中國聯(lián)通網(wǎng)絡技術(shù)研究院

CUBE-Net：面向云服務的新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施

中國聯(lián)通網(wǎng)絡技術(shù)研究院

互聯(lián)網(wǎng)已從40年前的軍事計算機聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到了今天被公眾廣泛應用的消費互聯(lián)網(wǎng)階段，下一步將邁向與實體經(jīng)濟深度融合的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)新階段。自上世紀90年代國際互聯(lián)網(wǎng)進入中國，20多年來，我國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和社會信息化水平取得了舉世矚目的成就。一是我國互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)民數(shù)量位居世界第一，截至2015年，中國有6.88億網(wǎng)民，占全球網(wǎng)民總數(shù)的五分之一，是美國網(wǎng)民總數(shù)的2.5倍。二是以個人生活和娛樂為主的公眾消費型互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展，應用規(guī)模和水平居全球先進。就網(wǎng)民數(shù)量和消費互聯(lián)網(wǎng)應用水平而言，中國已是互聯(lián)網(wǎng)大國。但中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也面臨大而不強，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“中國制造2025”的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有待發(fā)展等問題。

一、互聯(lián)網(wǎng)基礎設施面臨的挑戰(zhàn)

今天的互聯(lián)網(wǎng)基礎設施主要面向公眾用戶、側(cè)重于個人娛樂和信息消費應用，網(wǎng)絡可控性和智能化程度低，服務質(zhì)量和安全難以保障，網(wǎng)絡建設和維護成本高。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、中國制造2025、大數(shù)據(jù)等國家戰(zhàn)略的推進，互聯(lián)網(wǎng)與實體經(jīng)濟深度融合，萬物互聯(lián)成為趨勢，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智慧城市等新興業(yè)態(tài)迅速成長，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)動力。這一切對互聯(lián)網(wǎng)基礎設施提出了新的更高要求，一是網(wǎng)絡的規(guī)模和流量快速增長，未來10年，將有海量的設備聯(lián)入網(wǎng)絡，連接將變得無處不在，寬帶從連接50億人增加到連接500億物，同時寬帶流量將有數(shù)十倍的增長；二是面向產(chǎn)業(yè)和政企的許多業(yè)務應用對網(wǎng)絡的可靠性、時延、安全性等有著更為苛刻要求；三是傳統(tǒng)網(wǎng)絡設施和服務體系無法滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務創(chuàng)新對網(wǎng)絡服務的靈活性、擴展性、實時性和智能化要求；四是云服務正在成為信息服務的新模式，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)絡架構(gòu)與新興云服務流量模式不匹配，難以有效支撐云服務發(fā)展。為此需要構(gòu)建新一代產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎設施為各類行業(yè)和政務應用提供更加智能靈活、安全可靠的精品網(wǎng)絡服務，促進“互聯(lián)網(wǎng)+”的健康發(fā)展，并為“中國制造2025”奠定更加堅實的網(wǎng)絡基礎。

二、新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的技術(shù)特征

軟件定義網(wǎng)絡（S D N）、網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）、超寬帶網(wǎng)絡、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)，驅(qū)動互聯(lián)網(wǎng)基礎設施開始新一輪的大變革。新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設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寬帶協(xié)同的結(jié)果，一方面以3G/4G為代表的移動寬帶的迅猛發(fā)展極大促進了寬帶的泛在化，并將隨著5G的發(fā)展進一步提升接入速率；另一方面全光接入的發(fā)展奠定了超高速寬帶接入的堅實基礎，未來家庭千兆以及個人百兆接入將成為普遍服務。將無線寬帶的便捷性、廣覆蓋與光纖寬帶的高帶寬、可靠性有機結(jié)合，將實現(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)絡發(fā)展的基本追求，也是微電子、光電子等基礎技術(shù)進步的自然結(jié)果，無論是接入、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

云計算迅猛發(fā)展，云服務正在成為互聯(lián)網(wǎng)服務的主體，為云服務提供更好的支撐是互聯(lián)網(wǎng)基礎設施的新使命。對于云服務，網(wǎng)絡的靈活性、動態(tài)性、開放性和資源的快速提供尤為重要，網(wǎng)絡建設理念也需要實現(xiàn)由“云隨網(wǎng)動”到“網(wǎng)隨云動”的轉(zhuǎn)型。在云服務時代，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)絡最優(yōu)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤澳苄ё顑?yōu)”，這將導致“用戶中心”（信息的產(chǎn)生和使用者）與“數(shù)據(jù)中心”（信息的存儲和處理者）的解耦，逐步形成“用戶”與“數(shù)據(jù)”雙中心格局，網(wǎng)絡將更多服務于“用戶”與“數(shù)據(jù)”（應用）間的互通交換以及“數(shù)據(jù)”本身的分發(fā)處理。未來網(wǎng)絡的構(gòu)建將要面向“端”和“云”兩個中心，形成云端雙中心的網(wǎng)絡格局，網(wǎng)絡將由純粹的連接型啞管道轉(zhuǎn)型為具備更強智能和一定計算/存儲能力的新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施。

3、軟件定義網(wǎng)絡

今天的網(wǎng)絡設施是一個“剛性”管道，網(wǎng)絡調(diào)整、資源配置、業(yè)務響應都很不靈活。而云服務的特征是資源的高度共享和動態(tài)占用，因此必然需要一個更富彈性的網(wǎng)絡，而彈性網(wǎng)絡的實現(xiàn)有賴于資源虛擬化和軟件定義。

軟件定義網(wǎng)絡（SDN, Software Defined Networking）是近年信息通信網(wǎng)絡的最大技術(shù)熱點，也是構(gòu)建新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施最重要的技術(shù)手段。SDN概念源于2006年美國斯坦福大學啟動的“Clean Slate”項目，其初始動機是希望打破網(wǎng)絡設備軟硬件一體的壟斷格局，讓網(wǎng)絡設備重演計算機軟硬件分離的開放之路。2012年，Google在其主干網(wǎng)絡中部署SDN，極大地提升了網(wǎng)絡資源利用率，展現(xiàn)了SDN的巨大優(yōu)勢，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，也是以云服務為代表的ICT業(yè)務發(fā)展對網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型的必然要求。SDN是一種新型的網(wǎng)絡架構(gòu)，其設計理念是將網(wǎng)絡的控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進行分離，并實現(xiàn)可編程化控制。與SDN相關(guān)聯(lián)的另一個重要概念是網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV，Network Functions Virtualization），NFV是由以運營商為主體的電信標準組織ETSI所提出。NFV的特點是軟硬件解耦、硬件通用化和設備功能軟件化。SDN與NFV是緊密關(guān)聯(lián)的概念，分別著重網(wǎng)絡級和設備級，SDN/NFV的價值主要體現(xiàn)在提升網(wǎng)絡靈活性和開放性、降低網(wǎng)絡建設和運營成本?；赟DN/NFV和云實現(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，全球各大電信運營商也都加快了向SDN/NFV網(wǎng)絡轉(zhuǎn)型步伐，如美國AT&T提出到2020年，75%的網(wǎng)絡設施要轉(zhuǎn)型為SDN/NFV。

三、CUBE-Net打造新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施

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

（1）CUBE-Net是面向客戶體驗的泛在超寬帶網(wǎng)絡（Customer-oriented Ubiquitous Broadband Experiencing Network）：從局部寬帶向泛在寬帶網(wǎng)絡演進，通過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，向客戶提供無縫的超寬帶業(yè)務體驗，并滿足個人、家庭和企業(yè)用戶等的自定義（DIY）個性化體驗需求。

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

（3）CUBE-Net是面向云服務的極簡極智彈性網(wǎng)絡（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)同的極簡和扁平的新型互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，并通過SDN/NFV彈性網(wǎng)絡技術(shù)，智能滿足云服務對實時、按需的個性化業(yè)務承載需求，支撐自身以及外部客戶的云服務實現(xiàn)“一點引入，全網(wǎng)覆蓋”。

CUBE-Net通過構(gòu)建面向云端雙中心的解耦與集約型網(wǎng)絡架構(gòu)，為終端與云服務的智能交互，為整個ICT行業(yè)提供彈性高效、靈活敏捷、安全可信并融合了計算/存儲能力的智能寬帶互聯(lián)網(wǎng)基礎設施，實現(xiàn)“網(wǎng)絡即服務（NaaS）”。CUBE-Net在繼續(xù)堅持IP基礎技術(shù)體系的同時推動網(wǎng)絡向IT化轉(zhuǎn)型，通過“解耦”使網(wǎng)絡更富靈活性和開放性，通過“集約”降低網(wǎng)絡成本和提升資源效率，利用SDN、NFV、云和超寬帶等技術(shù)手段實現(xiàn)網(wǎng)絡重構(gòu)。新一代互聯(lián)網(wǎng)基礎設施不但能為“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025”等國家戰(zhàn)略的實施提供更強大支撐，而且通過新一代網(wǎng)絡的建設和運營，將有力帶動我國網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，激發(fā)產(chǎn)業(yè)生態(tài)活力，助力實現(xiàn)網(wǎng)絡強國戰(zhàn)略。