运营商网络重构及关键技术分析

王宇翔

（四川公众监理咨询有限公司，成都 610000）

1 引言

如今，“互联网+”“智能工厂”“远程教育”“智慧城市”等新技术和应用如雨后春笋搬的进入了人们的视野，这对现在的网络提出了更高的要求。同时，工信部发布的数据显示，我国移动用户渗透率已超过95%，用户数量接近饱和，固定宽带市场增速放缓，运营商竞争日趋激烈。网络本身带来的工业价值增长接近饱和，其逐渐转向附着其上的互联网。由于当前运营商的网络体系结构的复杂性，软件和硬件紧密耦合和其他缺陷，难以适用于整个网络的网络、计算和存储资源集中配置，导致旧业务加载缓慢，难以部署新服务，用户体验差。面对这些困难和挑战，运营商迫切需要进行网络重构，国内外运营商纷纷开始探索网络重构的方案和实施。本文主要从网络重构的目标、网络重构技术两大方面对运营商网络重构几关键技术进行分析。

2 网络重构的目标

网络重构作为一项非常有发展前景的项目，应该有明确的发展目标。笔者主要在网络智能化目标和未来网络架两个方面构讨论了网络重构的目标。

2.1 网络智能化目标

目前，传统网络资本支出和运营成本（OPEX）高，反应迟缓的业务变得越来越难以满足未来需求的网络需求。未来的智能网应具备以下四个特征：

（1）简洁：降低操作和维护成本和复杂性，还有助于支持功能，增强服务和应用程序。例如，通过简化网络层次，对流量路由进行优化，我们认为可以实现的时延不大于30ms，在全国90%的传输网中，这对于时延敏感的流量是非常有帮助的[1]。

（2）敏捷：网络可以提供供用户进行编程的软件，通过这些软件可以自由编写程序，扩展自己想要的功能，让功能的实现更加灵活。例如，终端客户的需求网络可以提供支持和调整打开订单的分钟数的能力，使客户可以实时调整按需网络接入[2]。

（3）开放：网络需要一个更加开放的边界和丰富的功能，由不同类型的业务调用，不仅可以用于自助业务，还可以用于第三方应用程序。

（4）集约：网络资源应该能够统一规划、部署，改变因为分散而导致的高成本低效率的情况。

2.2 未来网络架构

（1）基础设施层：基础设施包括底层实现功能所需要的硬件，以及基于硬件编写的程序框架，并且包含云计算技术和数据存储模块。目标是提供一个基础框架，在这个框架上面可以搭建自己想搭建的其他具体的功能，虚拟资源池通常基于云计算虚拟化技术，由网络功能层的云管理平台、虚拟网络功能管理（VNFM）、控制器等进行管理。如果专用硬件虚拟化通过传统元素管理系统（EMS）或者网络管理系统（NMS）来管理将是十分困难的，通过引入一些物理资源抽象层也可以实现双向管理控制器[3]。

（2）网络功能层。网络功能层主要基于软件实现各种网络功能，它是在基础设施层之上的，可以实现网络的具体功能，以供用户使用，结合虚拟物理资源，离散逻辑和网元功能实体的管理系统平台，便于调度和控制资源。其中，云管理平台主要负责虚拟资源的管理、计算和协调，包括统一管理和控制计算，存储和联网；虚拟网络功能管理（VNFM）主要负责管理和控制虚拟网络功能，实施基于Web 的功能虚拟化（NFV）和基于控制器的软件定义控制网络实现的基础架构（SDN）。控制器主要负责基础设施的集中管控。

（3）协同编排层。通过协同作业的形式将一些数据和云计算的方式将大数据进行整体编排，从而形成了协同编排层。

可以看出，与现有的运营商网络体系结构相比，未来的网络体系结构已经产生了三个非常根本性的变化。

（1）设施标准化、规范化。除了必须使用专用硬件的一些设备或系统之外，通信技术（CT）的硬件资源也是大量基于标准化、云计算的资源信息技术也随之出现[4]。它实现了虚拟/真实，新/旧设备和系统的互操作性和统一管理，打破了传统的封闭式网络系统。

（2）功能虚拟化、软件化。网络功能将不再依赖于硬件，可以通过软件达到硬件传输的功能，通过编程扩展网络的功能，从而减少材料的使用，减少生产成本，让网络的使用更加方便，扩展性强。

（3）IT 能力的业务与平台化。服务平台内置了更多功能，提供外部功能和对外开放，成为网络功能平台化的核心[5]。同时，IT 技术将不仅应用于网络，也应用于基础设施的建设和使用中，随着互联网技术的不断发展，它将成为我们生活的一部分。

3 网络重构技术

从运营商网络重构的角度，我们可以知道，重构技术主要包括SDN/NFV 和云计算三种。

（1）SDN。SDN 是一种网络控制平面与转发平面的分离，通过开放的网络架构和可编程的方式，替代原有的集中控制和分布控制系统以及接口的“软件定义”。SDN 是一个面向IT 的网络，具有开放的生态系统。SDN 主要进行网络配置管理，能够满足网络配置下智能调度的功能性需求，不仅提高了对自身资源的管理和控制，而且真正适应了应用程序的需求，适应了业务的不断变化。

（2）NFV。NFV 指的是使用虚拟化技术来使用标准化通用设备（x86服务器，存储和交换设备等）来实现各种网络功能。基于NFV 的网络结构简单、灵活、成本低。现有专用硬件的网络架构是封闭的，昂贵的并且难以扩展。在引入NFV 方案之后，无需仅依靠“降价”来减少运营商网络中的资本支出，并通过标准化硬件基础设施为统一密集型运营提供基础[6]。从长远来看，这将降低运营成本。

（3）云计算。它是一种“软件定义的”传统IT，它带来了相关部署，运营和服务供应模型的变化。云计算的引入将大大减少对人工干预和手动操作的需求，提供自动化的能力，使更多租户能够使用统一资源并获得更多收益。

4 结束语

综上所述，网络重构是运营商发展尤其是5G 发展的一个大的方向，也是一个非常具有前景的方向。其中，网络重构应用到了SDN、NFV 以及云计算等关键技术，虽然这几项技术在不断发展，我们也对它们做了新的尝试，但是还是有未解决的技术问题，所以发展网络重构技术依然有很大的前景，这也将是未来网络重构发展的方向。