研究成果
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电信云发展现状及思考
作者:李哲            发布时间:2019-10-21

  一、引言

  传统的电信设备都是以专用的硬件形态呈现的,在专有平台架构下,各硬件设备彼此独立,导致电信网络扩展性较差,难以满足快速发展的网络业务需求,难以支撑即将到来的5G时代的个性化场景。在此背景下,云计算技术逐渐渗入到电信行业,电信云应运而生。本文基于对电信云应用场景的研究和探索,分析了电信云的演进路线,并对电信云的发展热点做出了一些思考。

  二、电信云发展现状及背景

  (1)数据流量爆发式增长,传统网络面临四大挑战

  随着物联网和5G时代的到来,通信领域的业务场景日益多样化,数据流量更是爆发式增长,这给运营商网络带来了极大冲击。传统的运营商网络难以适应新业务的发展需求,网络架构的不足主要体现在四个方面:第一,网络不够敏捷高效,拉长了业务上线周期;第二,网络设备利用率较低,导致成本高居不下;第三,网络开放性不足,制约了面向行业用户的服务能力;第四,网络缺乏全局的协同和自动化。

  (2)运营商云化转型由规划布局向落地实践推进

  在IT技术的快速发展和5G商用时间的倒逼之下,运营商纷纷发布转型计划,将云计算等关键技术引入CT领域,转型的理念涉及到基于云来建设电信服务环境。

  国际方面,AT&T发布了Domain 2.0白皮书、西班牙电信转型提出“BE MORE”的口号、Verizon提出“承诺一个数字化社会”的战略愿景,可以看到电信行业云化已是大势所趋。国内方面,中国移动提出的NovoNet计划、中国联通提出的CUBE-Net2.0架构和中国电信提出的CTNet2025,均为未来电信网络云化重构制定了相关计划。

  近年来,云化厂商的产品逐步商用,国内运营商以省为试点进行VNF及业务系统的云化。运营商将云化范围扩展到应用程序,如虚拟客户端设备(vCPE)、IP多媒体系统(IMS)、演进分组核心(EPC)以及BSS系统、CSS系统等,并联合设备商进行多省份的部署测试。

  (3)电信云按照场景可分为CT云和IT云

  与其他行业类似,电信运营商内部存在大量的业务协同系统和IT类支撑应用,将此类应用云化可以提高应用系统的效率和灵活性。此外,电信运营商拥有大量的通信类网元设备,云化时须在转发平面、云操作系统、云虚拟化层等方面进行电信级技术增强。

  因此,电信云可以根据场景划分为面向CT的云和面向IT的云。CT电信云侧重于网络功能的云化,意在建设云化的新型电信网络服务环境。在CT电信云场景下,由于电信各种业务的特点和覆盖范围不一,运营商在核心网和边缘节点部署的应用系统及电信设备也不同,因此可以进一步将其划分为核心网云化场景和边缘节点云化场景。IT电信云是针对运营商内部的应用系统的云化,如计费与结算、营业与账务、客户服务和决策支持等系统的云化。面向IT的电信云也可以进一步按照业务的功能领域进行分类。

  三、电信云演进路线

  (1)CT电信云:从核心网控制面到边缘节点用户面逐步云化

  考虑到电信业务云化的效益、难度以及云化后的稳定性,CT电信云适合选择业务需求迫切、云化难度较小和对资源需求较为一致的网元入手先进行云化。这类网元主要集中在核心网控制面,如IMS和EPC控制面、短信等领域,中国移动等运营商对此类内部结构较为一致的网元先进行了云化。

  边缘节点用户面通常部署转发类网元和计算密集型边缘计算、CRAN等网元。由于未来电信业务低时延、高带宽、高可靠的发展趋势,这对边缘节点的网元云化提出了更高的要求。国内三大运营商在边缘电信云领域加大研发力度,成立关键技术研究项目,研究边缘硬件、资源管理和远程运维等问题。从运营商的演进战略可以看出,电信云的远期目标是采用分布式统一部署的方式,统一全网云资源。

  (2)IT电信云:外围系统优先云化,核心系统逐步实施

  IT电信云针对运营商内部的应用系统如BSS、OSS和OA等IT支撑应用云化。运营商IT系统间业务模块间关联性强,解耦难度大,核心计费系统更是复杂庞大,云化时适合先简后繁,逐步实施。

  国内三大运营商先针对外围系统展开云化,如联通对卡号管理系统进行了云化,云化后系统可以达到每秒4万笔的成交量。移动、联通也从客户管理、账单查询等外围模块入手云化,建立稳定高效的云化团队,在积累一定的云化经验后对核心系统如计费、账务管理等这类复杂庞大的系统逐步进行云化。

  (3)电信云在数据层面融合发展成为趋势

  随着人工智能、大数据等技术的发展,未来电信云中的IT云和CT云在数据层面进行打通成为趋势。IT云针对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反作用于建设CT云。例如,CT云向IT云提供网络资源的开放接口,将当前网络的参数如流量分布等指标以数据接口的形式提供给IT云,IT云可以基于大数据分析平台采用AI的方式,下发一定的策略到CT云。

  四、 电信云的机遇与挑战

  随着5G时代的到来和边缘业务的兴起,电信云为运营商带来了新的发展机遇。云化的架构使运营商有机会摆脱流量管道的身份,探索新的商业模式。但是,更大的机遇也意味着更高的挑战。

  (1)电信云助力5G三大应用场景

  传统的竖井式网络架构难以满足5G业务的发展需求。5G网络架构采用原生云化的设计思路,将网元功能分解、抽象和重构,通过云化弹性的架构来支持5G应用场景。

  5G的三大业务场景对网络的带宽、时延和连接数做出了更高的要求,增强的移动带宽峰值速率可以达到每秒10G-20Gbps,高可靠场景时延低至1ms,物联网场景每平方公里承载百万级连接数,这对5G电信云也提出了更高的性能要求。5G电信云将复杂的单体应用拆分为由不同微服务组件组合而成的云原生应用,可以提高5G应用场景的标准化和开放性,但是云平台上部署的虚拟网元的电信级高性能还需进一步探索实现。

  (2)边缘电信云外延至边缘云

  边缘电信云是针对在网络边缘处部署的电信网元的云化,如转发类网元、边缘计算类网元和CRAN等网元,有较高的计算、转发等性能要求。边缘电信云在承载电信网元的同时,可以进一步开放网络能力,通过开放的云平台,可为合作伙伴提供IaaS,PaaS、网络能力API等服务。同时,运营商作为网络和业务之间的桥梁,网络边缘的云化使得各种行业应用部署在云平台上成为可能,从而边缘电信云转变成一个互联开放的边缘云,赋能各种行业应用,也为运营商带来了新的商业模式。

  中国联通的边缘云生态圈包括来自阿里巴巴、腾讯、百度、京东等20余家重要生态合作伙伴,虽然边缘云建设的理念是美好的,但是实际部署时仍然面临许多挑战,如边缘云的轻量级管理、资源协调、边缘加速和远程运维等问题。三大运营商在边缘云领域坚持标准与开源并举,成立“边缘云关键技术研究”项目,研究边缘云在硬件、容器、加速等关键领域的需求与架构。

  五、 结语

  电信云是运营商战略转型的重要一环,将承载网络和业务支撑系统,成为ICT基础设施的新核心。从目前来看,IT电信云的发展相对较快,运营商以省为单位循序推进。CT电信云的云化方案和相关标准规范还不成熟,特别是边缘电信云的落地还需要业界各方共同努力。


  作者简介:李哲,中国信息通信研究院云计算与大数据研究所云计算研究员,主要负责云网融合、电信云和云MSP领域的产业发展与行业标准研究工作。

  联系方式:lizhe@caict.ac.cn

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