公有云+5G核心網(wǎng)，狼真的來(lái)了嗎？

近日，西班牙電信德國(guó)公司（Telefonica Germany）宣布，他們正在和愛(ài)立信、AWS合作，準(zhǔn)備在公有云上部署愛(ài)立信提供的5G核心網(wǎng)（以下稱“5GC”），預(yù)計(jì)將在2021年商用。

消息一出，業(yè)界震動(dòng)。

雖然電信業(yè)一直在講NFV、核心網(wǎng)云化，但此前相關(guān)實(shí)踐都集中在新興運(yùn)營(yíng)商和專網(wǎng)應(yīng)用上，供應(yīng)商主要是IT側(cè)廠商，底層硬件基本是私有云。

這是第一次有國(guó)際主流運(yùn)營(yíng)商把傳統(tǒng)設(shè)備商的核心網(wǎng)部署在公有云上，創(chuàng)造了通信網(wǎng)絡(luò)云化的三個(gè)“第一”：

第一個(gè)部署云原生5GC的主流運(yùn)營(yíng)商，第一家提供5GC公有云部署支持的傳統(tǒng)設(shè)備商，第一家承載規(guī)模商用5GC的公有云廠商。

本文將就這一事件，進(jìn)行深度分析和研判。

▉ 理想中的5GC

3GPP規(guī)范中的5GC，設(shè)計(jì)之初的目標(biāo)，就是希望成為云原生應(yīng)用。

從架構(gòu)上來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)發(fā)和控制分離的5GC，就是一個(gè)有著云原生控制器的SDN網(wǎng)絡(luò)。

5GC的系統(tǒng)架構(gòu)

控制面的SBA架構(gòu)，就是IT領(lǐng)域常講的微服務(wù)架構(gòu)。5GC新引入的NRF，就是微服務(wù)架構(gòu)中的注冊(cè)中心。

5GC各服務(wù)之間的信令，采用的是IT領(lǐng)域通用的http2協(xié)議，而非此前核心網(wǎng)常用的diameter等專用協(xié)議。

5GC的各個(gè)服務(wù)，在設(shè)計(jì)上就是無(wú)狀態(tài)的，因此可以隨時(shí)在服務(wù)器之間無(wú)縫遷移。

控制面采用云原生部署，而轉(zhuǎn)發(fā)面UPF，因?yàn)楣δ芊浅我唬捎冒缀修D(zhuǎn)發(fā)設(shè)備也完全可行。

這樣的架構(gòu)設(shè)計(jì)，使5GC實(shí)現(xiàn)了充分解耦，支持分布式部署，從而幫助5G網(wǎng)絡(luò)支持兩大殺手級(jí)特性——邊緣計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)切片。

▉ 現(xiàn)實(shí)中的5G核心網(wǎng)

理想很美好，但現(xiàn)實(shí)往往很骨感。

目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有不少省份部署了5GC，并且承載了業(yè)務(wù)。從現(xiàn)場(chǎng)反饋來(lái)看，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

一、通用硬件適配性不足。

某運(yùn)營(yíng)商在某省部署A廠的5GC，硬件方面采用A廠的服務(wù)器（包括虛擬化層和操作系統(tǒng)），B廠的交換機(jī)以及C廠的磁盤陣列。

雖然這已經(jīng)是一個(gè)縮水版的硬件解耦（因?yàn)樽铌P(guān)鍵的服務(wù)器和中間件都是A廠自己的，連兩層解耦都算不上），但部署過(guò)程中還是出了一大堆問(wèn)題。

其中大部分問(wèn)題，都是硬件驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題。雖然驅(qū)動(dòng)問(wèn)題是小問(wèn)題，但小問(wèn)題多了，就是大問(wèn)題。

而之所以會(huì)有這么多小問(wèn)題，歸根結(jié)底還是當(dāng)前通信產(chǎn)業(yè)鏈的開(kāi)放程度不足。

反觀IT領(lǐng)域，一個(gè)典型IDC中涉及的廠商更多，所需要的驅(qū)動(dòng)也更多，但異廠商不兼容的問(wèn)題卻少得多。

二、未能融入云原生的生態(tài)。

從高度集成的單體架構(gòu)轉(zhuǎn)向云原生，隨著解耦的充分，必然帶來(lái)復(fù)雜度的提升。例如Netflix的整體IT架構(gòu)，就是由數(shù)千個(gè)互相依賴的微服務(wù)組成。

知名流媒體平臺(tái)Netflix的復(fù)雜架構(gòu)

這種新增的復(fù)雜性，需要有效的管理。

目前5GC開(kāi)局和運(yùn)維的復(fù)雜程度被廣為詬病，一是因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商維護(hù)人員本身技能和意識(shí)都還在轉(zhuǎn)型中，沒(méi)有從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)完全轉(zhuǎn)向云原生應(yīng)用維護(hù)。二是因?yàn)閺S商提供的核心網(wǎng)本身開(kāi)放性就很差，未能和云原生領(lǐng)域成熟的全套DevOps工具鏈相結(jié)合，其配套的網(wǎng)管還是按傳統(tǒng)思路在做。

這就好比馬達(dá)換成了特斯拉的馬達(dá)，但整套控制系統(tǒng)還是傳統(tǒng)燃油車的，自然給運(yùn)營(yíng)造成了較大困難。

三、轉(zhuǎn)發(fā)控制分離不徹底。

在5GC中，UPF和控制面之間的N4接口是由3GPP定義的。但因?yàn)楦鞣N原因，N4接口的解耦并不充分。

目前，第一批商用的5GC控制面和UPF均是同廠商，UPF仍然是專用設(shè)備。

考慮到未來(lái)UPF會(huì)下沉到大量邊緣節(jié)點(diǎn)，UPF白盒化和異廠商兼容，對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)剛需。

因此，我們可以看到三大運(yùn)營(yíng)商均在大力推動(dòng)N4接口解耦，并且已經(jīng)取得了一定成果。

▉ 西班牙電信的方案

目前來(lái)看，西班牙電信和愛(ài)立信的官方消息更多是商業(yè)性質(zhì)的宣傳，對(duì)于具體的技術(shù)方案，并沒(méi)有進(jìn)行披露。

但是，AWS今年發(fā)布的白皮書(shū)《AWS使能5G演進(jìn)：構(gòu)建可擴(kuò)展、安全、可靠、高效的云原生核心與邊緣網(wǎng)絡(luò)》中，卻對(duì)相關(guān)部署方案有較為詳細(xì)的闡述。初步預(yù)計(jì)，西班牙電信的整體技術(shù)方案會(huì)以此為藍(lán)本。

從總體架構(gòu)來(lái)說(shuō)，5GC的控制面功能會(huì)承載于AWS區(qū)域的中心機(jī)房（AWS Region），而UPF以及5G NR的CU部分控制面，可以通過(guò)部署在邊緣節(jié)點(diǎn)的AWS Outpost承載。

AWS Outpost，是AWS推出的可以部署在客戶側(cè)機(jī)房的一體化機(jī)柜。

這個(gè)機(jī)柜內(nèi)部根據(jù)客戶訂單預(yù)集成了服務(wù)器和交換機(jī)，運(yùn)送到客戶機(jī)房后，連通電源和網(wǎng)絡(luò)即可使用。

盡管Outpost部署于客戶機(jī)房，但其本身是AWS公有云服務(wù)的一部分?？蛻魧?duì)設(shè)備本身不享有產(chǎn)權(quán)，也不負(fù)責(zé)設(shè)備的維護(hù)。

Outpost通過(guò)專線或者public VPN與AWS Region連接，在邏輯上作為AWS Region的延展。

對(duì)于控制面，AWS推薦的是EKS（亞馬遜的托管版K8S）承載。其在白皮書(shū)中，詳細(xì)描述了如何通過(guò)水平擴(kuò)展來(lái)應(yīng)對(duì)5GC的高性能需求。

而對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)面，AWS推薦的是虛擬機(jī)承載（轉(zhuǎn)發(fā)能力達(dá)100Gbps，支持SR-IOV、DPDK等的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)例）。

鑒于AWS目前采用的Nitro虛擬化技術(shù)，通過(guò)講虛擬化的相關(guān)負(fù)荷卸載到專用硬件板卡上，基本實(shí)現(xiàn)了虛擬機(jī)性能等價(jià)于物理機(jī)。

因此，從性能上講，也可以看作是物理機(jī)在直接承載。

考慮到西班牙電信的業(yè)務(wù)需求，不排除用白盒交換機(jī)作為UPF，實(shí)現(xiàn)Tbps級(jí)別轉(zhuǎn)發(fā)（例如Facebook自研的白盒交換機(jī)，由4塊至強(qiáng)CPU加上高性能轉(zhuǎn)發(fā)ASIC組成，基本上等同于高性能服務(wù)器插上了Tbps級(jí)別的轉(zhuǎn)發(fā)ASIC，完全可以滿足UPF需求）。

值得注意的是，AWS并未針對(duì)5GC的部署推出任何定制化產(chǎn)品，整個(gè)方案用到的組件全部是AWS的成熟產(chǎn)品。

這也就意味著，AWS現(xiàn)有運(yùn)維和DevOps工具鏈可以完美適用于AWS承載的5GC。運(yùn)維這樣的5GC，將和運(yùn)維任何一個(gè)AWS上的IT應(yīng)用一樣簡(jiǎn)單。

在白皮書(shū)中，AWS還專門討論了如何將其總結(jié)的云上運(yùn)維最佳實(shí)踐框架應(yīng)用于5GC運(yùn)維。從相關(guān)內(nèi)容看，在AWS眼中，5GC作為一個(gè)云原生應(yīng)用和其它云原生應(yīng)用的共性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于特性。

目前，AWS和運(yùn)營(yíng)商合作的MEC產(chǎn)品Wavelength，已經(jīng)在多地試商用，為MEC應(yīng)用的開(kāi)發(fā)者提供和在AWS Region上進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)發(fā)相一致的體驗(yàn)和工具鏈。

如果西班牙電信此次真的能把5GC放在AWS上，它的5G行業(yè)解決方案將取得巨大的規(guī)模優(yōu)勢(shì)。

▉ 步履蹣跚的網(wǎng)絡(luò)云化

網(wǎng)絡(luò)云化已經(jīng)提出很多年了。

通信行業(yè)一直在說(shuō)NFV和SDN，5G在相關(guān)技術(shù)架構(gòu)上也基本體現(xiàn)了云原生的設(shè)計(jì)理念。但即使是各大廠商交付的最新5GC設(shè)備，對(duì)云原生的支持和其本身的開(kāi)放程度仍然不足。

在筆者看來(lái)，這無(wú)外乎三個(gè)原因：

一、即得利益者對(duì)改革的抵觸非常大。

進(jìn)一步說(shuō)，就是以四大設(shè)備商為首的力量，非常抗拒網(wǎng)絡(luò)云化導(dǎo)致的生態(tài)開(kāi)放趨勢(shì)。畢竟要論利潤(rùn)率，肯定還是封閉最好。

當(dāng)然，面對(duì)潮流，大家也不能全然無(wú)動(dòng)于衷。

目前的形勢(shì)，是在傳統(tǒng)領(lǐng)域?qū)嵙υ饺醯钠髽I(yè)，改革的步伐越大。

例如諾基亞，目前應(yīng)該是四巨頭里面唯一一個(gè)把基站前傳的eCPRI接口都開(kāi)放給運(yùn)營(yíng)商的設(shè)備商，好像也是最早在5G基站芯片中推廣FPGA的設(shè)備商。

可惜，早走一步是先驅(qū)，早走兩步就成了烈士。因?yàn)镕PGA的性能和成本問(wèn)題，諾基亞產(chǎn)品性價(jià)比落后，最終導(dǎo)致股價(jià)大跌。

愛(ài)立信相對(duì)在技術(shù)路線上比較穩(wěn)健，但最近也在加快向云原生演進(jìn)。

這次愛(ài)立信愿意配合把產(chǎn)品部署在公有云上，也說(shuō)明了他的態(tài)度。

至于無(wú)線領(lǐng)域當(dāng)之無(wú)愧的大哥，一直以性能和成本為由批判云原生理念，繼續(xù)推銷自己不解耦或者假解耦的方案，以此來(lái)全方位服（suo）務(wù)（ding）客戶。

二、整個(gè)行業(yè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)云化認(rèn)識(shí)仍然不到位。

很多人說(shuō)運(yùn)營(yíng)商的員工技能不行，無(wú)法勝任云原生網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維。

但其實(shí)更重要的是態(tài)度問(wèn)題。

IT的技能并不比傳統(tǒng)通信更復(fù)雜，只要愿意學(xué)，轉(zhuǎn)型不是問(wèn)題。問(wèn)題在于很多人壓根就不認(rèn)為云原生代表未來(lái)，認(rèn)為還是高度耦合的一體化方案性能好，其他都是吹牛。

歐美運(yùn)營(yíng)商解決這個(gè)問(wèn)題的方案比較粗暴。比如AT&T，就是全員學(xué)習(xí)，然后年紀(jì)大不學(xué)習(xí)的員工裁掉。我國(guó)運(yùn)營(yíng)商相對(duì)來(lái)說(shuō)比較溫和，主要還是以鼓勵(lì)內(nèi)部學(xué)習(xí)和人員自然迭代為主。

三、泛政治化帶來(lái)的陰影。

目前，除了思科還在無(wú)線市場(chǎng)占有一定份額之外，美國(guó)已經(jīng)沒(méi)有無(wú)線設(shè)備商了。

為了實(shí)現(xiàn)MAGA（Make America Great Again）的愿景和打壓華為，美國(guó)政府出面鼓吹open-RAN的同時(shí)，又把全球無(wú)線設(shè)備最大的生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)——中國(guó)排斥在外。

這樣既人為割裂了技術(shù)社區(qū)，也給技術(shù)選型強(qiáng)加了政治因素。從長(zhǎng)遠(yuǎn)上看，對(duì)網(wǎng)絡(luò)云化的發(fā)展負(fù)面影響是相當(dāng)大的。

▉ 結(jié)語(yǔ)

沉舟側(cè)畔千帆過(guò)，病樹(shù)前頭萬(wàn)木春。

核心網(wǎng)的云化是大勢(shì)所趨，整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)都在朝這個(gè)方向發(fā)展。

幾日前，阿里巴巴XG實(shí)驗(yàn)室和浙江聯(lián)通合作的5G輕量級(jí)核心網(wǎng)，在浙江舟山港落地。這也是一個(gè)強(qiáng)烈的信號(hào)，不僅國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手會(huì)行動(dòng)，國(guó)內(nèi)的廠商也不會(huì)錯(cuò)過(guò)網(wǎng)絡(luò)云化的機(jī)會(huì)。

相信隨著5G建設(shè)的不斷深入，產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)會(huì)誕生更多的網(wǎng)絡(luò)云化需求。核心網(wǎng)的市場(chǎng)格局，將發(fā)生翻天覆地的變化！

—— The End ——

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