从通信4.0两大要素来看运营商转型

日前，“2016运营转型峰会”在浙江乌镇举行，会上，中国移动副总裁李正茂就运营商转型给出了自己观点：通信4.0。由于演讲时间所限，李正茂从运营及产业转型方面做出了一个简短框架化的介绍。那么，究竟有何前世今生呢？通信4.0又如何让IT与CT产生化学反应呢？

对此，我们不妨从通信4.0两大核心要素入手，来浅析通信4.0新型网络架构。

通信4.0实质：IT产业和CT产业的融合

如何系统化的去看待通信4.0呢？用李正茂的话来说便是：通信4.0的实质是IT产业和CT产业的融合。构成通信4.0的两大核心要素为：软件定义网络和软硬件解耦。

软件定义网络，用软件调度管理网络连接。如在IP领域中，SDN与传统的连接技术不同，它采用集中控制、能力开放的网络架构，高效地调度整网资源，提供了网络连接的开放能力。

软硬件解耦，将网络软件与硬件分离，硬件作为底层通用物理平台，而以软件的方式实现网络功能。NFV是实现软硬件解耦的核心技术，即网络功能节点虚拟化技术，将传统的网络设备与硬件解耦，通过通用的服务器和虚拟化技术实现其网络功能，提升管理和维护效率，增强系统灵活性。

从网络的构成来看，网络分为网络功能节点和网络连接，其中网络功能节点能够实现网络业务的处理功能，而网络连接则将多个网络功能节点连接起来。

因此，在李正茂看来，“NFV和SDN是实现通信4.0的最核心技术，NFV负责面向网络功能的软件实现；SDN负责面向网络连接的软件调度，两者相互结合、相互补充，共同构成了整个通信4.0网络。”

SDN开启“软件定义网络”的新时代

传统IP网络的基石是IP路由协议，以开放最短路径优先协议为例，采用Dijkstra算法来计算拓扑上的最短路径，而不是计算拓扑和流量结合后的最优路径。所以，在大型网络的运维中经常出现整网轻载而局部链路拥塞的情况，这会导致网络的链路质量大幅下降。虽然目前也有类似MPLS流量工程的技术，但由于控制面和运维的复杂性，并没有得到真正大规模的商用部署。

为了保证网络质量，全球运营商基本上都采用了轻载的建网思路，比如当峰值流量达到70%时就开始扩容。据统计，全球运营商网络平均利用率在30%-40%之间。面对从2014年至2019年全球互联网流量将提高10倍的巨大流量红利，运营商网络的规模将呈指数级增长，较低的网络利用率将使得运营商更难以接受网络建设成本。

另外，传统网络对外服务能力弱，而且开通周期长。以开通全国集团客户MPLS VPN（虚拟专用网络）服务为例，要经过用户向客户经理申请、需求确认、内部工单、各省网络部门勘探和IP网络配置、集团网络部门勘探和配置、全国联调等一系列流程，通常来说至少需要1个月的时间。

但SDN不同，SDN网络架构采用开放的北向接口，将网络能力以API的方式提供给业务平台。业务平台提供不同种类的模型或套餐，使得用户可以在平台上按需自助开通虚拟网络服务。仍以开通集团客户MPLS VPN服务来说，用户在业务平台上仅需提供需要开通的网络节点、节点之间的链路带宽、服务质量等信息，申请提交后将由业务平台向SDN网络申请资源，当资源（包括接入资源）满足各项条件时，将即时为用户提供虚拟网络服务。

因此，整个业务开通流程节省了大量内部沟通协调和手工配置网络的时间，实现了网络服务从线下到线上的极速开通体验。鉴于其能够同时实现“开源”和“节流”，SDN被认为是未来的创新网络架构，成为业界共同研究的热点。而在SDN应用场景上，SDN架构为网络能力开放、网络资源利用率提升带来了巨大的增益，因此可应用于云数据中心、广域网、传送网和移动核心网领域。

不过，SDN发展仍面临技术挑战，例如集中控制如何应对大规模、复杂的网络挑战。网络的复杂程度很高，设备故障或者扩容升级改造等因素会导致网络环境频繁变化，这种实际情况直接考验SDN应用软件的算法复杂性、逻辑严密性和快速处理性能。SDN应用能否在这种情况下实现流量的有效调度将是一个重大挑战。目前，在SDN整体解决方案的大规模性能方法上还留有许多空白，这需要产业链共同推动。

NFV开启软硬件解耦的新时代

发展到今天，运营商的网络由大量的通信设备，包括路由器、交换机等构成。这些传统通信设备的一个重要特征是，它们的功能软件和硬件设备是紧密绑定的，这些设备根据其功能需求的不同往往表现为硬件形态各异。

这些形态各异的设备分布在通信网络的各个机房中，在运营商部署新的业务功能时，旧的网络设备就需要逐步被替换，代之以新的网络设备，每新增一个功能软件都意味着新增一个硬件设备。硬件设备的不断更替往往会带来较高的成本投入，这一成本不仅包括更换设备的成本，也需考虑运维的人工成本以及新增设备的存放空间和电力供应的成本。

另外，专有的硬件设备存在开发周期的限制。通信网络的更替往往需要经历漫长的时间。考虑到前期的需求调研、后期硬件的生产周期，一个专用硬件设备的开发周期往往需要长达2-3年。这样漫长的开发周期使得传统通信设备的更替速度非常慢，进而导致运营商对新业务的响应迟缓。

然而，随着技术和服务创新的需求，特别是互联网的迅猛发展，用户对新业务的需求越来越多、越来越快。用户对新业务、新功能的急切需求与运营商对新功能上线的缓慢响应已经成为传统通信网络中的一个关键痛点。

在成本和业务创新的双重压力之下，运营商必须寻找出路，改变目前的网络实现方式。NFV的概念就是在这样的背景下被提出并被运营商广泛采纳的。NFV最早由13家主流运营商（含中国移动）于2012年在ETSI（欧洲电信标准协会）联合发起，并于同年发布NFV白皮书。自NFV发起以来，这一概念受到广泛重视，基于NFV技术推动未来网络的重塑和发展逐渐成为业界共识。

NFV的概念颠覆了整个通信网络的实现方式，从网络的边缘接入到网络核心，从固定网络到移动网络，所有网络功能的实现都有可能因为NFV概念的提出得以重新改造。例如，传统的固网接入中，用户的边缘设备通过网络侧接入设备接入运营商BRAS，用户侧的设备为用户提供基本的网络服务。随着家庭和企业用户不断提出针对网络业务的创新需求，用户侧设备需要承载越来越多的功能，其物理设备也越来越复杂。这些物理设备需要不断进行更新换代以增加新的功能。同时，设备复杂度的提高使得故障率大大上升，运维成本越来越高。

同样是成本和创新的双重压力促使了运营商积极推动固网接入NFV部署实践。其中，vCPE（虚拟用户侧设备）已被大多数运营商和厂商认为是固网接入网中NFV部署实践的最为典型案例。vCPE将较为复杂的网络功能及新增业务以NFV虚拟化的方式，部署在网络侧而非用户侧，同时可为运营商未来新增业务乃至第三方业务提供开放平台。vCPE的部署使得传统固定接入网络变得更加灵活，用户可以根据需求定制自己的网络。

尽管运营商对NFV的未来寄予厚望，渴望其解决目前运营中的若干痛点。然而全球运营商通过多次实践，也逐渐发现NFV距离实际的大规模商用化、产品化部署还有一定距离。运营商在部署NFV之间，还有若干问题需要解决，这些问题不仅仅包括技术问题，也包括运营问题、管理问题。然而，尽管新兴产业仍有很多方面需要进一步完善，但是运营商和厂商通过不断地实践，正在逐渐发现并解决一个个新问题，未来前景依旧可期。

以NFV/SDN为基础构成了通信4.0新型网络架构

通信网络在物理形态上由数以百万计的电信机房组成。在通信业务快速发展的几十年中，通信网络规模几乎每年都在成倍增长，设备数量和网络的复杂性剧增，网络格局纷繁复杂。经过几十年的发展，传统电信机房的情况复杂，每个机房承载的设备、线缆规格各不相同，机房的环境条件也各不相同，造成了网络扩容难度大、网络运维量大、管理复杂、组网成本高等一系列困境。

对此，李正茂指出，“NFV和SDN等新技术的兴起，使我们看到了解决这一困境的契机。我们可以重新设计通信网络的架构，重新搭建网络基础组件，从而彻底改变现有网络格局复杂、维护难度大的状况。”

通信4.0的目标架构是将NFV和SDN深度结合，实现整个网络的资源共享、灵活调度和动态编程。通信4.0网络将是组件标准化和编排一体化的网络。其中，组建标准化是指用统一规划、可复制、可扩展的TIC组建替代传统电信机房形成新型的电信级数据中心，并于传统的数据中心共享物理和传输等资源；而编排一体化指的是通过全局统一的网络编排和调度管理功能实现全局的优化。

众所周知，通信网是互联网的核心基础，没有通信网就没有互联网，也就谈不上“互联网+”。同样，通信4.0将是未来万物互联的网络基础。可以说，没有通信4.0，就没有工业4.0。正因如此，通信业不仅没有衰落，而是更加显得重要，更加具有光明的未来。

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