圖片來自“123rf.com.cn”

【編者按】核心網(wǎng)將是5G時(shí)代下運(yùn)營商打造差異化服務(wù)的關(guān)鍵，但基于用戶面下沉的分布式核心網(wǎng)架構(gòu)將面臨著性能、機(jī)房改造、能耗成本、運(yùn)維成本等挑戰(zhàn)?改如何破局?引入ARM+硬件加速或用戶面增強(qiáng)型硬件，推動(dòng)CPU供應(yīng)鏈多樣化將是長(zhǎng)遠(yuǎn)的解決之道。

本文轉(zhuǎn)載自網(wǎng)優(yōu)雇傭軍，作者為網(wǎng)優(yōu)雇傭軍;經(jīng)由億歐轉(zhuǎn)載，僅供行業(yè)人士參考。

與4G時(shí)代一樣，5G標(biāo)準(zhǔn)空前統(tǒng)一，5G手機(jī)依然是全網(wǎng)通，運(yùn)營商如何擺脫同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)?

核心網(wǎng)是關(guān)鍵

以全球首商用的韓國5G為例，三家運(yùn)營商同時(shí)在3.5GHz頻段上以100MHz左右的連續(xù)帶寬建網(wǎng)，幾乎同樣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、速率和資費(fèi)，怎么才能做到服務(wù)差異化?

背后的秘密武器是——核心網(wǎng)。

韓國運(yùn)營商A很“狡猾”，在5G建網(wǎng)初始就著手改造核心網(wǎng)架構(gòu)，完成了控制面和用戶面分離(CUPS)，并將用戶面下沉到邊緣節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分布式的核心網(wǎng)架構(gòu)，使內(nèi)容和服務(wù)更接近用戶側(cè)，從而縮短業(yè)務(wù)響應(yīng)時(shí)間，打造差異化的服務(wù)體驗(yàn)。

2019年4月，在韓國三家運(yùn)營商同時(shí)宣布5G商用之時(shí)，這家運(yùn)營商冷不丁地對(duì)外宣布，已在全韓國建設(shè)了8個(gè)分布式邊緣節(jié)點(diǎn)，而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手僅有兩個(gè)集中式的核心節(jié)點(diǎn)。

韓國運(yùn)營商A(右)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手(左)核心網(wǎng)分布對(duì)比

得益于分布式的核心網(wǎng)架構(gòu)，韓國運(yùn)營商A的5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)延可低至10ms，而傳統(tǒng)集中式核心網(wǎng)架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延高達(dá)30-40ms，從而可優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手大幅提升用戶體驗(yàn)。

比如，可為用戶帶來真正的沉浸式VR體驗(yàn)，秒刷網(wǎng)頁…...

韓國5G案例給我們的啟示是：面向5G大帶寬、低時(shí)延業(yè)務(wù)，在運(yùn)營商之間的無線接入網(wǎng)能力差距不再明顯的現(xiàn)實(shí)下，基于用戶面下沉的分布式核心網(wǎng)架構(gòu)是提升運(yùn)營商的競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。

但硬幣是有兩面的，低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)成本成反比，時(shí)延越低，體驗(yàn)越好，可成本越高。這種與電信網(wǎng)絡(luò)過去秉承的中心化概念背道而馳的分布式演進(jìn)路線，意味著要新部署數(shù)量眾多的邊緣數(shù)據(jù)中心，帶來的技術(shù)與成本挑戰(zhàn)不可小覷。

挑戰(zhàn)在哪里?怎么破?

挑戰(zhàn)

性能挑戰(zhàn)

邊緣節(jié)點(diǎn)是分布式的云基礎(chǔ)設(shè)施，在靠近用戶側(cè)實(shí)時(shí)處理多樣的5G大帶寬、低時(shí)延業(yè)務(wù)，要求高性能的虛擬機(jī)/容器，在一些特定業(yè)務(wù)下，基于x86的通用硬件在性能上能不能滿足需求?

在摩爾定律失效下，面向未來十倍的用戶面流量增長(zhǎng)，x86服務(wù)器在轉(zhuǎn)發(fā)性能上能否滿足需求?能耗更高的通用硬件會(huì)不會(huì)帶來更高的運(yùn)營成本?有限的機(jī)房空間能否容得下“堆砌式”的通用硬件?

對(duì)于所有上述這些問題，恐怕只能打上一個(gè)大大的問號(hào)。

機(jī)房改造挑戰(zhàn)

考慮成本因素，邊緣數(shù)據(jù)中心將利舊部署于CO等傳統(tǒng)電信機(jī)房，但傳統(tǒng)地市及以下的電信機(jī)房當(dāng)初并非按IT數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，在面積、供電、承重、制冷等方面與數(shù)據(jù)中心有很大差距，這需要對(duì)傳統(tǒng)CT機(jī)房進(jìn)行IT改造。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有40%的傳統(tǒng)CT機(jī)房受限于建筑承重和供電能力，無法按照IT標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造;約有1/3的一般機(jī)房，機(jī)房面積在100平以內(nèi)，園區(qū)機(jī)房一般在40-60平，最多只能預(yù)留2個(gè)機(jī)柜數(shù)量。

傳統(tǒng)CT機(jī)房改造投資要花多少?

能耗成本挑戰(zhàn)

一提到數(shù)據(jù)中心，你立馬會(huì)想到很多指標(biāo)，比如服務(wù)器數(shù)量、處理器數(shù)量、機(jī)架尺寸、占地空間等，但數(shù)據(jù)中心管理人員最常用的一個(gè)指標(biāo)是----能耗。

今天，網(wǎng)絡(luò)大部分的電費(fèi)支出來源于數(shù)據(jù)中心和基站，而邊緣節(jié)點(diǎn)恰似這兩者的結(jié)合，不難想象，這不僅需在建設(shè)初期對(duì)傳統(tǒng)CT機(jī)房進(jìn)行供電系統(tǒng)改造，后期運(yùn)營的電費(fèi)支出同樣令人憂心。

過去幾十年，受益于摩爾定律，能效每10年提升100倍，但如今這一趨勢(shì)同樣在放緩。在功耗/成本恒定的情況下，CPU核數(shù)已很難大幅提升，限制了性能提升。從產(chǎn)品應(yīng)用看，CPU單位成本性能不但上升緩慢，單bit功耗下降也趨緩慢。

面向未來10倍的數(shù)據(jù)流量和計(jì)算需求，能效跑不贏bit增長(zhǎng)必然消耗更多的電力，增加OPEX支出。

運(yùn)維成本挑戰(zhàn)

與基站和中心機(jī)房一樣，未來絕大部分的邊緣節(jié)點(diǎn)都是無人值守的，通用硬件的性能瓶頸會(huì)不會(huì)導(dǎo)致后期擴(kuò)容和維護(hù)更加頻繁?會(huì)不會(huì)導(dǎo)致維護(hù)人員疲于奔命于故障處理，增加運(yùn)維成本?

邊緣節(jié)點(diǎn)意味著CT和IT技術(shù)融合，這不僅會(huì)增加維護(hù)量，還要求運(yùn)維人員具備CT和IT技術(shù)綜合能力，而要掌握CloudOS、配套交換機(jī)、存儲(chǔ)等整系統(tǒng)維護(hù)技能的難度大，這會(huì)不會(huì)再次增加運(yùn)維成本?

列了這么多挑戰(zhàn)，到底該怎么辦?

怎么破?

CPU供應(yīng)鏈多樣化降低TCO

與x86“垂直集成”的生態(tài)系統(tǒng)不同，ARM生態(tài)提供了更靈活的構(gòu)架，芯片廠商可根據(jù)不同的應(yīng)用設(shè)計(jì)定制和優(yōu)化CPU，并通過添加加速器或其他功能靈活構(gòu)建各種解決方案。

在終端領(lǐng)域，ARM芯片已占據(jù)絕大部分的移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)。與傳統(tǒng)PC直連電源不同，移動(dòng)設(shè)備一天才充一次電，這凸顯了ARM芯片的低功耗優(yōu)勢(shì)。

亞馬遜、微軟、Google等OTT巨頭也開始對(duì)基于ARM的服務(wù)器越來越感興趣，以希望CPU供應(yīng)鏈多樣化，降低TCO。

硬件加速解決性能、功耗和機(jī)房改造挑戰(zhàn)

IT領(lǐng)域最早在數(shù)據(jù)中心采用了基于通用硬件的虛擬化/云化技術(shù)，但近兩年遭遇通用硬件的瓶頸問題越發(fā)凸顯。為了應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的計(jì)算需求，乃至越來越多的通用硬件帶來的能耗和相關(guān)成本上升問題，亞馬遜、微軟等IT巨頭正在不斷將基于專用硬件的加速器引入到云服務(wù)中。

針對(duì)通用硬件的性能瓶頸、功耗更大、占地空間大、運(yùn)維成本高等問題，邊緣節(jié)點(diǎn)也應(yīng)采用計(jì)算/存儲(chǔ)/網(wǎng)絡(luò)高度集成和硬件加速技術(shù)，以滿足邊緣數(shù)據(jù)中心的高性能需求，并降低功耗、占地及交換端口占用等，使能邊緣數(shù)據(jù)中心部署更敏捷，運(yùn)行更高效可靠。

根據(jù)實(shí)踐，在100萬用戶/100% Session DPI/平均包長(zhǎng)900字節(jié)/single IP組網(wǎng)的流量模型下，UPF增強(qiáng)型轉(zhuǎn)發(fā)平臺(tái)采用刀片服務(wù)器+硬件加速，同等吞吐量與機(jī)架服務(wù)器相比，功耗可下降14%-33%，占地下降50%，500W下轉(zhuǎn)發(fā)能力提升60%，同時(shí)無需采購TOR，占用交換機(jī)端口數(shù)減少80%。

面向5G多樣化業(yè)務(wù)，邊緣節(jié)點(diǎn)應(yīng)結(jié)合業(yè)務(wù)特點(diǎn)選擇不同的硬件加速技術(shù)。

簡(jiǎn)而言之， 分布式的核心網(wǎng)架構(gòu)是提升5G低時(shí)延、大帶寬業(yè)務(wù)體驗(yàn)的關(guān)鍵，利于運(yùn)營商打造差異化的服務(wù)體驗(yàn)，應(yīng)及早規(guī)劃部署;面向未來大量邊緣節(jié)點(diǎn)的興起，引入ARM+硬件加速或用戶面增強(qiáng)型硬件，推動(dòng)CPU供應(yīng)鏈多樣化，是實(shí)現(xiàn)邊緣節(jié)點(diǎn)最佳集成度、最佳效率和最低成本的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決之道。