余晓晖：详解网络架构的创新趋势和重点方向_通信世界网

　　（CWW）4月18日，2017全球未来网络发展峰会未来网络学术发展与产业进展论坛于南京江宁隆重召开。会上，

　　我汇报的题目是网络架构的创新趋势和重点方向。先分享一下我们对于网络架构目前发展的基本看法。三部分：

　　到目前为止，整个网络已经到了非常重要的阶段。从宏观层面来说，到目前为止，网络与每个领域的融合，对我们网络有更高的要求。

　　高速率。未来十年目标就是Gbit，像美国和欧洲都是把Gbit社会作为基本目标，Gbit宽带能够进家。但这在中国并不是很大的问题了。

　　全覆盖。除了现有光和无线技术，很重要的是大家对于这种新的模式，特别是中低轨道卫星、浮空平台等，目前商业化推动比较快，未来几年中也许我们能看到这方面很多的进展。还包括高通量宽带卫星和移动卫星的部署。

　　云融合。到目前为止，我们需要重新思考IT基础设施或计算基础设施和网络传输基础设施相互之间的融合、适配与协作，这是目前发展一个非常重要的方向。当然在这里我们会看到非常大的智能化的探索。在这里会发现很多挑战，如带宽问题，中国光纤带宽到今年是全球第一，光纤带宽覆盖水平和能力在全球领先。这够不够？“十三五”规划中有一个目标，2020年大中城市家庭用户宽带实现1Gbps以上灵活选择，农村要求是50M以上。看一下需求，消费型需求，2020年视频流量将超过80%，这是我们带宽增长最主要的驱动力量。

　　如果从很多方面来看，从带宽来看，我们一个VR入门体验大概25M。目前关于VR/AR网络条件也是不具备的，综合考虑，关于AR/VR需求的点，会在2020年。我们可以看到很多需求里有非常高的带宽的需求，这会给我们网络带来很大的压力。

　　生产性的工业互联网/产业互联网的发展。我们需要互联的场景至少有九种，可能远远不止。这九种意味着什么，现在的互联网技术可以满足互联网+、工业互联网+产业互联网，以至于互联网渗透到每个领域时，可以满足这些要求吗？高的可靠性、低时延、丢包率，目前时间抖动同步性，这些指标里在目前网络技术里是不能满足的，至少不能完全满足。我们在现在过程中，发现为了把信息通信技术、信息网络能够渗透到各个领域，在各个领域应用，还有很多网络创新是需要做的。

　　5G三大场景：高速移动宽带、移动物联低时延高可靠场景、低功耗大连接场景。美国运营商把5G时间提的非常前，恨不得说现在就说是5G的。因为美国无法解决光纤宽带的问题，无法解决光纤入户，不像中国做得比较好，希望用5G替代目前达不到的“最后一公里”的问题。5G里面有很重要的一些考虑，不仅仅是提到更高的速率和更好的覆盖，还有高可靠的场景，比如汽车之间通信，我们需要毫秒级；大规模机器通信，在工厂里，效率非常高的连接，非常低功耗的连接。这样一些需求场景里，特点非常不同，比如追求高速的宽带和追求低功耗的要求是完全不同的。问题在于我们可能在未来发展中，将非常差异化的网络需求，而如何去实施？从时延上，1毫秒、10毫秒、100毫秒，速度可以从几十K到1G，多少G。对于供给方来说，希望通过一张网满足所有的需求，从技术上来说难度非常大。

　　过去我们的网络是基于二维的，如果希望在这样一个基于二为网络上满足差异化的需求，很多需求和我们生活、经济转型、创新是至关重要的，我们如何可以做得到这样一些需求？这是非常大的挑战。这样新的需求和新的挑战，意味着有可能我们过去网络发展的模式是不可持续的。

　　我们提供基础设施的电信行业面临越来越多的挑战，业务总量增长和收入总量增长剪刀差，2012年非常接近，增长差1.8个百分点，2015年接近21个百分点，2016年接近50个百分点，业务量的增长是收入增长的十倍以上的。这意味着这个网络本身所需要的投资和这个行业增长给它带来投资的供给上有很大的缺口，这是我们目前很重要的问题。如果我们需要解决的话，一定依赖于网络技术创新。通过技术创新，大幅度降低网络建设成本和运维成本。如果前面所提的需求，每一种业务建成一张网络的话，意味着大量投资，而这种投资是不可持续的。

　　过去我们网络是只完成的以传输为主，现在需要把计算、存储、感知所有资源放在一起进行统筹、进行融合，这也是很大的一个改变。我们分论坛主题跟网络架构有关，所以网络架构体系的重塑或变革是我们唯一的出路。

　　如果可以做的创新，首先必须是开放的，一个封闭和刚性的网络无法完成要求的，网络开放肯定是网络技术创新重要的基础，所以我们首先要解构，只有解构才能开放出来。现在提很多SDN/NFV，这是网络开放的基础，但目前开展网络开放初级形态，未来怎么样，还需要很多探索和努力，而且有一点很大的变化，过去网络里的消费者和供给方界限很清楚，现在网络发展中，比如互联网企业不仅仅是互联网带宽的消费者，同样通过自己资源的配置，也是网络体系里的一部分。所以消费者、使用者参与网络体系的变革，这是我们可以看到一个新的常态。

　　目前有一个初步的认识，云网融合是网络技术创新的重要目标。IT过去认为自己是一个后台，网络是另外一个东西，这两者之间是没有关系的。现在的网络里需要很多计算资源、存储和网络资源融合在一起的，而IT资源虚拟化，过去十年云计算发展，已经做得比较好了，虽然还有很多创新的空间。网络资源虚拟化只是刚刚开始，现在我们需要把这些网络资源和IT资源、云计算资源、存储资源能够统筹、融合，目前是做不到的。目前阶段应该是云网协同的阶段，甚至云网协同还是我们想努力去达到的一个阶段。

　　我们如何把网络资源和IT资源能够各自有效地进行管理，然后在此基础上，通过业务变革器进行协同，如果能做到这点，也是当前一个非常重要的内容。如果最终把所有进行融合，再进行统筹、调度的话，可能是一个更远的方向。

　　在过去十年终，整个网络体系结构发生很大的变化。十年前，京沪穗共占据全国7成信源，目前占不到3成。互联网架构是高度中央集权化的结构，现在是扁平化的结构。CNN，中国前十名互联网公司70%流量是由CNN承载，其中90%流量不需要回源的。这样一个体系架构所支撑南北向的流向变成水平东西向的流向，这一个大的变化中，给我们体系架构带来很大的影响。

　　SDN之所以现在有很大的名声，跟Google分不开，Google把它的数据进行互联，使流量资源互用大幅度提升。网络提供使用者从它的方式改变流量和方向，改变体系结构。未来云的变化、数据中心的变化，会给这里带来很大的影响。在中国有一个很简单的例子，比如在西北一个点，过去在中国网络里面是非常边缘的节点，但是亚马逊把它的数据中心放在那里，意味着我们网络架构一定要做相应调整，才能适应这个变化。所以网随云动，未来云的变化里面，意味着对网络体系有非常高的要求。这也是我们看到变革里面一个驱动力量。

　　在这样一个创新中，可能需要一个统一强健的网络资源管理机制，实际上是一个跨域、跨网络统一的网络资源配置和管理，这是非常高难度的。我们要把一个粗放型的管理向精细化的管理转变，比如虚拟专用网，不是专网，本质上是专线，这样如何转变？如何支持弹性的方式来实现每个跨域虚拟的物联？现在网络里面有IP的资源、光网资源、不同异构网络设备，还有计算、存储各种资源，如何进行统一调度？所以我们需要一个很有力地机制来实现它。

　　基于网络开放架构重构网络功能。我们有网络资源资源虚拟化协同以后，有一个网络设备群，需要有一个设备资源抽象和感知，把这样一些网络设备群抽象出来一个网络资源云化，各种各样的云，对其进行融合、分配和配置，就可以形成一个虚拟专用的网群，这样的网群通过上面网络功能的定制和业务的编排，就有可能为不同的业务提供不同的业务云和网络服务。但这是一个比较理想的方式，把网络解构以后，重新再去做这样一个模式，希望满足这样业务需求的一个挑战。

　　网络资源管理层的功能模型：资源感知与池化、按需的分配与资源的隔离、资源保障与细颗粒管理，资源重组与业务编排。通过这种方式，满足为不同业务提供不同的网络服务，以最灵活、智能方式来配置资源。

　　网络资源管理层是网络了“新瘦腰”，形成这样一个网络资源管理平台，下面把网络设备管理起来，进入网络容器里面，上面可以支持基于IP的虚拟网络，基于定制化的IP网络，甚至非虚拟化的IP网络，我们有一个网络协议可能的重构，这样一个新的瘦腰里面能够更好地适应不同的业务、不同的需求。这可能是未来的一个可能。

　　我们通过这样一个开放、结耦体系重构和强健的网络资源机制，解决目前面临的六大问题：可扩展性问题、服务质量问题、绿色节能问题、预算问题、可管可控问题、安全可信的问题等。服务质量问题，怎么做一个定制化的分类分级的服务质量，通过网络切片解决，如何通过虚拟专用网支持每个业务的可管可控。这是对新型架构一些基本的认知。

　　网络切片：用于车、机器和看电视，享受AR/VR服务的需求是非常不同的，如何去满足？可以通过一种方式，通过把网络切片做成不同的切片，每个切片满足不同业务类型的需要。这是我们追求的一种方式，在物联网上，通过资源的虚拟化和编排，编排出不同的切片来满足不同类型业务的需要，这是我们未来一个很重要的方向。只有这样，才有可能以最经济的方式来满足我们这样一个业务的需求。

　　如果通过虚拟专用器，像虚拟专用网。韦总说中国电信做VPN，配置一个至少要有40多个地方需要手工配置。现在技术里面，这是比较复杂的。虽然我们说MPLS的VPN是专用网，不是真正意义上的网，而是端到端的线，这些线里面改变一个很麻烦，而且需要很多的配置。我们之前做工业互联网需求分析时也发现，我们无法为这么多企业提供实时的、可以动态配置的。我们通过切片方式来增加真正的虚拟专用网，动态、实时、智能化满足现在业务的需求。

　　协同编排器：网络资源虚拟化，计算资源虚拟化，这两个资源里如何编排出支持业务的业务网，这里需要协同编排器，向上，封装网络能力，把业务需求反馈到网络资源，向下，对网络不同的系统和网络进行协同，从而保证网络层面端到端通信。某种层面上有点像计算机里面的操作系统，上面是业务和应用，下面是不同的硬件资源，只不过这个到下面已经是封装各种各样虚拟化的东西。关于协同编排器，全球有很多探索，目前从通信层面来说有几块：欧盟OSM，西班牙电信、英国电信组织的，反映欧洲对这样一个看法；由Linux基金会管理，于2016年11越发不OPEN-O 1.0版本。

　　协议无关转发：如果我们需要支持网络虚拟化和网络课定制，数据层面的传输一定与协议无关，网络设备不可以与任何网络特定协议捆绑，满足通用转发、编排的需求，不需要关注顶层应用的细节，就可以对数据包进行处理。可重构性，允许用户随时改变包解析和处理的程序在编译后配置交换机。

　　边缘计算：在过去两三年中发展起来的，或者还没发展起来，做了很多这方面的工作。边缘计算在美国叫物计算，在中国叫做边缘计算。目前国际上主要是两个阵营在推动边缘计算发展，美国思科、IBM推动一个组织叫OFC（开放物计算联盟），中国是边缘计算联盟。边缘计算认为还是处理集中和分布式的矛盾，很多业务，尤其是物联网的业务和工业互联网的业务不可能把所有的东西都放在云上去做，既不经济，时延上也无法满足，所以我们会在边缘上做一层，把计算、存储等能力放在边缘。

　　关键边缘计算会带来什么？边缘计算不仅仅是在物理意义上的网关或设备，是目前传统云管端的架构，对架构有大的变化。比如边缘计算节点之间是否需要通讯，他们通讯是通过云上实施还是分布式就可以实施。这里有很多问题，去年下半年，美国已经推出物计算体系架构、参加架构。我们还有很多问题需要去解决，集中和分散是一个永恒的矛盾。

　　这里还有一个很重要的问题，现在谈人工智能。我们谈工业互联网时，发现深度学习、人工智能的功能如何去部署？原来想会在一个平台层，在云的方式上部署，现在看也有可能在边缘上就可以部署。比如在生产车间里，可以跟边缘计算结合，部署轻量级的人工智能，可以在云上部署另外一个。边缘计算和现在人工智能、深度学习去结合。超大规模数据中心应该放在能源、资源禀赋最好的部分，但是边缘计算的要求会使我们有很多微计算中心。目前，还有很多这种可能性。

　　数据中心网络：很多专家提到会有以数据中心为核心的网络，或者以数据中心互联为核心的网络。我们很多业务流量从南北流向走向东西流向，意味着数据中心之间部分需要很多连接。还有端局数据中心化以后，数据中心之间DCG的连接有很多考虑。DCI平面互会成为网络互联里面很重要了方式。过去讲网络体系架构，国家互联互通的节点过去没有考虑数据中心，现在会考虑数据中心的节点，这也会给我们网络架构带来一些变化。

　　美国工业互联网联盟做了一个连接协议框架图。在IC里面，这些人主要是工业界的人，加上做IT，也有做通信、电子软件的人，传输层以上，增加一个分布式数据管理、操作式管理，这里对应的是能源和公共设施、医疗、健康、制造、交通，也就是说对应每一个垂直领域里面，网络上层应该怎么去做，比如DDS里面原来对的是国防领域，OBCO里面对的是制造，oneM2M对的是即时通信。今天讨论下三层体系架构的变化和上层变化里面是否也有一些需要考虑的事情。所以这里还有很多问题需要很多探讨，如目前在二层里面做的很重要的事情是TSN（时间同步网络），主要是在工厂里面解决工厂IT系统、OT系统打通以后，解决时间的要求问题。有TSN以后，满足很多实时性要求。下面几层，包括上面都有很多可能性的创新和变化。