網隨云動：網絡技術創新的重要方向
當前網絡技術創新中面臨的最核心問題是網絡資源管理機制問題，承載網絡需要通過構建統一強大的網絡資源管理層，實現對網絡資源的統一架構管理與高效靈活的按需調度，真正實現“網隨云動”。
網絡資源管理是網絡技術發展的核心問題
當前網絡資源管理機制面臨重大挑戰，網絡資源管理理念和方式將迎來重大變革。
首先，粗放的網絡資源管理方式面臨巨大的成本壓力。自從運營商的主營業務從語音逐步轉向以視頻為代表的數據業務以來，運營商一直面臨網絡建設成本遠高于網絡運營收入的量收 “剪刀差”的困擾。運營商量收剪刀差由2012年的1.8個百分點持續拉大至2015年的20.9個百分點，通信業增量不增收的趨勢進一步顯現。當前IP網絡一直堅持“弱管理”的理念，分布式路由導致全局網絡帶寬利用率不足30%;“Best Effort”機制通過建立多張網絡并采用輕載方式用帶寬成本換取服務質量，導致各網絡之間資源不能共享，網絡成本增加，網絡效率低下。吉爾德定律決定主干網帶寬大概是每8個月增長一倍，這種粗放的網絡資源管理方式的建設和運維成本將呈指數級增加。
其次，剛性的網絡資源管理方式難以支持個性化業務。云計算的發展使得網絡互聯對象變成了虛擬機(VM)，VM的靈活部署對網絡資源調配提出了彈性化的要求。但是，現有網絡技術難以高效支持大規模的跨域虛擬機互聯，成為制約云計算發展的重要因素。光傳送網通常按照業務***峰值配置靜態帶寬，導致業務費用高昂，網絡資源浪費，難以適應云互聯的需求。IP網絡層面的VxLAN技術是業界普遍采用的VM互聯技術，但是VxLAN只是實現了虛擬專用“線”，在組大網時，面臨STP收斂緩慢以及組網的N平方問題，很難作為大范圍使用的VM跨域組網技術。
另外，孤立的網絡資源管理方式難以滿足融合業務的需求。目前IP網絡與CDN網絡缺乏必要的協同調度機制，運營商的IP網絡和WDM網絡各自建設，獨立規劃、分配、管理和控制，造成網絡靈活性差，資源效率低。IP層把光層看成靜態硬管道，在網絡流量不均衡、IP網絡擁塞的情況下，無法利用光層資源及時進行流量疏導和帶寬提升。由于IP網絡看不到光層網絡拓撲和保護能力，導致光層和IP層均配置了保護，一個業務需要4倍帶寬，網絡資源效率低下。
統一完善的網絡資源管理機制是網絡技術創新的重要方向
統一完善的網絡資源管理機制具體體現在以下幾個方面。一是粗放式管理向精細化管理轉變：由基于優先級的QoS管理深入到基于隊列的網絡管理。從虛擬專用“線”向虛擬專用“網”轉變。二是剛性方式向彈性方式轉變：高效支持大規模的跨域虛擬機互聯，實現每個虛擬網絡中的網絡資源的靈活部署，按需調度。三是孤立資源向融合統一調度轉變：對IP網絡、光網絡資源，異構網絡設備，以及計算、存儲、網絡資源的“池化”和統一管理與調度。
要構建跨網絡、跨域的、統一架構的、靈活的網絡資源管理層，實現網絡虛擬化，需要具備以下三個方面的基本要素。
——開放網絡架構模型。 “開放”是產業鏈成熟并良性發展的重要標志，開放可以激發創新活力，降低創新成本，優化產業鏈條。類比于傳統機械設備的開放，正是由于零件的標準化和互換性，促進了工業革命的深入發展，真正帶來了工業化大浪潮。然而，傳統的網絡設備大多是封閉的架構，各廠商獨有設計開發，具有固化、封閉式、開發周期長的特點，產業生態相對封閉，創新能力不強。而SDN/NFV技術的出現，掀起了網絡開放的浪潮，特別是NFV技術將推動網絡功能接口的標準化和功能重組。總體而言，現階段網絡開放已成為技術和產業發展的必然趨勢。
——網絡操作系統。在軟件定義網絡的體系架構中，網絡操作系統在控制平面扮演著重要的角色，它通過南向接口實現對網元資源的抽象和管理，北向接口向上層應用提供網絡服務，同時實現業務編排的功能，根據不同策略來編排用戶數據的轉發路徑。網絡操作系統本質上是要為用戶選擇一條滿足用戶QoS等需求的轉發路徑。因此，它需要具有拓撲信息收集、路徑計算等基本功能。網絡操作系統從一出現就得到了ICT廠商的極大關注。在開源社區的大力推動下，如今網絡操作系統的產業生態呈現一片欣欣向榮的發展態勢。到2015年中期，網絡操作系統開始產業聚焦，基本形成了由Linux基金會主持管理的Opendaylight解決方案和以ON.Lab主持管理的ONOS解決方案兩大技術方向，全球知名ICT廠商、電信運營商以及學術研究機構紛紛加入其中，貢獻自己的力量。
——數據面新型轉發技術。當前，在數據轉發平面有兩個關鍵技術已成為業界關注的熱點。一是利用Intel DPDK開發套件提高軟轉發的性能;二是協議無關的轉發，這將成為未來網絡虛擬化和網絡可定制的基礎。
將軟件和硬件解耦，采用通用硬件實現軟轉發的模式，在性能上將存在巨大挑戰。當前，Intel開源了一套數據面開發接口套件DPDK(Data Plane Develop Kit)，它是一套基于Intel架構的通用處理器的數據包處理程序開發工具和平臺，可以幫助用戶更便捷地進行數據面的創新，將控制面和數據面平臺進行高效整合。采用DPDK，在性能方面，單個Intel至強處理器可以達到超過80Mbps的吞吐量，在多核配置中則可以更高，超過10Gbps線速。目前，基于DPDK的開源生態正在積極構建，包括Intel、6WIND、WindRiver、Aricent等公司都是主導機構。在物理網卡方面，也有包括Intel、Mellanox、Broadcom、Cisco等公司也都在積極研發下一代的物理網卡。
協議無關轉發(POF，Protocol Oblivious Forwarding)是SDN數據平面靈活可編程的創新技術，其通過對網絡的轉發行為進行抽象，實現利用高級編程語言對多種轉發平臺進行靈活的轉發協議和轉發流程定制。當前，協議無關的轉發已成為業界研究的熱點，ONF標準組正在積極定義相關標準，硅谷的創新公司和華為、中興等公司都在積極推進POF芯片的研發，推進產業生態的建設。
我國網絡技術創新和升級演進的目標與方向
當前，我國應該加快轉變傳統粗放式的網絡資源管理理念和運營模式，以構建開放架構的網絡資源管理平臺為核心，打造高效彈性的網絡資源池化管理和按需調度的能力，支持極度差異化的網絡定制服務。
在網絡技術創新方向，網絡操作系統和協議無關轉發是技術主攻方向。重點聚焦以下幾個方面：
——研發網絡虛擬化技術與平臺，突破基于可控隊列的流表隔離及虛擬技術、基于無連接方式的跨域虛擬專網技術。
——研發網絡功能定制與業務編排技術與系統，攻克網絡與IT資源的聯合編排技術、基于模型的網絡功能鏈定義技術。
——研發支持隊列級資源切片的NP芯片與設備。
在網絡升級演進方向，實現從“智能管道”向“開放融合網絡資源平臺”的根本轉變：
——構建開放架構的網絡資源管理平臺。一是實現IP網絡資源的整合，基于集群構建網絡資源池——“資源云”;二是實現IP與光資源的統一架構管理，構建強健的網絡資源管理層。
——建設網絡資源的開放與定制環境。實現網絡資源的有序開放，支持網絡虛擬運營商的特定功能的彈性定制。
