背景
IP網(wǎng)絡的初衷是簡單、盡力而為，但是隨著所承載的業(yè)務增多，添加的協(xié)議也愈來愈多，更槽糕的是引入了眾多的業(yè)務處理設備(middle box)，加上各種寬帶接入技術和設備，網(wǎng)絡的復雜性可想而知，而這些都與運營商提供的業(yè)務緊密相關。如果在網(wǎng)絡邊緣，利用軟件來處理這些與業(yè)務密切相關的復雜性，一方面可以避免當業(yè)務提供有變化時經(jīng)常需要更換硬設備的問題，另一方面，可以快速的提供差異化業(yè)務，在市場中始終保持競爭優(yōu)勢。
網(wǎng)絡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。SDN（軟件定義網(wǎng)絡）技術使選路更加簡單、網(wǎng)絡的路由也更加動態(tài)，但SDN沒有解決快速的通達，即高速的數(shù)據(jù)轉發(fā)問題。因此，我們的思路，在網(wǎng)絡邊緣將業(yè)務流量盡可能的匯聚，形成大顆粒度的流經(jīng)過網(wǎng)絡核心；在網(wǎng)絡核心利用專業(yè)化硬件進行面向連接的高速轉發(fā)和傳輸，這樣，一方面可以簡化SDN控制層面的復雜性，有利于實現(xiàn)對網(wǎng)絡的可編程，另一方面實現(xiàn)承載網(wǎng)絡的高效運營，達到低成本網(wǎng)絡建設的目的。
軟邊緣與硬核心的中心思想
我們認為未來的網(wǎng)絡將繼續(xù)采用IP/MPLS技術，網(wǎng)絡架構最主要的變化是引入SDN和NFV（網(wǎng)絡功能虛擬化）（圖 1）。我們把該網(wǎng)絡框架簡稱為“軟邊緣+硬核心”。在新的架構中，采用NFV技術在網(wǎng)絡的邊緣部署各種各樣的網(wǎng)絡功能，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)絡的邊緣解決網(wǎng)絡的復雜性和業(yè)務的多樣性問題。對于復雜的網(wǎng)絡控制和管理，運營商將部署各種SDN控制器并配合各種網(wǎng)絡策略，網(wǎng)絡的轉發(fā)設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)絡核心實現(xiàn)簡單、面向連接、大顆粒度的業(yè)務流高速轉發(fā)和承載，以達到高效運營。在業(yè)務提供方面，SDN和NFV都與數(shù)據(jù)中心和云計算環(huán)境相關，因此新的網(wǎng)絡架構將引入云編排器，對各種虛擬網(wǎng)絡功能進行編排，并實現(xiàn)網(wǎng)絡業(yè)務的自動部署和管理。
圖 1：軟邊緣與硬核心架構
“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)絡邊緣部署分布式數(shù)據(jù)中心，網(wǎng)絡中的除轉發(fā)之外的網(wǎng)絡功能將逐漸遷移至VINE節(jié)點，該VINE 節(jié)點是各個網(wǎng)絡功能的實現(xiàn)載體，如vCPE、CDN、BNG以及應用等。VINE將網(wǎng)絡中的各個功能節(jié)點通過統(tǒng)一的分布式數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)，不僅能夠獲益于IT 技術進步所帶來的成本下降、基于虛擬化云平臺實現(xiàn)支持各個網(wǎng)絡功能的統(tǒng)計復用，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡彈性，解決網(wǎng)絡的擴展性問題，做到網(wǎng)絡即服務NaaS。
圖2 “邊際云”VINE架構圖
基于VINE節(jié)點，運營商不僅提供VNF(虛擬化網(wǎng)絡功能)，而且可以根據(jù)網(wǎng)絡的需求部署SDN控制器。為更好支持業(yè)務，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)絡連接的SDN 控制器及支持廣域網(wǎng)網(wǎng)絡連接的的SDN控制器。在未來的網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)中心的SDN控制器和廣域網(wǎng)絡的SDN控制器將無縫結合，形成端到端的網(wǎng)絡連接控制，滿足業(yè)務對分布式數(shù)據(jù)中心及對網(wǎng)絡的動態(tài)連接需求。VINE節(jié)點中包括通用資源和專用資源。通用資源主要通過虛擬機或者虛擬容器方式提供服務，可以實現(xiàn)各種通用網(wǎng)絡功能，比如vCPE，vPE，vCDN和vRAN等。運營商將采用云計算管理平臺對相關計算，存儲和網(wǎng)絡資源統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)自動化管理。專用資源和具體硬件功能相關，通常難以完全實現(xiàn)虛擬化，比如OLT等。專用資源合設的好處是通過集中運維降低成本。此外，專用硬件集中配置也便于實現(xiàn)特定的網(wǎng)絡協(xié)作功能，比如LTE CoMP(小區(qū)多點協(xié)同)。
在網(wǎng)絡邊緣部署VINE，除了達到網(wǎng)絡功能軟件化的目的，還帶來了其他好處。首先，固定和移動網(wǎng)絡的邊緣處理功能可以集中部署，減少了端局的機房數(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，從而實現(xiàn)了真正固定移動融合。第三，VINE節(jié)點是數(shù)據(jù)中心化的虛擬網(wǎng)絡功能，運營商可以根據(jù)用戶的需求靈活部署。如果用戶有大量延遲敏感業(yè)務，或者M2M、多媒體預處理等業(yè)務，運營商可以將VINE部署在靠近用戶的位置，比如匯接局。如果業(yè)務規(guī)模不大，也可以將VINE節(jié)點部署到網(wǎng)絡PoP點。原則上，網(wǎng)絡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靠近。
硬核心
在未來網(wǎng)絡的核心，IP和光傳送設備將實現(xiàn)融合。廣域網(wǎng)SDN控制器(如圖3)將負責IP和光網(wǎng)絡的路由計算。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)絡的融合也將邁入新的階段。這種架構可以減少IP層和光層獨自建網(wǎng)所帶來的網(wǎng)絡冗余，保障核心網(wǎng)絡的快速轉發(fā)性能和靈活的流轉發(fā)機制。未來承載網(wǎng)絡的接口速度將從100Gbps向400Gbps和1Tbps邁進，基于NPU（網(wǎng)絡處理器）的硬件在IP路由器中將繼續(xù)扮演關鍵角色。在IP網(wǎng)絡的核心，當前接口速率已經(jīng)從400Gbps邁向1Tbps，路由器需要處理能力更強大的網(wǎng)絡處理器。對光傳輸設備而言，100Gbps接口已經(jīng)實用，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的速度也是當務之急。對于光核心而言，通過硬件設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)點的容量的增加，后續(xù)的網(wǎng)絡擴展不會因為節(jié)點數(shù)量增加帶來太大的拓撲變化。另一方面，可以關注一些的新技術，比如通過高性能光器件，在光層實現(xiàn)波長級的靈活路由，可以有效提高光層核心的流量疏導能力。
圖 3 硬核心架構
小結
“軟邊緣、硬核心”是貫穿我們未來網(wǎng)絡設計的核心思想。“軟邊緣”是指充分利用軟件的靈活性和智能性，在網(wǎng)絡的邊緣解決網(wǎng)絡的復雜性和業(yè)務的多樣性問題。“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)絡核心實現(xiàn)簡單、面向連接、大顆粒度的業(yè)務流高速轉發(fā)和承載，以達到高效運營、解決困擾運營商多年的量收“剪刀差”的難題。
“軟邊緣”的根本是NFV技術，“硬核心”則是基于SDN技術的高性能轉發(fā)和傳送，而兩者均是以All IP為前提，云計算作為基礎。因此，我們認為NFV和SDN是未來網(wǎng)絡的關鍵使能技術，是運營商轉型的重要抓手。 
