江蘇鳳谷節能科技有限公司   云和霧，考量未來基礎網絡格局的必備視角

云(Cloud)是大氣中水汽凝結成的水滴、冰晶或者它們混合組成的漂浮在空中的可見聚合物。云的底部不接觸地面，并有一定厚度。霧(Fog)是懸浮在近地面大氣中的大量細微水滴或冰晶的可見聚合物。從構成情況看，云和霧并無本質區別。云在天空飄浮，高高在上，遙不可及，刻意抽象;而霧卻現實可及，貼近地面，就在你我身邊。

區別云和霧只需判斷其是否接觸地面;而區別所謂的云計算(Cloud Computing)和霧計算(Fog Computing)，最簡單的方法就是判斷距離用戶的遠近。“距離”一詞，基本等同于基礎網絡連接的物理長度。

時至今日，云計算概念已經得到產業界乃至社會各方的認可，霧計算概念則還處于前期滲透中。信息產業本質上就是處理和傳送信息和數據，而云霧中的“水滴、水晶”就是這些信息和數據。云計算和霧計算兩者的興起改變了傳統的數據產生、處理和傳送模型，必將對傳統IT業和通信業，尤其是基礎網絡的整體格局產生結構性影響。

整體視角，而非細分專業視角

通常來說，信息產業可以粗略劃分為：CT(通信)、IT和互聯網(內容應用及服務)。每個大類又會包括更加細致的專業劃分：

以CT(通信)為例，可包括：核心網、移動接入網、固定接入網、光傳輸網、IP數據通信網、業務支撐軟件等;

而IT則可包括： ERP\CRM等生產或辦公應用、企業通信IPX、企業網(園區網、分支機構互聯的WAN)等;

互聯網服務則更為綜合，業務系統(網站\APP)、基礎計算環境(服務器等)、基礎網絡環境(LAN\WAN)都會包括;

還有一些名詞，其歸屬邊界則很模糊，例如：數據中心(IDC)、CDN。它們既可以屬于CT(通信)、也可以屬于IT(企業)、也可以屬于互聯網范疇。

可能受制于專業劃分，無論是CT(通信)、IT(企業側)，還是互聯網公司的從業人員，普遍傾向于用自己熟悉的視角來看待INTERNET。但實際上，任何組織的單一網絡本身并不是INTERNET，把大家互聯在一起才是INTERNET。

理解并研究“云霧時代”的網絡格局變化，也許我們應該從更整體的視角(CT+IT+互聯網)去觀察網絡，尤其是網絡所傳送的數據流量模型的變化。

為什么要從“CT+IT+互聯網”整體視角?基于最簡單的抽象，網絡是傳送比特數據的，而IT計算是處理比特數據的，而存儲是把比特數據保存下來。因此，分析技術的變化和沖擊，甚至背后的商業模式變化，我們可以基于比特數據流本身做思考;進而有機會獲得一些整體認識或者對未來趨勢的判斷。

在云計算到來之前，電信網絡格局是基本上變化不大(諸如核心網的全國集中或全省集中，我們認為算不上本質性變化)，企業網和IT部分也是結構相對穩定。而云化之后，IaaS以及之上的PaaS\SaaS會對數據流量模型產生結構性影響。

過去的網絡結構：電信運營商處于網絡的絕對中心

回溯通信業的發展史，從一百多年前的電話誕生起，到最近幾十年的數據通信、光通信和移動通信技術的發展，運營商網絡一直聯系社會各方(個人、企業、政府等)，是連接各方的絕對中心。

絕對中心與網絡效應(Network Effort)

最簡化的通信網絡模型是一端連接另外一端，至少要有兩端;如果只有一端，則不構成連接的前提。而運營商同時連接了很多端，則形成了所謂的網絡效應(Network Effort)。

解釋網絡效應最好的理論是3COM創始人Robert Metcalfe的Metcalfe's Law：網絡的價值等于網絡節點數的平方，網絡的價值與聯網的用戶數的平方成正比。

Metcalfe's Law是基于每一個新上網的用戶都因為與別人的聯網而獲得了更多的信息交流機會，指出了網絡具有極強的外部性和正反饋性：聯網的用戶越多，網絡的價值越大，聯網的需求也就越大。該定律指出了從總體上看消費方面存在效用遞增，即需求創造了新的需求。

企業網與運營商網絡的關系

隨著企業信息化和數據網絡技術的興起，幾乎所有的大中型企業均建設自己的企業園區網，而企業分支機構與總部的互聯，則通過租用運營商的廣域鏈路(WAN)或者諸如MPLS VPN的方式來實現;企業員工的日常辦公通常也需要訪問互聯網網站，則進一步推動互聯網接入線路的需求。

站在運營商角度，企業發展自己的園區網，必然會增加大量的分支機構互聯需求，進而拉動廣域鏈路(WAN)連接帶寬租用需求。

而企業信息化需要大量的數據計算和存儲，進而導致大量的IDC需求，無論是企業自建IDC，還是租用運營商的IDC，基本上都會大量增加網絡連接和帶寬需求，進一步放大運營商網絡的網絡效應(Network Effort) 。

互聯網公司的興起

在相當長一段時間內，運營商普遍把互聯網公司當成一類特別的政企客戶來對待。幾乎所有來自互聯網公司的帶寬租用需求，均由運營商的政企客戶部來負責簽合同。

無論是互聯網及數據中心的接入，還是WAN廣域鏈路，互聯網公司的需求和其他大型企業(比如：銀行、制造企業)并無本質不同，除了帶寬數量可能大一些。但自然法則通常會告訴我們，數量大到一定程度可能會引發質變。

網絡技術的開放性+云計算IaaS：量變到質變，可能是指數級的質變

技術進步意味著老技術可能會代替新技術，也有可能多種技術選擇的并行發展。多種網絡技術既然都可以“互聯”，顯然對于連接的需求方來說，就可能引起變化;而云計算，尤其是IaaS讓這個變化從量變到質變，而且可能是指數級的質變。

網絡技術開放性

以CT(通信)技術進步為例，按照我們的理解，技術進步可以分兩種，一種叫串行進步，比如：2G->3G->4G，通常是后來者代替前者，基本上完全代替。另一種進步叫并行進步，比如：光傳輸 vs. IP數據通信，前者可以做大客戶互聯，后者也可以做大客戶互聯，只是具體的功能點定位有差異。實際上，并行進步的技術，通常每種技術自身均在不斷演化，對于客戶來說，則是體現為有了更多選擇。

我們以最簡單的網絡連接模型(A點連接到B點)為例，A和B之間的互聯選擇，至少可包括：傳輸層網絡、IP層網絡;后者還可以繼續細分為：IP專網 \ MPLS VPN、Internet公網等。

由于不同互聯技術的具體市場定位存在差異和互補，實際上運營商一直在并行發展這些技術。無論是哪個層面的互聯，都可以給運營商產生收入，雖然存在一些相互代替問題。

但，換一個角度思考，不同層面所能提供的帶寬能力存在巨大差距，這也是電信運營商企業經營的核心思路：對低層的連接帶寬進行廣義的統計復用，實現放大數倍的高層帶寬，使得最終銷售的連接帶寬價格相對低廉，進而放大需求，贏得客戶。

L1：物理網絡層是最“直接“的連接，運營商有一條光纖線路，然后把這條線路出租給企業客戶。顯然此類連接線路的單價會非常昂貴，對企業客戶不劃算，對運營商也不劃算(因為沒有統計復用，可銷售的總帶寬很低)。

L2：光傳輸網絡層，則是把不同波長的光信號復用到一根光纖中進行傳送。在WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分復用)系統中，每種光信號(一個信道或一種波長)可以達到2.5Gbps、10Gbps甚至更高的傳輸速率。而一根光纖可同時支持32、64、96、甚至128信道。這就意味著一根光纖就能夠傳送幾百Gbps的數據。

L3：IP網絡層則可以進一步擴大統計復用的倍數，理論上一臺路由器可以互聯很多個子網絡。事實上，全球的網絡都已經通過路由器互通起來，實現所謂的INTERNET。

網絡技術開放性的副產品

由于通信網絡是需要互聯才有價值，對于運營商來說，可以通過L3(IP網路層)或者L2(傳輸網絡層)直接連接企業客戶;也可以連接到第三方的網絡服務商，由第三方網絡服務商來連接最終的企業客戶。

通常來說，誰直接連接的客戶足夠多，誰就更具備“網絡效應”。從帶寬成本角度考慮，只有具有大規模“網絡效應”，才有機會獲得更好的帶寬成本、帶寬容量、以及速率優勢。

曾經相當長一段時間，業界一直有第三方的網絡服務商(非傳統電信運營商)，但業績一直不溫不火，幾乎影響不了主導運營商的網絡霸主地位。究其原因，我們認為是因為這些第三方服務商的產品服務與電信運營商是同質化的。在技術、產品及商業模式都同質的情況下，顯然“網絡效應“大的企業，擁有更好的邊際收益。

真正變化的開始：互聯網公司的數據中心互聯網絡(DCI)

前文提到，互聯網公司需要的連接帶寬，無論是L2(光傳輸層)還是L3(IP網路層)，最開始和其他實體行業企業(比如：銀行、制造業等)并無本質區別。但由于互聯網行業的連接帶寬需求越來越大，一些領先互聯網公司則開始尋求改變。這種改變的核心驅動力，可能來自某些互聯網公司極具前瞻性的戰略眼光，也更有可能來自現實運營問題和成本經濟性的考慮。

具體來說，一條典型廣域鏈路(WAN)的利用率在60~70%就可認為是傳統意義的上限;畢竟所承載的大部分業務不會24小時都在峰值工作，總是有高有低。而由于大型互聯網公司的業務發展增速很快，對傳輸連接帶寬的需求也會呈類似增速;站在大型互聯網公司內部網絡部門的角度，其也面臨類似“剪刀差”現象，基本上和運營商所抱怨的“剪刀差”類似。

對于大型互聯網公司來說，如果通過城域和長途干線傳輸網絡將分布各地的數據中心連接起來，則有機會構成一個成體系、可調度的全國性甚至全球性網絡，即：DCI網絡(Data Center Inter-connect，數據中心互聯)。DCI的出現，對于大型互聯網公司的直接收益包括：

內部的數據傳送速度更有保證(對比通過公網或其他傳統手段)，充分支持業務高速發展。

提升鏈路使用的效率，尤其是支撐業務發展的靈活網絡調度功能。鏈路使用率的提高，一定程度可相對減少對運營商WAN的租用需求，從而降低整體的WAN成本。

需要說明的是，互聯網公司通過DCI擁有了全國性網絡資源的調度能力。即便是通過運維人員的手工調度(非SDN)，手工調度也是一種調度，具有實用價值(對比以往依賴運營商，基于商業合同的SLA要求)。

實際上，領先互聯網公司均在積極推動SDN的應用，SDN將會讓DCI網絡的智能化程度有機會大幅超越運營商規模龐大的現網。

互聯網公司的數據中心網絡(DCI)典型演進過程

普遍來看，大型互聯網公司的DCI建設過程整體趨同，但具體節奏存在差異。甚至同一家公司在不同市場也會同時保留不同做法，以適應具體市場環境要求。我們這里給出一個大致的演進過程。

階段1：互聯網公司把自己的IDC接入運營商的公網(IP城域網)。此時，互聯網公司的IDC只有一類接口，連接當地的運營商公網。

階段2：互聯網公司租用運營商的光傳輸鏈路(WAN)，構建自己某些重點城市IP城域網。此時，互聯網公司的IDC新增了一類接口，用來連接同一個城市的不同IDC。

階段3：互聯網公司進一步建設自己的光傳輸城域網，實現本地自有多個IDC之間傳輸層互聯。通常所租用的物理光纖線路可能來自運營商，也可能來自其他第三方企業。

階段4：通過建設自己的長途傳輸網絡，大型互聯網公司把全國、甚至全球的自建IDC互聯起來;至此階段，大互聯網公司擁有了自己的全國或全球性骨干網。

回顧上述大致四個階段，互聯網公司從自有IDC有兩類接口開始(連接當地運營商的公眾互聯網、連接自有多個IDC)，不斷擴大連接的深度與廣度，并成為一個相對完整的獨立網絡體系。如果其再申請獨立的AS號(AutonomousSystem，自治系統)，通過BGP協議與其他運營商或第三方網絡互聯，就可認為是一個INTERNET Tier-2級的 ISP網絡。

谷歌 B4：全球第一張大型SDN化的數據中心網絡(DCI)

谷歌B4全球骨干網連接了谷歌的十余個主要IDC，從2010年開始逐漸基于Open Flow進行SDN改造。谷歌B4在2012年成功引入流量工程，依靠Open Flow來規劃流量路徑，對網絡流量進行極大的優化。基于谷歌披露的數據，對比業界60~70%的傳統上限，B4網絡的WAN利用率可以達到95%以上。

和國際市場類似，國內一線和部分二線互聯網公司也紛紛建設了成規模的DCI網絡。以某一線互聯網公司2013年披露的數據為例：自建數據中心(50+個)，服務器(30+萬臺)，專線(1000+)，出口帶寬(3000+Gbps)。

IaaS云計算：從源頭上對網絡流量結構進行顛覆

理論上IDC和IaaS(Infrastructureas a Service)都可認為是基礎計算服務，IaaS通常基于IDC疊加虛擬計算資源層。IDC和IaaS是整個網絡所傳輸的數據比特流量的主要源頭，或者分發中心(可能匯集之后二次或者多次分發)。

云計算的興起，尤其是IaaS，正在推動大型互聯網公司的DCI不僅是狹義的“數據中心之間互聯”，更是成為整個信息社會的基礎網絡之一。

究其原因，企業客戶如果把自己的業務從傳統數據中心遷移到IaaS，基本上就意味著自己的企業網規模可以大幅縮小，進而與運營商網絡的專線連接帶寬也可以大幅削減，甚至基本不用。

亞馬遜AWS在2015年公布了“ALL-IN”級別的客戶，即放棄私有IDC，全部采用AWS的企業客戶名單(圖9)。這些企業的生產環境全部基于AWS，所產生的絕大部分比特數據流量都將運行在AWS及亞馬遜的全球干線DCI網絡上。

我們認為隨著IaaS技術及服務，尤其是公有云的進一步發展，企業客戶都將會有很大比例的IT業務基于公有云的IaaS，即：大型互聯網公司的DCI將有機會成為網絡世界新的連接中心。

干線網絡格局(運營商 vs. 互聯網公司DCI)

圍繞大型互聯網公司的DCI當前規模以及未來規模到底有多大?尤其是對比當前以運營商為主體的INTERNET干線網絡。這是業界人士普遍關心的問題。

從流量產生角度，我們認為取決于兩個因素，一是大型互聯網公司自有業務產生的流量規模，二是IaaS所承載的各種第三方企業客戶的流量規模。其中，IaaS的服務商可能來自互聯網公司，也有可能來自運營商。

受制于相關直接數據披露缺失，我們換一個角度，從光傳輸設備銷售角度，來間接考量網絡規模以及格局變化趨勢。從理論上講，任何一個比特數據流量都會通過光傳輸設備進行傳送，無論是同一個城市內(城域)，還是跨省、甚至跨國(廣域長途)。

基于OVUM的全球光傳輸(WDM)銷售統計及預測數據，DCI的應用在光傳輸總體銷售占比從18.4%(2012年)持續上升到33.9%(2020年)。

具體就DCI光傳輸設備來看：2012年及以前運營商保持數倍于其他企業的采購需求，而互聯網公司和政府\科研\教育、其他商業企業基本上差不多。2013~2015年，互聯網公司迅速崛起，采購量基本上和運營商保持類似比例增長。

互聯網公司大規模采購光傳輸設備建設DCI也呈現很強的地域性。越是大型互聯網公司集中的地區，DCI的建設規模越大。北美市場就這方面的代表，北美互聯網公司的光傳輸設備銷售占比從20.5%(2012年)，持續上升到56.6%(2020年);而運營商的占比則從55.3%(2012年)，持續下滑到30.1%(2020年)。

其中，北美地區的互聯網公司在2013~2014一舉超越運營商，成為新建DCI傳輸設備的主要客戶。我們認為核心原因是因為云計算(IaaS\PaaS\SaaS)的規模興起，而互聯網公司已為此投入了巨額資金，并將繼續投入。由此可見，云計算對網絡格局的影響是顛覆性的，從通信設備的采購方的變化就可體現。

萬物互聯(Internet of Everything)：更多影響近用戶側，而非云端

從網絡通信技術和終端演進角度，我們認為廣義互聯網的演進大致可分為四個階段：

階段1：桌面互聯網(PC作為終端);

階段2：狹義移動互聯網(手機作為終端);

階段3：M2M\IoT物聯網(各種“物Things”作為終端);

階段4：IoE萬物互聯(連接Everything)。

在移動互聯網(狹義)時代，手機是核心要素，主要是圍“People”與“People”的溝通。M2M及IoT物聯網時代，“Things”是核心要素;而到了萬物互聯時代，核心要素則是“Process\Logic”。

從基礎網絡承載角度，無論是IoT物聯網，還是IoE萬物互聯，很大部分應用場景的復雜度遠高于目前的手機上網。

以消費類應用為例子，如果用戶頭戴VR\AR類頭盔，頭部移動后，VR\AR系統會根據頭部新的方向和位置推送新的圖像，此時屏幕遲滯很容易過長，導致用戶頭暈惡心(業界的研究要求遲滯最好在20毫秒以下)。

而工業方面的應用，則更多是關系到國計民生的安全生產問題。無論是遠程操作挖掘機、遠程手術醫療、無人駕駛汽車……幾乎每一類應用場景都會對網絡時延和連接帶寬成本提出很高要求。

“距離”一直是體現網絡價值的關鍵維度。縱覽網絡所承載業務的歷史，最開始的話音業務定價就是基于距離遠近：市話、省內漫游\長途、省際漫游\長途、國際漫游\長途。隨著技術的進步，很多應用則可基本忽略距離影響：例如：話音、新聞類Web應用、即時消息等App。

面向未來，我們認為IoT和IoE的很多高級場景仍非常依賴距離因素，這些應用的計算和存儲應該不止于云端，很大部分的重點應該在距離用戶較近的網絡邊緣側 —— “霧端”。這既是技術問題，也是經濟問題。

應對未來網絡格局演進的思考和設想

受制于區域經濟、文化和政治差異，全球互聯網和電信網絡基礎設施建設存在巨大差異。從這個角度看，互聯網只是讓這個世界“看起來更平”，實則道路極其不平坦，甚至溝壑縱橫。而圍繞這個“道路” —— 連接終端用戶和云端的基礎網絡連接，我們嘗試提出一些思考或設想。

超級IDC群(超級IDC+DCI)可能成為網絡的新核心

目前運營商體系的IDC普遍數量很多，但是很分散，多數都是小型IDC。以某固網運營商為例，全國大約有300多個傳統IDC。這些IDC之間缺乏邏輯和系統層面的調度和協同，也缺乏IDC之間互聯的高速鏈路。

IaaS實際上是基于IDC服務器物理資源的上層封裝，但IaaS不同虛擬機之間的數據傳送，尤其是跨機房、跨地域的數據傳送，很大程度也受制于物理的連接線路條件。

我們認為從原則上，運營商應該將分散的IDC進行整合，建立若干超大型規模的“超級IDC”。超級IDC在資源復用、單位能耗節省方面具有較大的統計復用優勢。超級IDC直接接入運營商干線網絡，也最大程度減少傳輸過程的中間跳數。

以中國的地緣遼闊程度和人口經濟水平看，運營商應建設若干個超級IDC;超級IDC之間，通過專用的高速DCI網絡進行互聯，并保持對比現有INTERNET公網數倍的客戶感知速率。“超級IDC群”，以及疊加之上的IaaS將是運營商服務互聯網公司及政企客戶云計算需求的關鍵載體。

云還是霧? 霧計算 \ 邊緣計算的興起

無論云端的風景有多美妙，從A點到B點之間的連接成本總是存在的，尤其是數據量巨大的傳輸連接。隨著4K高清晰視頻(帶寬很大)、物聯網及萬物互聯(單位物理面積巨大的連接數、時延、高信令傳送、永不停息等)、VR\AR(巨大的互動數據、低遲滯)均會對終端用戶與云端之間的網絡連接產生巨大的挑戰。

對比“云計算”的遙遠距離，貼近終端用戶的 “霧計算”將會有巨大的發展空間。大量終端用戶產生或互動的數據不必全部傳送到云端處理，圍繞邊緣計算的節點有巨大需求。

需要說明的是，關于“邊緣”的理解，可能會基于目標應用場景，而非現在狹義的CDN或者貼近小區用戶的小型IDC。可能是家庭里面的“屋頂盒”、也可能是基站側(移動CDN)。此處期待更多的行業實踐探索。

IX(Internet Exchange，互聯網交換中心)：不平坦道路中的微妙機會

由于諸多的歷史性原因，對比北美的INTERNET網絡基礎設施水平，國內有一個比較大的區別在于互聯互通方面。實際上，幾乎所有網站或App開發者或多或少皆需考慮如何保證來自不同運營商的終端客戶的一致性訪問體驗。

盡管國內主要運營商持續加大了網間互聯的投入，但我們認為在相當一段時期內，互聯互通問題仍將存在，因為流量需求的增速也很快，甚至更快。

對照北美和西歐市場，我們認為IX(Internet Exchange，互聯網交換中心)服務商角色在國內將呈現明顯放大的發展機會。

IX角色的服務商，有可能來自電信運營商、也有可能來自某些第三方網絡服務或者互聯網公司。對比傳統IX，我們認為新一代IX至少擁有兩個技術杠桿：IaaS和SDN。

IX+IaaS可以讓企業客戶在采購云服務能力的時候，可以最低程度去關心互聯互通問題，IaaS服務商會通過自己的IX能力，保證不同地區、不同網絡服務商客戶訪問的SLA;SDN則讓這個網絡資源的調度可以更加自動化，更加隨應用需求而動態調度網絡資源。

從這個角度看，一個不太確切的比方就是，被調度的網絡骨干資源類似各城市的傳統出租車公司;而IX+IaaS+SDN則扮演資源調度方的角色，他們更像是滴滴出行。

從整體上看，云計算雖已取得了令人鼓舞、甚至震驚的商用進展，但我們認為無論是對比堪稱海量的傳統企業IT網絡和信息化存量，還是面向萬物互聯后的未來信息社會，當前的云計算進程還處于中早期階段，擁有廣闊發展空間。而對于基礎網絡，尤其是基礎網絡格局演進的趨勢把握，無疑對于電信運營商、大型互聯網公司、傳統IT公司、以及更多的初創型企業，皆有積極意義。

“閉門滄海曲，云霧待君開”。身處這“云霧迷蒙”的技術和應用爆發的當下，只有開放心態、銳意探索，方能把握機會，贏得自己在“云霧時代”的戰略新位置。

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