您现在的位置: 通信界 >> 互联网络 >> 技术正文  
 
面向5G 网络的云网一体化关键问题研究
[ 通信界 / 付艳 卢绍朋 / www.cntxj.net / 2023/5/16 22:46:18 ]
 

 

1 研究背景与必要性

1.1 研究背景

5G 技术的发展催生了万物互联的智能时代,新技术、新业态、新场景和新模式不断涌现,新兴技术、应用和场景带来数据量的持续增长。各行各业对网络和算力提出了更为迫切的需求。当前,网络已成为连接用户、数据、算力的主动脉,业务的不断升级对网络提出了更高速率、更低时延、更高可靠的需求,以无人驾驶为例,L4 和L5 级别的驾驶能力对网络带宽的需求将大于100 Mbit/s,时延要求达到5~10 ms,未来VR 游戏对网络的时延要求也将小于20 ms。而算力则成为全社会数字化转型的基石,根据浪潮人工智能研究院测算,2025年全球算力规模将达6.8Z FLOPS,比2020 年提升了30 倍[1]。疫情期间,云网成为黑天鹅事件的关键保障基石。无接触服务成为疫情期间增长最快的业务,并将成为常态。云成为业务提供的关键,网络为云业务提供关键运力。云的弹性扩缩,网的敏捷调度成为疫情期间生产、生活的关键保障,云网为生命护航。

网络的发展让算力更容易拓展,数据流动更加快捷。算力的极致发挥则需要网络技术的变革创新。在以上趋势下,网络和算力的融合共生不断深化,云网的一体化建设已经成为5G 时代网络建设必不可少的关键环节。同时,6G 技术作为下一代更新进的信息技术,其目标将跨越人联和物联,迈向万物智联,6G 核心愿景的实现要求网络和计算相互感知、高度协同,实现泛在计算互联,因此,云网的融合发展也将是向6G 迭代演进中不可或缺的一环。

1.2 研究必要性

目前,各大运营商随着技术的发展趋势和业务的实际需要,均提出云网融合的关键举措。中国移动发布《算力网络白皮书》,明确了泛在协同、融合统一、一体内生3个发展阶段,算力网络本质上是云网融合的进一步深化。中国电信发布了《云网融合2030 技术白皮书》,明确围绕云网的基础资源层,从云内、云间和入云到多云协同和云网边端协同,在不断推进和深化[2]。云网融合发展已成为运营商的共识,但运营商在推进云网融合的过程中仍面临以下问题。

①运营商根据业务需求规划建设不同类型、不同功能的云,涵盖公有云、私有云、边缘云、行业云、网络云等,整体缺乏统筹且发展不均衡,云间难以共享共用,资源效率难以提升。

5G 网络下的云网一体产品有待完善,云网未实现端到端自动化;资源可视、业务可视、服务可视能力未成体系;多样化接入手段仍需完善,多云汇聚连接能力有待加强。非承建区网络覆盖和演进存在不足。

③但随着技术和网络演进,不断出现跨专业联动性业务应用系统,此类业务部署界面不清晰。云间缺少统一的技术架构,研发成果、运维经验缺少共享平台,共性能力难以复用。

面向以上问题,通过云网融合,使5G 产品灵活组合,做好“网调云、云调网、云调云”,全力打造入云体验一体化产品体系。

2 5G 网络云网一体研究思路

结合云网现状,聚焦泛在5G 网络下连接、云构生态、云网协同,做深5G 网络长板,做深5G 生态融合,做强5G 云网服务,加快推进5G 网络的云网一体。

云网一体是5G 网络通信基础设施、新技术基础设施和算力基础设施之间的粘合剂,是新基建中新型信息基础设施的底座。如图1 所示:面向云和网的5G 网络基础资源层,通过实施虚拟化、云化和服务化,形成5G 网络一体化的融合技术架构,最终实现新型信息基础设施资源的一体化供给。融合基础设施,使能传统基础设施和千行百业数字化转型、智能化升级。

5G 网络新型基础设施关键在于融,涉及3 个基础设施的融合:通信基础设施,包括5G物联网、工业互联网、卫星互联网;新技术基础设施,包括云计算、人工智能、区块链等;算力基础设施,包括数据中心、智能计算中心[3]。

统筹考虑5G 网络云能力建设,推动云计算能力向云原生目标演进,打造一站式的内部云服务能力,重点实现基础资源拉通,网络DCI 互联互通优化、一站式云原生技术栈、统一云管平台。

3 5G 网络云网一体关键举措

3.1 云网融合演进步骤

5G 网络云网一体化需要以业务需求为引领,提供云网端一站式云服务。打造云网融合、网随云动的灵活管控的5G 核心网络。通过统一规划、资源整合、云网融合等方式,统筹建设融合云底座,能快速迭代、安全管控,形成泛在算力网络,增强多业务承载能力和服务拓展延伸。

面向客户差异化的需求,不同的云通过协同编排系统提供5G 切片开通、业务控制和业务监控能力,构建5G 特色边缘服务能力。

以运营/资源协同、运维统一为原则,通过中心云SaaS/PaaS 能力向移动边缘云延伸,实现业务价值增值。持续优化CI 网络和IT 网络的互通能力,实现管理控制面的全域拉通协同,为“一朵云”目标实现提供网络基础。如图2 所示:基于CI 云和IT 云的技术栈能力基础,继续向云原生目标演进,打造自主可控的云服务融合框架[4]。

打造面向多租户的云边缘服务和面向单一用户的边缘专属云服务,统一管理面、全网集中管理,提供IaaS/PaaS/SaaS 全栈+云边协同能力。

初期保障多个边缘云共硬件,根据各自需求逐步向云原生、全栈云平台演进,最终实现技术架构归一,统一部署运营,打造高性能、异构的服务能力。因此需要分为3个步骤完成融合。

第一阶段多路径演进:现网进行多路径探索,对不同方案和平台广泛验证,快速切入边缘计算市场。统建ECM,收敛运营管理能力,实现异构数据打通。

第二阶段技术栈逐渐收敛:逐步探索管理运营融合与边缘云基础资源融合。CDN 运营管理功能与移动云云管融合,实现统一管理,通过云管弥补异构系统。边缘基础资源形成统—资源池,协同部署,内部隔离网络云与通用资源。

第三阶段架构归一:形成统一的技术架构与管理架构。容器混合云底座,云网边协同运维平台,提供统一服务界面。统—边缘计算laaS、PaaS、SaaS 技术栈,打造高性能、异构的融合边缘计算。

3.2 构筑云基础设底座

构筑在基础设施上的云计算平台,提供通用的云服务环境,形成计算、网络、存储、加速、安全等全面的弹性云服务,为网元、互联网/IT 应用等提供部署、调度、运行、稳健的基础环境,可降低响应时延、减轻云端压力、降低带宽成本,满足多样化的业务场景。

服务器:硬件服务器应具备统一硬件管理能力,需支持各虚拟层部署能力,需符合Redfish 接口协议。

虚拟机:轻量化VIM 对虚拟层服务能力满足度,满足计算与存储资源融合部署、边缘云属地资源管理服务能力。

容器:CaaS 平台具备业务资源编排管理能力,平台能力满足业务需求,端到端打通容器管理流程。

加速:GPU 卡与服务器、虚拟层兼容。具备裸金属和虚拟化场景下GPU 加速技术能力。

云管:边缘多VIM 进行汇聚,可屏蔽版本差异,满足用户跨云资源动态调度,提升边缘云的价值和用户体验。

3.3 泛在连接以网带云

结合现状实际,聚焦泛在连接、云构生态、云网协同,做深网络长板,做深生态融合,做强云网服务,加快推进云网一体。按照网随云动的演进,实现业务端到端智能开通,打造“智能、简洁、高效、快速”的网络连接,增强网络覆盖。完善多样化接入手段,加强多云汇聚连接能力。全场景覆盖,业务一跳开通,覆盖不同价值客户群。

专网精准下沉,补齐5G 切片入云手段,丰富云接入网,形成SPN/PTN/PON/OTN/5G 切片多类型接入。实现一朵云多种连接。

依托云专网,拉通云接入与云池,提供高可靠、高安全、高灵活的上云通道,通畅多云泛在连接,实现一种连接多朵云。

泛在连接主要引入的关键技术如下。

①超级控制器:引入超级控制器跨域拉通各个产品域控制器,实现SPN+云专网端到端业务切片承载;

②G-SRv6 演进:全网SRv6 向G-SRv6 演进,用户一跳入云,跨域无拼接,简化跨域资源协调,实现业务敏捷开通;

③iFIT 随流监测:基于IFIT 随流检测技术实现业务路径和SLA 可视,提升运维效率;

④云边协同:云网协同向云网边协同演进,广泛覆盖边缘节点,实现网随云动;

3.4 建立统一资源管理平台

运营层面目标应统一入口,目前专网运营平台和OP并行发展,需尽快考虑融合/协作方案。

管理层面考虑到部署网元和部署APP 在管理要求、可靠性等方面的差异,采用MEO 与CMP 分别管理网络域和应用域的方式。MEO 和CMP 可融合部署并提供统一界面。通过企业级运管平台实现多云统一管理,支持丰富的技术栈,满足异构纳管等需求。

边缘节点层面,统筹考虑基础设施及硬件需求,划分网络域和应用域,分别承载网元和APP。网络域云平台遵循NFV 技术要求,应用域云平台面向公有云业务满足灵活的部署和升级要求。

3.5 打造内生安全体系

安全服务可以通过云网安全大脑,异地容灾、数据私有、分级服务等方式来满足5G 网络云网融合的内生安全。构建“自适应、自生长、自调整”的高安全、韧性网络。

突破网络安全能力单点独享,多云安全跨域互联,实现实时同步、异地容灾。

守护客户数据私密性,以本地私有云确保客户数据安全可控。面向用户提供安全原子能力,实现安全能力编排和威胁防御联动下发。

4 结束语

云网融合能力将成为5G 时代运营商差异化服务能力的体现。云网融合打造了一种面向企业客户的统一平台和入口,将企业的网络能力和产品技术能力相结合,能够实现云计算基础业务运行的更好支撑,同时提供创造拓展创新业务场景的平台。随着云网产品的成熟以及云化的刚性需求发展,“云市场+网络市场”整合的概念将逐步显形。对于运营商而言,面向5G 的云网融合需要充分发挥网的优势,并不断丰富云的内容。

面向5G 的云网融合对内可以优化网络、降本增效。在中心层面通过集中化建设的网络云、移动云和IT 云,最大限度发挥云计算规模优势,提升业务效率;在地市及以下层面,积极规划部署边缘云,发挥运营商网络资源优势,构建云+边缘的差异化云网融合体系。通过与云适配的网络调整和维护支撑体系建设,进一步优化业务流量流向,提升业务体验,降低网络成本。

使客户随时、随地、随需入云。运营商网络精准适配云诉求,具备弹性、易用等能力。同时网络可视、路径可选可优可调,定制SLA 服务,分钟级故障定位。最后保障数据防护、网络容灾、信息防护等云网内生安全。

 

作者:付艳 卢绍朋 合作媒体:通信界 编辑:顾北

 

 

 
 热点技术
普通技术 网络认知对抗的中文学术研究历史演进研究
普通技术 境外认知战作战力量及技术装备综述
普通技术 我国当前面临的主要网络认知威胁分析
普通技术 提升工业和硬件安全!我国牵头提出的两项网安国际标准发布
普通技术 6G通信感知一体化网络的感知算法研究与优化
普通技术 多地址的时间型区块链隐蔽通信方法研究
普通技术 基于CHAN 的改进卡尔曼滤波室内定位算法
普通技术 基于吸收马尔可夫链攻击图的网络攻击分析方法研究
普通技术 短波通信接入网广域协作资源分配算法
普通技术 基于子载波补给索引调制的OFDM 传输方案
普通技术 基于随机Transformer 的多维时间序列异常检测模型
普通技术 面向高混响环境的欠定卷积盲源分离算法
普通技术 移动边缘计算网络下基于静态贝叶斯博弈的入侵响应策略研究
普通技术 基于IRS辅助的MIMO车联网系统联合波束成形设计
普通技术 基于IOC-CSMP 的OFDM 系统稀疏信道快速重构算法
普通技术 频控阵MIMO雷达的目标数与方位参数联合估计方法
普通技术 SPS 结构大规模S 盒设计与分析
普通技术 意图抽象与知识联合驱动的6G 内生智能网络架构
普通技术 软件定义网络抗拒绝服务攻击的流表溢出防护
普通技术 数据安全中台构筑企业数据生命线
  版权与免责声明: ① 凡本网注明“合作媒体:通信界”的所有作品,版权均属于通信界,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:通信界”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。 ② 凡本网注明“合作媒体:XXX(非通信界)”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。 ③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一月内进行。
通信视界
吴春波:华为如何突破美国6次打压的逆境?
刘烈宏:以数字化网络化智能化助力数字经济与
普通对话 高通中国区董事长孟樸:5G与AI结合,助力提升
普通对话 雷军发布小米年度演讲:坚持做高端,拥抱大模
普通对话 闻库:算网融合正值挑战与机遇并存的关键阶段
普通对话 工信部副部长张云明:我国算力总规模已居世界
普通对话 邬贺铨:我国互联网平台企业发展的新一轮机遇
普通对话 张志成:继续加强海外知识产权保护工作 为助力
普通对话 吴春波:华为如何突破美国6次打压的逆境?
普通对话 刘烈宏:以数字化网络化智能化助力数字经济与
普通对话 消息称微软将把OpenAI人工智能技术整合至Offi
普通对话 中国电信董事长柯瑞文:数字科技引领新消费
普通对话 中国移动董事长杨杰出席GSMA创新论坛并作主旨
普通对话 中国信科何书平:“一体两翼”大力支撑数字政
普通对话 中兴徐子阳:泛在协同,筑“算网”坦途
普通对话 中国移动陈国:智慧中台对外输出数百项高价值
普通对话 中兴通讯总裁徐子阳:数贯东西,融达天下,共
通信前瞻
亨通光电实践数字化工厂,“5G+光纤”助力新一
邬贺铨院士解读ChatGPT等数字技术热点
普通对话 亨通光电实践数字化工厂,“5G+光纤”助力新一
普通对话 中科院钱德沛:计算与网络基础设施的全面部署
普通对话 工信部赵志国:我国算力总规模居全球第二 保持
普通对话 邬贺铨院士解读ChatGPT等数字技术热点
普通对话 我国北方海区运用北斗三号短报文通信服务开展
普通对话 华为云Stack智能进化,三大举措赋能政企深度用
普通对话 孟晚舟:“三大聚力”迎接数字化、智能化、低
普通对话 物联网设备在智能工作场所技术中的作用
普通对话 软银研发出以无人机探测灾害被埋者手机信号的
普通对话 AI材料可自我学习并形成“肌肉记忆”
普通对话 北斗三号卫星低能离子能谱仪载荷研制成功
普通对话 为什么Wi-Fi6将成为未来物联网的关键?
普通对话 马斯克出现在推特总部 收购应该没有悬念了
普通对话 台积电澄清:未强迫员工休假或有任何无薪假计
普通对话 新一代载人运载火箭发动机研制获重大突破