人工智能定义网路——网络设备也要有智慧，未来网络发展展望

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人工智能定义网路

——网络设备也要有智慧，未来网络发展展望

编辑：刘海兵

         世界已经进入了大网络时代，数据洪流呈爆发式的增长，随着物联网的发展，越来越多的人和物接入网络，从最初基本的网页浏览、即时通讯聊天、游戏等，到当前的网上购物、微信视频、微拍快手、滴滴打车、OTT（视屏点播、4K）、无人驾驶，无论对运营商还是网络设备制造商都是一个巨大的挑战。

虽然网络设备发展了几十年，固定网络从nativeIP,到bgp mpls VPN(VPLS,L3VPN),再到SDN(当前还处在发展阶段,还不太成熟)，EVPN；移动网络也从2G、3G发展到当前的4G，以及即将到来的5G技术，无论是骨干网、城域承载网、移动承载网，基站，网络设备本身更多的是承载着用户接入、路由收敛计算、标签分发、数据转发和qos的基本功能，可以说就是bit（0和1）的搬运工。设备厂商之间拼的无非就是谁的转发性能高，容量大，收敛速度快，时延低，故障保护与恢复措施完善。但是这些还主要是得益于硬件和芯片技术的发展，芯片频率的提高，多核芯片的应用。

那么随着智能化在各行各业的高速发展，大家的网络设备是否也该有一个智慧的大脑呢?我觉得有以下几个方面可以考虑，纯属个人愚见，仅供参考。

1、智能网络芯片

        性能的提升往往意味着更多的能源消耗，网络设备制造商单纯地提高设备性能，使用更牛的芯片（一般情况下功耗更高），这就是我要说的第一点。在现在的手机行业中，各手机芯片厂商都在研究芯片降耗技术，也就是怎么在提升芯片性能的基础上，降低功耗。那么这个技术为啥就不能应用在网络设备上能，让网络设备也有一颗智慧芯。

大家都知道中国有三大运营商，他们都有海量的网络基础设施。大到固网路由器，小到基站盒子，移动承载PTN设备。光2G、3G、4G网络的设备基站设备存量都在几百万的数量级别，并且要24小时不间断运转，但是这些设备并不是每时每刻都需要高负荷运转。比如，流量的最高峰可能就是我国的双11、双12、京东618和传统的春节，人们下班后的晚上5点到10点之间。流量的最低谷可能是晚上10点后到早上6点之间人们的休息时间。当然这是一些比较理想的场景，可以说是固定不变的。那么为了自适应，如果网络设备能够通过自学习（无需人工干预，简化网络运维），通过检测记录不同时间段网络流量进出，分析到哪个目的的流量大，记录网络用户上线和下线的时间等，形成人工智能模型，通过这个模型来控制网络芯片部分核心的休眠与运行，那么将的降低现有网络的电力消耗。这对于运营来说是一个巨大的福音，对全社会和全人类也是巨大的福音。大家来最一个简单的计算，大家假设X运营商有50万个基站，每个基站的功耗是500w，那么每天的电力消耗是0.5*24*500000=6000000kw/h，按照商用电大概是1.0元每千瓦时，就是600万每天的电费支出。如果通过智能控制，在低谷期，网络设备让部分芯片核心进入休眠（不影响正常通讯业务），假如一个8核心的芯片，保守一点从晚上凌晨0点到早上5点休眠其中4个核心，另外4个核心工作。假设芯片核心的功耗占设备总功耗的50%，就是0.5kw/h*0.5*4/8*5h*500000=312500kw，每天节约大概是31万度电，也就是31万元每天的成本，31/600=0.052，约5%，也就是说能够为运营商每年节约5%的电力成本。个人觉得这个计算有点保守。假如大家把这个时间扩大到晚上10点到早上6点就是8个小时又会如何。这将为国家节省多少吨煤，减少多少吨pm2.5的排放?

2、智能网络优化

       网络的建造和运维成本很高，面对流量洪峰，网络就如高速公路也会堵车，这个时候运营商往往采取最简单的办法，就是扩容。扩容势必需要采购更多的设备、铺设更多的光线、消耗更多的电力。那么是不是真的就到了必须扩容的地步了呢？当然对于设备厂商而言肯定是愿意运营商扩容。

网络其实与大家的公路更加相似，本来可以四通八达，但是现在的网络更像铁路，路线是人工计划好了的，但他却又像公路那样没有规律，会产生堵车。开车的人都会用导航，现在的导航功能很强大，能够实时地显示拥堵路段，并且给车主提示哪条路最优可以避免拥堵。但是网络设备不行，堵了就是堵了，没有人工干预，所有的bit兄弟就只能拼命地去抢占那有限的带宽，结果就是谁谁谁也不好过。那么如果大家的网络设备有了智慧，能够自动导航又会如何？

举个例子：

每年大家最兴奋的莫过于春节的时候企鹅老板给大家在微信上发红包，这个时候也是各大网络运营商、网络设备制造商最紧张的时候，往往是昼夜监控，保障网络的稳定。而同学们也是希翼自己手快，能够抢到红包。但是手快真的有用么？这个大家还要考虑一个网络问题。北京有2000万以上的人口，是个人口集中地，微信的总部在深圳，企鹅老板的服务器很大程度上也设置在深圳。假如北京到深圳的出口路由器的带宽是100G，这个时候会有2000万个同学在同时共享这个100G带宽，企鹅老板发1000万个红包。在抢红包期间北京往深圳突发流量可能达到了120G，这个时候不是你手快就行了，你抢红包发出的bit兄弟们会随机被抛弃了，有可能你抢红包的数据包是微信第一次尝试失败后第二次重发出去的。面对这种情况一般的解决方法是什么呢？

这是一般的解决办法：

运营商监测到网络带宽超限，开内部会议，商议扩容，开始找设备厂商招标，购买设备扩容。周期长，消耗大，维护高。

下面我再说说如果有了智能网络，可能的解决办法：

北京周边有很多城市，并不是每个城市都有北京这么庞大的人口，有些地方网络其实资源比较闲置。假如说是市区只有300万人口的唐山，北京有100G的出口到唐山，唐山也有100G到深圳的出口并且不绕道北京。智能网络已经自动学习到了这么一条道路北京—唐山—深圳，当然真的智慧网络可能还学习到了其他的道路比如北京—张家口—深圳等，但是他发现从唐山走是最优的，而且唐山到深圳的带宽峰值只用了30G，这个时候网络自动的将北京到深圳的流量自动引流40G绕道唐山到深圳（这个地方大家可能会问一个问题时延，但是现在的网络时延已经很低了都是u秒级别的，多一跳基本不影响）。这样，智慧网络自己就解决了一系列问题，为社会节约了资源，为运营商节约了成本，减少了pm2.5排放。

3、智能网络安全

         这个社会已经离不开网络，大到出行订票、网上购物、出门打车，小到订餐、缴水电煤气费都需要网络，社会的经济发展已经被网络绑架。这也就难免出现了一些高级犯罪，其实也不是太高级，往往是人们不小心。如何快速打击网络犯罪，也是国家面临的一个大的社会问题。他的根本困难就在于溯源。

         大家都知道有一个攻击叫DDOS攻击，就是分布式拒接服务攻击。这个每天每时每刻都在发生着。这个攻击消耗了大家的网络资源，破坏了大家的网络服务，网络用户，尤其像京东、淘宝、百度等大企业，每年都要花费巨大的投入在进行数据清洗，拦截，这造成了大量的浪费。

         大家经常听说某某网站拓机了。拓机是什么意思，就是服务器挂了？不一定。拓机有很多种，最基本的就是服务器挂了，用户访问不了了。比如，双11的时候，可能海量的用户访问，某宝的服务器扛不住真的挂死了，这一点现在的分布式技术已经很成熟可能性已经很小。还有一些就是假拓机，这就是受到了攻击。网络攻击可能导致大家服务商的服务器拓机或者服务商的网络拥塞。

         那么有没有一种智能网络设备，能够自动地去识别这些攻击，将这些攻击流量从源头上就清洗掉，节约大家的网络带宽成本。让网络更干净呢？我觉得这也值得大家去研究，网络设备上不应该只做一个bit的搬运工。

         总结，随着5G技术的发展，未来必然是万物相连的社会。如何打造一个绿色低能耗、更快捷、更干净的网络环境，是大家网络人应该思考的下一代智慧网络发展的必然趋势。

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