CUBE-Net：面向云服务的新一代互联网基础设施

中国联通网络技术研究院

CUBE-Net：面向云服务的新一代互联网基础设施

中国联通网络技术研究院

互联网已从40年前的军事计算机联网发展到了今天被公众广泛应用的消费互联网阶段，下一步将迈向与实体经济深度融合的产业互联网新阶段。自上世纪90年代国际互联网进入中国，20多年来，我国互联网发展和社会信息化水平取得了举世瞩目的成就。一是我国互联网网民数量位居世界第一，截至2015年，中国有6.88亿网民，占全球网民总数的五分之一，是美国网民总数的2.5倍。二是以个人生活和娱乐为主的公众消费型互联网蓬勃发展，应用规模和水平居全球先进。就网民数量和消费互联网应用水平而言，中国已是互联网大国。但中国互联网发展也面临大而不强，互联网核心资源和技术受制于人，支撑“互联网+”和“中国制造2025”的产业互联网有待发展等问题。

一、互联网基础设施面临的挑战

今天的互联网基础设施主要面向公众用户、侧重于个人娱乐和信息消费应用，网络可控性和智能化程度低，服务质量和安全难以保障，网络建设和维护成本高。随着“互联网+”、中国制造2025、大数据等国家战略的推进，互联网与实体经济深度融合，万物互联成为趋势，物联网、云计算、智慧城市等新兴业态迅速成长，工业、金融、医疗、交通等行业信息化成为互联网新一轮发展的驱动力。这一切对互联网基础设施提出了新的更高要求，一是网络的规模和流量快速增长，未来10年，将有海量的设备联入网络，连接将变得无处不在，宽带从连接50亿人增加到连接500亿物，同时宽带流量将有数十倍的增长；二是面向产业和政企的许多业务应用对网络的可靠性、时延、安全性等有着更为苛刻要求；三是传统网络设施和服务体系无法满足“互联网+”业务创新对网络服务的灵活性、扩展性、实时性和智能化要求；四是云服务正在成为信息服务的新模式，数据中心成为主要流量生产和分发中心，但传统互联网网络架构与新兴云服务流量模式不匹配，难以有效支撑云服务发展。为此需要构建新一代产业互联网基础设施为各类行业和政务应用提供更加智能灵活、安全可靠的精品网络服务，促进“互联网+”的健康发展，并为“中国制造2025”奠定更加坚实的网络基础。

二、新一代互联网基础设施的技术特征

软件定义网络（S D N）、网络功能虚拟化（NFV）、超宽带网络、云计算、大数据、人工智能等新兴技术不断涌现，驱动互联网基础设施开始新一轮的大变革。新一代互联网基础设施具有如下重要特征：

1、泛在超宽带

泛在宽带是固定与移动宽带协同的结果，一方面以3G/4G为代表的移动宽带的迅猛发展极大促进了宽带的泛在化，并将随着5G的发展进一步提升接入速率；另一方面全光接入的发展奠定了超高速宽带接入的坚实基础，未来家庭千兆以及个人百兆接入将成为普遍服务。将无线宽带的便捷性、广覆盖与光纤宽带的高带宽、可靠性有机结合，将实现泛在的互联网宽带接入。以“高速”为特征的超宽带是网络发展的基本追求，也是微电子、光电子等基础技术进步的自然结果，无论是接入、传送还是路由交换都在向着超宽带的方向发展。

2、面向云服务

云计算迅猛发展，云服务正在成为互联网服务的主体，为云服务提供更好的支撑是互联网基础设施的新使命。对于云服务，网络的灵活性、动态性、开放性和资源的快速提供尤为重要，网络建设理念也需要实现由“云随网动”到“网随云动”的转型。在云服务时代，新的云数据中心选址更多考虑土地、能源、气候等因素，数据中心的布局选择从“网络最优”转变为“能效最优”，这将导致“用户中心”（信息的产生和使用者）与“数据中心”（信息的存储和处理者）的解耦，逐步形成“用户”与“数据”双中心格局，网络将更多服务于“用户”与“数据”（应用）间的互通交换以及“数据”本身的分发处理。未来网络的构建将要面向“端”和“云”两个中心，形成云端双中心的网络格局，网络将由纯粹的连接型哑管道转型为具备更强智能和一定计算/存储能力的新一代互联网基础设施。

3、软件定义网络

今天的网络设施是一个“刚性”管道，网络调整、资源配置、业务响应都很不灵活。而云服务的特征是资源的高度共享和动态占用，因此必然需要一个更富弹性的网络，而弹性网络的实现有赖于资源虚拟化和软件定义。

软件定义网络（SDN, Software Defined Networking）是近年信息通信网络的最大技术热点，也是构建新一代互联网基础设施最重要的技术手段。SDN概念源于2006年美国斯坦福大学启动的“Clean Slate”项目，其初始动机是希望打破网络设备软硬件一体的垄断格局，让网络设备重演计算机软硬件分离的开放之路。2012年，Google在其主干网络中部署SDN，极大地提升了网络资源利用率，展现了SDN的巨大优势，自此掀起了SDN技术发展热潮。SDN热潮既是技术创新的结果，也是以云服务为代表的ICT业务发展对网络转型的必然要求。SDN是一种新型的网络架构，其设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，并实现可编程化控制。与SDN相关联的另一个重要概念是网络功能虚拟化（NFV，Network Functions Virtualization），NFV是由以运营商为主体的电信标准组织ETSI所提出。NFV的特点是软硬件解耦、硬件通用化和设备功能软件化。SDN与NFV是紧密关联的概念，分别着重网络级和设备级，SDN/NFV的价值主要体现在提升网络灵活性和开放性、降低网络建设和运营成本。基于SDN/NFV和云实现互联网架构重构和技术变革的大潮正在到来，全球各大电信运营商也都加快了向SDN/NFV网络转型步伐，如美国AT&T提出到2020年，75%的网络设施要转型为SDN/NFV。

三、CUBE-Net打造新一代互联网基础设施

CUBE-Net作为中国联通自主提出的新一代网络架构，包含如下三层含义：

（1）CUBE-Net是面向客户体验的泛在超宽带网络（Customer-oriented Ubiquitous Broadband Experiencing Network）：从局部宽带向泛在宽带网络演进，通过FTTx/WLAN/3G/4G/5G等构筑的泛在宽带接入，以及基于大容量IP+光协同的超宽承载网络，向客户提供无缝的超宽带业务体验，并满足个人、家庭和企业用户等的自定义（DIY）个性化体验需求。

（2）C U B E-N e t是面向内容服务的开放商业生态网络（C o n t e n toriented Unlimited Business Ecological Network）：从仅仅提供语音、宽带和专线的传统商业模式，转型为搭建开放的网络服务平台，提供灵活的网络调度和内容分发能力，成为内容服务商和最终用户之间的纽带，构建新型的B2B2C商业模式，打造合作共赢的开放商业生态环境。

（3）CUBE-Net是面向云服务的极简极智弹性网络（Cloud-oriented Ultraflat Brilliant Elastic Network）：从以通信局房为中心转型到以数据中心为中心，构建云网协同的极简和扁平的新型互联网架构，并通过SDN/NFV弹性网络技术，智能满足云服务对实时、按需的个性化业务承载需求，支撑自身以及外部客户的云服务实现“一点引入，全网覆盖”。

CUBE-Net通过构建面向云端双中心的解耦与集约型网络架构，为终端与云服务的智能交互，为整个ICT行业提供弹性高效、灵活敏捷、安全可信并融合了计算/存储能力的智能宽带互联网基础设施，实现“网络即服务（NaaS）”。CUBE-Net在继续坚持IP基础技术体系的同时推动网络向IT化转型，通过“解耦”使网络更富灵活性和开放性，通过“集约”降低网络成本和提升资源效率，利用SDN、NFV、云和超宽带等技术手段实现网络重构。新一代互联网基础设施不但能为“互联网+”和“中国制造2025”等国家战略的实施提供更强大支撑，而且通过新一代网络的建设和运营，将有力带动我国网络产业的创新发展，激发产业生态活力，助力实现网络强国战略。