網絡架構面臨深層次調整

在互聯(lián)網應用劇烈沖擊電信業(yè)的2014年，電信網絡開始從體系架構層面深層調整，這可以說是很多年來核心網的一次意義深遠的轉型。傳統(tǒng)電信網采用“煙囪式”架構，一個網絡對應一項業(yè)務。而電信業(yè)務的互聯(lián)網化，要求網絡相比原來的體系，應該更加開放、靈活并與業(yè)務緊密結合，網絡因業(yè)務需求而變。過去是網絡提供業(yè)務，未來是網絡適應服務。在這一進程中，開放化和虛擬化的思想貫穿其中。

從傳統(tǒng)意義上來說，電信網絡具有極高的可靠性，這是通過專用硬件、專用操作系統(tǒng)、專用軟件來保證的。架構在專用系統(tǒng)上的網絡的開放性和靈活性都受到很大的限制，首先，在設備上新增功能非常困難；其次，改變設備的部署結構也比較困難。隨著硬件、基礎軟件能力的提升和通用化，專用設備的硬件升級和開放性的缺陷在互聯(lián)網時代被逐漸放大。由于網絡的邏輯關系通常直接表現在物理連接上，很難面對客戶多樣化、經常改變的需求。

近幾年來，尤其是在2014年，軟件定義網絡技術迅速發(fā)展和走向成熟，在這種模式中，只需要將通用網絡資源互相連接，而訪問控制、資源分配、組網邏輯全部通過軟件來控制，這意味著核心網絡可以和上層應用完全解耦，也可以同時為多種不同應用提供服務，無須進行物理層面的修改。軟件定義的價值在于將上層業(yè)務邏輯與底層物理架構解耦，使多種不同需求的業(yè)務可以運行在完全相同架構的體系之中，從而適應云時代對網絡的新要求。

網絡設備軟件化，很大程度上改寫了傳統(tǒng)電信制造行業(yè)的游戲規(guī)則。網絡設備軟件化有兩個層次：一個主要面向三層及以下網絡，通過在標準的ASIC處理芯片上增加可編程的處理規(guī)則來實現，這方面的代表技術主要是SDN技術。另一個層次主要面向網絡的4～7層，特別是需要計算資源比較多的網元，將各種網元變成了獨立的應用，可以靈活部署在基于標準的服務器、存儲、交換機構建的統(tǒng)一平臺上，這樣軟硬件解耦，每個應用可以通過快速增加或減少虛擬資源來達到快速縮/擴容的目的，從而提升網絡的彈性，這方面的代表技術是NFV技術，技術基礎就是目前IT業(yè)界的云計算和虛擬化技術。

電信網絡的架構體系調整是一個漫長的過程。市場研究機構Ovum在2014年中調查了電信行業(yè)多個層面的高管，主要內容是電信網絡轉向以軟件為中心的變化。調查發(fā)現，高管們的意見比較一致，這種轉變?yōu)檫\營商的采購和網絡運營帶來了巨大挑戰(zhàn)。電信運營商及其供應商一致認同網絡轉向軟件中心化的趨勢不可避免，這是一件好事，但過程需要花很長的時間。電信運營商的網絡規(guī)模相當龐大，再加上員工接受新知識以及以往的運營慣性，這些因素都會影響商用時間表。和以往電信運營領域的很多技術變革一樣，實現這個目標需要產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的共同努力。不過，至少在2014年我們看見變革的速度正在加快。

核心網路由亟待升級

近幾年，電信核心網絡正在快速變革，高清、超高清視頻以及不斷豐富的P2P應用帶來了越來越多互聯(lián)網的IP流量；4G網絡的發(fā)展，層出不窮的各種移動互聯(lián)網應用，正導入越來越大的流量。中國移動統(tǒng)計顯示，4G單用戶月均流量就比3G增長了近百兆，這一數據還隨著用戶習慣改變而不斷攀升。此外，大數據、物聯(lián)網的發(fā)展，使得企業(yè)和個人越來越依賴網絡工作和生活，甚至有預測稱，到2020年，流量將達到現有流量的一千倍。所有這一切都在敦促運營商重新思考和升級IP核心路由。

貝爾實驗室近期針對歐洲某一線運營商的研究表明，下一代核心路由平臺在IP核心網絡升級中扮演了關鍵角色。該運營商所管理的是一個擁有超過100個局點的多級、雙平面IP核心網絡，面臨著三個方面的挑戰(zhàn)：IP核心網絡鏈路和節(jié)點容量未被完全利用；IP核心網絡運營成本高；即將對IP對等點取消管制，這將極大增加流量并改變IP核心的流量模型。為應對這些挑戰(zhàn)并實現削減成本的目標，運營商邀請貝爾實驗室?guī)椭渲贫ㄈ萘亢统杀緝?yōu)化策略。在經過詳細分析后，聯(lián)合工作組提出了三個策略。

策略一：提升鏈路利用率

提升鏈路利用率將幫助運營商管理高負荷網絡并節(jié)省傳送成本，而僅對最大限度（BE）流量的QoS造成微弱影響。關鍵流量受到保護，不會被影響。研究發(fā)現，運營商可實現不同程度的整體鏈路利用率優(yōu)化目標：從50%到67%，節(jié)省了23%的傳送成本，僅影響12%的最大限度流量。從50%到80%，節(jié)省了30%的傳送成本，僅影響18%的最大限度流量。

策略二：減少IP核心節(jié)點的數量

減少IP核心網絡中骨干節(jié)點的數量將幫助運營商節(jié)省CAPEX.同時，在滿足業(yè)務可用性的前提下，還有助于節(jié)省空間和能耗。研究發(fā)現，IP骨干節(jié)點數量從100個減少至40個時，將為運營商帶來：5年內路由器CAPEX節(jié)省23%，5年內路由器空間和能耗節(jié)省48%.

策略三：采用下一代核心路由平臺

采用下一代核心路由平臺，將為運營商提供更具擴展性和有效的傳送。研究發(fā)現，運營商越早向新平臺遷移，其長期的整體擁有成本就越低。在未來五年內，新的路由平臺在大多數IP核心站點僅需占用一個機架的空間，而采用傳統(tǒng)路由器則需持續(xù)添加新的機架，這就使工作部署周期大大縮短，維護成本降低。

下一步，IP骨干網核心路由器向大容量、高密度和低功耗方向持續(xù)演進。傳統(tǒng)的路由器集群中廣泛部署的POS接口逐漸被低成本的高速以太接口替代?，F有IP路由器線卡的光收發(fā)元件及調制器尺寸遠遠大于電路元件，因此難以提升線卡的接口密度。通過在單塊微型芯片上集成光和電子元件，硅光子技術能夠讓路由器線卡獲得更大密度的I/O帶寬。同時，由于光路的耗電量大幅下降，硅光子技術也降低了系統(tǒng)的整體功耗?？梢灶A計，帶有硅光子芯片的模塊化路由器將大幅提升互聯(lián)網速度。
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光傳送網走向“彈性化”

如果說移動互聯(lián)是信息通信業(yè)發(fā)展的引擎，那么光通信就是行業(yè)的支柱。隨著寬帶中國戰(zhàn)略的出臺、固定寬帶和移動寬帶飛速發(fā)展、光進銅退的步伐穩(wěn)步向前，高速光傳輸和移動回傳網絡建設需求日漸旺盛。在傳送網帶寬能力不斷提升的過程中，新的挑戰(zhàn)也隨之出現：移動互聯(lián)、云計算等新型業(yè)務使承載網需求不斷變化，原有光通信傳輸體系過于“僵硬”，難以快速應變。由此，采用IT化、軟件化思路和架構的軟件定義光傳輸技術正在給寬帶傳送網帶來新的活力。

來自移動互聯(lián)和固網寬帶迅猛增長的流量，呈現出與以往不一樣的特征，那就是動態(tài)變化和不可預測。幾年前，全球運營商已經開始大規(guī)模升級傳輸網絡，骨干網傳輸技術從10G、40G升級到100G.此輪升級中很大一部分屬于剛性升級，即新建100G的光傳輸網，然而，這只是暫時緩解了網絡流量增長所帶來的壓力。從未來的發(fā)展看，傳送網需要的是靈活、可擴展并具有向SDN平滑演進的能力，即彈性光傳輸網。靈活的光傳輸網可以與IP網絡很好地協(xié)同工作，減少網絡的層次和復雜度。這樣可以幫助運營商快速交付高性能、按需申請和應用驅動的網絡業(yè)務。同時，采用多種技術、多種業(yè)務能力的架構，可以幫助運營商通過一個統(tǒng)一的平臺提供商業(yè)批發(fā)、移動回傳、有線電視、數據中心互聯(lián)和行業(yè)市場應用等多種業(yè)務。

因此，為降低每比特成本，提高傳輸效率并適應多種業(yè)務的需求，迫切要求基于光纖的波分管道具備彈性調整的能力，并將控制功能從網絡設備中分離出來，提升網絡的靈活性。這樣可以讓運營商聚焦到網絡的管道和資源，而不必太多關注設備的物理硬件，這將大大降低客戶的運維成本。由此，光傳送網應具備彈性管道、動態(tài)帶寬、可編程三大特性，使網絡資源能夠實現精細化管理。網絡可編程就意味著可以使網絡根據需求而改變，傳送網的可編程能力和特征是以組件的可編程能力為基礎，從而使得節(jié)點設備具備靈活的可編程特性。

不過，這樣的體系雖然可實現全網的集中管控，但也可能導致網絡生存性、安全性、可擴展性降低，且對不同廠家、不同版本設備的統(tǒng)一集中管控都將面臨挑戰(zhàn)，因此，穩(wěn)步推進十分重要，尤其是要保證網絡演進的平順性。從現階段看，可編程光網絡可使得100G網絡向更高速率平滑演進，這不僅可以幫助運營商從容應對云時代快速增長的數據流量，而且還能在平滑升級承載網時保證業(yè)務穩(wěn)定和保護用戶的投資。

光纖接入普及迎來“新常態(tài)”

無線資源是有限的，有線資源是無限的。在4G網絡建設如火如荼進行的同時，以光纖接入為代表的固網寬帶建設也在持續(xù)向前推進。經過前幾年的快速發(fā)展，光纖接入普及也步入了“新常態(tài)”，從關注數量逐漸轉化為更加注重質量。運營商在建設高質量光纖接入網時，致力于不斷升級用戶的寬帶體驗，積極探索如何讓寬帶網絡更好地促進企業(yè)自身的健康發(fā)展。

到2014年，工業(yè)和信息化部會同相關部委已經連續(xù)三年組織實施了寬帶普及提速工程。2013年“寬帶中國”國家戰(zhàn)略的正式發(fā)布，為光纖接入市場注入了充沛動力。“寬帶中國”戰(zhàn)略將寬帶網絡明確定位于“經濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略性公共基礎設施”，全面制定了到2020年我國寬帶基礎設施發(fā)展的指導思想、基本原則、發(fā)展目標、技術路線和發(fā)展時間表、重點任務和政策措施。根據“寬帶中國”戰(zhàn)略確定的技術路線，我國將按照高速接入、廣泛覆蓋、多種手段、因地制宜的思路，推進接入網建設。進入2014年，全國各省市陸續(xù)發(fā)布“寬帶中國”戰(zhàn)略實施方案，首批39個“寬帶中國”示范城市創(chuàng)建方案也于今年公布，光纖接入網建設進一步提速。

據工信部公布的最新數據，截至2014年11月底，我國8M以上寬帶用戶規(guī)模近8000萬，1月~12月，三家基礎電信企業(yè)互聯(lián)網寬帶接入用戶凈增1175.1萬戶，總數達到2.01億戶。在政策的大力支持下，電信企業(yè)與廠商積極配合加快推動光纖接入走向普及。截至2014年11月底，我國光纖接入FTTH/O用戶達到6507.2萬戶，比上年末新增2425萬戶，占寬帶用戶總數的比重達到32.4%.預計全年新增光纖到戶覆蓋家庭將達到7000萬戶。

2014年，電信企業(yè)與華為、中興、深圳科信等廠商合作，在智慧經營、農村FTTH等領域積極創(chuàng)新，建設了高質量的光纖接入網，推出了豐富的寬帶應用，使寬帶網絡在惠及廣大用戶的同時也為企業(yè)自身的發(fā)展提供了新的能量。

按照“寬帶中國”戰(zhàn)略的要求，到2015年要基本實現城市光纖到樓入戶、農村寬帶進鄉(xiāng)入村，固定寬帶家庭普及率達到50%，行政村通寬帶比例達到95%，學校、圖書館、醫(yī)院等公益機構基本實現寬帶接入。城市和農村家庭寬帶接入能力基本達到20Mbps和4Mbps，部分發(fā)達城市達到100Mbps.日前召開的全國工業(yè)和信息化工作會議將實施寬帶中國2015專項行動，創(chuàng)建寬帶中國示范城市列為2015年主抓的重點工作。2015年，光纖接入網發(fā)展將踏上新的征程。

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