1 研究背景與必要性
1.1 研究背景
5G 技術(shù)的發(fā)展催生了萬物互聯(lián)的智能時(shí)代,新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新場景和新模式不斷涌現(xiàn),新興技術(shù)、應(yīng)用和場景帶來數(shù)據(jù)量的持續(xù)增長。各行各業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和算力提出了更為迫切的需求。當(dāng)前,網(wǎng)絡(luò)已成為連接用戶、數(shù)據(jù)、算力的主動(dòng)脈,業(yè)務(wù)的不斷升級(jí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高速率、更低時(shí)延、更高可靠的需求,以無人駕駛為例,L4 和L5 級(jí)別的駕駛能力對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求將大于100 Mbit/s,時(shí)延要求達(dá)到5~10 ms,未來VR 游戲?qū)W(wǎng)絡(luò)的時(shí)延要求也將小于20 ms。而算力則成為全社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基石,根據(jù)浪潮人工智能研究院測算,2025年全球算力規(guī)模將達(dá)6.8Z FLOPS,比2020 年提升了30 倍[1]。疫情期間,云網(wǎng)成為黑天鵝事件的關(guān)鍵保障基石。無接觸服務(wù)成為疫情期間增長最快的業(yè)務(wù),并將成為常態(tài)。云成為業(yè)務(wù)提供的關(guān)鍵,網(wǎng)絡(luò)為云業(yè)務(wù)提供關(guān)鍵運(yùn)力。云的彈性擴(kuò)縮,網(wǎng)的敏捷調(diào)度成為疫情期間生產(chǎn)、生活的關(guān)鍵保障,云網(wǎng)為生命護(hù)航。
網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展讓算力更容易拓展,數(shù)據(jù)流動(dòng)更加快捷。算力的極致發(fā)揮則需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的變革創(chuàng)新。在以上趨勢下,網(wǎng)絡(luò)和算力的融合共生不斷深化,云網(wǎng)的一體化建設(shè)已經(jīng)成為5G 時(shí)代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí),6G 技術(shù)作為下一代更新進(jìn)的信息技術(shù),其目標(biāo)將跨越人聯(lián)和物聯(lián),邁向萬物智聯(lián),6G 核心愿景的實(shí)現(xiàn)要求網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算相互感知、高度協(xié)同,實(shí)現(xiàn)泛在計(jì)算互聯(lián),因此,云網(wǎng)的融合發(fā)展也將是向6G 迭代演進(jìn)中不可或缺的一環(huán)。
1.2 研究必要性
目前,各大運(yùn)營商隨著技術(shù)的發(fā)展趨勢和業(yè)務(wù)的實(shí)際需要,均提出云網(wǎng)融合的關(guān)鍵舉措。中國移動(dòng)發(fā)布《算力網(wǎng)絡(luò)白皮書》,明確了泛在協(xié)同、融合統(tǒng)一、一體內(nèi)生3個(gè)發(fā)展階段,算力網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是云網(wǎng)融合的進(jìn)一步深化。中國電信發(fā)布了《云網(wǎng)融合2030 技術(shù)白皮書》,明確圍繞云網(wǎng)的基礎(chǔ)資源層,從云內(nèi)、云間和入云到多云協(xié)同和云網(wǎng)邊端協(xié)同,在不斷推進(jìn)和深化[2]。云網(wǎng)融合發(fā)展已成為運(yùn)營商的共識(shí),但運(yùn)營商在推進(jìn)云網(wǎng)融合的過程中仍面臨以下問題。
①運(yùn)營商根據(jù)業(yè)務(wù)需求規(guī)劃建設(shè)不同類型、不同功能的云,涵蓋公有云、私有云、邊緣云、行業(yè)云、網(wǎng)絡(luò)云等,整體缺乏統(tǒng)籌且發(fā)展不均衡,云間難以共享共用,資源效率難以提升。
②5G 網(wǎng)絡(luò)下的云網(wǎng)一體產(chǎn)品有待完善,云網(wǎng)未實(shí)現(xiàn)端到端自動(dòng)化;資源可視、業(yè)務(wù)可視、服務(wù)可視能力未成體系;多樣化接入手段仍需完善,多云匯聚連接能力有待加強(qiáng)。非承建區(qū)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和演進(jìn)存在不足。
③但隨著技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)演進(jìn),不斷出現(xiàn)跨專業(yè)聯(lián)動(dòng)性業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),此類業(yè)務(wù)部署界面不清晰。云間缺少統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu),研發(fā)成果、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)缺少共享平臺(tái),共性能力難以復(fù)用。
面向以上問題,通過云網(wǎng)融合,使5G 產(chǎn)品靈活組合,做好“網(wǎng)調(diào)云、云調(diào)網(wǎng)、云調(diào)云”,全力打造入云體驗(yàn)一體化產(chǎn)品體系。
2 5G 網(wǎng)絡(luò)云網(wǎng)一體研究思路
結(jié)合云網(wǎng)現(xiàn)狀,聚焦泛在5G 網(wǎng)絡(luò)下連接、云構(gòu)生態(tài)、云網(wǎng)協(xié)同,做深5G 網(wǎng)絡(luò)長板,做深5G 生態(tài)融合,做強(qiáng)5G 云網(wǎng)服務(wù),加快推進(jìn)5G 網(wǎng)絡(luò)的云網(wǎng)一體。
云網(wǎng)一體是5G 網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施、新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施和算力基礎(chǔ)設(shè)施之間的粘合劑,是新基建中新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的底座。如圖1 所示:面向云和網(wǎng)的5G 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源層,通過實(shí)施虛擬化、云化和服務(wù)化,形成5G 網(wǎng)絡(luò)一體化的融合技術(shù)架構(gòu),最終實(shí)現(xiàn)新型信息基礎(chǔ)設(shè)施資源的一體化供給。融合基礎(chǔ)設(shè)施,使能傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施和千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)。
5G 網(wǎng)絡(luò)新型基礎(chǔ)設(shè)施關(guān)鍵在于融,涉及3 個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施的融合:通信基礎(chǔ)設(shè)施,包括5G、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng);新技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施,包括云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等;算力基礎(chǔ)設(shè)施,包括數(shù)據(jù)中心、智能計(jì)算中心[3]。
統(tǒng)籌考慮5G 網(wǎng)絡(luò)云能力建設(shè),推動(dòng)云計(jì)算能力向云原生目標(biāo)演進(jìn),打造一站式的內(nèi)部云服務(wù)能力,重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)資源拉通,網(wǎng)絡(luò)DCI 互聯(lián)互通優(yōu)化、一站式云原生技術(shù)棧、統(tǒng)一云管平臺(tái)。
3 5G 網(wǎng)絡(luò)云網(wǎng)一體關(guān)鍵舉措
3.1 云網(wǎng)融合演進(jìn)步驟
5G 網(wǎng)絡(luò)云網(wǎng)一體化需要以業(yè)務(wù)需求為引領(lǐng),提供云網(wǎng)端一站式云服務(wù)。打造云網(wǎng)融合、網(wǎng)隨云動(dòng)的靈活管控的5G 核心網(wǎng)絡(luò)。通過統(tǒng)一規(guī)劃、資源整合、云網(wǎng)融合等方式,統(tǒng)籌建設(shè)融合云底座,能快速迭代、安全管控,形成泛在算力網(wǎng)絡(luò),增強(qiáng)多業(yè)務(wù)承載能力和服務(wù)拓展延伸。
面向客戶差異化的需求,不同的云通過協(xié)同編排系統(tǒng)提供5G 切片開通、業(yè)務(wù)控制和業(yè)務(wù)監(jiān)控能力,構(gòu)建5G 特色邊緣服務(wù)能力。
以運(yùn)營/資源協(xié)同、運(yùn)維統(tǒng)一為原則,通過中心云SaaS/PaaS 能力向移動(dòng)邊緣云延伸,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)價(jià)值增值。持續(xù)優(yōu)化CI 網(wǎng)絡(luò)和IT 網(wǎng)絡(luò)的互通能力,實(shí)現(xiàn)管理控制面的全域拉通協(xié)同,為“一朵云”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。如圖2 所示:基于CI 云和IT 云的技術(shù)棧能力基礎(chǔ),繼續(xù)向云原生目標(biāo)演進(jìn),打造自主可控的云服務(wù)融合框架[4]。
打造面向多租戶的云邊緣服務(wù)和面向單一用戶的邊緣專屬云服務(wù),統(tǒng)一管理面、全網(wǎng)集中管理,提供IaaS/PaaS/SaaS 全棧+云邊協(xié)同能力。
初期保障多個(gè)邊緣云共硬件,根據(jù)各自需求逐步向云原生、全棧云平臺(tái)演進(jìn),最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)架構(gòu)歸一,統(tǒng)一部署運(yùn)營,打造高性能、異構(gòu)的服務(wù)能力。因此需要分為3個(gè)步驟完成融合。
第一階段多路徑演進(jìn):現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行多路徑探索,對(duì)不同方案和平臺(tái)廣泛驗(yàn)證,快速切入邊緣計(jì)算市場。統(tǒng)建ECM,收斂運(yùn)營管理能力,實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)打通。
第二階段技術(shù)棧逐漸收斂:逐步探索管理運(yùn)營融合與邊緣云基礎(chǔ)資源融合。CDN 運(yùn)營管理功能與移動(dòng)云云管融合,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理,通過云管彌補(bǔ)異構(gòu)系統(tǒng)。邊緣基礎(chǔ)資源形成統(tǒng)—資源池,協(xié)同部署,內(nèi)部隔離網(wǎng)絡(luò)云與通用資源。
第三階段架構(gòu)歸一:形成統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)與管理架構(gòu)。容器混合云底座,云網(wǎng)邊協(xié)同運(yùn)維平臺(tái),提供統(tǒng)一服務(wù)界面。統(tǒng)—邊緣計(jì)算laaS、PaaS、SaaS 技術(shù)棧,打造高性能、異構(gòu)的融合邊緣計(jì)算。
3.2 構(gòu)筑云基礎(chǔ)設(shè)底座
構(gòu)筑在基礎(chǔ)設(shè)施上的云計(jì)算平臺(tái),提供通用的云服務(wù)環(huán)境,形成計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、加速、安全等全面的彈性云服務(wù),為網(wǎng)元、互聯(lián)網(wǎng)/IT 應(yīng)用等提供部署、調(diào)度、運(yùn)行、穩(wěn)健的基礎(chǔ)環(huán)境,可降低響應(yīng)時(shí)延、減輕云端壓力、降低帶寬成本,滿足多樣化的業(yè)務(wù)場景。
服務(wù)器:硬件服務(wù)器應(yīng)具備統(tǒng)一硬件管理能力,需支持各虛擬層部署能力,需符合Redfish 接口協(xié)議。
虛擬機(jī):輕量化VIM 對(duì)虛擬層服務(wù)能力滿足度,滿足計(jì)算與存儲(chǔ)資源融合部署、邊緣云屬地資源管理服務(wù)能力。
容器:CaaS 平臺(tái)具備業(yè)務(wù)資源編排管理能力,平臺(tái)能力滿足業(yè)務(wù)需求,端到端打通容器管理流程。
加速:GPU 卡與服務(wù)器、虛擬層兼容。具備裸金屬和虛擬化場景下GPU 加速技術(shù)能力。
云管:邊緣多VIM 進(jìn)行匯聚,可屏蔽版本差異,滿足用戶跨云資源動(dòng)態(tài)調(diào)度,提升邊緣云的價(jià)值和用戶體驗(yàn)。
3.3 泛在連接以網(wǎng)帶云
結(jié)合現(xiàn)狀實(shí)際,聚焦泛在連接、云構(gòu)生態(tài)、云網(wǎng)協(xié)同,做深網(wǎng)絡(luò)長板,做深生態(tài)融合,做強(qiáng)云網(wǎng)服務(wù),加快推進(jìn)云網(wǎng)一體。按照網(wǎng)隨云動(dòng)的演進(jìn),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)端到端智能開通,打造“智能、簡潔、高效、快速”的網(wǎng)絡(luò)連接,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。完善多樣化接入手段,加強(qiáng)多云匯聚連接能力。全場景覆蓋,業(yè)務(wù)一跳開通,覆蓋不同價(jià)值客戶群。
云專網(wǎng)精準(zhǔn)下沉,補(bǔ)齊5G 切片入云手段,豐富云接入網(wǎng),形成SPN/PTN/PON/OTN/5G 切片多類型接入。實(shí)現(xiàn)一朵云多種連接。
依托云專網(wǎng),拉通云接入與云池,提供高可靠、高安全、高靈活的上云通道,通暢多云泛在連接,實(shí)現(xiàn)一種連接多朵云。
泛在連接主要引入的關(guān)鍵技術(shù)如下。
①超級(jí)控制器:引入超級(jí)控制器跨域拉通各個(gè)產(chǎn)品域控制器,實(shí)現(xiàn)SPN+云專網(wǎng)端到端業(yè)務(wù)切片承載;
②G-SRv6 演進(jìn):全網(wǎng)SRv6 向G-SRv6 演進(jìn),用戶一跳入云,跨域無拼接,簡化跨域資源協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)敏捷開通;
③iFIT 隨流監(jiān)測:基于IFIT 隨流檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)路徑和SLA 可視,提升運(yùn)維效率;
④云邊協(xié)同:云網(wǎng)協(xié)同向云網(wǎng)邊協(xié)同演進(jìn),廣泛覆蓋邊緣節(jié)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)隨云動(dòng);
3.4 建立統(tǒng)一資源管理平臺(tái)
運(yùn)營層面目標(biāo)應(yīng)統(tǒng)一入口,目前專網(wǎng)運(yùn)營平臺(tái)和OP并行發(fā)展,需盡快考慮融合/協(xié)作方案。
管理層面考慮到部署網(wǎng)元和部署APP 在管理要求、可靠性等方面的差異,采用MEO 與CMP 分別管理網(wǎng)絡(luò)域和應(yīng)用域的方式。MEO 和CMP 可融合部署并提供統(tǒng)一界面。通過企業(yè)級(jí)運(yùn)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多云統(tǒng)一管理,支持豐富的技術(shù)棧,滿足異構(gòu)納管等需求。
邊緣節(jié)點(diǎn)層面,統(tǒng)籌考慮基礎(chǔ)設(shè)施及硬件需求,劃分網(wǎng)絡(luò)域和應(yīng)用域,分別承載網(wǎng)元和APP。網(wǎng)絡(luò)域云平臺(tái)遵循NFV 技術(shù)要求,應(yīng)用域云平臺(tái)面向公有云業(yè)務(wù)滿足靈活的部署和升級(jí)要求。
3.5 打造內(nèi)生安全體系
安全服務(wù)可以通過云網(wǎng)安全大腦,異地容災(zāi)、數(shù)據(jù)私有、分級(jí)服務(wù)等方式來滿足5G 網(wǎng)絡(luò)云網(wǎng)融合的內(nèi)生安全。構(gòu)建“自適應(yīng)、自生長、自調(diào)整”的高安全、韌性網(wǎng)絡(luò)。
突破網(wǎng)絡(luò)安全能力單點(diǎn)獨(dú)享,多云安全跨域互聯(lián),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)同步、異地容災(zāi)。
守護(hù)客戶數(shù)據(jù)私密性,以本地私有云確保客戶數(shù)據(jù)安全可控。面向用戶提供安全原子能力,實(shí)現(xiàn)安全能力編排和威脅防御聯(lián)動(dòng)下發(fā)。
4 結(jié)束語
云網(wǎng)融合能力將成為5G 時(shí)代運(yùn)營商差異化服務(wù)能力的體現(xiàn)。云網(wǎng)融合打造了一種面向企業(yè)客戶的統(tǒng)一平臺(tái)和入口,將企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)能力和產(chǎn)品技術(shù)能力相結(jié)合,能夠?qū)崿F(xiàn)云計(jì)算基礎(chǔ)業(yè)務(wù)運(yùn)行的更好支撐,同時(shí)提供創(chuàng)造拓展創(chuàng)新業(yè)務(wù)場景的平臺(tái)。隨著云網(wǎng)產(chǎn)品的成熟以及云化的剛性需求發(fā)展,“云市場+網(wǎng)絡(luò)市場”整合的概念將逐步顯形。對(duì)于運(yùn)營商而言,面向5G 的云網(wǎng)融合需要充分發(fā)揮網(wǎng)的優(yōu)勢,并不斷豐富云的內(nèi)容。
面向5G 的云網(wǎng)融合對(duì)內(nèi)可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、降本增效。在中心層面通過集中化建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)云、移動(dòng)云和IT 云,最大限度發(fā)揮云計(jì)算規(guī)模優(yōu)勢,提升業(yè)務(wù)效率;在地市及以下層面,積極規(guī)劃部署邊緣云,發(fā)揮運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢,構(gòu)建云+邊緣的差異化云網(wǎng)融合體系。通過與云適配的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整和維護(hù)支撐體系建設(shè),進(jìn)一步優(yōu)化業(yè)務(wù)流量流向,提升業(yè)務(wù)體驗(yàn),降低網(wǎng)絡(luò)成本。
使客戶隨時(shí)、隨地、隨需入云。運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)適配云訴求,具備彈性、易用等能力。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)可視、路徑可選可優(yōu)可調(diào),定制SLA 服務(wù),分鐘級(jí)故障定位。最后保障數(shù)據(jù)防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)容災(zāi)、信息防護(hù)等云網(wǎng)內(nèi)生安全。