【编者按】 为推动产业链融合发展，加快数字中国建设，赋能数字经济，中国通信企业协会与江苏未来网络集团有限公司联合开设“未来网络技术产业化应用”专栏，对未来网络关键技术及场景化解决方案等进行跟踪研判与应用分析，为行业发展提供参考及建议。
基于CENI的切片网络
1、 切片网络的技术背景及优势
谈及切片网络或网络切片技术，这一概念实为网络技术演进历程中的自然产物。具体来说，网络切片技术的提出和深入研究可以追溯到2015年左右，彼时，物联网的蓬勃兴起、云计算的日益普及以及大数据处理的飞速发展，对网络资源的灵活性和高效性都提出了更高要求。而网络切片技术作为一种能够满足这些需求的创新方案，逐渐进入了大众的视野。值得关注的是，切片网络的发展得益于四项关键技术，分别为SDN、NFV、云计算和虚拟化、5G网络。
软件定义网络（SDN）：SDN技术实现了网络控制平面与数据平面的分离，使得网络控制更加灵活和可编程。这为网络切片提供了动态编程和灵活控制的能力，使得网络资源可以根据需求进行灵活划分和管理。
网络功能虚拟化（NFV）：NFV技术将网络功能以软件的形式实现，并在通用硬件上运行。这使得网络功能不再依赖于专用硬件设备，而是可以根据需求进行动态部署和调整。NFV为网络切片提供了将网络资源虚拟化为多个独立切片的能力。
云计算和虚拟化技术：云计算和虚拟化技术的发展为网络切片提供了强大的技术支持。通过虚拟化技术，可以将网络资源封装成一个独立的虚拟环境，为不同的业务类型或行业用户提供定制化的网络服务。
5G网络：5G网络架构的演进，特别是SBA架构和SDN技术的引入，为网络切片提供了重要的技术支撑。SBA架构实现了移动通信系统软硬件的解耦，使得网络更加灵活，能够更好地满足不同场景的用户需求。而SDN技术则通过软件定义网络的方式，实现了网络资源的集中控制和动态调整。
这几项技术在网络架构演进以及行业数字化转型需求等多重背景下逐步发展和成熟，推动网络切片技术进入商用阶段。切片网络的优势主要体现在以下几个方面：
高度可定制：切片网络能够根据不同应用场景和服务需求，灵活地配置网络资源和服务，包括带宽、计算资源、存储资源等，以满足多样化的业务需求。
提高资源利用率：通过切片，可以实现网络资源的共享和多重利用，从而提高网络资源的利用效率。例如，不同的切片可以在同一物理网络基础架构上提供多个服务，减少资源浪费。
降低成本：切片网络的部署可以基于软件实现，规避了对物理基础设施的改造与长期维护需求，从而降低了网络建设和维护的成本。此外，切片技术还允许运营商根据实际需求灵活调整网络资源，避免过度投资。
2、 广域切片网络的困境
切片网络商用化起步于2020年，行业内多家具备深厚技术实力和丰富底蕴的厂商积极响应，相继推出了各自的切片网络产品。这些先行企业主要聚焦于提供定制化的局域网络解决方案，借助虚拟化技术的强大支撑，它们能够为用户构建多个可自主定制和编辑的网络环境。然而，在广域网络领域，由于基础设施、技术成熟度、市场需求等多方面条件的制约，广域切片网络产品则相对匮乏。
广域网络的构建与维护相较于局域网络来说，成本高昂且技术难度大，这主要是因为其覆盖范围广、基础设施复杂。因此，这类任务往往只能交由具备雄厚实力的骨干级运营商来承担。然而，由于运营商网络承载了巨大的数据传输量和省际间的关键通信业务，网络负荷极高，这极大地增加了在广域网络环境中实施新技术（如切片网络）的可行性验证难度。尽管切片网络技术在实验室和特定环境下已经取得了显著进展，但在实际广域网络中的有效验证和应用仍面临诸多未知和挑战。
相较于企业客户，骨干级运营商对切片网络技术的需求更为迫切和多样化。原因则在于运营商需要支持各种类型的用户业务，每种业务对网络性能的需求各不相同。例如，家庭宽带用户主要关注带宽的经济性和充足性；电竞爱好者则对网络的低时延有着极高的要求；数据中心业务则同时追求高带宽、低时延和高可靠性；而算力协同业务更是对带宽、时延、抖动及可靠性等所有关键性能指标都提出了严格的标准。在当前的商用网络环境中，虽然VPN、HQoS等技术手段被广泛应用于业务隔离和服务质量保障，但在精确控制时延、抖动等关键参数方面，仍存在明显的不足和局限性。
3、 切片网络的广域网验证
切片网络的广域网验证，必须构建在一个覆盖全国乃至全球的网络基础设施之上，以确保测试的全面性和代表性，从而准确评估切片网络在真实应用中的性能与可行性。我国打造了一个大科学装置——未来网络试验设施（CENI），已完成覆盖全国40个核心城市、133个边缘节点的基础设施建设，整套系统网络架构共三层：
物理层：CENI的物理层依托覆盖全国的高速公路网，建设了总长3.4余万公里的光纤链路，为数据的快速、稳定传输提供了坚实的物理基础。
光传输层：CENI的光传输层使用OTN系统，可支持单波100G，80x100G的整体传输性能。CENI的光传输层具有良好的扩展性，未来可平滑升级到单波400G。
数据通信层：CENI的数据通信层采用了具备自主知识产权的未来网络服务定制技术体系（SCN）。该SCN体系主要涵盖了四大关键技术：其一为大脑级的网络操作系统，负责整体调度与管理；其二为确定性网络技术，确保数据传输的稳定性和时效性；其三为多云互联技术，实现跨云平台的无缝连接与交互；其四为智驱安全技术，为网络通信提供智能化的安全防护。
这四项关键技术加载在CENI上，构成了超越传统互联网网络的4大能力：
分钟级的按需定制网络服务能力：CENI可以基于SCN架构按需定制带宽、路由、时延、抖动等多个维度的指标，实现业务分钟级自动化开通；
微秒级的确定性网络服务能力：不同于传统互联网技术的“尽力而为”的转发特点，CENI可以通过确定性网络技术提供准时准确、确定性的转发能力,与传统互联网链路相比时延更小、抖动更低，更少丢包。
千万级的多云互联能力：CENI将异构、不同厂商的公有云、私有云、行业云进行互联，并实现标准化和统一化，为算网调度和协同提供有力支撑。
智驱安全网络防护能力：CENI通过智驱安全一体化的未来网络新架构，可以实现“TB”级别的抗DDOS攻击能力。
4、 基于CENI的切片网络
面向具体的用户和业务，CENI能够通过SCN服务架构以切片网络的形式提供服务。根据不同用户和业务的个性化需求，CENI创建的切片网络可以基于如城市节点、组网拓扑、带宽、时延、抖动等，提供一张独立的、隔离的、安全的、指标满足需求的定制切片网络。同时CENI还部署了大网级的网络操作系统，在给用户提供独立定制切片网络资源的同时，还能够提供相对应的切片网络操作系统，形成一张完整的可管控的独立网络。
这切片网络的服务模式彻底颠覆了传统运营商提供的孤立、点对点式网络专线线路，它构建在一个更为灵活、互联互通的网络基础设施之上，实现了网络资源的动态分配与高效利用。
基于CENI的切片网络技术核心是按需定制的网络服务，CENI选用了SRv6和SR-TE技术作为核心为用户构建不同的网络切片。
SR-TE是一种利用SR（Segment Routing）作为控制协议的TE（Traffic Engineering）隧道技术，而SRv6则是基于IPv6转发平面的SR技术。通过运用SR-TE和SRv6，即分段路由技术，可以将原本复杂的路由路径简化为一条明确的显式路径。这一过程中，网络架构被简化为两个核心组成部分：网络控制器和网络转发器。网络控制器负责计算隧道的转发路径，并将与路径严格对应的标签栈下发给转发器；转发器则通过BGP-LS（Border Gateway Protocol - Link State）与控制器建立邻居关系，并将其IGP协议信息上报给控制器。转发器根据控制器的指令执行转发操作，而控制器由于拥有全局拓扑信息，能够更有效地基于SPF（Shortest Path First）算法进行最优路径规划。
相较于传统互联网运营商所使用的MPLS（Multi-Protocol Label Switching）技术，这一方案既能简化当前的MPLS标签分发网络，又能直接兼容并应用MPLS架构。在流量调度与保障方面，与传统MPLS网络所使用的RSVP-TE技术相比，SR-TE技术更侧重于减轻转发器的性能负担，将大部分计算工作转移到网络控制器上，使转发器能够专注于其基本的发送和转发任务。
如此一来，切片网络便能够根据业务所需的带宽、时延、抖动、丢包等指标项进行匹配优化，通过网络操作系统进行路径规划，为业务选取最适合的传输路径。例如行业客户X需要开通北京、南京、广州三地的网络业务，通过传统运营商的服务方式，客户需要开通北京-南京、北京-广州、广州-南京的三条P2P链路，而通过CENI的切片网络服务，用户可以通过大网级网络操作系统的界面，通过分钟级按需定制网络服务能力，选中购买的北京、南京、广州节点，规划好访问控制列表，在1分钟内便可以完成上述城市节点的业务开通，无需繁琐地进行网络拓扑构建。类似于导航软件中的操作习惯，选定起始点和终点，系统自动根据路程、花费时间、拥堵情况等进行多种路径的规划匹配，为用户提供多种出行方案。
5、 切片网络的实践案例
江苏未来网络集团负责CENI的运营和产业化，专注于为用户提供更便捷、高效的CENI开放共享服务。截至目前，CENI的切片网络技术已成功赋能众多创新应用，实现了高效承载。以下，筛选了一系列代表性的切片网络应用案例进行介绍和展示。
5.1 算力协同网切片
依托CENI，未来网络与某家国内头部IDC服务商展开了深度合作。该服务商在全国布局了超过20个数据中心节点，构建起了广泛的数字基础设施网络。为了进一步强化这些数据中心之间的互联互通与算力资源的高效协同，未来网络利用CENI的核心能力，为其量身打造了一张高效的算力协同网络切片。这张网络切片不仅实现了全国范围内数据中心的无缝对接，更凭借CENI确定性网络能力保障了跨城市算力调度的精准与高效。此外，CENI的分钟级服务开通能力，为快速接入新增数据中心提供了高度便捷性，同时，其灵活弹性的网络定制方案，完美适配了服务商对于网络架构动态调整与优化的需求。
5.2 工业互联网外网切片
基于广大工业企业在数字化转型与升级过程中面临的痛点与需求，未来网络利用工业互联外网切片帮助企业实现设备云端互联、多协议数据采集与转换、多云业务统一部署、标识解析应用实践等，为企业数字化转型之路铺设了坚实的基石。目前，工业互联网外网切片网络已经连接超1800家企业，平台接入设备总数2200余个。更令人振奋的是，该切片网络已顺利对接国家二级标识解析节点，标志着该切片具备了审核标识解析标识前缀的能力，可以为企业的数字化转型提供更加坚实可靠的支撑。
6、 结束语
切片网络作为未来网络架构的重要组成部分，凭借其高度可定制、资源利用高效、成本效益的突出优势，正在逐步改变网络服务的格局。展望未来，随着技术的不断进步和应用场景的持续拓展，切片网络将在更多领域发挥关键作用，推动构建更加高效、智能、安全的网络生态。同时，江苏未来网络集团将继续基于国家大科学装置CENI，发挥其在网络技术创新与验证方面的引领作用，为我国乃至全球的网络技术发展贡献重要力量。
（本文由江苏未来网络集团供稿）