面向5G業(yè)務(wù)的邊緣云網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案探究

林 兵

（聯(lián)通（廣東）產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

5G技術(shù)被大眾所熟知之后，邊緣計(jì)算也成了各行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。最初的邊緣計(jì)算概念是在2014年提出，到了2016年就拓展到了接入邊緣，目前基本被定義為靠近用戶邊緣的、包含多種技術(shù)的接入網(wǎng)絡(luò)，能夠提供比較穩(wěn)定的IT業(yè)務(wù)環(huán)境以及云計(jì)算能力，屬于綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)。邊緣計(jì)算的工作原則就是為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，主要目的在于降低時(shí)延以及寬帶限制等。

1 分布式網(wǎng)絡(luò)云構(gòu)架

隨著自媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)等行業(yè)業(yè)務(wù)的發(fā)展，以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)的新興業(yè)務(wù)的快速擴(kuò)張，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與業(yè)務(wù)也面臨著明顯的流量增加以及時(shí)延變大的情況。面對這樣的行業(yè)背景，各大運(yùn)營商都十分積極地在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面尋求變革，尤其是業(yè)務(wù)發(fā)展以及云網(wǎng)融合的方面。

當(dāng)下我國大部分運(yùn)營商采用的組網(wǎng)方案是分布式網(wǎng)絡(luò)云架構(gòu)作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)核心也被劃分為邊緣和核心兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，具體能夠覆蓋全國核心數(shù)據(jù)中心，以及邊緣數(shù)據(jù)中心和通信機(jī)房等。其中核心指的是全國范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)中心，具體特點(diǎn)就是資源規(guī)模較大，且整體資源共享程度也很高。邊緣則是地區(qū)、縣的數(shù)據(jù)中心或者通信機(jī)房邊緣云資源池，在承載低時(shí)延、高寬帶要求的用戶方面發(fā)揮其效用。

2 5G業(yè)務(wù)對邊緣云網(wǎng)絡(luò)的需求

對于大部分運(yùn)營商而言，邊緣云網(wǎng)絡(luò)是運(yùn)營商與互聯(lián)網(wǎng)公司相比的優(yōu)勢［1］，行業(yè)用戶的應(yīng)用部署在運(yùn)營商邊緣計(jì)算平臺當(dāng)中，通過開放API的使用，邊緣計(jì)算平臺能夠提供的服務(wù)種類也有所增加，能夠滿足不同用戶的差異化需求。在5G技術(shù)的輔助下，運(yùn)營商本身也能夠在5G時(shí)代低時(shí)延、高寬帶特點(diǎn)的輔助下，更快速地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一邊緣計(jì)算平臺的構(gòu)建，最終與其他邊緣生態(tài)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)緊密合作謀求發(fā)展。

需要注意的是，邊緣云網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的位置距離更近，主要是承載著核心網(wǎng)用戶面功能以及多種第三方APP業(yè)務(wù)的任務(wù)，其能夠接入網(wǎng)中央單元，同時(shí)與各大網(wǎng)關(guān)、部署平臺等實(shí)現(xiàn)合作發(fā)展，在滿足控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)絡(luò)之間的分離需求基礎(chǔ)上，也能夠滿足相關(guān)業(yè)務(wù)延時(shí)性和業(yè)務(wù)靈活加載的相關(guān)需求。邊緣云網(wǎng)絡(luò)基本都包含虛擬化架構(gòu)，能夠滿足5G技術(shù)的接入條件，不僅總體生產(chǎn)成本不高，還能夠優(yōu)化計(jì)算資源分配和調(diào)度效率。

邊緣云網(wǎng)絡(luò)對平臺的依賴性較大，能夠不斷在實(shí)踐中孵化5G創(chuàng)新應(yīng)用，同時(shí)對于越來越明顯的客戶差異化需求也能滿足。能夠使用這種平臺的場景常見的有3類，首先是個(gè)人用戶應(yīng)用場景，通常是游戲、視頻瀏覽等，在應(yīng)用過程中能夠根據(jù)場景的不同提供不同種類的業(yè)務(wù)體驗(yàn)［2］。其次是企業(yè)專網(wǎng)場景，這種通常是在特定用戶的情況下使用，重點(diǎn)位置會被限制在固定范圍之內(nèi)，接入機(jī)房部署之后，邊緣云網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)配置和地址等標(biāo)識上都會與企業(yè)用戶區(qū)別開，主要優(yōu)勢在于能夠保障辦公網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，并且其時(shí)延也不高。最后是車聯(lián)網(wǎng)，目前車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為運(yùn)營商的新收入點(diǎn)，使用邊緣云網(wǎng)絡(luò)之后，車聯(lián)網(wǎng)就能夠通過區(qū)域性算法，在車輛避讓和速度引導(dǎo)方面展現(xiàn)出較高的優(yōu)越性。

為滿足5G業(yè)務(wù)整體呈現(xiàn)高效穩(wěn)定的承載，邊緣云網(wǎng)絡(luò)本身需要具備基礎(chǔ)的低時(shí)延、高效率等特征。

3 面向5G業(yè)務(wù)的邊緣云網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案

3.1 邊緣云網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)組網(wǎng)方案

工作人員需要根據(jù)實(shí)際情況判斷，網(wǎng)絡(luò)中是否有必要引進(jìn)SDN技術(shù)，且需要注意的是傳統(tǒng)組網(wǎng)方案是非SDN組網(wǎng)，這種方案更適合業(yè)務(wù)對自動化程度要求不高和建網(wǎng)成本比較敏感的場景。SDN組網(wǎng)方案在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中，需要配合部署控制器使用，常規(guī)的傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)上，通常會構(gòu)建大二層或者三層分布式轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)，對于自動化程度高且有集中管理控制場景的適用程度較高。需要注意的就是根據(jù)不同的規(guī)模選擇不同的組網(wǎng)架構(gòu)，原則就是選擇成本控制更方便的方案，而邊緣云網(wǎng)絡(luò)能夠按照其承載業(yè)務(wù)的性質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，通常能夠分為3個(gè)區(qū)域，即管理、業(yè)務(wù)和存儲。其中管理區(qū)域主要是應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)、資源和業(yè)務(wù)管理等方面；業(yè)務(wù)區(qū)域主要負(fù)責(zé)的就是部署計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)器［3］，安裝其中的各類網(wǎng)元；存儲區(qū)域的工作通常就是按照需求，部署本地存儲工作。

3.2 邊緣云網(wǎng)絡(luò)SDN組網(wǎng)方案

為提高邊緣云網(wǎng)絡(luò)的自動化與智能化運(yùn)行維護(hù)程度，行業(yè)內(nèi)人員有必要提高業(yè)務(wù)運(yùn)營和維護(hù)工作效率，且要注意成本控制的問題。當(dāng)下環(huán)境當(dāng)中SDN組網(wǎng)是運(yùn)營商建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的主流方案，如：大型DC SDN組網(wǎng)方案，某工作人員使用的就是大型DC SPINE-LEAF架構(gòu)，和網(wǎng)元單獨(dú)部署。其具體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 大型DCSDN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在混合Overlay方案當(dāng)中，VTEP部署在虛擬交換機(jī)當(dāng)中，SDN使用的控制面是Openflow＋EVPN協(xié)議，主要就是提供二層和三層分布式路由轉(zhuǎn)發(fā)。

此外還有中型DC SDN組網(wǎng)方案，這種方案也比較常見，該組網(wǎng)方案能夠使用SDN控制器接收來自核心和邊緣DC的云網(wǎng)配置，還能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置的自動下發(fā)，最終與計(jì)算和虛擬化存儲技術(shù)配合完成相關(guān)業(yè)務(wù)的自動化開通，全面提高智能化運(yùn)維管理能力。

小型數(shù)據(jù)中心通常是采用單層網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)形式，只需要部署DCGW就能夠?qū)崿F(xiàn)LEAF-SPINE與DGGW的復(fù)合功能。SDN控制器適合采用更加輕量化的部署，因此行業(yè)內(nèi)工作通常會選擇使用虛機(jī)節(jié)點(diǎn)，配合使用混合網(wǎng)絡(luò)方案就能夠通過控制器對DCGW進(jìn)行管理。且小型站點(diǎn)通常比較多且很分散，這必然導(dǎo)致后續(xù)的管理和運(yùn)行成本提升。為進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源統(tǒng)一管理工作的落實(shí)效果，工作人員可以選擇在大中型的DC當(dāng)中部署標(biāo)準(zhǔn)的VIM和SDN控制器，而在小型DC當(dāng)中，若想促使部署更加輕量化，工作人員可以選擇使用遠(yuǎn)程集中管理的方式控制邊緣的小型DC，最終也能夠達(dá)到提高運(yùn)維效率和降低維護(hù)成本。

3.3 邊緣云網(wǎng)絡(luò)流量模型

大型DC，這種流量模型中的二層流量，具體就是同TOR下組件會在本地TOR的輔助下完成二次轉(zhuǎn)發(fā)，三層流量實(shí)際上指的是不跨防火墻的類型，能夠分別存儲各自三層網(wǎng)關(guān)，也能完成轉(zhuǎn)發(fā)工作。三層流量本質(zhì)上指的是跨防火墻的類型，流量能夠在防火墻的輔助下完成轉(zhuǎn)發(fā)。中型DC需要注意的是三層流量，一種是不跨防火墻，全部的三層流量都是由DCGW負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)，另一種是跨防火墻的類型，整體流量主要是由防火墻完成轉(zhuǎn)發(fā)。小型DC的二層流量是DCGW負(fù)責(zé)本地轉(zhuǎn)發(fā)，三層也分為跨防火墻和不跨防火墻兩種形式，其中不跨防火墻的形式是由DCGW負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)工作，跨防火墻的則是流量利用防火墻轉(zhuǎn)發(fā)。

4 結(jié)語

綜上所述，5G技術(shù)能夠滿足屬地化和終端海量化的要求而成為新的需求趨勢，其中邊緣云網(wǎng)絡(luò)作為計(jì)算基礎(chǔ)，實(shí)際上屬于5G業(yè)務(wù)順利落實(shí)的基本條件。未來運(yùn)營商也會逐漸實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)云資源的邊緣化延伸，基礎(chǔ)設(shè)施在向本地和用戶終端靠攏的過程中，同樣可以給邊遠(yuǎn)基源業(yè)務(wù)產(chǎn)生賦能，最終形成可以支持資源多樣化邊緣能力共享的基礎(chǔ)設(shè)施平臺。