应用交付网络如何同时兼顾应用效率和资源效率?

现有通信网络主要是面向单一业务的“资源效率优先”模式。早期的通信网络以话音为主,互联网的前身阿帕网(ARPANet)也是面向单一业务的网络。早期互联网的需求主要集中在大流量低成本的数据服务。剑桥大学的弗兰克·凯利(Frank Kelly)教授在其论文Charging and Rate Control for Elastic Traffic”中,证明了阿帕网的基础通信协议TCP是资源效率最优的协议,因此,TCP也一直沿用至今。通信需求和协议最优,也使得一直以来网络建设和发展的主要目标,是建立在提供更高效率的更大带宽上,可以称之为面向单一业务的“资源效率优先”模式。

当今互联网应用种类快速增多,多样化增强,现有网络无法支撑。对于早期的通信网络和互联网,最大的成本在于网络的铺设,如光纤、交换机等物理资源,“资源效率优先”是必然的结果。与话音网和互联网相比,未来网络最大的特征在于应用多样化。应用的多样化会表现为对网络资源需求的多样化,如高清视频、物联网为代表的应用对资源需求差异巨大。虽然随着技术的不断进步,网络的带宽不断提升,成本不断降低,但现有网络仍然面临用户体验差、应用满足率不高的困境。因此大型内容提供商开始自建网络,根据自身业务和应用进行优化设计以提升网络效能。谷歌拥有为自身应用而自建的骨干网是其搜索体验佳的原因之一,说明,一味聚焦“资源效率优先”已经成为满足多样化的用户体验要求的障碍,而为应用建网是未来网络发展的必然趋势。

ADN可以支撑应用建网,提升用户体验。ADN可以在资源总量不变的情况下根据各种应用的特点优化配置,满足应用的不同需求,提升用户体验。例如,如何在已知业务应用的情况下对不同应用的不同时延需求做优化,可通过低复杂度算法来提升用户体验。在现实中,因应用需求迥异而无法得到现行网络支撑的例子大量存在。例如,利用网络对水表、电表自动抄表的物联网应用。由于用户终端数量巨大,对带宽的要求不大,但对控制信道的要求很多,而且对成本的约束条件非常苛刻,现有的移动通信网络无法在低成本约束下满足应用的需求。又如,即时通讯应用(如微信)的信令风暴问题,此类应用对带宽消耗不大,但需要不断保持网络连接的刷新,现有网络就难以支撑。前一个问题可以通过网络切片解决,后一个问题也可以通过预留一定的信令资源来解决,而ADN可以作为上述两种方法的架构支撑。

ADN在满足应用效率的基础上还可以支持资源效率。ADN可以满足应用效率的需求,提高用户的体验。但这不意味着ADN要以牺牲资源效率为代价。ADN通过思想理念的转变,以SDN、NFV等各种技术为基础,为应用效率服务。同时,ADN还通过网络效用最大化(NUM)理论使得应用效率和资源效率有机解耦,共同提升,有效降低建网成本,提高运营效率,促进应用增收。从计算机行业的发展历史,也能看出应用效率和资源效率相辅相成的必然性。计算机最早是作为专业的计算工具使用的容量和性能有限。如何发挥CPU的效率是其发展的焦点,计算机编程的汇编语言,也是精确控制到CPU的每一个具体的物理资源上。随着技术的不断进步,CPU的能力不断提升,编程语言也发展到更高级的C语言。它以牺牲部分资源效率,来降低使用的复杂度,进而提升应用效率。随着摩尔定律驱动的硬件的不断进步,操作系统的出现使得计算机的应用有了本质的突破,应用效率的提升带来市场空间的上万倍扩展,最终造就了21世纪最大的产业。从“资源效率优先”向“应用效率与资源效率并重转变带来的市场空间的增长,反过来又为提升“资源效率优先”提供动力,二者构成良性循环。

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