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5G时代 數據中心或成5G强大技术底座
發布時間:2019-11-29
 

5G網絡的規模建設已經拉開序幕,“雲---端”四體協同將成爲5G網络端到端的新技术架构。5G網络的主要特征为大带宽、海量连接和超低时延,这些新的網络特性将催生大量新兴应用,也将更加深刻地改变人们的生活方式,而这一切都离不开5G背后的数据中心網络。

 

數據中心或成5G強大的技術底座

5G網络采用以数据中心为基础的云化架构,承载在数据中心内独立的电信云網络上,通過SDN/NFV技术部署核心網等虚拟化網元。同时,隨著用户面網元(UPF)下沈,以及MEC(邊缘计算)业务规模部署,5G網元将分布在各级数据中心,数据中心已成为5G網络的基石。

在移动互联網时代,隨著头部互联網应用爆发,云计算应用向行业巨头集中,运营商、互联網、云服务提供商等行业中的大型公司纷纷建设了大型云数据中心,提供公有云、私有云等服务。究其原因,在于数据中心的规模效益非常明显,能够大幅降低业务部署成本和维护成本。

因此,規模發展是過去10年数据中心網络发展的最主要驱动力,流量爆发式增长导致数据中心组網规模不断扩张,进而引发组網架构、技术、运营等一系列的变化,需兼顾大容量、规模效应以及高可靠、可扩展需求。在5G時代,這一趨勢將愈加明顯,並加速向政府、醫療、工業制造等産業擴散。5G時代的大型雲數據中心將更具備競爭力,不僅體現在成本方面,還會在安全、靈活度和技術進化層面對傳統數據中心建立碾壓性的優勢。“馬太效應”將使得傳統數據中心及應用逐步走向消亡,替代而來的是超大規模、快速演進的雲數據中心。

與此同時,5G網络及其衍生的业务对可靠性、时延保障等提出了更为严苛的诉求。能否满足5G網络对云资源池的吞吐、并发等高性能需求,达到云数据中心整体性能与成本最优,成为衡量5G时代云数据中心竞争力的试金石。未来数据中心網络不再局限于传统的数据中心内交换机網络,而是拓展到主机内部、網卡以及芯片互联的一体化高性能網络中。

面對上述需求,基于x86架構的通用CPU已难以满足业务需求,引入更多的加速硬件,如智能網卡、GPU/FPGA乃至NPU神经網络处理芯片等异构计算架构,使业务运行在性价比与能效比最高的硬件形态上,成为数据中心承载多类型业务的必需技术。RDMA也是一种硬件协议方式,可以实现数据中心網络的低时延,是目前数据中心内高性能计算、分布式存储、人工智能等应用的标准部署方案。

 

邊缘数据中心是5G時代的必要組件

邊缘计算是5G技术最重要的组成部分之一,低时延特性为车联網、工业自动化、沉浸式VR、人工智能等新兴应用的发展提供技术基础。在邊缘计算场景下,客户通常需要低延迟、高计算能力以及高效網络路由能力,需要在網络邊缘部署计算节点,邊缘数据中心将成为5G時代數據中心的新形態。

邊缘计算提供了網络中泛在的算力资源,可存在于云数据中心、邊缘数据中心及终端,且分布在網络的不同层级,归属于不同运营方。业界已经开始考虑如何充分利用这些算力资源为客户提供最佳解决方案。算力網络成为新的研究方向,得到包括中国电信、中国移动等在内的运营商以及ITU-T等国际标准组织的高度关注。算力網络采用类似網络路由机制,通過網络的集中控制面或分布路由协议分发各类计算节点的算力信息,并结合網络信息(如路径、时延等),可为客户提供最佳的算力分配及網络连接方案。

目前大型互联網公司已经在公有云市场上占据先机,隨著SD-WAN等技术的商用部署,运营商已经能够明显感觉到来自互联網的挤压。但在邊缘计算开始大规模建设后,运营商在局址资源方面的优势将改变运营商与互联網公司的竞争及合作态势,运营商的IDC租赁业务和公有云业务都将得到快速发展,如果能在这个技术变革的时间窗口中把握住机会,甚至有可能会推动运营商成功完成自身的业务转型。邊缘计算及邊缘数据中心是5G時代的必要組件,将深刻地影响5G時代的市場格局。

 

智能運維、開放架構將催生産業新生態

隨著雲計算、SDNNFV等技术在網络重构中加速落地,转控分离、三层解耦以及统一编排等技术为数据中心網络实现自动化、资源灵活调度、智能运维奠定了基础,但同时也使得业务逻辑愈加复杂,故障排除难度大幅提升。由于缺乏统一的平台和框架,缺乏自动化、智能化运维手段,传统运维模式难以适应并满足5G时代下数据中心網络的运维需求。

基于AITelemetry的智能运维是利用数据智能替换人工经验,期望在自动化的基础上实现遥测、大数据分析、机器学习和網络引导等功能,通過对数据中心網络的自主分析、自主发现实现自主配置和自主修正。当前产业界重点集中在網络开局部署、網络变更校验、故障智能定界/定位、故障預測、業務分析以及預測等方面,尋求在數據采集、大數據分析、AI、決策閉環等環節實現精細化檢測和可視化管理,變被動運維爲主動運維。

雖然目前還受AI学习模型不够精确、網络设备特性不足等因素制约,但人工智能的发展必将引发再一次網络运维的变革。與此同時,开放架构设备也将进一步催生数据中心新的产业生态。

一方面,白盒交换机已经在大型互联網公司云数据中心开始规模部署。白盒交换机需部署集中的網络操作系统,基于白盒设备的網络架构,可实现硬件与软件的解耦,并大幅降低组網成本。目前,SONIC操作系統逐漸成爲白盒交換機的事實標准,SONIC通過SAI層將交換機進行接口抽象設計,向上提供統一的API接口,向下對接不同ASIC芯片,使得上層軟件不需要一一適配不同的ASIC芯片,促进了白盒交换机生态链的发展。此外,芯片层面也不断开放,通過可编程接口自定义芯片对数据包的处理逻辑,实现按需添加新功能、新协议或者对原有协议进行优化等,极大提升了灵活性。

另一方面,大量AI、实时性高带宽的邊缘计算业务需要邊缘节点提供计算及網络加速能力,邊缘计算业务的多样性需要邊缘数据中心提供的计算设备多种多样,但是受限于邊缘机房的空间、风火水电等条件,通常计算设备无法大量放置,因此邊缘数据中心开始引入开放可定制化的交换机以及服务器等融合型设备形态。如开放数据中心委员会(ODCC)發起的OTIIOpen Telecom IT Infrastructure)項目就推出了OTII服務器(采用了電信設備標准,深度在600mm以内,可以与电信设备混合部署)来满足邊缘计算节点的特殊要求。目前三大运营商也在组织研究融合型定制化交换机设备,通過模块化的方式,按需配置網络、计算和存储能力,避免设备能力与机房空间的浪费。

标准化的开放式架构不仅能够缩短设备新功能实现周期,通過解除供应商绑定的方式有效降低采购成本,还绕开了异构兼容问题,使得数据中心網络更容易向智能化、自动化方向演进。

隨著5GAI时代的到来,数据中心将成为未来網络的核心控制节点与内容载体,是电信运营商转型的基础和战略制高点。目前数据中心正在经历云化和ICT融合所带来的变革,而網络作为数据中心的三大基础资源之一,也在这场革命中不断演进。全智能、自动化、分布式、算力下沉和AI等技術將爲5G业务开展提供有力支撑。可以预见,未来隨著5G/6G、全息通信、数字孪生等新兴业务和技术的到来,数据中心網络又将朝着更新一代继续演进。

(新闻来源:投资发展部摘自《網易》)

 

 

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