上海貝爾2015年信息通信網(wǎng)絡技術(shù)展望

　　序言

　　通信產(chǎn)業(yè)正進入一個新的變革和高速發(fā)展期，互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡的深入融合成為信息通信網(wǎng)絡發(fā)展的重要特征，行業(yè)顛覆與重構(gòu)正在出現(xiàn)。一方面，互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的蓬勃發(fā)展和各種顛覆性新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)對通信網(wǎng)絡提出了更高的要求;另一方面，IT技術(shù)進步，尤其是新型數(shù)據(jù)中心和云計算技術(shù)的成熟和廣泛應用推動通信網(wǎng)絡向超寬帶"云"網(wǎng)絡發(fā)展。最高的網(wǎng)絡性能、最低的每比特傳送成本和最個性化的網(wǎng)絡是未來網(wǎng)絡將要重點面對的三大需求。AllIP、SDN/NFV和云將是未來網(wǎng)絡的三大使能技術(shù)。寬帶化、移動化、泛在化和融合化將是未來網(wǎng)絡的發(fā)展趨勢。在2015年，信息通信網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下方面：

　　全方位超寬帶接入助力"寬帶中國"戰(zhàn)略

　　PON接入技術(shù)在理論研究、產(chǎn)品研發(fā)和網(wǎng)絡部署上取得了長足發(fā)展，G/EPON正成為PON接入的主流技術(shù)。從技術(shù)演進看，GPON由單波長向TDM和WDM相結(jié)合的NG-PON2發(fā)展，接入速率從2.5Gbps提升到80Gbps(上下行);EPON技術(shù)正向10GEPON發(fā)展,接入速率從1Gbps提升到10Gbps(上下行)。從網(wǎng)絡部署看，以GPON技術(shù)主導的超寬帶接入應用將更加廣泛，光纖入戶已成趨勢，企業(yè)網(wǎng)絡"光進銅退"漸入高潮。據(jù)Infonetics統(tǒng)計，至2014年中，全球FTTH用戶已達8500萬,并以每年超20%的速度增長。超寬帶移動網(wǎng)絡的高速發(fā)展也為固定寬帶接入帶來新的契機。LTE技術(shù)需要部署更多的小蜂窩基站來實現(xiàn)高速、無縫覆蓋，其位置更接近用戶，與FTTX形成一定的疊加效應,移動回程正成為PON的重要應用領(lǐng)域。另外，新形態(tài)的家庭智能終端不斷涌現(xiàn)，通過采用開放系統(tǒng)、增強處理能力、簡化管理等手段，為智能家居的發(fā)展提供保障，并正向云端一體化方向演進。

　　以矢量和G.fast為代表的新一代銅線接入技術(shù)正成為超寬帶接入的重要解決方案之一。矢量技術(shù)解決銅線線纜間的信號串擾，有效提升性能，在400米距離時，接入速率可達到100Mbps;G.fast技術(shù)有效接入速率可超1Gbps，貝爾實驗室最新研究成果XG.fast可將銅線傳輸速率提升到10Gbps?；趧?chuàng)新技術(shù)的銅線解決方案利用已有銅線資源，可實現(xiàn)與PON相媲美的寬帶接入速度，并大大降低成本，是寬帶提速的一種有效補充方案。

　　深度覆蓋和融合推動LTE網(wǎng)絡發(fā)展，4.5G預熱新一代移動技術(shù)

　　實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡的深度和廣度覆蓋，支持TD-LTE和LTEFDD融合是2015年LTE網(wǎng)絡的發(fā)展重點。隨著TD-LTE商用網(wǎng)絡的部署和LTE混合組網(wǎng)試驗的實施，LTE網(wǎng)絡已基本實現(xiàn)城市的信號覆蓋。在未來一年，LTE網(wǎng)絡將在發(fā)達地區(qū)向鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村進一步延伸，以達到網(wǎng)絡的連續(xù)覆蓋;同時，LTE網(wǎng)絡將從做廣向做深轉(zhuǎn)變，即在熱點地區(qū)、室內(nèi)、特殊場景(高速公路、高鐵、河流等)和小區(qū)邊緣進行容量提升與信號覆蓋完善。另外，為實現(xiàn)資源共享和提升用戶體驗，TD-LTE和LTEFDD將在網(wǎng)絡、業(yè)務和管理等層面不斷融合。

　　隨著LTE網(wǎng)絡的部署和5G研究逐步展開，在5G商用之前，4.5G正成為業(yè)界的關(guān)注熱點。在一些特定的應用場景，不需要改變4G的空口標準，直接應用5G的部分無線技術(shù)和網(wǎng)絡架構(gòu)，用戶使用4G終端，提前得到5G的部分體驗。載波聚合CA、多點協(xié)同傳輸(CoMP+DC)以及LTE與WiFi的多連接等無線技術(shù)，將進一步提高用戶的接入帶寬。網(wǎng)絡功能虛擬化將成為下一代移動網(wǎng)絡架構(gòu)的主要特征。與現(xiàn)有的基帶池+RRH的LTE架構(gòu)不同，4.5G及其后續(xù)的移動網(wǎng)將引入標準IT硬件平臺，通過云計算技術(shù)對網(wǎng)絡功能虛擬化，形成一個虛擬的基站?；镜拇蟛糠中盘柼幚砉δ?，即L2/L3層將由數(shù)據(jù)中心中的GPP(通用處理器)實現(xiàn);而面對L1層的高性能要求，GPP取代專用處理器尚須時日。預計4.5G的網(wǎng)絡部署和使用將從2016年開始。目前ITU-R已基本明確5G的需求和關(guān)鍵性能指標并確定5G研究的時間表。業(yè)界對5G主要關(guān)鍵技術(shù)，如大規(guī)模天線陣列、毫米波技術(shù)、新型網(wǎng)絡架構(gòu)、新型空口設(shè)計的研究逐漸聚焦和深入。

　　動態(tài)可編程，提升睿智光傳輸網(wǎng)絡

　　更高的業(yè)務體驗質(zhì)量驅(qū)動傳輸網(wǎng)絡不斷向資源的動態(tài)配置方向演進，光層的動態(tài)可編程能力正成為光網(wǎng)絡的重要特征。采用光層可編程能力，按需動態(tài)調(diào)整硬件的配置、狀態(tài)、編碼等，以靈活組織傳輸資源、公平分配資源和高效利用資源，在滿足業(yè)務需求的同時，提供優(yōu)化的網(wǎng)絡和降低傳輸網(wǎng)的總體成本。靈活柵格、在線編碼改變、傳輸速率(100G/200G/400G)按需調(diào)整等技術(shù)和光模塊的應用，在硬件上支撐了動態(tài)可編程光網(wǎng)絡的實現(xiàn)。伴隨SDN架構(gòu)和技術(shù)的發(fā)展，光網(wǎng)絡亦將逐步引入SDN控制器和支持SDN的傳輸網(wǎng)元，實現(xiàn)傳輸網(wǎng)的集中控制及控制層與數(shù)據(jù)層的分離;提供開放式接口和網(wǎng)絡抽象，實現(xiàn)分片化的虛擬網(wǎng)絡，滿足網(wǎng)絡租戶對傳輸資源的動態(tài)調(diào)動。

　　傳輸網(wǎng)將面臨實質(zhì)性調(diào)整及過渡轉(zhuǎn)型。支持電路業(yè)務的傳統(tǒng)網(wǎng)絡進入淘汰期，多業(yè)務傳輸平臺面臨整合，承載業(yè)務將被轉(zhuǎn)移到PTN、OTN傳輸平臺，部分網(wǎng)絡引入T-SDN平臺;光波長做為高速快捷通道，提供業(yè)務的直接承載。光和IP不斷的融合，在數(shù)據(jù)平面維持兩個平面，采用靈活匯聚和帶寬優(yōu)化能力，提供最佳的帶寬利用;在管理平面實現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一拓撲、精準故障定位等，滿足跨層的智能管理;通過GMPLSUNI接口，實現(xiàn)IP和光層的控制協(xié)同，保證資源的按需動態(tài)配置和運營維護，并逐步引入SDN控制器。

　　大容量核心和智能化邊緣，鑄就新型IP網(wǎng)絡

　　IP骨干網(wǎng)核心路由器向大容量、高密度和低功耗方向持續(xù)演進。傳統(tǒng)的路由器集群中廣泛部署的POS接口逐漸被低成本的高速以太接口替代。現(xiàn)有IP路由器線卡的光收發(fā)元件及調(diào)制器尺寸遠遠大于電路元件，因此難以提升線卡的接口密度。通過在單塊微型芯片上集成光和電子元件，硅光子技術(shù)能夠讓路由器線卡獲得更大密度的I/O帶寬。同時，由于光路的耗電量大幅下降，硅光子技術(shù)也降低了系統(tǒng)的整體功耗。可以預計，帶有硅光子芯片的模塊化路由器將大幅提升互聯(lián)網(wǎng)速度。

　　IP城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)邊緣將逐漸引入SDN技術(shù)，軟件將在IP網(wǎng)絡中發(fā)揮更重要的作用。在城域網(wǎng)，SDN技術(shù)的引入有助于實現(xiàn)業(yè)務的智能控制，通過將策略控制和各種業(yè)務鏈功能組合，可以針對用戶方便靈活地實現(xiàn)業(yè)務差異化功能。在數(shù)據(jù)中心，當計算和存儲資源虛擬化之后，用戶迫切希望網(wǎng)絡的虛擬化功能從數(shù)據(jù)中心內(nèi)部延伸到企業(yè)總部乃至各分支機構(gòu)，軟件定義的VPN業(yè)務將成為新的發(fā)展動向。在廣域網(wǎng)，分層的SDN控制器可以將IP層和光層資源進行聯(lián)合調(diào)度，優(yōu)化業(yè)務流量和流向，實現(xiàn)帶寬的動態(tài)分配，為用戶提供更加有保障的QoS服務和更靈活的計費策略。

　　SDN和NFV驅(qū)動通信網(wǎng)絡重構(gòu)

　　SDN從數(shù)據(jù)中心和園區(qū)網(wǎng)向電信網(wǎng)各層面深度擴展。隨著SDN在數(shù)據(jù)中心的成功部署，運營商開始考慮將現(xiàn)有電信網(wǎng)絡改造成SDN架構(gòu)。SDN通過集中控制簡化了網(wǎng)絡;在端到端的網(wǎng)絡資源被抽象之后，各種不同網(wǎng)元的轉(zhuǎn)發(fā)特性獲得統(tǒng)一，整個網(wǎng)絡更加容易適配，也更方便編程并迅速提供新的業(yè)務。為了實現(xiàn)跨層、跨域、跨廠家的互操作，SDN控制器將采用多層架構(gòu)。網(wǎng)絡中支持Openflow的白盒設(shè)備和現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)元將長期共存。SDN不僅在業(yè)務層和轉(zhuǎn)發(fā)層之間提供了靈活的控制，也為用戶接入和管理、數(shù)據(jù)中心和承載網(wǎng)絡、IP和光網(wǎng)絡之間提供了端到端的協(xié)作手段，實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡資源協(xié)調(diào)調(diào)度。

　　NFV從技術(shù)驗證轉(zhuǎn)向商業(yè)部署。為了采用通用硬件加軟件的方式實現(xiàn)各種網(wǎng)絡功能和虛擬化，運營商需要建設(shè)各種云計算基礎(chǔ)設(shè)施，即各種NFV邊際云。通用硬件包括各種基于X86架構(gòu)的服務器和以太網(wǎng)交換機等廉價設(shè)備，云計算的業(yè)務編排器在整個自動化管理中將起到重要作用。隨著計算、存儲和網(wǎng)絡的虛擬化，運營商的OSS系統(tǒng)也將更新?lián)Q代，新的OSS系統(tǒng)將充分利用軟件的自動化功能，使得改造后的業(yè)務流程將更加靈活，業(yè)務提供周期大幅縮短。各種網(wǎng)絡功能將以軟件方式交付給運營商，而網(wǎng)絡運營商只需要在云計算數(shù)據(jù)中心環(huán)境下安裝、運行并維護該軟件。

　　SDN面向網(wǎng)絡連接，NFV對應網(wǎng)絡功能。它們的核心都是在網(wǎng)絡中實現(xiàn)軟件和硬件分離，盡量采用標準的硬件和獨立開發(fā)的軟件。在業(yè)務提供方面，他們都與數(shù)據(jù)中心和云計算環(huán)境相關(guān)，并實現(xiàn)網(wǎng)絡業(yè)務的自動部署和管理。IT技術(shù)在很大程度上驅(qū)動著網(wǎng)絡向SDN和NFV演進。

　　云平臺助力網(wǎng)絡功能虛擬化、大數(shù)據(jù)提升客戶體驗

　　云是SDN/NFV的基礎(chǔ)，基于通用計算/存儲/網(wǎng)絡資源的NFVI云平臺將先行部署。結(jié)合OpenStack等業(yè)界主流開源平臺及ETSINFV的參考架構(gòu)，云平臺成為NFV的基礎(chǔ)設(shè)施，支持各類虛擬化的網(wǎng)元軟件。云平臺支持通用X86服務器，南向兼容集成各類傳統(tǒng)網(wǎng)絡交換產(chǎn)品和SDN等軟件化交換解決方案;同時北向遵循TOSCA標準，為vIMS、虛擬路由器等眾多網(wǎng)元的云化提供標準和依據(jù)，完成包括自動擴容和縮容、自動治愈、自動化部署等網(wǎng)元業(yè)務的生命周期管理。通過系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障根源分析，自動化NFVI管理運營在提升運維工作效率的同時，增加了業(yè)務運營的靈活性。

　　建設(shè)基于大數(shù)據(jù)分析的業(yè)務平臺成為趨勢，其分析能力將用于虛擬網(wǎng)絡業(yè)務的驗證、自動部署和管理。由于NFV從根本上打破原來封閉的電信設(shè)備體系，將其分解為多個層次，其中包括硬件、虛擬化管理、虛擬化電信網(wǎng)絡軟件、業(yè)務編排、系統(tǒng)集成等等，導致系統(tǒng)復雜度與管理難度大大提升。為此，基于大數(shù)據(jù)分析的業(yè)務策略控制，從提升客戶體驗入手，根據(jù)動態(tài)的信息來驅(qū)動合適的業(yè)務系統(tǒng)是NFVI的一個重要組成部分。系統(tǒng)可以分析用戶業(yè)務質(zhì)量數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，監(jiān)測網(wǎng)絡使用狀態(tài)和性能趨勢，幫助運營商實現(xiàn)新業(yè)務的快速開發(fā)和部署，從而達到幫助網(wǎng)絡運營商降低NFV實施復雜性和難度，提高業(yè)務系統(tǒng)可靠性與可用性，改善用戶體驗的目的。

　　軟件定義安全及自動化的安全防御，確保網(wǎng)絡更加可信和可靠

　　網(wǎng)絡功能的虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡，將推動實現(xiàn)軟件定義安全。軟件定義安全主要是通過軟件編程的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡安全功能和相關(guān)的API，并對它們進行智能化地編排和管理。通過軟件定義網(wǎng)絡的集中控制，安全管理員掌握全網(wǎng)的安全動態(tài)，實現(xiàn)根據(jù)需要啟動虛擬化的安全功能，監(jiān)控動態(tài)環(huán)境下全網(wǎng)中與安全事件相關(guān)的流量，進而對全網(wǎng)進行統(tǒng)一安全策略部署，以達到保障網(wǎng)絡安全的目的。

　　軟件定義網(wǎng)絡的自動化管理，將促進網(wǎng)絡安全防御的自動化。傳統(tǒng)網(wǎng)絡往往通過人工方式進行安全管理和防御，不能適應網(wǎng)絡資源管理自動化的安全需求。軟件定義網(wǎng)絡的自動化管理根據(jù)安全管理員設(shè)置的策略進行全網(wǎng)監(jiān)控，一旦檢測到安全威脅，系統(tǒng)就會產(chǎn)生一個告警，觸發(fā)安全功能模塊分析捕捉到的數(shù)據(jù)包，從而進一步產(chǎn)生更多的高級響應，最后網(wǎng)絡中的安全系統(tǒng)會快速處理此次檢測到的安全事件，達到網(wǎng)絡安全防御的目的。

　　網(wǎng)絡功能的虛擬化和軟件定義網(wǎng)絡的可編程、集中控制和大范圍自動化，將推動軟件定義安全的實現(xiàn)和促進網(wǎng)絡安全防御的自動化。

　　結(jié)束語

　　隨著網(wǎng)絡不斷向?qū)拵Щ?、移動化、泛在化和融合化演進，用戶的需求已從單一的語音業(yè)務向個性化、多樣化、專業(yè)化和體驗化的信息服務發(fā)展。通信網(wǎng)絡需以更低的成本提供超寬帶網(wǎng)絡，實現(xiàn)從接入層到傳送層的超寬帶業(yè)務承載，在提供可靠傳送的同時，以最低的總體成本，向用戶提供更高帶寬、更好質(zhì)量的寬帶業(yè)務;同時，在AllIP的前提下，充分利用SDN/NFV和云計算技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡架構(gòu)的優(yōu)化和創(chuàng)新，為信息通信業(yè)務、移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、物聯(lián)網(wǎng)等各種創(chuàng)新性業(yè)務提供保障和充分更好的用戶體驗。