背景
IP網(wǎng)絡(luò)的初衷是簡單、盡力而為，但是隨著所承載的業(yè)務(wù)增多，添加的協(xié)議也愈來愈多，更槽糕的是引入了眾多的業(yè)務(wù)處理設(shè)備(middle box)，加上各種寬帶接入技術(shù)和設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性可想而知，而這些都與運(yùn)營商提供的業(yè)務(wù)緊密相關(guān)。如果在網(wǎng)絡(luò)邊緣，利用軟件來處理這些與業(yè)務(wù)密切相關(guān)的復(fù)雜性，一方面可以避免當(dāng)業(yè)務(wù)提供有變化時經(jīng)常需要更換硬設(shè)備的問題，另一方面，可以快速的提供差異化業(yè)務(wù)，在市場中始終保持競爭優(yōu)勢。
網(wǎng)絡(luò)的根本就是完成連接，而完成連接需要做兩件事，一是選路，二是快速通達(dá)。SDN（軟件定義網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)使選路更加簡單、網(wǎng)絡(luò)的路由也更加動態(tài)，但SDN沒有解決快速的通達(dá)，即高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)問題。因此，我們的思路，在網(wǎng)絡(luò)邊緣將業(yè)務(wù)流量盡可能的匯聚，形成大顆粒度的流經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)核心；在網(wǎng)絡(luò)核心利用專業(yè)化硬件進(jìn)行面向連接的高速轉(zhuǎn)發(fā)和傳輸，這樣，一方面可以簡化SDN控制層面的復(fù)雜性，有利于實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的可編程，另一方面實(shí)現(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)營，達(dá)到低成本網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的目的。
軟邊緣與硬核心的中心思想
我們認(rèn)為未來的網(wǎng)絡(luò)將繼續(xù)采用IP/MPLS技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)最主要的變化是引入SDN和NFV（網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）（圖 1）。我們把該網(wǎng)絡(luò)框架簡稱為“軟邊緣+硬核心”。在新的架構(gòu)中，采用NFV技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)的邊緣部署各種各樣的網(wǎng)絡(luò)功能，稱為“軟邊緣”，“軟邊緣”將充分利用軟件的靈活性和智能性，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣解決網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和業(yè)務(wù)的多樣性問題。對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)控制和管理，運(yùn)營商將部署各種SDN控制器并配合各種網(wǎng)絡(luò)策略，網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備主要通過高速硬件滿足性能要求，稱為“硬核心”，“硬核心”將充分利用硬件的高性能和SDN可編程性，在網(wǎng)絡(luò)核心實(shí)現(xiàn)簡單、面向連接、大顆粒度的業(yè)務(wù)流高速轉(zhuǎn)發(fā)和承載，以達(dá)到高效運(yùn)營。在業(yè)務(wù)提供方面，SDN和NFV都與數(shù)據(jù)中心和云計算環(huán)境相關(guān)，因此新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將引入云編排器，對各種虛擬網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行編排，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的自動部署和管理。
圖 1：軟邊緣與硬核心架構(gòu)
“軟邊緣”邊際云
針對“軟邊緣”，上海貝爾提出了邊際云概念，稱為VINE（Virtual Integrated Network Edge），如圖 2所示。VINE的核心是在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署分布式數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡(luò)中的除轉(zhuǎn)發(fā)之外的網(wǎng)絡(luò)功能將逐漸遷移至VINE節(jié)點(diǎn)，該VINE 節(jié)點(diǎn)是各個網(wǎng)絡(luò)功能的實(shí)現(xiàn)載體，如vCPE、CDN、BNG以及應(yīng)用等。VINE將網(wǎng)絡(luò)中的各個功能節(jié)點(diǎn)通過統(tǒng)一的分布式數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)，不僅能夠獲益于IT 技術(shù)進(jìn)步所帶來的成本下降、基于虛擬化云平臺實(shí)現(xiàn)支持各個網(wǎng)絡(luò)功能的統(tǒng)計復(fù)用，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)彈性，解決網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性問題，做到網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)NaaS。
圖2 “邊際云”VINE架構(gòu)圖
基于VINE節(jié)點(diǎn)，運(yùn)營商不僅提供VNF(虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能)，而且可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的需求部署SDN控制器。為更好支持業(yè)務(wù)，VINE中的SDN控制器一般可以分為兩類，支持分布式數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接的SDN 控制器及支持廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接的的SDN控制器。在未來的網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)中心的SDN控制器和廣域網(wǎng)絡(luò)的SDN控制器將無縫結(jié)合，形成端到端的網(wǎng)絡(luò)連接控制，滿足業(yè)務(wù)對分布式數(shù)據(jù)中心及對網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)連接需求。VINE節(jié)點(diǎn)中包括通用資源和專用資源。通用資源主要通過虛擬機(jī)或者虛擬容器方式提供服務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)各種通用網(wǎng)絡(luò)功能，比如vCPE，vPE，vCDN和vRAN等。運(yùn)營商將采用云計算管理平臺對相關(guān)計算，存儲和網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)自動化管理。專用資源和具體硬件功能相關(guān)，通常難以完全實(shí)現(xiàn)虛擬化，比如OLT等。專用資源合設(shè)的好處是通過集中運(yùn)維降低成本。此外，專用硬件集中配置也便于實(shí)現(xiàn)特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作功能，比如LTE CoMP(小區(qū)多點(diǎn)協(xié)同)。
在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署VINE，除了達(dá)到網(wǎng)絡(luò)功能軟件化的目的，還帶來了其他好處。首先，固定和移動網(wǎng)絡(luò)的邊緣處理功能可以集中部署，減少了端局的機(jī)房數(shù)量。其次，邊際云將采用分布式部署方式，各種固定移動共用功能可以合二為一，從而實(shí)現(xiàn)了真正固定移動融合。第三，VINE節(jié)點(diǎn)是數(shù)據(jù)中心化的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，運(yùn)營商可以根據(jù)用戶的需求靈活部署。如果用戶有大量延遲敏感業(yè)務(wù)，或者M(jìn)2M、多媒體預(yù)處理等業(yè)務(wù)，運(yùn)營商可以將VINE部署在靠近用戶的位置，比如匯接局。如果業(yè)務(wù)規(guī)模不大，也可以將VINE節(jié)點(diǎn)部署到網(wǎng)絡(luò)PoP點(diǎn)。原則上，網(wǎng)絡(luò)的各種控制功能可以部署在較高的層次，而數(shù)據(jù)平面功能則向用戶側(cè)靠近。
硬核心
在未來網(wǎng)絡(luò)的核心，IP和光傳送設(shè)備將實(shí)現(xiàn)融合。廣域網(wǎng)SDN控制器(如圖3)將負(fù)責(zé)IP和光網(wǎng)絡(luò)的路由計算。通過統(tǒng)一的SDN控制平面，包括層次化PCE和未來通用Openflow協(xié)議集中調(diào)度光和IP資源，IP和光網(wǎng)絡(luò)的融合也將邁入新的階段。這種架構(gòu)可以減少IP層和光層獨(dú)自建網(wǎng)所帶來的網(wǎng)絡(luò)冗余，保障核心網(wǎng)絡(luò)的快速轉(zhuǎn)發(fā)性能和靈活的流轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。未來承載網(wǎng)絡(luò)的接口速度將從100Gbps向400Gbps和1Tbps邁進(jìn)，基于NPU（網(wǎng)絡(luò)處理器）的硬件在IP路由器中將繼續(xù)扮演關(guān)鍵角色。在IP網(wǎng)絡(luò)的核心，當(dāng)前接口速率已經(jīng)從400Gbps邁向1Tbps，路由器需要處理能力更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)處理器。對光傳輸設(shè)備而言，100Gbps接口已經(jīng)實(shí)用，400Gbps接口也提上了日程，因此盡量減少光傳輸模塊的尺寸， 在傳送速率上匹配IP的速度也是當(dāng)務(wù)之急。對于光核心而言，通過硬件設(shè)計和制造工藝來提升集成度帶來的另一個好處是，隨著單節(jié)點(diǎn)的容量的增加，后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展不會因?yàn)楣?jié)點(diǎn)數(shù)量增加帶來太大的拓?fù)渥兓�。另一方面，可以關(guān)注一些的新技術(shù)，比如通過高性能光器件，在光層實(shí)現(xiàn)波長級的靈活路由，可以有效提高光層核心的流量疏導(dǎo)能力。
圖 3 硬核心架構(gòu)
小結(jié)
“軟邊緣、硬核心”是貫穿我們未來網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的核心思想。“軟邊緣”是指充分利用軟件的靈活性和智能性，在網(wǎng)絡(luò)的邊緣解決網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性和業(yè)務(wù)的多樣性問題。“硬核心”是指充分利用硬件的高性能和網(wǎng)元的可編程性，在網(wǎng)絡(luò)核心實(shí)現(xiàn)簡單、面向連接、大顆粒度的業(yè)務(wù)流高速轉(zhuǎn)發(fā)和承載，以達(dá)到高效運(yùn)營、解決困擾運(yùn)營商多年的量收“剪刀差”的難題。
“軟邊緣”的根本是NFV技術(shù)，“硬核心”則是基于SDN技術(shù)的高性能轉(zhuǎn)發(fā)和傳送，而兩者均是以All IP為前提，云計算作為基礎(chǔ)。因此，我們認(rèn)為NFV和SDN是未來網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵使能技術(shù)，是運(yùn)營商轉(zhuǎn)型的重要抓手。 
