系列文章（九）丨运营商环境内的云边协同

*本文作者系VMware中国研发中心研发总监 路广

文章（八）介绍了在普通企业环境内的云边协同，本篇将主要针对电信运营商环境内的特殊性讨论。

第九篇 运营商环境内的云边协同

如下图所示，实际上电信运营商和普通企业在边缘计算上的主要差别，是由运营商内通信网络的特性引起的。从IT的角度来看，运营商主要提供的网络服务包括固网宽带（Landline Broadband）和移动蜂窝（Mobile Cell）。对于有线宽带来讲，相对成本较低、商业模式成熟、众多供应商间竞争激烈，从用户的角度看基本已经管道化了。而对于移动蜂窝网络来讲，4G以前提供的服务在带宽、时延、连接数量来看都不占优势。

随着4G广泛使用和5G即将到来，电信运营商遇到了几十年来最好的机会，期望脱离管道化、向应用和数据层拓展、构建完整的、自主的技术栈和端到端的服务。

鉴于电信核心网的系统结构比较复杂，网元（Network Function）逻辑非常丰富，本文不会全面介绍，而只讨论涉及边缘计算的相关内容。

电信边缘（Telco Edge）

从电信核心网（Core/Central DC）向外望去，能看到的结构可大略分成近边缘（Near Edge）、远边缘（Far Edge）和设备边缘（Device Edge）。

与一般企业环境相比，因为运营商网络内部署大量无线基站（Cellular Base Station）以接入用户设备（UE），所以在架构上增加远边缘层以将无线接入网络。

如果将电信运营商网络和一般企业网络比较，可以看到逻辑层次大致相同，主要差别在：用于密集计算的近边缘从企业所在地点上移到了运营商中心局（Central Office）附近，而新增无线基站附近的远边缘，以将无线接入网络。

移动边缘计算（MEC）

站在电信核心网的位置上，如果要支持在多基站间移动时保持边缘计算的连续性，就需要实现多宿主功能。所以Mobile Edge Computing后来更多地称为Multi-homing Edge Computing。本文不做区分，都称为移动边缘计算（MEC）。基站间边缘机房/边缘数据中心（Edge Data Center）的地点距离电信核心网更近，所以称之为近边缘。

在近边缘/MEC的场景下，业内有很多厂商和开源组织提供从云到边的技术方案。比如Linux基金会边缘计划（https://www.lfedge.org/）运营的Akraino项目（https://www.lfedge.org/projects/akraino/），就提供很多MEC相关的蓝印（Blueprint）、也就是系统集成方案，其中有一些Blueprint（比如ELIOT系列https://wiki.akraino.org/display/AK/EdgeX+on+ELIOT+Blueprint）为了深入到设备边缘层，集成了同样由LF Edge运营的开放源码边缘计算框架EdgeX Foundry项目（https://www.edgexfoundry.org/）。

OpenStack基金会运营的StarlingX 项目（https://www.starlingx.io/）针对电信边缘领域，它也集成了EdgeX Foundry（http://lists.starlingx.io/pipermail/starlingx-discuss/2019-July/005272.html）、并将其部署到远边缘（https://wiki.akraino.org/display/AK/StarlingX+Far+Edge+Distributed+Cloud+Test+Documentation）上去。

VMware在整个电信边缘领域的技术方案也是以OpenStack为基础的（https://www.vmware.com/products/network-functions-virtualization/integrated-openstack.html）。

无线接入网络（RAN）

如上所述，电信运营商需要在移动基站附近接入无线网络。因为从电信核心网的角度看，基站在最远的位置，所以无线接入网络（RAN）这层称作远边缘（Far Edge）。

传统上无线接入网络都是由各家电信技术提供商的封闭技术架构实现的黑盒子组成，所以采购成本和运营成本都较高，并且灵活性、扩展性、互操作性也有很大的提高空间。为了解决这个问题，全球主要电信运营商牵头、并联合众多供应商在2018年发起了开放无线接入网络协会（O-RAN）https://www.o-ran.org/，期望能够以普通商业服务器（COTS）、虚拟化、容器化等主流开源技术为基础构建新一代的开放RAN架构。

VMware也是开放移动接入网络协会（O-RAN）的成员，并于2020年2月宣布联合若干O-RAN成员开发基于O-RAN标准的虚拟无线接入网络（vRAN）平台（https://www.vmware.com/company/news/releases/vmw-newsfeed.VMware-and-Deutsche-Telekom-Unveil-Collaboration-on-Cloud-Based-Open-and-Intelligent-Virtual-RAN-Platform.f98eda01-4ba4-41ad-bd82-9744b6bf324a.html）。

网络功能虚拟化（NFV）

电信运营商在核心网内已经广泛采用了网络功能虚拟化（NFV）的技术架构。它的优势是以标准化服务器和主流虚拟化、容器化的软件平台为基础，虚拟化、容器化网元（VNF/CNF），将电信云从供应商锁定的封闭架构重构至标准开放、厂商中立的新平台。

自然而然地，运营商期待在包括移动边缘计算（MEC）/近边缘和无线接入网络（RAN）/远边缘的整个电信边缘领域的升级改造上也能够采用这样的开放技术路线。

VMware提供了vCloud NFV解决方案来实现这样的目标。

第五代移动通信技术（5G）

5G的三大技术特征相应支持了三大类使用场景：

• 高速率/大带宽：增强型移动宽带（eMBB）
• 低时延：低时延高可靠通信（uRLLC）
• 大连接：大规模物联网（mMTC）

在4G及以前的移动通信技术中，因为采用的是单例（Monolithic）网络技术，不能以较细粒度控制每项业务端到端的服务承诺和质量保证（SLA/QoS），无法支持极大丰富、特征各异的物联网和各种高要求的移动通信服务。

前述的移动边缘计算（MEC）技术在5G时代大量应用，可以提供针对低时延、高带宽类型业务的本地化资源，并节省上行传输带宽。

网络切片（Network Slicing）

另外，运营商还希望将物理通信网络资源端到端地切分为多个相互隔离的虚拟网络，针对时延、带宽、安全、可靠性等指标提供不同等级的服务承诺和质量保证（SLA/QoS），以应对不同的使用场景。

这就是网络切片（Network Slicing）。

VMware最近公布的虚拟服务网络（VSN）技术（https://experiences.vmware.com/telco/telco-use-cases/network-slicing/all/vmwares-virtual-service-networks-vsn），提供了创新性的网络切片和网络即服务（NaaS）方案。

网络切片技术常在私有5G部署中使用，以确保端到端的服务水平质量。

私有5G

实际上在5G以前的LTE/4G时代，就已经有私有部署无线接入网络（RAN）和移动边缘计算（MEC）的实践了。主要的使用场景在大型工地、仓库、码头、矿场等宽阔的露天场地、不宜架设有线网络、但仍需要安全性好、稳定高速无线网络连接的地点。

私有5G的部署方式给这些场景带来了连接、带宽、延时等方面的更优特性。私有5G的具体部署方式多种多样（https://www.netmanias.com/en/post/blog/14500/5g-edge-kt-sk-telecom/7-deployment-scenarios-of-private-5g-networks），差别主要在于私有和公有5G网络在RAN和MEC部分组件的共享程度不同，具体的形式这里不再赘述。

由于私有5G一般专门为特定行业用户服务，而且常需要MEC随RAN一同部署，所以这种部署方式也叫做5G专网。

混合移动边缘计算（Hybrid MEC）

一般来讲，电信运营商普遍希望能通过5G技术，包括网络切片、MEC、私有部署等方式，结合核心网内已经采用的NFV技术，推动运营商云服务从纯粹地提供网络管道和机房空间的初级模式，向包括应用平台（PaaS）和软件服务（SaaS）的全栈式云计算和端到端的边缘计算模式演进。

所以在无线接入网络（RAN）和移动边缘计算（MEC）上，电信运营商更倾向于建立完整的技术栈，并与运营商云服务紧密协同。

然而对于很多已经建立起私有云、并广泛使用公有云的大型企业来讲，他们意识到5G和MEC的优势和带来的新价值，但并不希望在已有的混合云计算模式之外另起炉灶，而是将5G中MEC的资源和应用的生命周期管理融入现有运维模式。

如果结合在上一篇中介绍的云边缘/边缘云，以及业内混合云的技术方案，我们可以实现混合移动边缘计算（Hybrid Multi-homing/Mobile Edge Computing，Hybrid MEC）：

• 电信运营商部署MEC，为企业租户分配资源并开放私有访问方式（VPN/SD-WAN）
• 企业利用私有访问方式，将得到的MEC资源融入混合云管理
• 企业视MEC等同于私有云边缘，并统一部署应用，管理生命周期
• 电信运营商宏观监控资源状态，并提供基础设施和安全隔离等服务

此方案的思路类似于2019年12月发布测试版的VMware Cloud on AWS Outposts（https://cloud.vmware.com/community/2019/12/03/vmc-aws-outposts/），只是基础设施在边缘、并由电信运营商来提供，对接的云服务是企业混合云和运营商云服务。

• 未完待续 -

系列文章（十）预告
本文介绍了在电信运营商环境内云边协同关于电信网络特殊性的若干要点，并结合企业需求、提出了混合移动边缘计算（Hybrid MEC）模式。

下一篇将会针对蓬勃发展、广泛应用的人工智能技术，讨论如何在边缘计算中加速并简化机器学习推理过程，促进高效的生产性部署和运维。

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