网络边缘IT基础设施不断迭代,未来聚焦三大问题

作者:王峰 责任编辑:刘婷宜 2019.07.11 20:47 来源:通信世界全媒体

边缘计算是当前的热点话题,其核心理念是将计算、存储、应用等核心能力下沉到距离用户、数据源更近的地方,以提供更实时、更智能的服务。业界对于“边缘”的位置一直有诸多争论,而在运营商看来,位于“最后一公里”的网络边缘的IT基础设施是其最重要的“边缘”资源,在边缘计算等网络边缘业务布局中扮演着重要角色。

设备适配机房理念“横空出世”

在运营商网络架构中,存在着从核心到边缘覆盖了集团、省、地市、区县、接入(包括汇聚机房、综合接入机房、基站)等各个层级的机房体系,位于区县、接入层级的网络边缘机房是开展边缘计算等业务的基础。与更核心的运营商机房以及高等级的互联网数据中心(IDC)相比,网络边缘机房普遍存在空间狭小、承重有限、空气质量差、温度不稳定等问题,难以满足常规通用服务器的安装及运行需求,在虚拟化网元部署、边缘计算承载等场景中存在瓶颈。

曾有运营商试图通过升级机房环境实现运营商边缘机房的IDC化改造,但试点结果显示这种“机房适配设备”的方法会导致高昂的开销,无法在数量众多的边缘机房中进行推广。在这种情况下,“设备适配机房”的理念被提出并引起业界广泛关注。针对网络边缘环境设计相应的IT基础设施设备也被提上议程,例如,Facebook主导发起的OCP(Open Compute Project)组织中的openEdge就是研究和制定面向边缘站点的小规格、高性能的服务器平台技术规范的项目。

在国内,开放数据中心委员会(ODCC)于2017年11月就启动了开放电信IT基础设施(OTII)项目。该项目由三大电信运营商、中国信息通信研究院以及国内外众多合作伙伴共同推进,其目标是形成运营商行业面向电信应用的深度定制、开放标准、统一规范的服务器技术方案及原型产品。

边缘机房定制化服务器研发成重点

为了满足运营商网络重构和边缘计算需求,OTII将适用于运营商边缘机房的定制化服务器研发作为当前的工作重点,针对边缘机房环境的现状和边缘计算等新兴业务的需求,制定的相关技术要求颇多,例如,为了适应边缘机房的空间限制和机架深度,服务器的深度建议不超过450mm,最多不超过470mm;考虑到功率和承重的限制,不对服务器密度做高要求,计算型服务器高度建议为2U (≈88.9mm);除风扇和电源外,开关、指示灯、硬盘、线缆等采用前面板设计,以提高维护效率,并减少对机架后方的空间要求;能够在更宽的温度范围(例如-5℃~45℃)内正常运行;支持风扇的热插拔和在线清理/更换。

从上述内容可知,OTII对网络边缘服务器在规格尺寸、运维面板、适温宽度等方面都提出了更加严格的要求。同时,针对运营商网络边缘业务场景的需求,OTII网络边缘服务器还开展了更深度的主板级定制化。

在网络边缘虚拟化网元(例如vBRAS、vCPE)的承载和运行中,涉及到控制面、转发面分离等业务需求,建议采用2路CPU的服务器方案进行承载;在网络功能虚拟化的场景中,为了确保网络数据包处理的性能和稳定性,需要在2路CPU的服务器主板设计中重点考虑NUMA-Balance等因素;为了支持多网络平面、网络加速和边缘异构计算等能力,需要预留不少于6个扩展插槽,并结合场景考虑大带宽网卡、专用负载处理卡的引入。

当前,OTII网络边缘服务器已经取得了丰硕的成果。仁宝、浪潮、华三等服务器厂商先后研制了遵循OTII规范的服务器产品,相关设备已在2019年巴塞罗那移动世界大会上发布,并已经在国内三大电信运营商的实验室和现网开展了网络边缘虚拟化网元承载、智能边缘计算等网络边缘业务的评测和实践,充分证明了基于深度定制的IT基础设施在改善网络边缘机房IT化水平。提升边缘计算用户体验等方面取得的良好成效。

O-RAN为网络边缘IT基础设施提供用武之地

随着5G时代的到来,5G网络的云化部署已成为业界共识。在构成5G网络架构的三朵云(即接入云、控制云和转发云)中,加快接入云的建设是促进5G规模部署的重点工作。5G网络存在“业务多、带宽大、频段高”等特点,导致无线接入侧的设备复杂度高、建网规模大、网络管控难等。随着IT技术、AI技术的快速发展,开源、开放、白盒化和智慧化将成为推进产业高效率、低成本发展的趋势。在这一背景下,倡导接入网开放化的O-RAN联盟成立,它联合了众多业界合作伙伴,其目标是实现无线接入网接口开放化、硬件白盒化、软件开源化、网络智能化,从而打破传统封闭的无线接入网(RAN)架构,降低RAN部署成本,提升RAN敏捷性和加速创新。

在O-RAN推动无线接入网向更开放、更智能的方向演进的过程中,5G室内有源小基站等硬件的白盒化是5G接入云建设的关键举措之一。无线接入网络设备的白盒化通过设备的软硬件解耦,有助于提升系统的灵活性,为不同应用场景提供差异化设备类型和服务部署,从而达到降低成本、实现个性化服务的目的。同时,这也为以OTII网络边缘服务器为代表的开放的网络边缘IT基础设施提供了新的用武之地。

如前文所述,OTII网络边缘服务器有望满足在O-RAN无线云化部分的性能需求以及边缘机房部署的环境要求,特别是其开放服务器硬件参考设计的理念也与O-RAN联盟的无线设备开放参考设计的理念契合,具有非常好的互补性。因此,ODCC正在积极推进与O-RAN的合作,协商共同推进相关产业生态,潜在的合作方向包括:ODCC为O-RAN提供OTII白盒服务器规范,作为O-RAN无线网络虚拟化平台的解决方案选项;O-RAN向OTII提供有关无线网络虚拟化方面的服务器需求反馈,助力OTII改进服务器的设计,使其更好地满足无线网络虚拟化部署及智能无线网络的需求。

网络边缘IT基础设施发展可能会遇到的问题

随着网络边缘NFV、边缘计算、5G网络云化的日益成熟和规模应用,网络边缘IT基础设施的研发和实践将拥有更加广阔的空间。在未来,网络边缘IT基础设施发展还需重点关注以下问题。

一是设备功耗。追求高性能和低功耗是推动服务器及数据中心发展的永恒主题,在智慧安防等智能边缘计算等场景中,网络边缘服务器可能会加载GPU等高性能处理单元用于对采集到的视频数据做实时的智能分析,这会极大地增加服务器的功耗,从而为边缘机房的供电造成繁重的压力。为解决该问题,一方面要采用更合理的服务器配置,另一方面也需要从边缘资源云化的角度进行合理布局和按需调用。

二是管理平台。虽然以OTII为代表的边缘IT基础设施方案在服务器管理接口规范方面进行了很多探索,但在设备统一管理平台方面仍需要开展更深入的工作。例如,在此前运营商结合NFV引入的实践中,物理基础设施管理(PIM)通常是与虚拟基础设施管理(VIM)合设,而在分布广泛的边缘机房环境中,PIM的能力则需进一步加强,特别是在智能边缘计算等场景中,GPU等硬件的协同调度尤为关键。

三是系统安全。作为更加贴近用户、数据源的IT基础设施,网络边缘服务器需要在系统安全(特别是数据安全)领域进行重点考虑。这一方面是因为它位于网络边缘,更容易暴露在不安全的环境中,另一方面也是因为软硬件系统的开放性会为攻击者提供机会。因此,网络边缘IT基础设施需要引入必要的认证鉴权、入侵检测、数据加密等手段,从底层硬件、基础软件到应用软件实现充分的安全防护。(本文作者为开放数据中心委员会ODCC工作组组长)

来源:《通信世界》杂志2019年7月15日刊

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