邊緣數(shù)據(jù)中心將成為5G時代數(shù)據(jù)中心的新形態(tài)

5G網(wǎng)絡的規(guī)模建設已經(jīng)拉開序幕，“云-網(wǎng)-邊-端”四體協(xié)同將成為5G網(wǎng)絡端到端的新技術架構。5G網(wǎng)絡的主要特征為大帶寬、海量連接和超低時延，這些新的網(wǎng)絡特性將催生大量新興應用，也將更加深刻地改變人們的生活方式，而這一切都離不開5G背后的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡。

5G網(wǎng)絡采用以數(shù)據(jù)中心為基礎的云化架構，承載在數(shù)據(jù)中心內獨立的電信云網(wǎng)絡上，通過SDN/NFV技術部署核心網(wǎng)等虛擬化網(wǎng)元。同時，隨著用戶面網(wǎng)元（UPF）下沉，以及MEC（邊緣計算）業(yè)務規(guī)模部署，5G網(wǎng)元將分布在各級數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心已成為5G網(wǎng)絡的基石。

在移動互聯(lián)網(wǎng)時代，隨著頭部互聯(lián)網(wǎng)應用爆發(fā)，云計算應用向行業(yè)巨頭集中，運營商、互聯(lián)網(wǎng)、云服務提供商等行業(yè)中的大型公司紛紛建設了大型云數(shù)據(jù)中心，提供公有云、私有云等服務。究其原因，在于數(shù)據(jù)中心的規(guī)模效益非常明顯，能夠大幅降低業(yè)務部署成本和維護成本。

因此，規(guī)模發(fā)展是過去10年數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡發(fā)展的最主要驅動力，流量爆發(fā)式增長導致數(shù)據(jù)中心組網(wǎng)規(guī)模不斷擴張，進而引發(fā)組網(wǎng)架構、技術、運營等一系列的變化，需兼顧大容量、規(guī)模效應以及高可靠、可擴展需求。在5G時代，這一趨勢將愈加明顯，并加速向政府、醫(yī)療、工業(yè)制造等產(chǎn)業(yè)擴散。5G時代的大型云數(shù)據(jù)中心將更具備競爭力，不僅體現(xiàn)在成本方面，還會在安全、靈活度和技術進化層面對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心建立碾壓性的優(yōu)勢?！榜R太效應”將使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心及應用逐步走向消亡，替代而來的是超大規(guī)模、快速演進的云數(shù)據(jù)中心。

與此同時，5G網(wǎng)絡及其衍生的業(yè)務對可靠性、時延保障等提出了更為嚴苛的訴求。能否滿足5G網(wǎng)絡對云資源池的吞吐、并發(fā)等高性能需求，達到云數(shù)據(jù)中心整體性能與成本最優(yōu)，成為衡量5G時代云數(shù)據(jù)中心競爭力的試金石。未來數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡不再局限于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心內交換機網(wǎng)絡，而是拓展到主機內部、網(wǎng)卡以及芯片互聯(lián)的一體化高性能網(wǎng)絡中。

面對上述需求，基于x86架構的通用CPU已難以滿足業(yè)務需求，引入更多的加速硬件，如智能網(wǎng)卡、GPU/FPGA乃至NPU神經(jīng)網(wǎng)絡處理芯片等異構計算架構，使業(yè)務運行在性價比與能效比最高的硬件形態(tài)上，成為數(shù)據(jù)中心承載多類型業(yè)務的必需技術。RDMA也是一種硬件協(xié)議方式，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的低時延，是目前數(shù)據(jù)中心內高性能計算、分布式存儲、人工智能等應用的標準部署方案。

邊緣計算是5G技術最重要的組成部分之一，低時延特性為車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化、沉浸式VR、人工智能等新興應用的發(fā)展提供技術基礎。在邊緣計算場景下，客戶通常需要低延遲、高計算能力以及高效網(wǎng)絡路由能力，需要在網(wǎng)絡邊緣部署計算節(jié)點。

邊緣計算提供了網(wǎng)絡中泛在的算力資源，可存在于云數(shù)據(jù)中心、邊緣數(shù)據(jù)中心及終端，且分布在網(wǎng)絡的不同層級，歸屬于不同運營方。業(yè)界已經(jīng)開始考慮如何充分利用這些算力資源為客戶提供最佳解決方案。算力網(wǎng)絡成為新的研究方向，得到包括中國電信、中國移動等在內的運營商以及ITU-T等國際標準組織的高度關注。算力網(wǎng)絡采用類似網(wǎng)絡路由機制，通過網(wǎng)絡的集中控制面或分布路由協(xié)議分發(fā)各類計算節(jié)點的算力信息，并結合網(wǎng)絡信息（如路徑、時延等），可為客戶提供最佳的算力分配及網(wǎng)絡連接方案。

目前大型互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)在公有云市場上占據(jù)先機，隨著SD-WAN等技術的商用部署，運營商已經(jīng)能夠明顯感覺到來自互聯(lián)網(wǎng)的擠壓。但在邊緣計算開始大規(guī)模建設后，運營商在局址資源方面的優(yōu)勢將改變運營商與互聯(lián)網(wǎng)公司的競爭及合作態(tài)勢，運營商的IDC租賃業(yè)務和公有云業(yè)務都將得到快速發(fā)展，如果能在這個技術變革的時間窗口中把握住機會，甚至有可能會推動運營商成功完成自身的業(yè)務轉型。邊緣計算及邊緣數(shù)據(jù)中心是5G時代的必要組件，將深刻地影響5G時代的市場格局。

隨著云計算、SDN、NFV等技術在網(wǎng)絡重構中加速落地，轉控分離、三層解耦以及統(tǒng)一編排等技術為數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡實現(xiàn)自動化、資源靈活調度、智能運維奠定了基礎，但同時也使得業(yè)務邏輯愈加復雜，故障排除難度大幅提升。由于缺乏統(tǒng)一的平臺和框架，缺乏自動化、智能化運維手段，傳統(tǒng)運維模式難以適應并滿足5G時代下數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的運維需求。

基于AI和Telemetry的智能運維是利用數(shù)據(jù)智能替換人工經(jīng)驗，期望在自動化的基礎上實現(xiàn)遙測、大數(shù)據(jù)分析、機器學習和網(wǎng)絡引導等功能，通過對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡的自主分析、自主發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)自主配置和自主修正。當前產(chǎn)業(yè)界重點集中在網(wǎng)絡開局部署、網(wǎng)絡變更校驗、故障智能定界/定位、故障預測、業(yè)務分析以及預測等方面，尋求在數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析、AI、決策閉環(huán)等環(huán)節(jié)實現(xiàn)精細化檢測和可視化管理，變被動運維為主動運維。

雖然目前還受AI學習模型不夠精確、網(wǎng)絡設備特性不足等因素制約，但人工智能的發(fā)展必將引發(fā)再一次網(wǎng)絡運維的變革。與此同時，開放架構設備也將進一步催生數(shù)據(jù)中心新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

一方面，白盒交換機已經(jīng)在大型互聯(lián)網(wǎng)公司云數(shù)據(jù)中心開始規(guī)模部署。白盒交換機需部署集中的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，基于白盒設備的網(wǎng)絡架構，可實現(xiàn)硬件與軟件的解耦，并大幅降低組網(wǎng)成本。目前，SONIC操作系統(tǒng)逐漸成為白盒交換機的事實標準，SONIC通過SAI層將交換機進行接口抽象設計，向上提供統(tǒng)一的API接口，向下對接不同ASIC芯片，使得上層軟件不需要一一適配不同的ASIC芯片，促進了白盒交換機生態(tài)鏈的發(fā)展。此外，芯片層面也不斷開放，通過可編程接口自定義芯片對數(shù)據(jù)包的處理邏輯，實現(xiàn)按需添加新功能、新協(xié)議或者對原有協(xié)議進行優(yōu)化等，極大提升了靈活性。

另一方面，大量AI、實時性高帶寬的邊緣計算業(yè)務需要邊緣節(jié)點提供計算及網(wǎng)絡加速能力，邊緣計算業(yè)務的多樣性需要邊緣數(shù)據(jù)中心提供的計算設備多種多樣，但是受限于邊緣機房的空間、風火水電等條件，通常計算設備無法大量放置，因此邊緣數(shù)據(jù)中心開始引入開放可定制化的交換機以及服務器等融合型設備形態(tài)。如開放數(shù)據(jù)中心委員會（ODCC）發(fā)起的OTII（Open Telecom IT Infrastructure）項目就推出了OTII服務器（采用了電信設備標準，深度在600mm以內，可以與電信設備混合部署）來滿足邊緣計算節(jié)點的特殊要求。目前三大運營商也在組織研究融合型定制化交換機設備，通過模塊化的方式，按需配置網(wǎng)絡、計算和存儲能力，避免設備能力與機房空間的浪費。

標準化的開放式架構不僅能夠縮短設備新功能實現(xiàn)周期，通過解除供應商綁定的方式有效降低采購成本，還繞開了異構兼容問題，使得數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡更容易向智能化、自動化方向演進。

隨著5G、AI時代的到來，數(shù)據(jù)中心將成為未來網(wǎng)絡的核心控制節(jié)點與內容載體，是電信運營商轉型的基礎和戰(zhàn)略制高點。目前數(shù)據(jù)中心正在經(jīng)歷云化和ICT融合所帶來的變革，而網(wǎng)絡作為數(shù)據(jù)中心的三大基礎資源之一，也在這場革命中不斷演進。全智能、自動化、分布式、算力下沉和AI等技術將為5G業(yè)務開展提供有力支撐?？梢灶A見，未來隨著5G/6G、全息通信、數(shù)字孿生等新興業(yè)務和技術的到來，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡又將朝著更新一代繼續(xù)演進。