“云管邊端”一體化建設(shè)
——未來(lái)信息通信架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)

+雅言

伴隨5G的發(fā)展應(yīng)用，人類正在邁入“云物移大智”（云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智慧終端）相互滲透融合的智能互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)扁平化、服務(wù)云端化、計(jì)算邊緣化、終端智能化等一系列技術(shù)變革，推動(dòng)了云、管、邊、端從技術(shù)概念走向服務(wù)應(yīng)用，“云+管+邊+端”日益取代傳統(tǒng)的“云+網(wǎng)+端”，成為“互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)行業(yè)”中所有領(lǐng)域的基本信息通信結(jié)構(gòu)。

任何部門要真正實(shí)現(xiàn)全球化運(yùn)營(yíng)，都離不開全球范圍內(nèi)的信息共享和協(xié)同運(yùn)維。為在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、以多種方式接入的用戶提供統(tǒng)一的信息通信服務(wù)，必須聚焦應(yīng)用場(chǎng)景、明確業(yè)務(wù)模式，將先進(jìn)的技術(shù)方案扎實(shí)落地于實(shí)際需求中。“云管邊端”一體化建設(shè)，已成為未來(lái)信息通信架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)。

一、服務(wù)在“云端”

歷經(jīng)十余年發(fā)展，“云”已經(jīng)成為當(dāng)今企業(yè)級(jí)IT服務(wù)的基本配備。從十年前部署在企業(yè)內(nèi)部專有網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)虛擬化將計(jì)算存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源打通的私有云；到來(lái)自第三方，部署在企業(yè)專用網(wǎng)絡(luò)外部提供虛擬化計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源的公有云；如今已經(jīng)進(jìn)化為將私有云和公有云負(fù)載組合起來(lái)的混合云。從在網(wǎng)絡(luò)中心位置基于傳統(tǒng)云基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)筑的中心云，到將服務(wù)和計(jì)算能力擴(kuò)展到邊緣基礎(chǔ)設(shè)施上的邊緣云，如今已經(jīng)演化為中心云和邊緣云協(xié)同配合的分布云。從私有到公有，從中心到邊緣，混合多云已經(jīng)成為企業(yè)IT化的演進(jìn)趨勢(shì)。

根據(jù)Gartner的報(bào)告，到2020年，75%的企業(yè)將部署多云或混合云模式。云計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)按需彈性分配計(jì)算資源，為海量數(shù)據(jù)的采集分析提供低成本、高效的計(jì)算處理能力。云存儲(chǔ)可以低成本、高可靠的存儲(chǔ)和管理海量數(shù)據(jù)。云分發(fā)可以憑借智能路由、動(dòng)態(tài)適配等技術(shù)，保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流暢處理分發(fā)?？傊捎枚嘣骗h(huán)境部署現(xiàn)有及新增應(yīng)用，構(gòu)筑端到端的信息數(shù)據(jù)全周期管理體系，徹底打破信息藩籬，充分釋放信息基礎(chǔ)架構(gòu)活力，獲得組織敏捷性。

圖1 從中心云到邊緣云（引自《邊緣云計(jì)算技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》）

由于云服務(wù)器、云數(shù)據(jù)庫(kù)等面臨數(shù)據(jù)泄露、系統(tǒng)漏洞及惡意軟件攻擊等問(wèn)題，在使用混合云尤其是公有云時(shí)，需要確保能夠面向各種云提供完備的安全方案以及策略評(píng)估。具體來(lái)說(shuō)，信息服務(wù)的云端化可以分兩步實(shí)現(xiàn)，第一步在總部構(gòu)建集中式私有云，通過(guò)將主站的存儲(chǔ)計(jì)算資源虛擬化、運(yùn)維平臺(tái)遷移至私有云運(yùn)維平臺(tái)，辦公系統(tǒng)替換為私有云辦公系統(tǒng)，完成信息基礎(chǔ)架構(gòu)的集中式云改造。第二步在集團(tuán)分部構(gòu)建分布式私有云。分布式云定義為集中式云服務(wù)體系架構(gòu)在本地的復(fù)制或補(bǔ)充，本地運(yùn)維人員可以對(duì)分布式云進(jìn)行管理、操作和更新。分布式云促進(jìn)了云服務(wù)向邊緣移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了面向整個(gè)云環(huán)境提供一致的服務(wù)級(jí)別、運(yùn)維支持、日志記錄、管理交付。

二、“管道”是基礎(chǔ)

在傳統(tǒng)的“云-網(wǎng)-端”架構(gòu)中，云和端之間統(tǒng)稱為網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)即連接，將關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)按照某種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接起來(lái)的即為管道，簡(jiǎn)稱為“管”。移動(dòng)智能互聯(lián)時(shí)代的海量終端創(chuàng)造了海量數(shù)據(jù)，催生出將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、計(jì)算分析等業(yè)務(wù)下沉至邊緣的需求，“邊”因自身的重要性獨(dú)立后，“網(wǎng)”進(jìn)一步簡(jiǎn)化為管道。在新興的“云-管-邊-端”架構(gòu)中，從云到邊、端，以及邊到端之間都可算作管。無(wú)論是傳統(tǒng)還是新興架構(gòu)，管道始終發(fā)揮著數(shù)據(jù)傳輸和終端接入的作用，網(wǎng)絡(luò)也因此分為骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)。

管道的未來(lái)演進(jìn)主要有兩個(gè)趨勢(shì)，首先是天地一體化趨勢(shì)，其同時(shí)體現(xiàn)在接入網(wǎng)和骨干網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)中。從接入網(wǎng)來(lái)看，5G技術(shù)擁有的吉比特級(jí)傳輸速率、毫秒級(jí)傳輸延時(shí)和覆蓋全空間的連接容量，將徹底突破傳統(tǒng)的帶寬時(shí)延限制，根本解決海量終端的接入難題，充分發(fā)揮智能感應(yīng)、大數(shù)據(jù)和智慧終端的學(xué)習(xí)能力。衛(wèi)星通信憑借其優(yōu)越的廣域覆蓋能力、廣播多播能力、5G信號(hào)薄弱地區(qū)的低成本覆蓋能力，可以為5G網(wǎng)絡(luò)邊緣的網(wǎng)元及用戶終端提供無(wú)差別的信息服務(wù)，保障式的實(shí)現(xiàn)5G業(yè)務(wù)的連續(xù)性、泛在性和擴(kuò)展性。以ITU、3GPP、Sat5G為代表的很多標(biāo)準(zhǔn)化組織和技術(shù)聯(lián)盟已經(jīng)開展星地融合的研究，針對(duì)多種應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行具體方案的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。從骨干網(wǎng)來(lái)看，近年來(lái)隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展，空間網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出與地面網(wǎng)絡(luò)相互融合的趨勢(shì)，天地一體已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全球覆蓋、寬帶傳輸、自由互聯(lián)的必經(jīng)之路。根據(jù)組網(wǎng)是在星間還是地面完成，現(xiàn)有的天地一體網(wǎng)絡(luò)可以分為天星地網(wǎng)、天基網(wǎng)絡(luò)和天網(wǎng)地網(wǎng)?？紤]到地理環(huán)境等因素對(duì)地面網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和覆蓋的影響，天基網(wǎng)絡(luò)通過(guò)衛(wèi)星可以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。相對(duì)于地面節(jié)點(diǎn)和地面信息系統(tǒng)，星上處理和星間信息傳輸對(duì)技術(shù)要求比較高，衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)成本高。綜上，以5G為代表的地面移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與廣域覆蓋的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，以及天基骨干網(wǎng)和地面骨干網(wǎng)必將取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同構(gòu)成全球化無(wú)縫覆蓋的海陸空天一體化接入網(wǎng)絡(luò)和骨干網(wǎng)絡(luò)，滿足用戶無(wú)處不在的業(yè)務(wù)需求。

另外一個(gè)趨勢(shì)是管道智能化，這是由管道的運(yùn)營(yíng)方、使用方以及管道自身的特點(diǎn)決定的。首先，從運(yùn)營(yíng)方看，長(zhǎng)期以來(lái)業(yè)務(wù)流量的激增推動(dòng)電信運(yùn)營(yíng)商不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和管道拓寬。但單純的寬帶提速無(wú)法從實(shí)質(zhì)上提升管道價(jià)值，脫離了業(yè)務(wù)服務(wù)和用戶體驗(yàn)無(wú)法促進(jìn)管道的良性發(fā)展。管道只有走智能化建設(shè)發(fā)展道路，才能真正成為電信運(yùn)營(yíng)商的立足之本和盈利之源。其次，從使用方看，提升用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵是具備以下幾種能力：基于不同場(chǎng)景、通過(guò)不同終端、采用多種手段靈活接入無(wú)縫融合的網(wǎng)絡(luò)并獲得一致性體驗(yàn)的協(xié)同能力；對(duì)于用戶的終端類型、物理位置、業(yè)務(wù)類型和體驗(yàn)要求等多維度信息的感知能力；基于固定、移動(dòng)融合的網(wǎng)絡(luò)資源管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)用戶所需資源、業(yè)務(wù)所需資源和網(wǎng)絡(luò)所需資源的分配能力。最后，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)本身已經(jīng)具備智能化的潛力，只是這些潛在特性之間缺乏協(xié)同和配合，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用缺乏關(guān)聯(lián)，智能管道建設(shè)的關(guān)鍵就是挖掘和優(yōu)化現(xiàn)有管道智能特性，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)間的協(xié)同和保障，最終實(shí)現(xiàn)用戶可區(qū)別、業(yè)務(wù)可區(qū)分、網(wǎng)絡(luò)可管理、流量可控制的“四可”網(wǎng)絡(luò)。

三、“邊緣”講效率

邊緣計(jì)算是與云計(jì)算相生相伴的一種技術(shù)，與傳統(tǒng)的云計(jì)算相比較，邊緣計(jì)算是云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于邊緣基礎(chǔ)設(shè)施之上的創(chuàng)新。作為中心云計(jì)算能力的下沉，邊緣位置獲得了存儲(chǔ)、計(jì)算、分析、安全等能力，從而將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)、計(jì)算等工作在距離終端最近的邊緣側(cè)處理，真正實(shí)現(xiàn)了“無(wú)處不在”的云。邊緣云計(jì)算不僅是5G的核心能力之一和提升5G性能的關(guān)鍵，而且與大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能終端等技術(shù)緊密相關(guān)，共同創(chuàng)造一種新的生態(tài)系統(tǒng)和價(jià)值鏈。

圖2 天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及組成（引自《天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)天基寬帶骨干互聯(lián)系統(tǒng)初步考慮》）

邊緣云計(jì)算作為一種計(jì)算拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)將數(shù)據(jù)收集、信息處理等功能放置在離信息源更近的位置為邊緣賦能。一方面可以在不依賴于將數(shù)據(jù)發(fā)送到集中式云中心的情況下，進(jìn)行本地化存儲(chǔ)、管理和分析數(shù)據(jù)，從而減輕中心云端壓力，降低管道帶寬成本；另一方面便于進(jìn)行全網(wǎng)調(diào)度和算力分發(fā)，將邊緣云強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)功能擴(kuò)展到數(shù)十億臺(tái)邊緣設(shè)備，對(duì)來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，并在本地進(jìn)行結(jié)果預(yù)測(cè)，從而減少延遲并提供更快響應(yīng)

四、“終端”重體驗(yàn)

隨著信息通信技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的普及，信息內(nèi)容和服務(wù)通過(guò)多媒體終端的智能化呈現(xiàn)已經(jīng)成為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要特征，智能終端已經(jīng)滲透到信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的多個(gè)方面，并成為產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的重要表現(xiàn)形式，深刻的改造著工作生活方式?；趶?qiáng)大的處理器和開放的操作系統(tǒng)，智能終端通過(guò)接入到云端的服務(wù)中，可以運(yùn)行各種應(yīng)用程序。目前，智能終端有兩大發(fā)展趨勢(shì)，一個(gè)是綜合化，一個(gè)是專業(yè)化。綜合化表現(xiàn)在個(gè)人手持終端，融合“手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、音樂播放器、電子書、PDA”等各種功能，即所謂數(shù)字“瑞士軍刀”；專業(yè)化表現(xiàn)為各種行業(yè)終端以及專業(yè)功能的數(shù)字設(shè)備。

展望未來(lái)，智能終端有五大發(fā)展趨勢(shì)。1、隨著集成電路設(shè)計(jì)能力的提高和集成度不斷發(fā)展，智能終端將呈現(xiàn)更高的集成度和性能；2、操作系統(tǒng)是智能終端的靈魂，軟硬件技術(shù)發(fā)展和實(shí)際需求將催生出更高效的操作系統(tǒng)；3、智能終端發(fā)展的核心理念是為人類提供更好的服務(wù)，預(yù)示著更智能的交互方式和更好的人性化用戶體驗(yàn)；4、網(wǎng)絡(luò)接入速度和接入方式直接影響到智能終端的用戶體驗(yàn)，智能終端的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)將隨寬帶技術(shù)發(fā)展而發(fā)展，并將兼容移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)；5、智能終端將成為個(gè)人信息服務(wù)中心，預(yù)示智能終端將在物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算中充當(dāng)重要角色。

五、結(jié)束語(yǔ)

基于“云-管-邊-端”一體化建設(shè)的信息通信架構(gòu)，將不僅是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而是面向服務(wù)和體驗(yàn)的架構(gòu)，同時(shí)也是新的發(fā)展戰(zhàn)略的體現(xiàn)，代表著對(duì)技術(shù)變革和業(yè)務(wù)創(chuàng)新的雙重探索，意味著信息通信服務(wù)和運(yùn)維體系將發(fā)生巨變，大幅提升“以人為中心”的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗(yàn)的同時(shí)，全面支持“以物為中心”的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)人與人、人與設(shè)備和設(shè)備與設(shè)備的智能互聯(lián)，完成從基于人員和設(shè)備向基于業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變。此外，云-管-邊-端一體化建設(shè)離不開安全防護(hù)，必須通過(guò)靈活便捷、按需定制的網(wǎng)絡(luò)連接，彈性部署的安全能力，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)及安全策略支持，讓網(wǎng)絡(luò)更安全，讓安全更智能。