為什么5G網(wǎng)絡(luò)離不開數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模建設(shè)已經(jīng)拉開序幕，“云-網(wǎng)-邊-端”四體協(xié)同將成為5G網(wǎng)絡(luò)端到端的新技術(shù)架構(gòu)。5G網(wǎng)絡(luò)的主要特征為大帶寬、海量連接和超低時延，這些新的網(wǎng)絡(luò)特性將催生大量新興應(yīng)用，也將更加深刻地改變?nèi)藗兊纳罘绞?，而這一切都離不開5G背后的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。

數(shù)據(jù)中心或成5G強(qiáng)大的技術(shù)底座

5G網(wǎng)絡(luò)采用以數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)的云化架構(gòu)，承載在數(shù)據(jù)中心內(nèi)獨立的電信云網(wǎng)絡(luò)上，通過SDN/NFV技術(shù)部署核心網(wǎng)等虛擬化網(wǎng)元。同時，隨著用戶面網(wǎng)元（UPF）下沉，以及MEC（邊緣計算）業(yè)務(wù)規(guī)模部署，5G網(wǎng)元將分布在各級數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心已成為5G網(wǎng)絡(luò)的基石。

在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，隨著頭部互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用爆發(fā)，云計算應(yīng)用向行業(yè)巨頭集中，運營商、互聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)提供商等行業(yè)中的大型公司紛紛建設(shè)了大型云數(shù)據(jù)中心，提供公有云、私有云等服務(wù)。究其原因，在于數(shù)據(jù)中心的規(guī)模效益非常明顯，能夠大幅降低業(yè)務(wù)部署成本和維護(hù)成本。

因此，規(guī)模發(fā)展是過去10年數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最主要驅(qū)動力，流量爆發(fā)式增長導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)張，進(jìn)而引發(fā)組網(wǎng)架構(gòu)、技術(shù)、運營等一系列的變化，需兼顧大容量、規(guī)模效應(yīng)以及高可靠、可擴(kuò)展需求。在5G時代，這一趨勢將愈加明顯，并加速向政府、醫(yī)療、工業(yè)制造等產(chǎn)業(yè)擴(kuò)散。5G時代的大型云數(shù)據(jù)中心將更具備競爭力，不僅體現(xiàn)在成本方面，還會在安全、靈活度和技術(shù)進(jìn)化層面對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建立碾壓性的優(yōu)勢。“馬太效應(yīng)”將使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心及應(yīng)用逐步走向消亡，替代而來的是超大規(guī)模、快速演進(jìn)的云數(shù)據(jù)中心。

與此同時，5G網(wǎng)絡(luò)及其衍生的業(yè)務(wù)對可靠性、時延保障等提出了更為嚴(yán)苛的訴求。能否滿足5G網(wǎng)絡(luò)對云資源池的吞吐、并發(fā)等高性能需求，達(dá)到云數(shù)據(jù)中心整體性能與成本最優(yōu)，成為衡量5G時代云數(shù)據(jù)中心競爭力的試金石。未來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)不再局限于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)，而是拓展到主機(jī)內(nèi)部、網(wǎng)卡以及芯片互聯(lián)的一體化高性能網(wǎng)絡(luò)中。

面對上述需求，基于x86架構(gòu)的通用CPU已難以滿足業(yè)務(wù)需求，引入更多的加速硬件，如智能網(wǎng)卡、GPU/FPGA乃至NPU神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理芯片等異構(gòu)計算架構(gòu)，使業(yè)務(wù)運行在性價比與能效比最高的硬件形態(tài)上，成為數(shù)據(jù)中心承載多類型業(yè)務(wù)的必需技術(shù)。RDMA也是一種硬件協(xié)議方式，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的低時延，是目前數(shù)據(jù)中心內(nèi)高性能計算、分布式存儲、人工智能等應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)部署方案。

邊緣數(shù)據(jù)中心是5G時代的必要組件

邊緣計算是5G技術(shù)最重要的組成部分之一，低時延特性為車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化、沉浸式VR、人工智能等新興應(yīng)用的發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)。在邊緣計算場景下，客戶通常需要低延遲、高計算能力以及高效網(wǎng)絡(luò)路由能力，需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署計算節(jié)點，邊緣數(shù)據(jù)中心將成為5G時代數(shù)據(jù)中心的新形態(tài)。

邊緣計算提供了網(wǎng)絡(luò)中泛在的算力資源，可存在于云數(shù)據(jù)中心、邊緣數(shù)據(jù)中心及終端，且分布在網(wǎng)絡(luò)的不同層級，歸屬于不同運營方。業(yè)界已經(jīng)開始考慮如何充分利用這些算力資源為客戶提供最佳解決方案。算力網(wǎng)絡(luò)成為新的研究方向，得到包括中國電信、中國移動等在內(nèi)的運營商以及ITU-T等國際標(biāo)準(zhǔn)組織的高度關(guān)注。算力網(wǎng)絡(luò)采用類似網(wǎng)絡(luò)路由機(jī)制，通過網(wǎng)絡(luò)的集中控制面或分布路由協(xié)議分發(fā)各類計算節(jié)點的算力信息，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息（如路徑、時延等），可為客戶提供最佳的算力分配及網(wǎng)絡(luò)連接方案。

目前大型互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)在公有云市場上占據(jù)先機(jī)，隨著SD-WAN等技術(shù)的商用部署，運營商已經(jīng)能夠明顯感覺到來自互聯(lián)網(wǎng)的擠壓。但在邊緣計算開始大規(guī)模建設(shè)后，運營商在局址資源方面的優(yōu)勢將改變運營商與互聯(lián)網(wǎng)公司的競爭及合作態(tài)勢，運營商的IDC租賃業(yè)務(wù)和公有云業(yè)務(wù)都將得到快速發(fā)展，如果能在這個技術(shù)變革的時間窗口中把握住機(jī)會，甚至有可能會推動運營商成功完成自身的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。邊緣計算及邊緣數(shù)據(jù)中心是5G時代的必要組件，將深刻地影響5G時代的市場格局。

智能運維、開放架構(gòu)將催生產(chǎn)業(yè)新生態(tài)

隨著云計算、SDN、NFV等技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)中加速落地，轉(zhuǎn)控分離、三層解耦以及統(tǒng)一編排等技術(shù)為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)自動化、資源靈活調(diào)度、智能運維奠定了基礎(chǔ)，但同時也使得業(yè)務(wù)邏輯愈加復(fù)雜，故障排除難度大幅提升。由于缺乏統(tǒng)一的平臺和框架，缺乏自動化、智能化運維手段，傳統(tǒng)運維模式難以適應(yīng)并滿足5G時代下數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的運維需求。

基于AI和Telemetry的智能運維是利用數(shù)據(jù)智能替換人工經(jīng)驗，期望在自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)遙測、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)等功能，通過對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的自主分析、自主發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)自主配置和自主修正。當(dāng)前產(chǎn)業(yè)界重點集中在網(wǎng)絡(luò)開局部署、網(wǎng)絡(luò)變更校驗、故障智能定界/定位、故障預(yù)測、業(yè)務(wù)分析以及預(yù)測等方面，尋求在數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析、AI、決策閉環(huán)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)精細(xì)化檢測和可視化管理，變被動運維為主動運維。

雖然目前還受AI學(xué)習(xí)模型不夠精確、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特性不足等因素制約，但人工智能的發(fā)展必將引發(fā)再一次網(wǎng)絡(luò)運維的變革。與此同時，開放架構(gòu)設(shè)備也將進(jìn)一步催生數(shù)據(jù)中心新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

一方面，白盒交換機(jī)已經(jīng)在大型互聯(lián)網(wǎng)公司云數(shù)據(jù)中心開始規(guī)模部署。白盒交換機(jī)需部署集中的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，基于白盒設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可實現(xiàn)硬件與軟件的解耦，并大幅降低組網(wǎng)成本。目前，SONIC操作系統(tǒng)逐漸成為白盒交換機(jī)的事實標(biāo)準(zhǔn)，SONIC通過SAI層將交換機(jī)進(jìn)行接口抽象設(shè)計，向上提供統(tǒng)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，促進(jìn)了白盒交換機(jī)生態(tài)鏈的發(fā)展。此外，芯片層面也不斷開放，通過可編程接口自定義芯片對數(shù)據(jù)包的處理邏輯，實現(xiàn)按需添加新功能、新協(xié)議或者對原有協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化等，極大提升了靈活性。

另一方面，大量AI、實時性高帶寬的邊緣計算業(yè)務(wù)需要邊緣節(jié)點提供計算及網(wǎng)絡(luò)加速能力，邊緣計算業(yè)務(wù)的多樣性需要邊緣數(shù)據(jù)中心提供的計算設(shè)備多種多樣，但是受限于邊緣機(jī)房的空間、風(fēng)火水電等條件，通常計算設(shè)備無法大量放置，因此邊緣數(shù)據(jù)中心開始引入開放可定制化的交換機(jī)以及服務(wù)器等融合型設(shè)備形態(tài)。如開放數(shù)據(jù)中心委員會（ODCC）發(fā)起的OTII（Open Telecom IT Infrastructure）項目就推出了OTII服務(wù)器（采用了電信設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，深度在600mm以內(nèi)，可以與電信設(shè)備混合部署）來滿足邊緣計算節(jié)點的特殊要求。目前三大運營商也在組織研究融合型定制化交換機(jī)設(shè)備，通過模塊化的方式，按需配置網(wǎng)絡(luò)、計算和存儲能力，避免設(shè)備能力與機(jī)房空間的浪費。

標(biāo)準(zhǔn)化的開放式架構(gòu)不僅能夠縮短設(shè)備新功能實現(xiàn)周期，通過解除供應(yīng)商綁定的方式有效降低采購成本，還繞開了異構(gòu)兼容問題，使得數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)更容易向智能化、自動化方向演進(jìn)。

隨著5G、AI時代的到來，數(shù)據(jù)中心將成為未來網(wǎng)絡(luò)的核心控制節(jié)點與內(nèi)容載體，是電信運營商轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)和戰(zhàn)略制高點。目前數(shù)據(jù)中心正在經(jīng)歷云化和ICT融合所帶來的變革，而網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)中心的三大基礎(chǔ)資源之一，也在這場革命中不斷演進(jìn)。全智能、自動化、分布式、算力下沉和AI等技術(shù)將為5G業(yè)務(wù)開展提供有力支撐?？梢灶A(yù)見，未來隨著5G/6G、全息通信、數(shù)字孿生等新興業(yè)務(wù)和技術(shù)的到來，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)又將朝著更新一代繼續(xù)演進(jìn)。
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