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重构网络架构,唤醒网络原力

2017-02-03 文/华为运营商BG网络架构转型部部长 袁博

从1876年电话发明到现在,140年时间中,通信网络从窄带变成宽带、从固定扩展到无线、从TDM演进到IP、从单一话音业务发展到基于互联网的各种数字化业务,可以说发生了翻天覆地的变化。通信服务也已经渗透到各行各业和人们生活的点点滴滴之中,社会经济的各个侧面都折射出通信技术进步所带来的巨大能量。

运营商网络转型的4大驱动力

进入21世纪,曾经承载了整个行业多年心血、沉淀了数万亿美元资产的通信网络却显得有些步履蹒跚,运营商面临着收入增长放缓、用户ARPU增长乏力、运营效率低、新业务上线周期长,以及无法快速满足多变的用户需求等诸多困境。传统语音和短信业务的利润正逐渐被新一代的数字业务侵蚀,同时还面临着OTT厂商的激烈竞争。

如何迎接这些挑战、并在日益白热化的商业竞争中存活下来,是当今运营商所要面对的生死攸关的问题。求变,已经是全行业的共识,彻底的变革需要从运营商的核心 网络转型开始;同时,有4大驱动力迫使运营商进行ICT网络转型。

业务驱动

云服务、视频(尤其是高清视频)、VR/AR/MR、物联网以及5G等新应用将是未来运营商的主流业务。运营商网络将承载这些业务,同时满足不同业务对网络多样化的需求,例如超低时延、高带宽、高可靠性、巨量的并发连接数、无缝连接、高安全、快速业务发放以及易于在线快速定制化等。

体验驱动

运营商提供的ICT数字业务要能满足实时(Real-time)、按需(On-demand)、全在线(All-online)、服务自助(DIY)和社交化(Social)的用户体验,而传统的网络架构显然难以支撑这些体验需求。

运维驱动

运营商渴望未来的网络能够更加智能和弹性,用自动化分发和部署来取代手工配置,以实现敏捷运维;同时,也要能实时和自动地调整网络的资源分配,实现弹性扩/缩容以及自动故障隔离和自愈;另外,由于在业务创新上很难与OTT抗衡,运营商还希望能通过整合并开放其网络能力来吸引第三方合作伙伴(包括OTT),一起进行业务创新,并通过新一代的运营平台和数字市场把这些业务提供给企业和最终用户,满足用户的ROADS体验,从而打造一个完整的生态系统。但运营商传统的网络架构显然无法支撑未来的运营平台,因为在传统的网络架构下,很难统一、动态地调整和改变网元的性能和配置,第三方合作伙伴也无法有效地调用运营商网络能力来进行业务创新。

TCO/TVO驱动

运营商不仅面临着收入增长放缓的困扰,随着数据流量的指数级增长,其还需要持续加大基础设施投资,而这必然也会导致TCO的急剧增长;同时,传统网络的资源利用率却又相对低下,扩容成本变得越来越高,使得运营商难以为继。所以,运营商迫切希望通过网络转型来最大化投资回报率(ROI)和总体拥有价值(TVO),并提升其网络资源利用率。

网络转型重新释放基础设施价值

运营商网络转型的核心是重新释放其网络基础设施的巨大价值,通过SDN/NFV和云计算技术对网络进行软件化和云化改造,使之具备敏捷、开放和自动化的特性,成为业务的高效使能平台,并支撑无缝的业务体验。网络转型的本质是一种基于云计算、超越连接本身的商业模式转型,旨在帮助运营商抓住战略机遇,从单纯提供网络基础设施服务转向提供云服务,从而充分发挥自身网络能力的优势,打造一个全新的电信业。未来,运营商不仅仅可以提供IaaS服务,还可以提供PaaS和SaaS服务,用户只需按需付费即可。当然,运营商的网络转型是一个浩大的工程,将包含业务转型、架构转型、网络转型和运营转型。

架构转型

运营商将以数据中心为核心来重构整个ICT网络的基础设施。未来的目标网络架构将是以数据中心为核心的云化架构。在此架构下,信息的存储、处理和交换,以及业务处理和交易都将在数据中心内进行。数据中心也将成为未来的“电话交换机”。

未来的数据中心将是分布式的云数据中心,通过云计算和SDN技术对传统数据中心基础架构进行了改造。它以物理分散和逻辑统一为核心思想,在数据中心内的物理资源虚拟化后,进一步地逻辑池化,并且逻辑资源池可以跨多个数据中心。在逻辑资源池上提供虚拟的数据中心(vDC)给用户或租户使用,从而将离散、分层和异构的多个数据中心联结成新的分布式云数据中心。分布式云数据中心实现了开放弹性的架构,通过SDN云网协同解决了跨数据中心的资源统一调度,提高了资源使用效率,降低了管理的复杂度,改善了用户体验。云数据中心不仅将承载电信云,也将支持运营商私有云和公有云业务,实现融合、统一的ICT架构。

网络转型

网络转型是通过SDN和NFV技术在云化数据中心的基础架构上构建敏捷、开放、自动化的运营商网络。

SDN让转发与控制面分离,实现集中控制,使能全网统一管理,来保证更好的网络资源配置和更高的效率。通过SDN控制器和北向的协同器以及SDN应用,可以在DC内、DC互联、接入网和广域网等网络实现端到端的业务快速部署和网络自动化。SDN构建起一个软件化可编程、面向应用的、开放的智能网络。

NFV通过软硬件解耦实现网元的软件化。虚拟化的软件实体(VNF)运行在统一的基于云数据中心的NFV架构(NFVI)上。NFV管理系统与协同器(MANO)能在云化架构上实现物理和虚拟资源的统一编排和生命周期管理。

SDN和NFV相结合,实现了网络和网元功能的软件化——能够更快地实现新业务的开发与部署;能够基于现网业务流量来进行网络的自动化部署和弹性扩缩容;能够通过故障隔离和故障自愈来实现系统的自治管理等。网络资源的使用率得到提升,部署与运维效率得到改善,业务上线时间得到缩短,网络的关键能力也能更好地开放给第三方合作伙伴和开发者,这对未来新的商业模式将起到至关重要的支撑作用。

运营转型

运营转型不仅仅局限于提供在线客户服务和在线销售,同时也要满足以客户需求为导向的流程转型。运营商传统的商业模式将被数字化和互联网化趋势重新塑造。新型、敏捷的数字化运营模式将协同业务运营和基础设施运维管理来使能一个开放的数字化生态系统,并满足ROADS式业务体验。运营转型将提供一个灵活的一切即服务模型,以满足快节奏和个性化的用户需求。大数据将在数据驱动决策和智能运营方面扮演关键角色。

运营商的下一代数字化运营系统将不仅仅是一个平台或软硬件产品,其能为不同的使用者呈现差异化的功能视图。

对于用户而言,下一代运营系统是类似于“电商”的平台,用户可以根据自身需要选购并定制相应的数字服务和产品,包括运营商的产品或其他第三方的产品。

对于运营商自身来说,下一代运营系统能帮助其通过敏捷运营实现业务开发和运营目标,例如开发新业务、开展市场营销活动或提供新的解决方案等;对于商业合作伙伴来说,下一代运营系统是“渠道”,也是业务发展和开发平台(通过运营商网络能力开放API的调用)。

所以,下一代运营系统实际上是一个面向运营商、合作伙伴和最终用户的商业使能系统;同时,其还要支持全网端到端的业务和资源编排与协同,使能全网资源的生命周期、决策和工作流管理,使能基础设施运维的自动化。

网络转型不可能一蹴而就

以终为始,运营商ICT网络转型将是一个长期的过程,需要围绕下面3个核心目标进行考虑:

首先,速度“觉醒”:加速新业务上线速度(TTM),从传统几个月才能完成新业务上线缩短到几天就能完成一个新业务的上线;提升用户需求响应速度,用户业务订购 和修改在线完成、即时生效;缩短业务创新周期,让更多创新业务在网络上快速实现。

其次,功能“觉醒”:加大网络能力开放上的表现,对外提供统一、丰富的开放API接口,使能第三方应用灵活调用,实现网络能力变现、收入提升和业务创新。

第三,效率“觉醒”:提升网络资源利用率,优化网络流量调度,最终节省TCO;通过集中化和自动化工具平台引入高效IT运维模式,提升网络运维效率,从而有效降低OPEX。

要实现这3大“觉醒”目标,充分达到释放网络潜力的目标,让商业成功成为转型投资的最佳回报,需要运营商有策略、分阶段地逐步实施。

运营商网络转型四步走

第一步,从业务规划和体验规划开始

业务规划主要是梳理运营商未来的主营业务,并根据其商业价值、可行性以及与运营商战略目标的匹配度给出一个路线图;同时,对相关业务的用户量也要有个预测。而业务确定后,还需要通过体验规划识别出影响这些业务体验的主要KQI,并分解到KPI。这些都将作为后期网络架构设计和演进规划的关键输入。

第二步,对云数据中心的分级规划和设计

未来,运营商ICT网络的架构将是一个包含多级分布式云数据中心的逻辑层次体系,一般来说将涵盖中心数据中心、区域数据中心和本地数据中心3级,每级数据中心承载不同的业务,满足不同的用户体验诉求。前期体验规划给出的KPI(时延和带宽等)将作为数据中心选址和分级设计的重要依据。除此之外,还要考虑现网网元的部署情况、网络拓扑与流量、城市与人口、2G/3G/4G覆盖率,以及自然灾害分布等因素。

中心数据中心一般是集团使用,主要承载集约化运营业务,例如运营商的公有云业务和集约化IT等;区域数据中心承载有属地化需求和计算敏感类业务,例如政企云、VAS以及省份或子网IT,另外控制面和信令面网元也可以集中部署在区域数据中心;本地数据中心主要部署转发敏感类网元(时延要求较高),用户面网元要下沉到地市,以尽量靠近最终用户,满足用户对高清视频等业务的体验诉求。

当然,上述3级的划分只是个参考架构,并非一成不变的。根据运营商网络的具体情况也可以规划为2级、甚至可以是4级。例如,一些对转发极度敏感(时延要求极高)的用户面网元还可以继续下沉到边缘数据中心,来满足未来用户业务的极致体验诉求。

最终,基于SDN的城域网和骨干网将把这些数据中心连接起来,构建一个端到端的敏捷网络。规划完成后,就是对云数据中心设施(NFVI以及“风火水电”等)的选型和设计,保证电信级的性能。

第三步,对运行在云数据中心上的VNF进行演进规划

演进路线需要结合业务规划、技术成熟度、用户量预测和现网设备的生命周期分析等进行综合考虑,如果现网已有相关传统设备,VNF的引入必须结合传统设备的逐步退网来实施,以保证运营商对现网的投资最大化以及业务的平滑迁移。对SDN的部署来说,其引入策略为:DCN→DCI→CloudVPN→SDN-WAN,然后是从Overlay往Underlay发展,从而实现网络控制的集中化和自动化,打造灵活、可编程的网络。

第四步,结合SDN/NFV的引入,开始下一代运营平台的建设

下一代运营平台的建设中IES首当其冲,以便率先实现全网业务和资源的端到端编排与协同,支撑运维管理。转型的最后将实现运营商网络的全面云化。

不积跬步,无以致千里。为实现网络原力觉醒,未来网络架构转型不可能一蹴而就,运营商需要以分阶段的形式逐步深入网络转型,渐进式地提升网络架构的弹性和网络运维的敏捷程度,并构建与此相关的组织与能力。

华为基于在电信网络和IT市场上的几十年经验,早在2012年就提出面向“全面云化”的未来网络目标架构——“软件定义的电信网络SoftCOM(Software Defined Telecom)”,旨在构建一个统一、开放的ICT基础设施架构,助力运营商实现包括设备云化、网络云化、业务云化和运营云化的目标。

在试点商用方面,截止到目前,华为已与全球众多领先运营商在网络转型的多个领域开展了成功的SDN和NFV商用部署,并在全球建设了多个开放实验室(OpenLab),积极参加开源组织和生态开放建设,期待与行业紧密协作、合作共赢,共同打造新型的未来网络,让复苏的网络原力成为运营商数字化转型的强大引擎。

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