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企業如何有朝一日利用其數據中心成為自己的5G提供商
  • 在自己的數據中心建立和維護自己的無線網絡(這就是電信公司所稱的“客戶邊緣”)?電信運營商如何能夠劃分其網絡的虛擬基礎設施,以防止從一個租戶的空間侵入另一個租戶的空間,在阻止潛在攻擊媒介的同時確保呼叫安全?
  • 在5G技術持續發展面臨的一些迫切問題中,有兩個問題是圍繞虛擬化展開的:一個擁有大量數據中心園區空間的大型企業能否同時獲得資源和資金,在自己的數據中心建立和維護自己的無線網絡(這就是電信公司所稱的“客戶邊緣”)?電信運營商如何能夠劃分其網絡的虛擬基礎設施,以防止從一個租戶的空間侵入另一個租戶的空間,在阻止潛在攻擊媒介的同時確保呼叫安全?
      
      關于這兩個問題的辯論,可以確定企業數據中心是否可以將其設備變成自己的通信公司,并配備無線接入網(RAN)、發射機和虛擬基站。一個擁有足夠資源和空間的企業可能會為員工甚至客戶提供自己的5G連接。
      
      到目前為止,這兩個爭論的共同點是網絡功能虛擬化(NFV)和服務器基礎設施的低層分區,用于單獨運行網絡功能。一些擁有5G主要利益相關者的工程師認為,不應依賴網絡功能虛擬化(NFV)將客戶功能與同一平臺或同一數據中心內的電信功能分開。其他人則認為有辦法實現這一目標,特別是通過在虛擬網絡的最低??層實施安全性和隔離技術。
      
      但是,如果RedHat、中國移動和法國電信研究機構Eurecom公司的合作研究人員進行的最新實驗繼續取得成果,那么這個論點可能會變得毫無意義。今年11月下旬,在圣地亞哥舉行的KubeCon2019年大會上,研究人員采用一個獨立的通信網絡以及5G和4GLTE無線技術,完成了使用消費者級手機、x86服務器組件和網絡功能虛擬化(NFV)進行視頻通話的展示。
      
      基于圣地亞哥的邊緣集群充當呼叫的始發點(PoP),引導者(Facilitator)設在蒙特利爾。接收端的PoP位于法國SophiaAntipolis的研究實驗室,RedHat公司和OpenAirInterface軟件聯盟的工程師參與。盡管這種連接并不完美,但是實時指標證實了其數據包確實在傳輸。
      
      演示中的每個組件都與所有其他無線網絡物理隔離。例如,這些電話被封裝在法拉第籠中。但最重要的是,在演示中的任何地方都沒有使用網絡功能虛擬化(NFV)技術,也沒有使用任何虛擬化功能。其虛擬基礎設施由RedHatOpenShift提供,該商業Kubernetes平臺現在由收購RedHat的IBM公司提供支持。其中的軟件是完全容器化的,由Kubernetes進行編排,電信工程師聲稱這種方式直到今年夏天還不能實現。
      
      RedHat公司電信解決方案經理HanenGarcia確認:“來自不同合作伙伴的所有網絡功能都是從無線電到核心的容器化網絡功能(CNF)。”該項目的其他合作伙伴包括英特爾公司、應用程序交付控制器提供商A10Networks公司、系統工程咨詢機構Altran公司(以前為Aricent),SD-WAN提供商Turnium公司和云原生網絡結構制造商Kaloom公司。聯想公司為這個演示提供了由OpenCloud自動化的服務器。
      
      中國移動公司研究院項目經理QiaoFu在KubeCon大會演講時表示:“我們在構建5G云時面臨著三個主要挑戰。
      
      一是基礎設施仍然缺乏足夠的解耦,將一種品牌的軟件綁定到相同品牌的硬件。當我們要共享云計算的全球資源時帶來了麻煩。我們希望基礎設施能夠從網絡功能虛擬化(NFV)綁定到白盒,并通過一些社區推動的工作來定義API功能。
      
      其次,電信公司在平臺級別缺少通用的服務堆棧,部分原因是這些服務的多樣性是由單個網絡功能虛擬化(NFV)提供的。
      
      第三,運營現在已經成為電信運營商的障礙。與網絡日益復雜的情況相比,我們仍然缺乏足夠的操作方法
      
      因此,現在我們考慮利用包括自動化和人工智能在內的技術,將運營擴展到軟件定義而且智能定義。”
      
      催化5G轉化
      
      中國移動公司主要負責催化5G技術,更密集的安裝規模較小、成本較低的發射機進行初步研究,這些發射機在4G繁榮發展時期時得到了AT&T和其他公司的使用。中國移動是3GPP(無線行業利益相關者組織)的主要貢獻者,該組織共同確定5G技術的實質和議程。它一直是開放實驗室用于實施開放網絡自動化平臺的支持者。像Kubernetes一樣,開放網絡自動化平臺(ONAP)是Linux基金會支持的項目。
      
      現在,中國移動正在進行網絡運營管理的實驗,這將使開放網絡自動化平臺(ONAP)更加朝著Linux基金會指明的方向發展。它不僅可以將Kubernetes置于電信運營中心,而且可以有效地將現有企業數據中心改造為具有電信功能的設施。只需安裝一臺發射機和一臺無線電訪問網絡設備,任何企業(制造商、醫院、保險提供商或能源生產商)都可以成為電話公司。
      
      RedHat公司服務提供商首席架構師AzharSayeed表示:“我們認為,‘如果我們真正將整個PoP帶到我們這里,并且與蒙特利爾的核心遠程連接,那將會有多有趣?”
      
      他對服務器設置進行了介紹,他說:“這些服務器將部署在邊緣計算,并使用自定義的法拉第籠提供無線電功能,這是為特定演示而構建,并配有5G技術。”
      
      值得注意的是:這真的是5G技術演示嗎?答案是肯定的。
      
      5G新無線電(5GNR)技術參與了無線連接。但是,后端的某些網絡仍保持其4GLTE擴展,3GPP允許電信公司在過渡到5G時進行這種操作。根據3GPP的指導原則,可以將某些4G技術與5GNR混合使用,并將其生成的設置稱為“5G”。
      
      還有一個問題沒有得到明確的回答,那就是美國政府將允許美國公司在全球標準的研究項目中能夠合作多久。去年5月,美國聯邦通信委員會發布命令,禁止中國移動通過美國電話網絡提供服務。中國移動在KubeCon大會上展示的設備被法拉第籠屏蔽,這既有法律原因,也有技術原因。
      
      到目前為止,電信公司反對在其數據中心使用Kubernetes的想法,或者任何與此相關的容器化模式,主要是容器化架構與基礎架構級服務隔離目標之間的沖突。其中一項反對意見涉及企業Linux容器(原始的“Docker容器”)要求包含網絡接口卡(NIC)驅動程序,以便對使用它們的網絡具有可見性。具有諷刺意味的是,Linux容器最初被設計為隔離運行,網絡訪問由托管它的Linux內核維護的單個網關提供。但是網絡管理軟件無法在這種隔離下運行,從而提供了建立連接所必需的補充網絡接口卡(NIC)驅動程序。這將是一個問題,因為它將以虛擬機監控程序托管的虛擬平臺所不允許的級別向分布式多租戶系統開放,以防止受到入侵的威脅。
      
      RedHat公司網絡虛擬化技術總監TomNadeau在接受行業媒體采訪時說:“基本上,我們必須像瑞士軍刀一樣全方位地開展這項工作。”Nadeu被認為是SDN的創始人之一。他指的是大量的網絡接口卡(NIC)驅動程序,分布式網絡中的每個容器都需要使網絡功能虛擬化(NFV)通常所需的規模的連接成為可能。
      
      Nadeau帶領的團隊是創建虛擬數據路徑加速(vDPA)的幕后推動者,vDPA是一個用于管理容器化平臺(包括由Kubernetes策劃的平臺)上的通信框架的進化版本,因此,RedHat公司希望通過其OpenShift平臺。正如RedHat公司高級工程師BillyMcFall所解釋的,現在每一個網絡接口控制器供應商都維護著自己的專用環布局——在數據包被傳輸時通過內存洗牌的機制。因此,為了讓容器接收傳入的數據包,它必須包含允許從該網絡接口卡(NIC)接收數據的特定驅動程序。網絡中的網絡接口卡(NIC)品牌種類越多,每個容器需要的驅動程序就越多。這不僅使得這樣的網絡在服務器集群之間不可遷移,而且使得微服務具有多樣性,而這種多樣性首先促使數據中心采用了容器化——即使并非沒有可能,但也難以操作。
      
      VDPA規定將修改現有的數據平臺開發工具包(DPDK)框架。在第一代基于虛擬機的環境中(與大多數數據中心一樣),vDPA將通過將數據平臺的虛擬功能(VF)直接與網絡接口卡(NIC)配對,在用戶空間和物理網絡接口卡(NIC)中的進程之間提供快速路徑訪問。用戶空間中的軟件將識別單個虛擬環布局,網絡接口卡(NIC)的虛擬功能(VF)將對這些差異進行排序。正如Nadeau所指出的,這使得網絡架構師(在許多情況下還是第一次)能夠為特定的網絡目的定制控制和數據平臺通道的規范。
      
      但是,vDPA需要完全發揮作用,它將具有Kubernetes插件(CNI),將通過組件vHost-User傳遞組件的數據平臺開發工具包(DPDK)消息作為套接字直接注入到容器中。與網絡接口卡(NIC)配對的虛擬功能(VF)將直接與這個套接字通信,其結果是更快的通信速度。
      
      RedHat在這里擁有實現線速延遲的機會,這相當于在所有物理組件上建立的同一連接的理論峰值速率。
      
      Nadeau說,“用戶可以定制這些通向容器的渠道。當用戶采用一臺價值12,000美元的服務器時,對它進行正確的調整可能并不那么重要,但是在縮減其規格時,這確實很重要。用戶需要對其量身定做,進行策劃,讓它按照需要的方式運作。”
      
      Nadeau解釋說,在工程師將電信功能構建到其邊緣數據中心的情況下,在具有IEEE1588同步的環境中啟用線速延遲至關重要。他說,當網絡設備供應商開始參與邊緣部署時,他們不僅規定了要使用的其他硬件以及如何設置,而且還規定了應如何使其同步以及哪些網絡功能虛擬化(NFV)禁止在其設備上運行。這是RedHat公司于去年5月首次發現的一個問題。
      
      他繼續說,“現在有很多電信公司要求我們運行虛擬化RAN工作負載,而他們不希望出現這種情況。他們想要一種可行的情況,但是他們想要靈活地購買所需的任何零件。因此,如果在這兩套或三套線卡中進行選擇,并在這種服務器上運行,那么無論如何,都需要具有這種性能。”
      
      該解決方案可以使電信公司將自己的數據中心構建到強大的面向客戶的云平臺中,從而可以在某些方面與AWS、Azure和Google競爭。但是,相同的解決方案可以為日常企業提供所需的密鑰,以使其完全避開那些電信運營商的競爭。vDPA解決方案投入生產的速度(如果有的話)可能取決于將成為第一批客戶的電信運營商是否愿意承擔風險。
      
      編輯:Harris
      
      

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