(wǎng)，為每個應用提供邏輯獨立的網(wǎng)絡以滿足其對網(wǎng)絡的各項需求，從而實現(xiàn)差異化服務和最優(yōu)化體驗支撐。

“預測未來的唯一方法是，用自己的力量開創(chuàng)未來�！彼�引述美國著名作家艾力·賀佛爾（Eric Hoffer）的話稱。

ADN的前世今生

今天行業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)即是網(wǎng)絡架構制約了商業(yè)模型創(chuàng)新。張弓指出，運營商目前的商業(yè)模型是將流量貨幣化，無論是以前的包月或按流量計費，還是近來的限量模型、分時計費、補貼用量計劃等新模式，均以此為中心，有賴于用戶規(guī)模的增長。而隨著用戶規(guī)模逐漸超過世界總人口，以及基礎設施投入和運營成本不斷增加，“量收剪刀差”愈演愈烈。

“回溯歷史，語音時代的消費主體是單一的人，網(wǎng)絡上跑的業(yè)務也是以語音為主，網(wǎng)絡發(fā)展所面臨的主要挑戰(zhàn)是提高用戶數(shù)的覆蓋、降低通信的成本，使得分層匯聚成為電信網(wǎng)絡的基本架構；進入互聯(lián)網(wǎng)時代，用戶對網(wǎng)絡的消費模式由人與人的交互延展到人與物的交互，而且時間長度、帶寬需求也變得更大和更不確定，扁平化成為互聯(lián)網(wǎng)時代網(wǎng)絡建設的指導原則�！彼�告訴C114，如今以物聯(lián)網(wǎng)和云為代表的轉折點又一次到來，應用驅動網(wǎng)絡由此應運而生。

例如在車聯(lián)網(wǎng)中，車與車之間的通信要求低延時，資源效率最優(yōu)的集中到中心節(jié)點的處理方式并不合適，需要具備局部自治的能力；而對于遠程視頻醫(yī)療這種大帶寬、低延時、高可靠的業(yè)務，現(xiàn)有網(wǎng)絡架構也很難滿足要求。如果針對不同業(yè)務需求分開建網(wǎng)則成本太高，以一張傳統(tǒng)網(wǎng)絡承載又無法滿足體驗，因此在網(wǎng)絡架構的設計上需要引入新的架構。

2015年12月，華為2012 Lab未來網(wǎng)絡理論實驗室在美國圣迭戈召開的IEEE Globecom 2015大會上發(fā)布了應用驅動網(wǎng)絡。其核心理念是由網(wǎng)絡的應用和需求來驅動網(wǎng)絡的建設與發(fā)展，這一理念區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡以運營及資源最優(yōu)化為建網(wǎng)目標。這也是業(yè)界第一次提出網(wǎng)絡建設要為應用服務，從根本上顛覆了傳統(tǒng)的建網(wǎng)思路。

“我們研究應用驅動網(wǎng)絡基本理論和模型已經(jīng)有很多年，自去年提出以來進展遠超預期�！睆埞�介紹說，目前華為已經(jīng)基于該理念開發(fā)出了原型機，并得到了業(yè)界在理論完善、技術支撐和生態(tài)建設等領域的全面支持，預計將有望在2020年之前開始商業(yè)部署。

比SDN/NFV更進一步

SDN/NFV業(yè)已成為網(wǎng)絡演進的主流方向，在全球范圍的部署亦漸入佳境。應用驅動網(wǎng)絡則在SDN/NFV基礎上更進一步。

應用驅動網(wǎng)絡提出為應用建網(wǎng)，為每個應用提供邏輯獨立的網(wǎng)絡以滿足其對網(wǎng)絡的各項需求，構建“面向應用的網(wǎng)絡重構、面向應用的資源虛化、面向應用的分層控制”的能力。它與現(xiàn)有網(wǎng)絡的本質區(qū)別在于，并不是將多種應用簡單的映射到一個單一管道功能的物理網(wǎng)絡上，而是針對具體的不同應用，對整個網(wǎng)絡進行端到端定制，并最終實現(xiàn)用戶的最優(yōu)化體驗。

應用驅動網(wǎng)絡剖析應用對網(wǎng)絡的需求、使用特點等，構建應用的多維抽象模型，為應用編排網(wǎng)絡資源，以滿足應用的需求。例如滿足泊松分布的人與人通信業(yè)務、滿足冪率分布的人與機器通信業(yè)務、以及滿足馬爾科夫過程分布的機器與機器通信，都可通過范式模型映射到不同網(wǎng)絡資源，從而提供高滿意度的網(wǎng)絡服務。

面向應用的資源虛化方面，NFV、網(wǎng)絡切片等技術已將原先統(tǒng)一的、唯一的網(wǎng)絡資源，例如無線空口、鏈路帶寬、計算能力、存儲空間，抽象為多個邏輯管道。應用驅動網(wǎng)絡在此基礎之上，需進一步對網(wǎng)絡資源進行統(tǒng)計復用，以符合應用對網(wǎng)絡的需求模型。

應用的分層控制上，SDN/NFV難以共享所有網(wǎng)絡資源，容易造成多個電腦網(wǎng)絡使用沖突等問題。而應用驅動網(wǎng)絡模擬了人體特別是神經(jīng)系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡傳感系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)控制、利用基于快/慢神經(jīng)的控制系統(tǒng)實現(xiàn)最佳的應用資源配置、利用機器語言實現(xiàn)智能控制
。

“應用驅動網(wǎng)絡是一個兼容并蓄的系統(tǒng)，能與不同的網(wǎng)絡架構相互兼容并面向未來不斷演進，包含了SDN/NFV、機器學習等，也與華為提出的‘硬件資源池化、軟件架構全分布化、全自動化’的‘全面云化’相輔相成�！睆埞�表示。

AND框架及理論基礎

應用驅動網(wǎng)絡的框架被劃分為三個平面，自上而下分別基于信息消費理論（馬爾可夫模型）、信息控制理論（快/慢神經(jīng)控制）以及信息傳播理論
（分層理論）。

最上層的S平面實現(xiàn)對應用的抽象建模，提煉應用對于網(wǎng)絡的需求，例如帶寬、時延等，并根據(jù)應用的需求為其分配合理的網(wǎng)絡資源，優(yōu)化應用的網(wǎng)絡傳輸效率。應用對于信息交互的需求具有不確定性，從而造成網(wǎng)絡流量具有動態(tài)性和不可預知性，S平面能夠根據(jù)網(wǎng)絡的運行狀態(tài)動態(tài)調整各個應用的網(wǎng)絡資源，從而達到全局的資源優(yōu)化。

中間的C平面對部分網(wǎng)絡節(jié)點或資源進行局部控制。全局控制需要采集、匯總全局信息，導致控制環(huán)路過長，控制效果不佳，C平面的引入可以縮短控制環(huán)路，加快響應速度，從而提升控制效果。

底層的D平面承載數(shù)據(jù)通道，為不同應用提供獨立的網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)獨立的網(wǎng)絡調度策略、擁塞控制策略、排隊機制等，從而為應用提供差異化的服務。

按照應用縱向分配資源是應用驅動網(wǎng)絡對標準通信網(wǎng)絡最大的變革。張弓介紹說，標準的通信網(wǎng)絡架構是橫向按照資源分層的，從資源層到控制層，最高到應用層。應用驅動網(wǎng)絡的核心概念則在于按照不同的應用縱向拉通，由應用層自上而下到控制層，最后到資源層，構成針對不同應用的多個縱向層，以此提供更好的用戶體驗。

應用驅動網(wǎng)絡中引入了面向應用的資源分配機制。對于話音的應用，按照泊松分布的規(guī)律，分配層次化網(wǎng)絡連接資源；對于到數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)網(wǎng)應用，按照冪律分布的規(guī)律，分配扁平化的網(wǎng)絡資源滿足要求；對于車聯(lián)網(wǎng)應用，依據(jù)馬爾可夫過程分布的規(guī)律，分配區(qū)域自治的網(wǎng)絡資源以滿足低延時的要求，分配集中資源滿足大并發(fā)類的應用；同時，根據(jù)對業(yè)務發(fā)展的預測，適當預留關鍵資源，以適應未來應用變化的需求。