伴随着以5G为代表的新一代通信技术成熟落地,新型业务场景不断涌现,电信网络面临前所未有的转型压力。在电信网络云化的背景下,以云原生技术为代表的云计算新界面赋予了电信网络灵活、高效特性来应对快速变化的市场。中国移动敏锐把握新技术变革机遇,于2020年11月在中国移动合作伙伴大会上发布了《电信行业云原生白皮书》,梳理电信行业云原生理念、发展现状和应用场景,提出演进参考目标与路线。
近年,在产学研各界同仁的共同努力下,云原生技术理念得到业界的高度关注和广泛认可。为推动网络云走向云原生纵深阶段,本次发布《中国移动网络云原生演进技术白皮书》基于过去的研究成果,结合最新的技术探索验证,对网络云原生演进方法进行详细解读,并阐述网络云原生推进思路。
云原生是近几年云计算领域炙手可热的话题。目前,无论互联网企业还是传统企业,都在拥抱云原生。云原生是包含系列技术体系、系统设计理念、组织管理方法的全面系统变革,其核心要素包含基础设施云原生、业务云原生、管理运维云原生,代表技术包含容器、微服务、DevOps、CI/CD等,其主要目标是支持各个组织在新型动态环境中快速构建和稳定运行可弹性伸缩的应用。
网络云原生旨在将云原生理念和技术体系作为一种方案应用到网络云中。网络云原生要求在电信网络设计、开发、部署、运维等阶段采用云的思维、云的架构、云的技术,将云的弹性伸缩、快速迭代、敏捷运维等原生特性带入到网络中,充分发挥云化优势,实现业务敏捷弹性、资源高效利用、低成本运维、高速率迭代开发等目标。
回顾电信网络演进历程,电信网络经历了从虚拟化到云化的发展历程,正在快速向云原生阶段迈进:
· 虚拟化阶段:本阶段实现网元软件与底层硬件分离,将网元功能实体从设备商专属、封闭的一体化解决方案中剥离,并以虚拟化软件形式部署在标准化硬件平台及虚拟化平台上。本阶段实现了ICT网络设备硬件的标准化,但网元业务软件架构仍沿袭传统单体、烟囱式方式,存在软件架构灵活性低、系统自动化程度不足等短板。
云化阶段:本阶段首先在平台侧实现了各类资源的池化(计算、存储、网络等),将分布离散的设备统一起来,通过虚拟化软件平台为上层应用提供统一的资源应用接口、并实现资源管理自动化,更好地实现全网范围内的资源共享、按需部署、弹性伸缩和动态编排。其次,本阶段在电信类业务侧较虚拟化阶段完成了控制面与转发面分离、程序与数据分离等优化,网元业务在开发敏捷性、部署灵活性、运行性能等方面获得提升。但该阶段仍存在虚拟层产生额外资源开销、业务颗粒度较大产生资源碎片、业务管理自动化程度低、平台耦合性较强等不足,因此云对业务的价值仅体现在资源自动化管理、
动态编排、按需获得等方面,弹性伸缩、资源共享等方面的优势尚未充分发
挥。
· 云原生阶段:本阶段是网络云演进的目标阶段,旨在以容器和CI/CT/CD为基石,以通用PaaS、微服务为内核,以高效能、高稳定、高安全为目标,构建一套完备的电信级云原生技术体系和架构流程,强调基础设施和业务应用的高灵活性、松耦合性、可分层分级部署等特性。
综合来看,电信网络从虚拟化阶段到云化阶段,主要完成了网元业务的云上部署和运行,通过资源池化解决了IDC时代运维、部署、扩缩容等难题,但仍未能充分发挥云的优势。随着电信网络的演进逐步进入云原生阶段,需要考虑如何将基础设施和网元业务融合,从业务的角度探索如何更好的适应云上生长,从云基础设施平台的角度探索和丰富业务全生命周期的支撑能力,最终充分释放云的红利。
1.2网络云原生演进现状
目前,国内外运营商、设备商均已向云原生阶段演进,并开展网络云原生相关技术的研究、实现、验证与落地推广。国内运营商已完成网元虚拟化,逐步在网络云的网管资源池或少量边缘资源池中引入容器基础设施环境,并同步展开网管业务、增值类网元、核心网业务的微服务化试点验证。以中国移动为例,已开展网管资源池容器试点、网元无损升级功能验证,并自研自动化集成验证交付工具AUTO在全网商用,整体可实现硬集配置和云平台部署效率提升3倍、验收测试效率提升10倍以上。北美、欧洲、亚太等主要运营商也纷纷在核心网等领域引入容器、PaaS、微服务等云原生技术与理念,其中较为典型的是美国运营商Verizon 2022年启动基于云原生的5GSA网络试运行,以及美国卫星电视运营商Dish联手AWS及诺基亚完成5G核心网公有云部署。以华为、中兴、爱立信、诺基亚、新讯等公司为主的国内外设备商已具备成熟度各异的容器平台、微服务化5GC及其他云原生产品,并用于支撑核心网、边缘计算等场景建设。
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