2019可信云大会 | 李哲:电信云白皮书解读

2019年7月3日09:48:00 发表评论 4 浏览

大家下午好!我来自中国信息通信研究院云大所。接下来我从以下四个方面跟大家分享一下2019年发布的电信云白皮书,该白皮书是由中国信息通信研究院牵头,中国电信、中国移动、华为、中兴、烽火等企业共同参与编著。

2019可信云大会 | 李哲:电信云白皮书解读

经过多年的发展,已经进入相对成熟的生态体系,并逐渐进入到了重点行业领域。在电信行业,传统的运营商网络大多是基于硬件设备来呈现的,在专有的平台架构下,各硬件设备彼此独立发展,这给运营商的网络带来了很多的不便,随着5G时代的到来和边缘业务的兴起,传统的运营商网络的这些弊端日益凸显,难以满足快速发展的网络业务需求。在这样的背景下诞生了电信云的概念。电信云将云计算、虚拟化、NFV/SDN等关键技术应用到了电信行业,将电信网络和业务部署到云的架构上,打破了传统电信业以硬件为主的思维方式。

目前中国移动、中国联通、中国电信三大运营商均发布了转型计划,基于云的网络重构是重要组成,核心理念都涉及到了基于电信云来承载电信业务。电信云对传统运营商的转型体现在架构、网络、运营和业务四个方面。架构重构体现在电信云建立以DC为中心的云化架构,支持新业务的快速上线与表示。网络重构体现在NFV/SDN关键技术的引入,实现了网络灵活调动和调整,包括自动感知、虚拟机上线、VNF虚拟的网络功能上线以及VNF业务的变化,网络可以自动地来调整连接,实现网随云动。业务重构体现在按需实现业务的部署与调整,运营重构体现在自动化、智能化的运营模式。将业务运营从管理型转变为了服务型,提升了业务体验。

综合来看,国内的三大运营商的转型计划均是围绕着ICT融合、解耦、软件化、自动化、NFV/SDN等关键词。这些词汇都与云计算有密不可分的关系。在具体建设方面,中国移动从IMS网元的虚拟化切入,重点推进了技术研究、实验室测试和省外试点工作,并于2019年开启了八大的电信运营商用建设工作。中国联通重点推进了虚拟网元化的落地和边缘云的建设,并开展网络云化的试点和试商用工作。中国电信开展了部分网元和企业IT系统的云化工作。

总结来看,电信云的发展可以分为以下三个阶段:在2016年之前只有部分电信业务进行了虚拟化,业务功能部署在虚拟机上,由于规模较小、业务驱动型,因此对网络的自动化要求不高,往往是部署一个机架,简单的两台交换机,通过vLAN的方式实现业务隔离。接下来到2017年到2018年,这一阶段主要部署vIMS、vEPC、vBRAS、vCPE等网元,引入了SDN和VxLAN来实现网络的自动化,同时引入IMANO来实现网元和业务的编排。这一阶段的电信云通常部署几个数据中心,但各个数据中心之间是相互独立的,之间没有DCI和业务相互迁移的需求。2019年之后,这一阶段中心DC、区域DC和边缘DC有了联通的需求,希望能够统一管理。这就要求把整个广域网纳入整个电信云管理平台,实现DCI,对系统的整合能力提出了更高的要求。结合运营商和厂商的进程来看,当前我国的电信云建设正由独立电信云阶段向分布式电信云阶段过渡。

在具体落地时,根据服务对象的不同,可以将电信云分为面向CT业务和面向IT业务的云,CT云侧重于网络的云化,意在建设云化的新型网络服务环境。而IT云是针对运营商内部的应用系统的云化,例如BSS系统、OSS系统、系统和OA等IT支撑系统。CT业务和IT业务对资源池的性能、可靠性、安全性的要求均不一致,CT业务在对资源池的性能可靠性要求方面往往高于IT业务,在具体落地时应该充分了解业务特征,选择合理的建设方式。

如果现阶段不能同时满足CT和IT业务的要求建议分开建设电信云。CT业务种类多、数量变化比较慢,而IT业务种类和数量变化比较快,新业务的上线比较多,对资源池的动态变化需求以及升级需求比较多。CT业务的机房部署相对分散,而IT业务的机房部署相对集中,并且实际情况中,IT业务和CT业务的机房往往分布在不同的机房,并且归属于不同的部门,各部门的资源也是分开建设和管理的。正是由于以上的差异建议现阶段分别建设面向CT业务的电信云和面向IT业务的电信云。

在面向CT业务建设电信云时,厂商通常采用ETSI标准的NFV基础架构,该架构由云计算虚拟化资源、虚拟化网络功能和管理编排三大部分组成。CT云除了有通常的云资源管理之外,还需要有虚拟化网元生命周期的管理、大路由转发等管理,通信行业的属性非常显著。在面向IT业务建设电信云时,通常采用云运营管理、云资源管理和基础设施管理三个部分。云运营管理就是上层的应用部分,可以有营业、计费、客服、渠道、经营分析等BSS域的应用系统,可以有监控、告警、性能、资源、操作维护等OSS域的系统,可以有QA门户、邮箱、公文、公务、ERP等MSS域的系统。三域可以集中部署,也可以根据应用情况选择不同的云业态进行部署。云资源管理层包括云操作系统和云化能力接口,云化能力接口为上层的应用提供能力接口,集中的故障管理接口和监控接等信息。基础设施层包括虚拟的计算、存储和网络资源,为电信的应用和业务提供实际的计算存储和网络的能力。

由于CT和IT业务属性的不同,因此两类电信云的功能特性方面也是不同的,下面从几点进行CT电信云和IT电信云的对比。在业务承载方面,面向CT业务的电信云承载的是虚拟化后的电信网元,如vCPE、vIMS这些网元,而面向IT的电信云承载的是典型的IT的应用,就是刚才我们所说的BSS、OSS、Email系统、ERP系统等信息系统,在业务发放模式上,面向CT的电信云是业务管理员登录MANNO平台,一次性导入脚本文件,批量创建VNF及对应的网络连接、并发量较大。而面向IT业务的电信云通常由管理员登录云管理平台Portal界面,根据应用需求逐步创建虚拟机及连接,并发量较小。

在虚拟机负载分担方面,面向CT的电信云是VNF,也就是虚拟化的网络功能,虚拟组件分布在若干虚拟机上,通过DCN网络设备感知虚拟机的分布,并且采用路由算法方式将流量平均分配到所有的虚拟机上。而面向IT业务的电信云只是需要将业务分担到不同的虚拟机上,实现某类应用的负载分担,应用对落透明的。在VM特性方面,面向CT的电信云的虚拟机除了要做业务处理之外,还要承载流量的转发任务,而面向IT的电信云,虚拟机主要是做业务处理,不承担数据传发的任务。

在路由构成方面,面向CT的电信云内部路由由用户路由和虚拟机路由构成。而面向IT的电信云,虚拟机不参与网络侧的路由使能,不发布路由,DCN内只包含虚拟机自身的IP地址。在可靠性方面,面向CT的电信云部署核心网元,可靠性必须满足电信级的要求。而面向IT的电信云,根据应用类型的不同,对系统的可靠性及网络QoS要求也不同,比如说计费系统可靠性要求比较高,Email/OA等系统仅要求IP可达即可。在硬件方面,面向CT的电信云需要有GPU、FPGA等硬件加速设备。正是由于以上七个方面的对比,可以看到,面向CT建设的电信云不仅在功能上要求要比IT要多,而且在性能方面对它的要求也更。在现一阶段,为了屏蔽CT云和IT云不同特性带来的相互影响,建议分开建设电信云。这也呼应了前面由于业务属性的不同,我们分开建设的建议。

基于以上的典型特征,特别是路由构成和虚拟机特性方面,在电信云中需要引入SDN,并使其与NFV共同作用,这样的解决方案已经成为了业界的共识。NFV是通过使用基于行业标准的服务器、存储和交换设备,利用软件和自动化技术替代专用网元去定义创建和管理电信网络及业务。如图示,在电信云的虚拟网络中,应用NFV的网络模型图,SDN使网络变得像软件一样可以灵活地编程和修改,实现按需快捷提供安全隔离的虚拟网络服务。

在电信云中存在三层网络,分别是底层的underlay物理网络,中间的overlay虚拟层网络和上层的应用层网络,NVF和SDN的协同作用体现在,在underlay网络已通的基础上可以通过加载SDN控制器的配置文件,实现VxLAN overlay网络和业务层网络的自动部署。另一方面,在VNF或网元发生变化时,SDN可以感知虚拟机的分布,实现自动地完成网络相关配置的联动,最终实现网络和业务的灵活性、敏捷性、开放性和高效性。

灵活性体现在业务、IT和网络的解耦部署,使得新业务可以灵活上线,部署周期较短;敏捷性体现在电信员可以使用网络软件编程的方式使资源可以得以快速地扩充;开放性体现在分层解耦的架构,使电信云具有多样化的开放接,支持运营商自营业务以及第三方业务的便捷集成;最后SDN控制器可以使网络资源、网络数据能力可视化,业务转发路径可视化,提高整网的运维效率。

在实际应用场景中,电信业务的部署位置通常是由中心到边缘是不同的,并且对资源的需求也是有差异的。在这样的情况下,一朵云打天下的云计算解决方案已经不能在当前情况下完美地适应所有的应用场景,对此各厂商也是提出了中心节点部署方案和边缘节点部署方案。如图示,华为、中兴、烽火三家电信云解决的架构,均是由中心-边缘,甚至是接入节点构成的分布式的架构。

在应用中,像地市级的节点业务种类较多,可靠性要求高,管理规模也大,可以部署中心云。比如图中三家架构中上面的部分。像郊区节点业务量较小、成本较低,有业务快速上下线等特点,这样的情况下可以部署边缘云,如图中三家架构中下面的部分。无论部署中心云还是边缘云,其本质都是根据节点位置的业务性质以及业务运行时的环境,区别选择不同的建设方式。

伴随着5G的来临和边缘计算的发展,越来越多的业务产生了部署在边缘的需求,在电信云分布式解决方案中,边缘云的建设成为了重要的一环。边缘电信云将计算能力下沉到移动的边缘节点,从而有效地缓解移动核心网的压力,网络业务、服务和应用得以快速地分发和下载。可以满足5G及边缘计算应用场景的需求。

另一方面,面向CT业务和IT业务建立统一融合的电信云趋势越来越明显,CT业务和IT业务形成真正的资源共享和完全的统一协作,可以为运营商带来如下的好处。在数据层面进行打通,IT云可以针对CT云存储的海量数据资源进行分析,得出用户的日常行为习惯,并且反作用于建设CT云。同时,CT云和IT云的融合可以有效地整合分散的资源,提升资源利用率。未来,电信云一云两域分权管理,可以统一管理和监控,电信的私有云业务和NFV面向CT的业务,打造ICT融合云。

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