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在SDN/NFV逐漸由概念走向現(xiàn)實(shí)的同時(shí)，華為已經(jīng)將視線放在了更前瞻的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上。在2016亞太創(chuàng)新日上，華為首席研究員、2012 Lab未來網(wǎng)絡(luò)理論實(shí)驗(yàn)室主任張弓分享了這家公司對(duì)未來網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最新研究成果——應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)ADN（Application Driven Network）。
“所謂應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)而言之就是面向業(yè)務(wù)的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。”張弓在接受C114專訪時(shí)表示，萬物互聯(lián)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)都對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求，帶來深遠(yuǎn)影響與沖擊；而應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提出為應(yīng)用建網(wǎng)，為每個(gè)應(yīng)用提供邏輯獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)以滿足其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)需求，從而實(shí)現(xiàn)差異化服務(wù)和最優(yōu)化體驗(yàn)支撐。
“預(yù)測(cè)未來的唯一方法是，用自己的力量開創(chuàng)未來。”他引述美國(guó)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(luò)架構(gòu)制約了商業(yè)模型創(chuàng)新。張弓指出，運(yùn)營(yíng)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(jì)費(fèi)，還是近來的限量模型、分時(shí)計(jì)費(fèi)、補(bǔ)貼用量計(jì)劃等新模式，均以此為中心，有賴于用戶規(guī)模的增長(zhǎng)。而隨著用戶規(guī)模逐漸超過世界總?cè)丝�，以及基礎(chǔ)設(shè)施投入和運(yùn)營(yíng)成本不斷增加，“量收剪刀差”愈演愈烈。
“回溯歷史，語音時(shí)代的消費(fèi)主體是單一的人，網(wǎng)絡(luò)上跑的業(yè)務(wù)也是以語音為主，網(wǎng)絡(luò)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(luò)的基本架構(gòu)；進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的消費(fèi)模式由人與人的交互延展到人與物的交互，而且時(shí)間長(zhǎng)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(shí)代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的指導(dǎo)原則�！彼嬖VC114，如今以物聯(lián)網(wǎng)和云為代表的轉(zhuǎn)折點(diǎn)又一次到來，應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)由此應(yīng)運(yùn)而生。
例如在車聯(lián)網(wǎng)中，車與車之間的通信要求低延時(shí)，資源效率最優(yōu)的集中到中心節(jié)點(diǎn)的處理方式并不合適，需要具備局部自治的能力；而對(duì)于遠(yuǎn)程視頻醫(yī)療這種大帶寬、低延時(shí)、高可靠的業(yè)務(wù)，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也很難滿足要求。如果針對(duì)不同業(yè)務(wù)需求分開建網(wǎng)則成本太高，以一張傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)承載又無法滿足體驗(yàn)，因此在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)上需要引入新的架構(gòu)。
2015年12月，華為2012 Lab未來網(wǎng)絡(luò)理論實(shí)驗(yàn)室在美國(guó)圣迭戈召開的IEEE Globecom 2015大會(huì)上發(fā)布了應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。其核心理念是由網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和需求來驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與發(fā)展，這一理念區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以運(yùn)營(yíng)及資源最優(yōu)化為建網(wǎng)目標(biāo)。這也是業(yè)界第一次提出網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要為應(yīng)用服務(wù)，從根本上顛覆了傳統(tǒng)的建網(wǎng)思路。
“我們研究應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基本理論和模型已經(jīng)有很多年，自去年提出以來進(jìn)展遠(yuǎn)超預(yù)期�！睆埞榻B說，目前華為已經(jīng)基于該理念開發(fā)出了原型機(jī)，并得到了業(yè)界在理論完善、技術(shù)支撐和生態(tài)建設(shè)等領(lǐng)域的全面支持，預(yù)計(jì)將有望在2020年之前開始商業(yè)部署。
比SDN/NFV更進(jìn)一步
SDN/NFV業(yè)已成為網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的主流方向，在全球范圍的部署亦漸入佳境。應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)則在SDN/NFV基礎(chǔ)上更進(jìn)一步。
應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提出為應(yīng)用建網(wǎng)，為每個(gè)應(yīng)用提供邏輯獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)以滿足其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)需求，構(gòu)建“面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、面向應(yīng)用的資源虛化、面向應(yīng)用的分層控制”的能力。它與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)區(qū)別在于，并不是將多種應(yīng)用簡(jiǎn)單的映射到一個(gè)單一管道功能的物理網(wǎng)絡(luò)上，而是針對(duì)具體的不同應(yīng)用，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行端到端定制，并最終實(shí)現(xiàn)用戶的最優(yōu)化體驗(yàn)。
應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)剖析應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求、使用特點(diǎn)等，構(gòu)建應(yīng)用的多維抽象模型，為應(yīng)用編排網(wǎng)絡(luò)資源，以滿足應(yīng)用的需求。例如滿足泊松分布的人與人通信業(yè)務(wù)、滿足冪率分布的人與機(jī)器通信業(yè)務(wù)、以及滿足馬爾科夫過程分布的機(jī)器與機(jī)器通信，都可通過范式模型映射到不同網(wǎng)絡(luò)資源，從而提供高滿意度的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
面向應(yīng)用的資源虛化方面，NFV、網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)已將原先統(tǒng)一的、唯一的網(wǎng)絡(luò)資源，例如無線空口、鏈路帶寬、計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間，抽象為多個(gè)邏輯管道。應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在此基礎(chǔ)之上，需進(jìn)一步對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用，以符合應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求模型。
應(yīng)用的分層控制上，SDN/NFV難以共享所有網(wǎng)絡(luò)資源，容易造成多個(gè)電腦網(wǎng)絡(luò)使用沖突等問題。而應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模擬了人體特別是神經(jīng)系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)傳感系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制、利用基于快/慢神經(jīng)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳的應(yīng)用資源配置、利用機(jī)器語言實(shí)現(xiàn)智能控制
。
“應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)兼容并蓄的系統(tǒng)，能與不同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相互兼容并面向未來不斷演進(jìn)，包含了SDN/NFV、機(jī)器學(xué)習(xí)等，也與華為提出的‘硬件資源池化、軟件架構(gòu)全分布化、全自動(dòng)化’的‘全面云化’相輔相成�！睆埞硎�。
AND框架及理論基礎(chǔ)
應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的框架被劃分為三個(gè)平面，自上而下分別基于信息消費(fèi)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(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用的抽象建模，提煉應(yīng)用對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求，例如帶寬、時(shí)延等，并根據(jù)應(yīng)用的需求為其分配合理的網(wǎng)絡(luò)資源，優(yōu)化應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。應(yīng)用對(duì)于信息交互的需求具有不確定性，從而造成網(wǎng)絡(luò)流量具有動(dòng)態(tài)性和不可預(yù)知性，S平面能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整各個(gè)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)資源，從而達(dá)到全局的資源優(yōu)化。
中間的C平面對(duì)部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或資源進(jìn)行局部控制。全局控制需要采集、匯總?cè)中畔�，�?dǎo)致控制環(huán)路過長(zhǎng)，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(yīng)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(yīng)用提供獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度策略、擁塞控制策略、排隊(duì)機(jī)制等，從而為應(yīng)用提供差異化的服務(wù)。
按照應(yīng)用縱向分配資源是應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)最大的變革。張弓介紹說，標(biāo)準(zhǔn)的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是橫向按照資源分層的，從資源層到控制層，最高到應(yīng)用層。應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的核心概念則在于按照不同的應(yīng)用縱向拉通，由應(yīng)用層自上而下到控制層，最后到資源層，構(gòu)成針對(duì)不同應(yīng)用的多個(gè)縱向?qū)樱源颂峁└玫挠脩趔w驗(yàn)。
應(yīng)用驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中引入了面向應(yīng)用的資源分配機(jī)制。對(duì)于話音的應(yīng)用，按照泊松分布的規(guī)律，分配層次化網(wǎng)絡(luò)連接資源；對(duì)于到數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，按照冪律分布的規(guī)律，分配扁平化的網(wǎng)絡(luò)資源滿足要求；對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(luò)資源以滿足低延時(shí)的要求，分配集中資源滿足大并發(fā)類的應(yīng)用；同時(shí)，根據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)展的預(yù)測(cè)，適當(dāng)預(yù)留關(guān)鍵資源，以適應(yīng)未來應(yīng)用變化的需求。
