中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院

CUBE-Net：面向云服務(wù)的新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施

中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院

互聯(lián)網(wǎng)已從40年前的軍事計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到了今天被公眾廣泛應(yīng)用的消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)階段，下一步將邁向與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新階段。自上世紀(jì)90年代國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入中國(guó)，20多年來(lái)，我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和社會(huì)信息化水平取得了舉世矚目的成就。一是我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)民數(shù)量位居世界第一，截至2015年，中國(guó)有6.88億網(wǎng)民，占全球網(wǎng)民總數(shù)的五分之一，是美國(guó)網(wǎng)民總數(shù)的2.5倍。二是以個(gè)人生活和娛樂(lè)為主的公眾消費(fèi)型互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，應(yīng)用規(guī)模和水平居全球先進(jìn)。就網(wǎng)民數(shù)量和消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用水平而言，中國(guó)已是互聯(lián)網(wǎng)大國(guó)。但中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也面臨大而不強(qiáng)，互聯(lián)網(wǎng)核心資源和技術(shù)受制于人，支撐“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國(guó)制造2025”的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有待發(fā)展等問(wèn)題。

一、互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施面臨的挑戰(zhàn)

今天的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施主要面向公眾用戶(hù)、側(cè)重于個(gè)人娛樂(lè)和信息消費(fèi)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)可控性和智能化程度低，服務(wù)質(zhì)量和安全難以保障，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本高。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、中國(guó)制造2025、大數(shù)據(jù)等國(guó)家戰(zhàn)略的推進(jìn)，互聯(lián)網(wǎng)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，萬(wàn)物互聯(lián)成為趨勢(shì)，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智慧城市等新興業(yè)態(tài)迅速成長(zhǎng)，工業(yè)、金融、醫(yī)療、交通等行業(yè)信息化成為互聯(lián)網(wǎng)新一輪發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。這一切對(duì)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施提出了新的更高要求，一是網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和流量快速增長(zhǎng)，未來(lái)10年，將有海量的設(shè)備聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，連接將變得無(wú)處不在，寬帶從連接50億人增加到連接500億物，同時(shí)寬帶流量將有數(shù)十倍的增長(zhǎng)；二是面向產(chǎn)業(yè)和政企的許多業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性、時(shí)延、安全性等有著更為苛刻要求；三是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和服務(wù)體系無(wú)法滿(mǎn)足“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務(wù)創(chuàng)新對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的靈活性、擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)性和智能化要求；四是云服務(wù)正在成為信息服務(wù)的新模式，數(shù)據(jù)中心成為主要流量生產(chǎn)和分發(fā)中心，但傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與新興云服務(wù)流量模式不匹配，難以有效支撐云服務(wù)發(fā)展。為此需要構(gòu)建新一代產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施為各類(lèi)行業(yè)和政務(wù)應(yīng)用提供更加智能靈活、安全可靠的精品網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”的健康發(fā)展，并為“中國(guó)制造2025”奠定更加堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。

二、新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)特征

軟件定義網(wǎng)絡(luò)（S D N）、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）、超寬帶網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施開(kāi)始新一輪的大變革。新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施具有如下重要特征：

1、泛在超寬帶

泛在寬帶是固定與移動(dòng)寬帶協(xié)同的結(jié)果，一方面以3G/4G為代表的移動(dòng)寬帶的迅猛發(fā)展極大促進(jìn)了寬帶的泛在化，并將隨著5G的發(fā)展進(jìn)一步提升接入速率；另一方面全光接入的發(fā)展奠定了超高速寬帶接入的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，未來(lái)家庭千兆以及個(gè)人百兆接入將成為普遍服務(wù)。將無(wú)線(xiàn)寬帶的便捷性、廣覆蓋與光纖寬帶的高帶寬、可靠性有機(jī)結(jié)合，將實(shí)現(xiàn)泛在的互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入。以“高速”為特征的超寬帶是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基本追求，也是微電子、光電子等基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)步的自然結(jié)果，無(wú)論是接入、傳送還是路由交換都在向著超寬帶的方向發(fā)展。

2、面向云服務(wù)

云計(jì)算迅猛發(fā)展，云服務(wù)正在成為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的主體，為云服務(wù)提供更好的支撐是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的新使命。對(duì)于云服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的靈活性、動(dòng)態(tài)性、開(kāi)放性和資源的快速提供尤為重要，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)理念也需要實(shí)現(xiàn)由“云隨網(wǎng)動(dòng)”到“網(wǎng)隨云動(dòng)”的轉(zhuǎn)型。在云服務(wù)時(shí)代，新的云數(shù)據(jù)中心選址更多考慮土地、能源、氣候等因素，數(shù)據(jù)中心的布局選擇從“網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳苄ё顑?yōu)”，這將導(dǎo)致“用戶(hù)中心”（信息的產(chǎn)生和使用者）與“數(shù)據(jù)中心”（信息的存儲(chǔ)和處理者）的解耦，逐步形成“用戶(hù)”與“數(shù)據(jù)”雙中心格局，網(wǎng)絡(luò)將更多服務(wù)于“用戶(hù)”與“數(shù)據(jù)”（應(yīng)用）間的互通交換以及“數(shù)據(jù)”本身的分發(fā)處理。未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建將要面向“端”和“云”兩個(gè)中心，形成云端雙中心的網(wǎng)絡(luò)格局，網(wǎng)絡(luò)將由純粹的連接型啞管道轉(zhuǎn)型為具備更強(qiáng)智能和一定計(jì)算/存儲(chǔ)能力的新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。

3、軟件定義網(wǎng)絡(luò)

今天的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施是一個(gè)“剛性”管道，網(wǎng)絡(luò)調(diào)整、資源配置、業(yè)務(wù)響應(yīng)都很不靈活。而云服務(wù)的特征是資源的高度共享和動(dòng)態(tài)占用，因此必然需要一個(gè)更富彈性的網(wǎng)絡(luò)，而彈性網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)有賴(lài)于資源虛擬化和軟件定義。

軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN, Software Defined Networking）是近年信息通信網(wǎng)絡(luò)的最大技術(shù)熱點(diǎn)，也是構(gòu)建新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施最重要的技術(shù)手段。SDN概念源于2006年美國(guó)斯坦福大學(xué)啟動(dòng)的“Clean Slate”項(xiàng)目，其初始動(dòng)機(jī)是希望打破網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟硬件一體的壟斷格局，讓網(wǎng)絡(luò)設(shè)備重演計(jì)算機(jī)軟硬件分離的開(kāi)放之路。2012年，Google在其主干網(wǎng)絡(luò)中部署SDN，極大地提升了網(wǎng)絡(luò)資源利用率，展現(xiàn)了SDN的巨大優(yōu)勢(shì)，自此掀起了SDN技術(shù)發(fā)展熱潮。SDN熱潮既是技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)果，也是以云服務(wù)為代表的ICT業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的必然要求。SDN是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其設(shè)計(jì)理念是將網(wǎng)絡(luò)的控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)行分離，并實(shí)現(xiàn)可編程化控制。與SDN相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)重要概念是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV，Network Functions Virtualization），NFV是由以運(yùn)營(yíng)商為主體的電信標(biāo)準(zhǔn)組織ETSI所提出。NFV的特點(diǎn)是軟硬件解耦、硬件通用化和設(shè)備功能軟件化。SDN與NFV是緊密關(guān)聯(lián)的概念，分別著重網(wǎng)絡(luò)級(jí)和設(shè)備級(jí)，SDN/NFV的價(jià)值主要體現(xiàn)在提升網(wǎng)絡(luò)靈活性和開(kāi)放性、降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本?；赟DN/NFV和云實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)重構(gòu)和技術(shù)變革的大潮正在到來(lái)，全球各大電信運(yùn)營(yíng)商也都加快了向SDN/NFV網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型步伐，如美國(guó)AT&T提出到2020年，75%的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施要轉(zhuǎn)型為SDN/NFV。

三、CUBE-Net打造新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施

CUBE-Net作為中國(guó)聯(lián)通自主提出的新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包含如下三層含義：

（1）CUBE-Net是面向客戶(hù)體驗(yàn)的泛在超寬帶網(wǎng)絡(luò)（Customer-oriented Ubiquitous Broadband Experiencing Network）：從局部寬帶向泛在寬帶網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，通過(guò)FTTx/WLAN/3G/4G/5G等構(gòu)筑的泛在寬帶接入，以及基于大容量IP+光協(xié)同的超寬承載網(wǎng)絡(luò)，向客戶(hù)提供無(wú)縫的超寬帶業(yè)務(wù)體驗(yàn)，并滿(mǎn)足個(gè)人、家庭和企業(yè)用戶(hù)等的自定義（DIY）個(gè)性化體驗(yàn)需求。

（2）C U B E-N e t是面向內(nèi)容服務(wù)的開(kāi)放商業(yè)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)（C o n t e n toriented Unlimited Business Ecological Network）：從僅僅提供語(yǔ)音、寬帶和專(zhuān)線(xiàn)的傳統(tǒng)商業(yè)模式，轉(zhuǎn)型為搭建開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，提供靈活的網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和內(nèi)容分發(fā)能力，成為內(nèi)容服務(wù)商和最終用戶(hù)之間的紐帶，構(gòu)建新型的B2B2C商業(yè)模式，打造合作共贏的開(kāi)放商業(yè)生態(tài)環(huán)境。

（3）CUBE-Net是面向云服務(wù)的極簡(jiǎn)極智彈性網(wǎng)絡(luò)（Cloud-oriented Ultraflat Brilliant Elastic Network）：從以通信局房為中心轉(zhuǎn)型到以數(shù)據(jù)中心為中心，構(gòu)建云網(wǎng)協(xié)同的極簡(jiǎn)和扁平的新型互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，并通過(guò)SDN/NFV彈性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，智能滿(mǎn)足云服務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)、按需的個(gè)性化業(yè)務(wù)承載需求，支撐自身以及外部客戶(hù)的云服務(wù)實(shí)現(xiàn)“一點(diǎn)引入，全網(wǎng)覆蓋”。

CUBE-Net通過(guò)構(gòu)建面向云端雙中心的解耦與集約型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，為終端與云服務(wù)的智能交互，為整個(gè)ICT行業(yè)提供彈性高效、靈活敏捷、安全可信并融合了計(jì)算/存儲(chǔ)能力的智能寬帶互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)（NaaS）”。CUBE-Net在繼續(xù)堅(jiān)持IP基礎(chǔ)技術(shù)體系的同時(shí)推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)向IT化轉(zhuǎn)型，通過(guò)“解耦”使網(wǎng)絡(luò)更富靈活性和開(kāi)放性，通過(guò)“集約”降低網(wǎng)絡(luò)成本和提升資源效率，利用SDN、NFV、云和超寬帶等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施不但能為“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國(guó)制造2025”等國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施提供更強(qiáng)大支撐，而且通過(guò)新一代網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，將有力帶動(dòng)我國(guó)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，激發(fā)產(chǎn)業(yè)生態(tài)活力，助力實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。