新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施

構(gòu)建新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施中國電信北京研究院過去十年，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展顛覆了世界的方方面面?；贗P網(wǎng)絡的各種業(yè)務和應用迅速改造了金融、商務、物流……社會各行業(yè)都加速架構(gòu)在移動網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)之上，而產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大潮的到來，更使互聯(lián)網(wǎng)下沉為各行各業(yè)都能調(diào)用的基礎設施。面對互聯(lián)網(wǎng)成為共用基礎設施的趨勢，傳統(tǒng)的基礎網(wǎng)絡正在面臨嚴峻挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡因其設計復雜、開放性不足、調(diào)整效率低等原因，已經(jīng)無法適應下一代互聯(lián)網(wǎng)對基礎網(wǎng)絡設施提出的更簡單、更開放、更靈活、更廣泛的要求，亟待認真思考和重新審視，構(gòu)建適應萬物互聯(lián)、智能化社會的新一代的互聯(lián)網(wǎng)基礎設施?，F(xiàn)有基礎網(wǎng)絡已無法滿足新一代互聯(lián)網(wǎng)需求swainsswains基礎網(wǎng)絡設施的業(yè)務運營主體正在發(fā)生變化盡管目前基礎網(wǎng)絡設施仍然由運營商所搭建，但是運營商已經(jīng)不能控制業(yè)務發(fā)展，更加無法左右業(yè)務所帶來的流量以及這些流量的整體分布。換句話說，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)成為基礎網(wǎng)絡設施之上業(yè)務和流量的事實主導者。2013年8月，Google宕機5分鐘，使得全球互聯(lián)網(wǎng)整體流量大跌40%，而在幾分鐘后，Google服務全線恢復，全球流量又暴漲了50%?；ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)所提供的服務對流量的影響已經(jīng)展示了這種控制權(quán)的變化，而這種控制權(quán)的轉(zhuǎn)移也意味著通信產(chǎn)業(yè)價值鏈的轉(zhuǎn)移——在過去的價值鏈分配中，運營商處于價值鏈的頂端，擁有產(chǎn)業(yè)鏈的絕對話語權(quán)，但是在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，運營商被管道化和邊緣化，價值重新分配，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)正在成為價值鏈的主要部分。新的價值鏈主導者有著和傳統(tǒng)電信運營商不同的特征?；ヂ?lián)網(wǎng)講究快速創(chuàng)新，更愿意通過與產(chǎn)業(yè)鏈上下游開放合作的方式，快速提供整合的業(yè)務方案來保持創(chuàng)新的速度。Google每個季度必須投放10到12個新服務，“盡早投放、經(jīng)常投放、盡快投放”是Google的口號，也是他們保持增長曲線的秘訣。這種為了創(chuàng)新、不斷試錯的發(fā)展方式，使得互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務與傳統(tǒng)業(yè)務相比具有極大的不可預測性一一常常會有一個業(yè)務突然爆發(fā)，擁有大量的用戶，形成巨大的流量和入口，但也可能快速湮滅在互聯(lián)網(wǎng)新業(yè)務的大潮中?；ヂ?lián)網(wǎng)對基礎網(wǎng)絡設施提出新需求互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)特別是移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對基礎網(wǎng)絡設施提出了新需求。就目前來看，這些需求可以分為四個方面：——更簡單。2013年美國的云通訊公司Twilio營收5000萬美元，估值5億美元。這家公司所提供的服務可以簡單地比喻為“打包運營商”。他們給所有應用程序開發(fā)者提供API（應用程序編程接口），讓應用程序開發(fā)者僅加入幾行代碼就能夠在其應用程序中添加語音電話和短信功能。Twilio的發(fā)展顯示了互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的強烈需求：需要能夠方便地將網(wǎng)絡功能元素與其他功能要素進行組合，從而產(chǎn)生多種新的不同功能、不同性能的系列產(chǎn)品，并最終形成更為優(yōu)秀的產(chǎn)品形態(tài)，這就需要基礎網(wǎng)絡功能簡單易用、界面友好?！_放?；ヂ?lián)網(wǎng)公司業(yè)務設計方式已經(jīng)從“以用戶為中心”開始向“用戶參與式”轉(zhuǎn)變，通過用戶深度地參與業(yè)務設計，更快更準確地把控和滿足用戶需求。因此，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)希望網(wǎng)絡更加開放，更簡單地實現(xiàn)調(diào)用和配置，也能更方便地通過產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作來完成拼圖，構(gòu)建整個系統(tǒng)。Facebook在2013年建立并主動加入了GSMA，通過這些組織，F(xiàn)acebook可以增強與運營商的溝通，并聯(lián)合各國運營商以及多家終端廠商形成合作聯(lián)盟，最大程度地擴展協(xié)作，形成更好的服務體系?！`活?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務快速迭代，要求網(wǎng)絡必須具備快速靈活的拓展架構(gòu)，方便配合其業(yè)務變化的現(xiàn)實需求。Amazon的AWS服務就更好地滿足了自身對網(wǎng)絡與流量的靈活擴展需求。在打折季時需要極高流量，而平時流量變化則不明顯。通過云技術(shù)，Amazon實現(xiàn)了對網(wǎng)絡、存儲能力的靈活擴展、動態(tài)調(diào)度，進而提高了資源的使用效率。目前Amazon服務可以在保持原系統(tǒng)可用性基礎上，獨立地進行擴展操作，不需要大規(guī)模的重新配置就可以快速推出新服務。——更廣泛。產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將帶來工作方式和環(huán)境的全新變化。人們可以通過虛擬的、移動的方式開展工作，這就需要將無處不在的傳感器、嵌入式終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設施通過CPS(Cyber-PhysicalSystems)形成一個縱橫交錯的智能網(wǎng)絡，使人與人、人與機器、機器與機器以及服務與服務之間能夠?qū)崿F(xiàn)橫向、縱向和端對端的高度互聯(lián)與集成，讓物理設備具有計算、通信、精確控制、遠程協(xié)調(diào)和自治等五大功能，從而實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡世界與現(xiàn)實物理世界的深度融A-合?；A網(wǎng)絡設施及其運營者面臨巨大挑戰(zhàn)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為第四次工業(yè)革命的核心推動力，伴隨著這次工業(yè)革命的發(fā)展，人類生活的方方面面都在發(fā)生改變，互聯(lián)網(wǎng)將逐步主導通信產(chǎn)業(yè)，傳統(tǒng)的電信基礎設施將面臨巨大挑戰(zhàn)：挑戰(zhàn)一：網(wǎng)絡功能設計復雜，耦合度高，可擴展性差現(xiàn)有架構(gòu)設計過于復雜，進而導致難以快速升級和優(yōu)化。傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡與業(yè)務是緊耦合，更多考慮標準化、穩(wěn)定性和安全性。一方面，為了保障業(yè)務的不宕機，網(wǎng)絡在設計之初就按5個9的標準要求建設，設計的網(wǎng)元和接口眾多，整個網(wǎng)絡很“重”。以IMS系統(tǒng)為例，主要網(wǎng)元和功能實體達到20個左右，之間設計的流程和接口則更多。另一方面，系統(tǒng)中存在大量不常用功能。以語音業(yè)務為例，95%以上的功能普通用戶既沒用過，也沒聽說過。另外，網(wǎng)絡設計為一個封閉的系統(tǒng)，一般先設計規(guī)范和標準，然后再進行設備開發(fā)測試，很少基于成熟的開源系統(tǒng)設計，一個完整的周期一般需要5年以上，即使部分功能的優(yōu)化和升級也需要以年計的時間才能完成。設備、網(wǎng)絡和業(yè)務在設計和建設時已經(jīng)緊緊捆綁在一起，缺乏靈活的應變和調(diào)整能力。這為后續(xù)的重新調(diào)整和開發(fā)帶來巨大的工作量，導致升級困難和迭代周期長。挑戰(zhàn)二：缺乏集約運營和統(tǒng)一管理運營商從歷史上一直是按省、市、縣層層劃分的“城邦”體制，業(yè)務和網(wǎng)絡都是屬地化運營為主，骨干網(wǎng)由省公司和集團公司運營，城域網(wǎng)由本地網(wǎng)運營。各省的“被動割據(jù)”造成網(wǎng)絡如一盤散沙，運營商的核心資源劃成了一個個相對封閉的單元，也讓各省網(wǎng)絡的質(zhì)量、管理水平、運維能力、開放性、技術(shù)路徑各不相同，大大降低了基礎網(wǎng)絡設施的集約性和統(tǒng)一性。這種分割還造成了網(wǎng)絡分段管理，業(yè)務開通和響應周期長，缺乏提供端到端的服務質(zhì)量保障和完整解決方案的能力。互聯(lián)網(wǎng)最重要的就是“無邊界運營”，網(wǎng)絡資源作為其中重要的承載基礎，如果不能形成全國一張網(wǎng)、一盤棋，做不到統(tǒng)一、集約、快速的調(diào)度，顯然對互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的吸引力和對提升互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的良好體驗都將大打折扣。挑戰(zhàn)三：開放性和分離性不足，缺乏產(chǎn)品化和服務化能力傳統(tǒng)電信基礎設施從設計到建設都是以“從內(nèi)向外”提供能力為出發(fā)點，都是基于現(xiàn)有網(wǎng)絡能力體系結(jié)構(gòu)、業(yè)務提供方式進行平臺的架構(gòu)設計，典型的“我有什么你用什么”的思路。另外，現(xiàn)有的網(wǎng)絡設施強調(diào)整體性，功能分離性不足，缺乏模塊化和開放性設計，難以靈活組合。部分網(wǎng)絡能力還缺乏標準化的能力調(diào)用接口，用戶使用時需要適應不同提供商、不同提供方式和接口。最后，網(wǎng)絡設施的設計主要面向前向用戶，較少考慮面向后向用戶的使用要求。由于互聯(lián)網(wǎng)服務模式的改變，突顯了基礎網(wǎng)絡能力的服務化、產(chǎn)品化程度不夠。例如多種對時延、丟包等質(zhì)量指標要求不同的業(yè)務混在一起承載，導致高質(zhì)量要求的業(yè)務得不到差異化保障。這在語音、短信為主的時代也許不是問題，然而在強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務體驗的今天，顯然是無法滿足需要的。挑戰(zhàn)四：網(wǎng)絡設施動態(tài)調(diào)整的能力不足

由于網(wǎng)絡流量突發(fā)性越來越突出，忙時和閑時的流量差別變大，數(shù)據(jù)中心的流量與運營商網(wǎng)絡的流量時時充滿變數(shù)，沒有明顯的規(guī)律，開發(fā)能夠“隨機應變”的網(wǎng)絡就提上了議事日程。雅典信息技術(shù)學院研發(fā)中心的laonnisTomkus指出：現(xiàn)在的峰均流量比為6.5:1,而15年前則為2.5:1，而且不同方向和設備上的負載并不均衡，現(xiàn)有基礎網(wǎng)絡設施缺乏對這種流量突變的適應性，網(wǎng)絡總體利用率不高。只有有效引導流量才能提高網(wǎng)絡利用效率，這就需要網(wǎng)絡設施能夠識別流量的流向和區(qū)分不同流量的服務質(zhì)量要求。現(xiàn)在一方面應用種類繁多，較大的應用一般采取分布式部署，流量流向復雜；另一方面互聯(lián)網(wǎng)公司大量采用CDN技術(shù)，流量流向與用戶興趣點變化密切相關(guān)，而這部分網(wǎng)絡策略運營商往往并不知曉?，F(xiàn)有基礎網(wǎng)絡設施既不能有效引導流量，平衡設備和網(wǎng)絡的利用效率，也不具備根據(jù)流量變化的靈活調(diào)整能力，很難保障突發(fā)事件或熱點事件營銷時互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對網(wǎng)絡的需求。新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的架構(gòu)和內(nèi)涵隨著互聯(lián)網(wǎng)成為推動全社會產(chǎn)業(yè)再造和轉(zhuǎn)型的重要力量，其基礎設施不僅僅是網(wǎng)絡，而是“網(wǎng)絡+云資源+公共平臺”的綜合體，提供的服務也不限于通信傳輸，而是實現(xiàn)人、機、物泛在互聯(lián)，提供“資源+通信+信息應用”的綜合服務?；A網(wǎng)絡也不再是以傳統(tǒng)硬件為主、設備種類繁多的電信網(wǎng)絡，而是軟件化集約控制、設備通用化和標準化的智能網(wǎng)絡。新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施提供商不再限于電信運營商，還包括互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和大型企業(yè)集團。如下圖所示，新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施不僅提供端到端的連接功能，而且其計算、控制和感知功能大大增強，將提供寬帶和泛在的網(wǎng)絡連接、智能化的運營、平臺化的網(wǎng)絡云服務（即一體化的“網(wǎng)絡+云資源+公共平臺”服務）。寬帶和泛在連接是新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的基礎寬帶和泛在的網(wǎng)絡連接將促使新一代互聯(lián)網(wǎng)上各種應用/服務的廣泛普及和易于獲取，也是新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的基礎。寬帶化主要體現(xiàn)在兩個方面：一是4G/5G等移動寬帶與光寬帶的部署和普及，提供超高速寬帶服務；二是網(wǎng)絡承載的高清語音、視頻與富媒體等寬帶內(nèi)容占比高，不再是簡單的語音和短信業(yè)務。超高速寬帶網(wǎng)絡為云服務的應用和普及提供了基礎，4G/5G或者FTTH的寬帶網(wǎng)絡為“云”和“端”之間的通信提供保障；云數(shù)據(jù)中心的跨域部署與靈活調(diào)度需要骨干網(wǎng)絡的提速和更廣泛的覆蓋。泛在化也體現(xiàn)在兩個方面：一是越來越多的終端設備接入網(wǎng)絡，如智能家居、可穿戴設備、工業(yè)智能機器人、傳感器等，無線、有線能更好地協(xié)同以提供無所不在的連接；二是泛在連接的不僅僅是人與人、人與機器、機器與機器之間的通信，還包括應用與內(nèi)容，表現(xiàn)為通過門戶、搜索、超級App、Web鏈接、語音入口等獲取各種具體的應用與內(nèi)容以及應用內(nèi)容之間的交叉連接。智能化運營是新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的核心突破新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的智能化運營主要體現(xiàn)在以下四個方面：一是軟件定義的網(wǎng)絡；二是云資源的智能調(diào)度；三是生態(tài)化的演進；四是大數(shù)據(jù)的深度應用?！浖x的網(wǎng)絡摩爾定律引發(fā)的IT計算能力指數(shù)級的提升、器件的微型化和高密度集成發(fā)展為網(wǎng)絡設備融入了更多計算、存儲功能，降低了對硬件的要求并逐步實現(xiàn)硬件的通用化和標準化，減少了網(wǎng)絡設備的種類和數(shù)量。網(wǎng)絡設備的IT化發(fā)展促使網(wǎng)絡控制功能與轉(zhuǎn)發(fā)功能分離，控制功能由邏輯集中的軟件系統(tǒng)來完成，通過軟件定義策略和配置來改變網(wǎng)絡的屬性和能力，大大增強網(wǎng)絡的智能性和靈活性，從而可以將現(xiàn)有分段管理、分域運營模式逐步演進為集中化運營方式，實現(xiàn)一個“輕量級、易調(diào)度、可重構(gòu)、隨需而變”的網(wǎng)絡。整個網(wǎng)絡如同業(yè)務平臺，能夠集約運營管理、能力開放共享、軟件模塊升級、資源可視化和產(chǎn)品化，從某種角度講，網(wǎng)絡即平臺?！瀑Y源的智能調(diào)度云計算作為新興的IT技術(shù)與交付方式，為各種業(yè)務/應用提供集約、虛擬化、可管可控的計算和存儲資源，改變了網(wǎng)絡流量模型，是新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的流量超級出入口。云資源池包括IDC內(nèi)部、IDC之間和IDC跨域的高速網(wǎng)絡互連，未來將提供跨地區(qū)、多數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一協(xié)作的資源池服務。根據(jù)業(yè)務及用戶需求實現(xiàn)動態(tài)分配、遷移等智能調(diào)度，高效地支持業(yè)務/應用的彈性擴展和就近服務?！鷳B(tài)化的演進新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施會更加強調(diào)客戶的參與，不斷從客戶、應用中得到反饋去循環(huán)改進。它不再是一個事先確定好的、標準的、封閉的體系，而是由電信運營商、互聯(lián)網(wǎng)公司和廠商、客戶等共同參與完成，不斷優(yōu)化的學習型服務設施。它會根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務“隨需而配，隨需而建”，在適應業(yè)務過程中不斷完善和動態(tài)沉浮。新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施成功的關(guān)鍵是聚集上下游合作伙伴與用戶形成有人氣的生態(tài)系統(tǒng)，并面向客戶和業(yè)務快速迭代，實現(xiàn)開發(fā)運營服務一體化發(fā)展?！髷?shù)據(jù)的深度應用基于云計算的大數(shù)據(jù)平臺將網(wǎng)絡、終端和應用等平臺產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行匯聚分析，可推斷、感知和預測未來，促使智能決策應用迎來突破。對于普通消費者，既生活在消費互聯(lián)網(wǎng)世界，也生活在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、服務互聯(lián)網(wǎng)的世界，還生活在現(xiàn)實物理世界，大數(shù)據(jù)是打通這些“世界”的橋梁。新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施是一個生態(tài)系統(tǒng)，大數(shù)據(jù)則是這個生態(tài)系統(tǒng)的神經(jīng)細胞。平臺化的網(wǎng)絡云服務是新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的突出特征目前互聯(lián)網(wǎng)基礎設施中網(wǎng)絡、云資源、公共平臺三部分是分開運營的，而在新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施架構(gòu)下，不同服務提供主體和各部分之間將呈現(xiàn)協(xié)同開放、合作共贏的局面。平臺化的網(wǎng)絡云服務為上層消費互聯(lián)網(wǎng)/產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等提供完整的應用生態(tài)服務，包括通信聯(lián)接、應用托管、網(wǎng)絡資源調(diào)度、應用分發(fā)、公共能力、運營分析等，并形成“前向+后向”的經(jīng)營模式，跨專業(yè)協(xié)同、跨行業(yè)合作將成為常態(tài)。以智能CDN為例，未來的智能CDN平臺節(jié)點能根據(jù)業(yè)務熱點預測、用戶分布拓撲進行內(nèi)容的智能推送，并下沉至網(wǎng)絡邊緣（如基站、網(wǎng)關(guān)等）就近為用戶服務，而網(wǎng)絡為CDN節(jié)點動態(tài)地調(diào)整帶寬資源，云資源池根據(jù)CDN節(jié)點的業(yè)務遷移而動態(tài)遷移計算、存儲等虛擬服務資源。隨著互聯(lián)網(wǎng)的全面普及和網(wǎng)絡泛在化、智能化的趨勢，網(wǎng)絡安全、應用安全和信息