作者 ｜ 田杨，单位：中国移动智慧家庭运营中心
Labs 导读
进入数字经济时代，新兴技术、应用、场景带来的数据量持续增长，各行各业对算力和网络提出了更为迫切的需求。网络作为连接用户、数据、算力的主动脉，与算力的融合共生不断深入。随之而来“算力网络”概念已经越来越火热。
究竟算力网络是什么？算力网络是以算为中心，网为根基，网、云、数、智、安、边、端、链（ABCD-NETS）等深度融合，提供一体化服务的新型信息基础设施。
白话解释就是算力网络好比是电网。算力好比就是电。电力时代，我们构建了一张“电网”，有电可以用电话、洗衣机、电饭煲、电风扇、电视机；人工智能的世界，有算力，自动驾驶、人脸识别、玩的游戏、看的视频等才能正常使用。
Part 01 云网关诞生的背景
面向家庭用户，目前运营商提供的算力网络严重依赖现有的家庭接入网关设备提供各类服务，如基本上网功能和个性化增值功能。但家庭接入网关作为硬件设备，一方面考虑设备老化运维保障问题面临8-10年的替换周期，另一方面考虑满足各类新兴业务需要需要频繁更新软件系统并对硬件性能提出更高要求。
为了提升边缘算力，就需要增强接入网关的设备性能，并花费大量精力延续面向在网硬件的专有软件升级。目前运营商每年仅在家庭接入终端的硬件采购的金额就已超过数百亿元，还要花费数亿元投入终端软件升级适配工作，依然无法解决面向客户的新兴增值业务快速响应。同时终端硬件资源终归有限，是单点算力瓶颈，难以满足家庭用户面向未来对算力的需求。
Part 02 什么是云网关
面向家庭算力网络的云网关就是利用NFV和SDN技术，基于硬件网关三层及以上功能边缘云化，终端白盒化的思路，实现PPPoE、NAT、增值业务插件等功能上云，终端网关功能大幅精简，业务不再受到硬件系统和接口限制。网络逻辑架构如下图所示：
现有家庭网关与云网关逻辑架构对比示意图
上图体现了云网关的3大组件，分别是云网关、白盒网关和云网关能力平台。下面对这3大组件功用进行详细解释。
- 云网关：实现硬件网关功能虚拟化上云，以容器化方式部署；负责用户拨号，管理下挂终端，对宽带上网流量调度等。
- 白盒ONU：重点实现光电信号转换功能，网络控制和管理均交由云端处理，本地硬件大幅精简，业务不受硬件系统和接口限制。
- 云网关能力平台：云网关资源统一配置及网络编排，提供业务开通配置管理和业务监控，实现增值业务便捷、快速部署。
Part 03 云网关特性
特性1：云化部署
- 云网关采用容器化的方式进行部署，无需专用的硬件设备。基于云化软件架构的云网关灵活性远超超越物理网关设备，支持以VNFaaS模式提供可动态升级可功能组合的新型网关服务；
- 云网关的部署环境可通过K8s和控制器进行管理和编排；
- 产品形态符合SDN、NFV的技术理念；
- 产品形态天然具备灵活特性，符合“网随云动”的方向性要求。
云网关系统架构示意图
特性2：双速网络
双速网络示意图
云网关可最大化的利用线路资源，对边缘DC内的APPS可提供千兆上下行速率，当用户访问互联网时，按照套餐速率进行访问。
在向用户/内容服务商提供高速率服务的同时，流量均终结在边缘DC，不会对城域网出口造成较大的负荷，且原有的接入网仅需对OLT进行扩容，云网关提供了一个物美价廉的“提速降费”方案。
ONU/光猫等接入侧的线路往往都是千兆端口，但用户的套餐速率未将该侧的链路资源进行最大化的利用，边缘DC和云网关可以将此处闲置的带宽资源进行最大化的利用。
特性3：智能DNS
在云网关上部署智能DNS服务，可根据用户的访问源端和目的端智能的给用户提供最优的访问地址，将网络链路的优势进行最大化的体现。
智能DNS特性示意图
特性4：智能路由
云网关能够支持400多种协议、2500多种应用的字段，以及网络数据流特征字段，可对多种字段进行灵活组合完成特定流量的路由；提供灵活的规则语法与高效的匹配，智能业务根据业务特性按照指定规则进行驱动，实现智能路由、智能分发。
Part 04 云网关的产品价值
云网关产品不仅彻底解耦了家宽客户业务与硬件终端的强绑定，将家庭局域网边界延伸至运营商云端，为客户提供各类增值服务（如云游戏、云NAS、云电脑等应用服务），同时还能帮助运营商优化家宽网络架构，降低家宽网关新装和维护成本，突破终端网关单点算力瓶颈及业务适配难度，满足业务灵活部署、开通需求，支撑新兴业务和运营模式。
- 价值1：存量家庭网关设备无需替换，可直接静默升级支持云网关功能。
- 价值2：支撑运营商家庭新型业务快速孵化，让云端算力直达用户家庭，如支持云游戏、云NAS、云电脑等新业务。
- 价值3：能够有效支撑运营商将本增效，优化网络架构，降低终端成本，减少运维工作量。
