20141030 工信部“软件定义”背景下电信核心网的“云化”演进

“软件定义”背景下电信核心网的“云化”演进【发布时间：2014年10月30日】【来源：电信研究院】【字体：大中小】

毋庸置疑，云计算是继互联网之后的又一次大的信息技术浪潮。云计算正在或已经成为信息产业的主旋律。进入2014年，似乎云计算已经不再像前几年那样火热，产业界对云计算的关注度已经被大数据、可穿戴等新的名词所超越，但这并不意味着云计算本身影响力的削弱，而是因为“云”已经成为ICT技术和服务领域的“常态”。产业界对待云计算不再是抱着疑虑和试探的态度，而是越来越务实地接纳它、拥抱它，不断去挖掘云计算中蕴藏的巨大价值。

2014年另外一个热的发烫的概念是：“软件定义一切”。软件可以定义世界(SDW)，软件似乎正在成为世界的核心和灵魂，成为信息消费的重要引擎和重要内容。对ICT

领域而言，软件定义一切涵盖ICT基础设施所有领域，包括软件定义网络、软件定义数据中心、软件定义存储、软件定义服务器等。

对电信行业自身来说，在网络技术更新、数据业务种类不断丰富、智能终端迅速普及的推动下，网络流量长期呈现高速增长的态势，为应对这一挑战，运营商不断的扩容网络，但由于数据类业务的经营者大多数情况下不是运营商而是内容提供商，导致网络投资增长与营收增长形成越来越大的剪刀差。未来流量仍将维持高速增长已成为业界共识，要避免剪刀差日益扩大，须考虑如何降低网络投资的增速，在这样的背景下，电信业务平台乃至电信网络的架构都在发生着深刻的变化。这其中，以IT资源的集中化、池化和弹性部署为主要特征的“云化”成为电信网络的显著发展演进趋势。特别是电信核心网的云化演进将引起电信技术体制的巨变。

1.电信网的构成的变化

传统意义上的电信网(telecommunication network)的定义为：构成多个用户相互通信的多个电信系统互连的通信体系，是人类实现远距离通信的重要基础设施，利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统，传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或其它信号。随着电信业务的不断丰富和技术的不断演进，电信网的内涵和外延都在发生着巨大的变化。现行的电信网络按照传统的概念定义大概具备如下的层级结构和要素构成。

以移动运营商网络为例，电信网络具备“1+4”的体系构成，即业务网（智能网、短信彩信网关、WAP）、核心网、承载网和传送网以及服务于四大网络的IT支撑系统。而随着电信网络“云化”的推进，电信网络呈现“管道化”、“平台化”和“开放化”，电信网络架构进一步扁平和“瘦身”，云时代的电信网络架构可进行如下方式表达：

网络控制与功能分离后的电信网络，依托统一的虚拟化IT资源，大致可以定义为新的“4+1”架构：基础网络部分、智能管道部分、能力开放部分、支撑与安全部分以及云计算资源（含数据中心）。可以说云计算已经成为当下电信网络资源的基础。

2.电信网的演进

传统电信网由终端设备、传输链路和交换设备三要素构成，运行时还应辅之以信令系统、通信协议以及相应的运行支撑系统。传统电信网的特点是：按业务建网，网络种类繁多，基础网有基于TDM技术的电话网，基于分组交换技术的X.25网、F.R网与ATM 网，业务网有E-mail网、EDI网、传真存储转发网、可视图文业务网、电报网、用户电报网等近10个覆盖全国的业务网。这些网中，除电话网是基于TDM技术外，其余全部是基于分组交换技术。这一阶段的技术特点是，两大技术（TDM与分组交换）并存，各自独立发展。不论是电路交换或分组交换，全部采用面向连接的工作方式。

随着因特网的迅猛发展，用户对新业务的需求不断增加，软交换网络应运而生。软交换网络采用业务与控制分离、承载与接入分离的思想，把传统交换机功能实体离散分布在网络之中。软交换网络是基于分组交换的网络，在原有电路交换机的基础上，将业务功能（业务提供）、控制功能（呼叫和信令控制）和接入功能（中继和用户接入）相分离，形成软交换网络的应用服务器、控制设备、信令网关和各种接入媒体网关。

IMS（IP多媒体子系统）是软交换网络的进一步研究和深化。IMS是一种全新的多媒体业务形式，它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。IMS 可以看作是一种新的软交换技术。IMS是下一代网络的核心技术，也是解决移动与固网融合，引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式。IMS不仅可以实现最初的VoIP业务，更重要的是IMS将更有效地对网络资源、用户资源及应用资源进行管理，提高网络的智能，使用户可以跨越各种网络并使用多种终端，感受融合的通信体验。IMS作为一个通信架构，开创了全新的电信商业模式，拓展了整个信息产业的发展空间。

下一代网络NGN（Next Generation Network），主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务，整合现有的市内固定电话、移动电话的基础上（统称FMC），增加多媒体数据服务及其他增值型服务。其中话音的交换将采用软交换技术，而平台的主要实现方式为IP技术，逐步实现统一通信。其中voip将是下一代网络中的一个重点。NGN是传统电信技术发展和演进的一个重要里程碑。从网络特征和网络发展上看，它源于传统智能网的业务和呼叫控制相分离的基本理念，并将承载网络分组化、用户接入多样化等网络技术思路在统一的网络体系结构下实现。因此，准确地说NGN并不是一场技术革命，而是一种网络体系的革命。它继承了现有电信技术的优势，以软交换为控制核心、以分组交换网络为传输平台、结合多种接入方式（包括固定网、

移动网等）的网络体系。NGN与现有技术相比具有明显的优势。

随着软件定义网络（Software Defined Network，SDN）的概念提出并被业界广为接受，传统的封闭性电信网络架构开始走向开放。SDN实际上并不是电信网自身演进路线的一个节点，也算不上一种新的网络技术，它的出现有其历史的必然性。

3.电信网的“软件定义”与“云化”

现有网络中，对流量的控制和转发都依赖于网络设备实现，且设备中集成了与业务特性紧耦合的操作系统和专用硬件，这些操作系统和专用硬件都是各个厂家自己开发和设计的。SDN是一种新型的网络架构，它的设计理念是将网络的控制平面与数据转发平面进行分离，从而通过集中的控制器中的软件平台去实现可编程化控制底层硬件，实现对网络资源灵活的按需调配。在SDN网络中，网络设备只负责单纯的数据转发，可以采用通用的硬件。而原来负责控制的操作系统将提炼为独立的网络操作系统，负责对不同业务特性进行适配，而且网络操作系统和业务特性以及硬件设备之间的通信都可以通过编程实现。

SDN是电信网络从封闭到开放的重要起点，更将电信网络资源、计算资源的自动化部署能力进行了革命性的提升。SDN技术理念与云计算的理念非常类似，这也使得电信网络开始进入“云计算化”时代。SDN同时是一个非常宽泛的概念，数据中心可以SDN，承载网络可以SDN，甚至光传输网络也可以SDN。

电信网络的“软件定义”与“云化”主要体现在：

一、基础硬件平台的主要变化是引入可编程特性，无论是转发设备，还是计算及存储平台，新的硬件在保证性能的前提下，提供可编程的逻辑内核和易于调用的应用接口，以实现与业务无关的资源池化能力。

二、在基础硬件之上加载虚拟化和云计算平台软件，它如同运行在电信网络之上的操作系统，对计算、存储、网络等网络资源进行管理和调度，并为上层业务功能提供开放的运行环境。云平台软件必须具备高度的开放性，向下支持多种硬件共存的异构网络环境，向上提供健康的生态系统。

三、NFV（网络功能虚拟化，并不是必须）架构将硬件、中间件与软件实现解耦，因此各类上层业务和功能作为软件模块能够进行灵活的集成与部署。这一目标架构对现网传统电信业务、未来的ICT业务均能够实现更高效的支撑，开放平台的引入则对网络OAM带来了一场新的革命。