云計算與新一代電信IT支撐系統研究

陳清金，張云勇，潘松柏，楊 光

（1.中國聯通研究院 北京100048；2.中國聯通系統集成公司 北京100032）

1 引言

我國政府向來高度重視信息化進程，“十七大”首次鮮明地提出信息化與工業化融合發展的嶄新命題，賦予了信息化建設全新的歷史使命。中國的電信運營商不僅肩負著推動國家信息化進程的使命，還面臨著金融危機和市場競爭加劇帶來的收入增長停滯甚至下滑的壓力。據工業和信息化部數據顯示，在2007年3季度達到19.6%的最高值以后，中國電信運營商的主營業務收入同比增幅就開始進入下降通道，到2009年1季度達到了1.7%的最低點。雖然行業收入增幅繼2季度反彈后在3季度繼續企穩，但三大運營商的凈利潤環比均大幅下滑。中國移動、中國電信和中國聯通3季度的利潤環比降幅分別達到了5.1%、19.7%和35.4%。在這種大背景下，“開源”和“節流”工作對電信運營商而言顯得尤為重要，而IT業界的云計算革命恰好為“開源”和“節流”兩個方面提供了難得的契機。

電信運營商意識到并著手利用云計算技術實現內部的IT支撐系統整合。目前，電信運營商的運營成本尤其是能耗居高不下，直接制約了其發展和盈利能力。運用云計算技術，可以有效地提高IT資源的利用率、降低IT資源消耗、減少管理和建設環節、提升運營效率，將Capex轉化為Opex，降低成本，實現數據集中和統一管理、提升管理能力。總之，應用云計算技術將大大降低電信運營商在IT支撐系統建設和維護方面的開支。

2 新一代電信IT支撐系統對云計算應用的需求

2.1 云計算概述

云計算涉及太多的領域和應用場景，而且各類廠商代表各自的不同利益，使得云計算成為有史以來最為混亂的技術概念。云計算迄今為止并沒有一個權威性的定義，不同的組織從不同的角度給出了不同的定義，根據不完全統計至少有25種以上。由于業界對云計算沒有統一的認識，從網絡基礎設施、運營可信、服務支撐多因素分析，提出電信運營商理解的云計算定義。

“云計算”是一種新的計算方法和商業模式，通過虛擬化等技術按照“即插即用”的方式，自助管理運算、存儲等資源能力形成高效資源池，以按需分配的服務形式提供計算能力，并且可通過公眾通信網絡整合IT資源和業務，向用戶提供新型的業務產品和新的交付模式。

云計算的典型特征是：資源共享、按需分配、彈性調度、服務可擴展。資源共享，云計算可以類似于水電等基礎設施行業，提供公共計算能力，能夠充分利用閑置的資源，通過共享方式進行服務；按需分配，云計算可以依據云應用的資源情況，主動調整、調度資源分配，支持根據應用要求快速配置資源，并能適應要求彈性分配資源；彈性調度，云計算通過虛擬化技術實現資源的快速遷移，減少故障的風險；服務可擴展，“云”的規模可以動態伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要；普遍接入，云計算接入的地域不受限制，可以在任意位置、使用各種終端獲取應用服務；系統安全，云計算可以保障數據傳輸的安全，并選擇適合的加密手段保證系統的安全；地理分布，云計算提供的資源地理是分布式的，通過虛擬技術統一融合。

2.2 新一代電信IT支撐系統分析

目前電信運營商的IT支撐系統多為兩級或多級架構，從目前狀況看，存在難以統一管理、維護成本高、系統負載不均衡等特點。物聯網及三網融合以及未來業務發展，對目前的IT支撐技術帶來挑戰。為滿足業務數據分析以及業務中的突發計算需求對IT成本帶來的極大壓力，迫切需要IT支撐系統采用新的技術和新的業務交付模式。

從國外運營商來看，已經開始研究云計算業務并使用云計算支撐內部IT系統。國內電信運營商也開始了相關的研究工作，中國移動發布大云研究計劃，并在IT支撐系統中試點使用云技術。中國電信啟動云業務，著手啟動BI云化系統的改造工作。中國聯通啟動了云計算應用于IT支撐系統的試驗工作等。從目前業界發展看，云計算是解決IT支撐問題的首選技術，是新一代電信IT支撐系統的關鍵技術和模式。

考慮到電信運營商IT支撐系統的特點，在考慮IT支撐系統更新換代的過程中，需要與現有業務系統進行銜接，實現平滑過渡,云計算是目前最優的選擇。考慮到云計算還在不斷發展，貿然在核心系統中引入風險較大，需要循序漸進，逐步引入，基于云計算研究數據管理、應用技術，試驗數據中心整合和數據分析的能力。

截至2010年，我國3G用戶累計人數達到3 000萬，2G用戶達到6億戶，固定電話用戶達2億多戶，寬帶用戶為1億多戶。為了提供給用戶更好的服務保障，電信運營商每年在IT系統和平臺系統上投資大量資金，但在電信IT支撐系統中IT資源利用率僅達到12%～15%，距離運營商40%的輕載設計，仍有很大的提高空間，更是遠低于Google公司的85%；而投入存儲設備的容量也逾百PB，但其利用率卻只有20%～30%。

·ICT設備龐雜，供應廠商眾多。設備體系中既有HP、IBM、SUN的小型機設備，也有X86通用化服務器，設備供應廠商有Sun、HP、IBM、Dell等。

·IT系統和平臺基本都是“煙囪化”建設，相互獨立，無法實現資源共享，投資重復。

·能耗巨大，電費居高不下，能源利用率低。

·業務平臺分散，孤島眾多，不利于升級改造和新業務的開展。

據不完全統計，電信運營商全年用電量占運營成本的比例超過30%。能耗占據了運營的大量成本，直接制約了利潤的增加，急需云計算技術實現資源上的統一調度與彈性分配，在擴展性、兼容性方面進行優化，實現軟硬件分離，整合資源和平臺，有效地解決節能降耗的問題，加快增值產品的開發與應用周期。

3 應用云計算技術構建電信IT支撐系統

3.1 云計算推動電信IT支撐系統向新一代轉型

基于云計算技術建立運營商的私有云和公有云，并在此基礎上逐步融合形成統一的IaaS服務平臺，使公、私有云平臺共享基礎設施；在IaaS平臺基礎上，結合電信運營商IT業務支撐系統建設內部統一的PaaS平臺，分別針對BSS、OSS、增值業務平臺等業務支撐系統進行試驗、試點，在建設云平臺的同時，還要規劃、建設好技術標準體系、運營維護體系、安全保障體系等3大體系。

電信IT支撐系統是關系到生產經營的核心業務系統，對企業管理和運營具有重大的影響，云計算在電信IT支撐系統的應用在“積極穩妥”的指導原則下，應順序開展以下相關工作。

第一，試驗驗證階段。選擇具有典型意義的系統開展云計算的試驗驗證，為云計算技術的現網部署提供試驗數據，進行云平臺的探索和驗證，結合云計算標準化工作，逐漸規劃出統一云平臺的基礎框架。目前，中國移動、中國聯通等公司正在考慮建設集中的數據分析系統，集中系統的建設面臨海量數據的抽取、存儲、查詢和分析挖掘等多種大運算量需求和大并發量訪問給系統帶來的壓力，云計算中的分布式文件系統和并行計算等關鍵技術正好為解決以上問題提供了新的思路；結合IT支撐系統現實需求，選取數據分析系統作為試驗驗證的原型系統。

第二，試點部署階段。試點部署應遵循先易后難的原則，優先選取對實時性要求較低，對業務影響較小的系統，開展現網部署。此階段應逐漸形成較為完備的統一云平臺架構體系，通過在云平臺上部署實施試點項目，在實踐中逐漸完善。對電信IT支撐系統建議在試點階段采用分布式應用架構來重新開發和部署。

第三，規模推廣階段。在試點部署的基礎上，總結經驗，優化方案，穩步推進云計算平臺在IT支撐系統的應用部署。這個階段公司統一云平臺架構基本成熟，可以向業務系統提供基礎設施服務，云平臺重點轉向結合業務系統，優化平臺能力,逐步規模化地將目前IT系統中的應用遷移到云平臺中，原有應用服務器采用X86架構的，可以遷移到虛擬化后的刀片服務器上；原有應用服務器采用小型機的，一種方案是將其遷移至做了虛擬化分區的小型機上，另一種方案是將其遷移至虛擬化后的刀片服務器上。遷移部署的過程，可能涉及原有應用架構的重新設計和開發，需要充分調動廠家資源，這一點應用從小型機遷移到虛擬化后的刀片服務器上時表現得更為明顯。在IT支撐系統云化的過程中，還需要考慮在平臺層提供應用開發框架、統一數據庫服務能力和統一報表服務能力等，從而使應用不僅實現IaaS層面的云化，還在PaaS層面實現緊密耦合，優化應用架構，提升服務水平。

3.2 基于云計算的電信IT支撐系統框架

電信運營商利用云計算相關技術，對現有IT支撐系統進行技術升級改造，形成電信運營商的下一代電信IT支撐系統。實現挖潛降耗，提高IT資源的利用率，降低資源消耗；實現效率提高，減少管理及建設各環節，提高運營效率；實現管理提升，通過系統、數據集中，實現統一管理，進而提升管理能力；實現成本節減，通過云計算，將Capex轉化為Opex，有效降低成本。

基于云計算的電信IT支撐系統框架如圖1所示，通過虛擬化技術對電信基礎設施資源進行池化，通過IaaS管理實現基礎設施資源的統一管理，按照業務系統的需求，動態分配資源供業務系統使用，同時建立PaaS支撐管理平臺，通過將IT支撐系統的共性需求進行抽象匯總，形成service能力，以REST API的形式供業務系統使用，業務系統在此框架下，重點關注業務邏輯的實現即可。

電信IT支撐系統應用云計算后，將改變目前的系統建設和運維模式。

①需要獨立地組織承擔IT基礎資源的規劃及按需分配，減少IT基礎資源的頻繁審批、投資、建設。

②IT基礎設施的維護可進一步分離，由獨立的機構承擔。

③PaaS平臺管理由單獨部門或者組織進行維護，并根據業務部門的需求進行投資建設和管理IT支撐service。

4 電信IT支撐系統應用云技術的挑戰

4.1 管理模式的挑戰

目前，IT的管理模式和云計算的管理模式在有些方面存在著天然的矛盾，因為云計算是強調集中化的優勢以及應用平臺資源的分層耦合管理，但是傳統的IT系統管理和使用模式在某些方面和云計算的理念有不相適應的地方。云管理平臺需要有專人負責操作和調度，PaaS層能力需要有專人統一開發和維護，而在SaaS層依然可以像從前一樣，不同的應用由不同的人員維護。由此可見，在實現“云化”改造以后，電信運營商的相關管理體系和組織架構需要根據云架構的具體需要做出調整。

另一方面，云計算行業近期處于快速增長階段。這種爆發式的增長使得電信運營商在云計算工作開展中碰到的最大問題之一就是人才缺乏，人才的缺乏會制約云計算的發展，電信運營商需要在云計算方面培養和引進人才。

4.2 安全模式的挑戰

云計算安全問題也是云計算商業推廣中的主要問題之一，由于“云”對外部不透明，云計算的服務提供并沒有對業務給出細節的具體說明，如何在內部IT支撐中給業務系統提供安全可信、數據隔離是云計算的重要影響因素之一。

4.3 技術的挑戰

目前，云計算沒有統一的標準，各個云計算廠商和服務商都在各自為戰。各個標準組織的進展也比較快，業務保障不夠完備，不同的云之間缺乏互操作性，電信運營商需要看自己的實際業務來制定相應的標準，同時如何實現業務能力的開放，建立統一開放的標準接口還有非常多的困難。

1 2010年中國企業級數據中心市場研究報告.計世資訊，2010年5月

2房秉毅，張云勇，程瑩，等.云計算國內外發展現狀分析.電信科學，2010，26（8）

3潘松柏，張云勇，陳清金，等.云計算安全關鍵技術.電信科學，2010，26（8）

4童曉渝，張云勇，戴元順.公眾計算通信網架構及關鍵技術.通信學報，2010,31（8）