1.2 云网络发展的推动力

1.2.1 智慧服务对网络的内在需求

随着云服务的发展成熟，云的规模也日益庞大起来。大规模的云系统直接导致承载它的数据中心规模快速增长，基础网络的复杂性日趋增高，可维护性逐渐降低。大量专用高性能网络设备的持续投入也使得其对能源的消耗越来越大。如今，能源消耗已经成为数据中心的主要问题之一，尤其是特大型数据中心，电力消耗已经成为主要的运营支出。Facebook发起的Open Compute项目对云计算数据中心内部的网络软/硬件设备选型做出了新的定义，优化了计算节点和网络节点的部署，使相关的数据中心在同等工作负载的情况下减少了38%的能源消耗，同时减少了24%的建设支出。

另外，云规模的扩大也使得云上的虚拟环境越来越复杂，数量庞大的虚拟机系统之间有着各种各样的虚拟网络连接，全部叠加在同一个云基础设施之上。与此同时，云上所提供的智慧云服务需求也越来越灵活，用户已经不再满足于保障现有的通信能力，而是要求在网络上有更多精细化的功能被开放出来以供使用。这要求云上网络在保障传统通信功能的基础上，逐步打通与下层基础网络之间的关系，提供深度、高效、多样的网络服务。

云的服务模式将大量分布式的高性价比的计算、网络和存储资源集成管理，以支持各种应用软件，通过互联网向广大用户提供优质低价服务。如上文所述，在云网络的方向上，如何大幅度提高应用软件的网络互联能力并降低费用，将应用软件简化为服务，依然是一个前沿课题。研究这一课题的目的是进一步降低最终用户使用这些软件服务的门槛，促进各行各业更多地采用云服务，提高效益和支持创新。

云智慧服务规模的急剧增加也同时带来了部署、运营和维护上的新挑战。譬如，在一个大规模云中快速部署多套智慧服务，在多租户之间平衡公平性，有效率地回收不被使用的资源以达到节能和减小运营成本的目的，使用云化的思维看待已有的物理资源，从1:N的虚拟化演变成1:1的资源抽象表达，并进一步借助云上虚拟资源操作思路对物理资源进行管理。

1.2.2 智慧云网络的目标

云计算以虚拟化技术为基础，以网络为载体，整合大规模可扩展的计算、存储、数据及应用等分布式资源，实现了对系统多层次的虚拟化与抽象。云计算融合了计算机硬件、软件及通信网络等技术，将人们带入了一个全新的计算时代，并将打造一个全新的产业格局。与此同时，移动设备、无线通信及普适计算等领域与云计算相互影响，使云网络逐渐形成了以异构接入网为传输介质、以移动设备为客户端的新发展趋势。

目前，从产业的发展看，包括移动网络、固定网络、互联网、传感网及广电网络在内的各种网络正在走向融合。云网络的根本目标是在无线网络环境下实现数据传输和资源共享，使用户在任何时间、任何地点都可以便捷地访问云计算资源，获取所需要的信息和服务。在云下网层面，实现各种网络、各种设备的互联互通，目标与物联网的愿景类似。在云上网层面，则要满足用户对业务个性化、普适化，以及无处不在的需求，这种网络向应用的扩展，也就是泛在网研究的范畴。这需要更深入地实现业务平台的网络化、运营的集成化、资源的协同化，以及服务的智慧化。

目前，异构的云网络系统由于技术架构和管理运营等方面的差异，即使存在很多共性，也难以相互影响、相互融合，使分布广泛的计算、存储和网络资源无法真正地被移动用户有效使用。其原因在于系统架构的局限性，目前的云网络系统叠加在各自资源提供商构建的基础设施和网络上，因此形成了一个个孤岛型的资源域，缺乏真正开放共享的云网络环境。针对这些问题，现有的研究还都是以打补丁的方式去独立解决，还缺乏一整套系统性的体系框架。传统业务系统存在固有的局限性，业务系统更多关注信令层和传输层之上的业务生成、业务提供，而下层资源只是被动地由上层业务系统调用，无法感知并有效配合业务的提供。因此，有必要将智慧服务的概念向下扩展，使其包含传输、接入资源管理，使之智能地适配智慧服务的提供。这种扩展了的云网络及其功能实体和资源，就是本书所探讨的主要内容。

对于智慧服务的需求而言，需要满足高质量、泛在、个性化等特征，并且能够灵活地适应新业务需求。对于承载网络而言，需要支持演进的、未来的异构网络技术，保证对网络资源的全面、灵活、智能、有效的利用。对于体系架构本身，需要突破原有纵向分层的方式，考虑同类功能分平面抽象，这样才可以保证体系的可持续发展。在研究过程中，利用网络科学的相关理论，对各种现有技术采用选择、集成及简化的技术路线，最终目标是建立一套支持各技术竞争共存的，功能完备、自顶向下的智慧服务云网络体系框架。