网络的云化、IPv6化和全光化

网络的云化、IPv6化和全光化

工信部科技委常务副主任、中国电信集团科技委主任 韦乐平

网络的全光化不仅是梦想,更是唯一靠谱的出路!云网融合正成为主旋律,它有四大原则:网是基础、云为核心、网随云动、云网一体。

今天的网络处在一个关键变革时期,从用户侧看,随着大数据、云、AR/VR等新型应用的兴起,对网络提出了新的要求,同时也意味着更多的新市场、新机遇。从竞争上看,市场的格局在以惊人的速度发生转变,运营商仍然是最重要的网络服务提供商,但其传统的运营模式以及其地位都在遭受新玩家的挑战。从产业上看,传统的人口红利已经趋于饱和,传统的运营模式、收入结构也应该随之转型,并从粗放式经营走向精细化、精准化经营。

面对未来巨大的不确定性,运营商的网络中仍然存在很多有待探索的问题,其中有两个比较关键的问题:1)云和网应该如何协同?2)承载一切业务的全光网应该如何演进?

网络的云化和IPv6化

在全球各行各业纷纷进入数字化转型和国内新基建战略的背景下,云网融合已经成为通信基础设施、新技术基础设施和算力基础设施之间的粘合剂。根据IDC预测,到2025年,中国90%以上的应用将迁移到云上,数据中心将全面云化。作为支撑应用的网络,实现网随云动就是云化的最大驱动力。同时,传统封闭刚性的网络只有通过云化才能实现弹性资源分配、敏捷灵活组网、自动智能运行等目标。

目前云网融合正成为主旋律,为赋能数字化转型,中国电信致力于构建“网是基础,云为核心,网随云动,云网一体”的数字化基础设施,积极推进云网融合发展实践。

云网融合发展有三个阶段

第一阶段:云网协同(Coordination),即云和网基本彼此独立,通过两者功能层“对接”实现业务自动化开通和加载,向客户提供一站式服务。中国电信依托全国6000+的边缘机房、5万+综合接入局所,部署广泛覆盖的边缘基础设施,按需就近部署边缘计算节点和UPF设备,充分发挥云边各自优势,打造便捷可靠的边缘服务能力,协同提供综合数字化解决方案。

第二阶段:云网融合(Convergence),即云和网在逻辑架构和通用组件上逐渐趋同,在资源和能力上产生“物理反应”。中国电信通过Underlay和Overlay协同,依托天翼云广泛分布的云资源节点和中国电信通达全球的丰富网络资源,为用户提供快捷组网,专线入云、多云互联的云网融合服务,具有广覆盖、易接入、高性能、安全可靠、灵活组网、简便运维的特点。

第三阶段:云网一体(Integration),即在物理和逻辑层面均发生“化学反应”。从应用视角,不再看到计算、存储和网络三大资源的差异。中国电信基于运营商网络安全优势,以及推出了“云堤”抗DDOS产品,打造了涵盖终端安全、网络安全和云内安全的云网一体的安全能力。

要实现云网融合的一项关键技术就是IPv6,中国运营商IPv6网络已经基本形成了端到端、互联互通的IPv6网络体系,然而IPv6的流量占比还是太低。流量占比上不去,谈网络IPv6化就是纸上谈兵。因此,网络IPv6化的关键在于流量的提升,流量提升的关键在于应用和网站的IPv6化。在IPv6网络之上,近年来围绕云时代的创新业务诉求,产业各方通过充分发挥IPv6报文扩展空间大的优势,催生了系列创新协议如SRv6、随流检测、APN6等,为众多商业模式和商业价值上的创新奠定了基础。

网络的全光化

容量是网络迈向全光的最大驱动力,容量的需求和提升永无止境,预计2023年中国电信传送网总容量将突破1.8P/s。在需求侧,视频成为第一流量,流量接近骨干网的三分之二,4K/8K超高清和VR/AR等大视频的崛起加剧对带宽需求;其他潜在新需求正在浮出水面,包括云计算、大数据、自动驾驶等,一旦形成规模不仅将对带宽提出更高要求,对于网络时延、可用率都将提出更加严格的要求。在供给侧,从1977年全球第一个速率为45Mbps的干线光传输系统在美国东北走廊开通商用起,到2020年48波400Gbps系统试商用为止,43年光通信容量提升了约42万倍,相当年增速35%。网络的全光化不仅是梦想,也是唯一靠谱的出路!

事实上,网络的全光化已经成为全球趋势,具体分为两个阶段:全光网1.0时代(全光纤网)和全光网2.0时代(全光自动调度)。

就全光网1.0而言,全球FTTH渗透率大约40%,还有很大的发展空间,而中国FTTH进展更加领先,家庭渗透率已经高达85%,更大的增长空间来自于从FTTH(Home)延伸至FTTR(Room)和FTTD(Desk)乃至FTTT(Thing),即从家门口或信息箱到屋子、桌面乃至各种终端,以及随着运营商的业务范围逐步从2C转向2B,光纤到园区从FTTO(Office)延伸至FTTC(Campus)和FTTF(Factory)乃至车间逐步成为未来重要的光网络新兴市场。

对于进入企业市场,工业光网将有非常广泛应用。光网络从FTTH/O承载层向工业互联网应用层延伸,比特管道经适度改造正演变为业务管道。具体有三个阶段:

  • 1.0阶段:面向中小企业,适配多种工业接口进行一般性承载业务如:视频监控,办公网等;
  • 2.0阶段:基于切片功能实现多业务差异化承载,对关键业务进行安全隔离,适配多工业协议;
  • 3.0阶段:采用新型全光网络架构,实现云边协同,大幅提升确定性、安全性,进入大企业的关键生产系统应用中;

在拓展全光网1.0边际的同时,我们今天也正在迈入全光网2.0时代,首先从长江中下游开启。2017年,中国电信首先在长江中下游地区的江苏、浙江、上海、湖北、安徽、江西6省市的21个节点,建成了一张规模空前的WDM ASON骨干网络,率先实现了中国骨干网络由全光1.0向全光2.0迈进的新时代。长江中下游全光骨干网络建成后,中国电信又相继建成了华北、华南、东北、西南、西北区域干线光网络,通过分大区ROADM网络实现了国内的光传送覆盖。今年7月,中国电信完成了长江中下游全光干线和华北区域全光干线的一体化合并和验收工作,该网络合并后成为全球区域覆盖最广、节点数量最大、业务链路最多的全光智能WSON网络,大大提升跨区域业务发放效率和网络可靠性。

中国电信全光骨干网2.0的覆盖、规模均位列全球之首。据介绍,中国电信五大区域骨干网系统总长达22万公里,包括470个ROADM节点、2357个OA节点,网络总容量达590T;5039条100G(10万兆),区域WSON控制,恢复时间小于2分钟,光层直达,时延小于30毫秒。

展望:不惧变革,团结产业,拥抱未来

过去40年间,中国运营商对于中国的网络做出了巨大贡献,为中国的经济腾飞提供了坚实的数字基座,是促进中国互联网繁荣的重要基石。2020年的疫情更加体现出中国网络基础设施的可靠和优越,这一切都是中国通信人的勋章。但同时,我们也应该看到,未来存在着大量的不确定性和挑战,此时此刻,业界更有必要团结起来,主动拥抱变革,求同存异,统一诸如IPv6等产业代际节奏,共同构筑完整、健康的产业生态环境,推动中国网络产业健康发展,为中国未来40年的经济腾飞提供坚实保障。