“云管邊端”一體化建設
——未來信息通信架構的發展趨勢

+雅言

伴隨5G的發展應用，人類正在邁入“云物移大智”（云計算、物聯網、移動互聯網、大數據、智慧終端）相互滲透融合的智能互聯網時代。網絡扁平化、服務云端化、計算邊緣化、終端智能化等一系列技術變革，推動了云、管、邊、端從技術概念走向服務應用，“云+管+邊+端”日益取代傳統的“云+網+端”，成為“互聯網+傳統行業”中所有領域的基本信息通信結構。

任何部門要真正實現全球化運營，都離不開全球范圍內的信息共享和協同運維。為在任何時間、任何地點、以多種方式接入的用戶提供統一的信息通信服務，必須聚焦應用場景、明確業務模式，將先進的技術方案扎實落地于實際需求中。“云管邊端”一體化建設，已成為未來信息通信架構的發展趨勢。

一、服務在“云端”

歷經十余年發展，“云”已經成為當今企業級IT服務的基本配備。從十年前部署在企業內部專有網絡中，通過虛擬化將計算存儲和網絡資源打通的私有云；到來自第三方，部署在企業專用網絡外部提供虛擬化計算、網絡和存儲資源的公有云；如今已經進化為將私有云和公有云負載組合起來的混合云。從在網絡中心位置基于傳統云基礎設施構筑的中心云，到將服務和計算能力擴展到邊緣基礎設施上的邊緣云，如今已經演化為中心云和邊緣云協同配合的分布云。從私有到公有，從中心到邊緣，混合多云已經成為企業IT化的演進趨勢。

根據Gartner的報告，到2020年，75%的企業將部署多云或混合云模式。云計算可以實現按需彈性分配計算資源，為海量數據的采集分析提供低成本、高效的計算處理能力。云存儲可以低成本、高可靠的存儲和管理海量數據。云分發可以憑借智能路由、動態適配等技術，保證數據業務流暢處理分發。總之，采用多云環境部署現有及新增應用，構筑端到端的信息數據全周期管理體系，徹底打破信息藩籬，充分釋放信息基礎架構活力，獲得組織敏捷性。

圖1 從中心云到邊緣云（引自《邊緣云計算技術及標準化白皮書》）

由于云服務器、云數據庫等面臨數據泄露、系統漏洞及惡意軟件攻擊等問題，在使用混合云尤其是公有云時，需要確保能夠面向各種云提供完備的安全方案以及策略評估。具體來說，信息服務的云端化可以分兩步實現，第一步在總部構建集中式私有云，通過將主站的存儲計算資源虛擬化、運維平臺遷移至私有云運維平臺，辦公系統替換為私有云辦公系統，完成信息基礎架構的集中式云改造。第二步在集團分部構建分布式私有云。分布式云定義為集中式云服務體系架構在本地的復制或補充，本地運維人員可以對分布式云進行管理、操作和更新。分布式云促進了云服務向邊緣移動，實現了面向整個云環境提供一致的服務級別、運維支持、日志記錄、管理交付。

二、“管道”是基礎

在傳統的“云-網-端”架構中，云和端之間統稱為網。網絡即連接，將關鍵節點按照某種拓撲結構連接起來的即為管道，簡稱為“管”。移動智能互聯時代的海量終端創造了海量數據，催生出將數據存儲轉發、計算分析等業務下沉至邊緣的需求，“邊”因自身的重要性獨立后，“網”進一步簡化為管道。在新興的“云-管-邊-端”架構中，從云到邊、端，以及邊到端之間都可算作管。無論是傳統還是新興架構，管道始終發揮著數據傳輸和終端接入的作用，網絡也因此分為骨干網和接入網。

管道的未來演進主要有兩個趨勢，首先是天地一體化趨勢，其同時體現在接入網和骨干網的發展建設中。從接入網來看，5G技術擁有的吉比特級傳輸速率、毫秒級傳輸延時和覆蓋全空間的連接容量，將徹底突破傳統的帶寬時延限制，根本解決海量終端的接入難題，充分發揮智能感應、大數據和智慧終端的學習能力。衛星通信憑借其優越的廣域覆蓋能力、廣播多播能力、5G信號薄弱地區的低成本覆蓋能力，可以為5G網絡邊緣的網元及用戶終端提供無差別的信息服務，保障式的實現5G業務的連續性、泛在性和擴展性。以ITU、3GPP、Sat5G為代表的很多標準化組織和技術聯盟已經開展星地融合的研究，針對多種應用場景進行具體方案的實驗測試。從骨干網來看，近年來隨著衛星通信技術的快速發展，空間網絡呈現出與地面網絡相互融合的趨勢，天地一體已經成為實現網絡全球覆蓋、寬帶傳輸、自由互聯的必經之路。根據組網是在星間還是地面完成，現有的天地一體網絡可以分為天星地網、天基網絡和天網地網。考慮到地理環境等因素對地面網絡建設和覆蓋的影響，天基網絡通過衛星可以實現全球覆蓋。相對于地面節點和地面信息系統，星上處理和星間信息傳輸對技術要求比較高，衛星通信系統建設成本高。綜上，以5G為代表的地面移動通信網絡與廣域覆蓋的衛星通信網絡，以及天基骨干網和地面骨干網必將取長補短，共同構成全球化無縫覆蓋的海陸空天一體化接入網絡和骨干網絡，滿足用戶無處不在的業務需求。

另外一個趨勢是管道智能化，這是由管道的運營方、使用方以及管道自身的特點決定的。首先，從運營方看，長期以來業務流量的激增推動電信運營商不斷加強技術創新和管道拓寬。但單純的寬帶提速無法從實質上提升管道價值，脫離了業務服務和用戶體驗無法促進管道的良性發展。管道只有走智能化建設發展道路，才能真正成為電信運營商的立足之本和盈利之源。其次，從使用方看，提升用戶體驗的關鍵是具備以下幾種能力：基于不同場景、通過不同終端、采用多種手段靈活接入無縫融合的網絡并獲得一致性體驗的協同能力；對于用戶的終端類型、物理位置、業務類型和體驗要求等多維度信息的感知能力；基于固定、移動融合的網絡資源管理平臺實現用戶所需資源、業務所需資源和網絡所需資源的分配能力。最后，現有網絡本身已經具備智能化的潛力，只是這些潛在特性之間缺乏協同和配合，導致網絡和應用缺乏關聯，智能管道建設的關鍵就是挖掘和優化現有管道智能特性，增強網絡及業務間的協同和保障，最終實現用戶可區別、業務可區分、網絡可管理、流量可控制的“四可”網絡。

三、“邊緣”講效率

邊緣計算是與云計算相生相伴的一種技術，與傳統的云計算相比較，邊緣計算是云計算技術應用于邊緣基礎設施之上的創新。作為中心云計算能力的下沉，邊緣位置獲得了存儲、計算、分析、安全等能力，從而將網絡轉發、存儲、計算等工作在距離終端最近的邊緣側處理，真正實現了“無處不在”的云。邊緣云計算不僅是5G的核心能力之一和提升5G性能的關鍵，而且與大數據、物聯網、智能終端等技術緊密相關，共同創造一種新的生態系統和價值鏈。

圖2 天地一體化網絡系統及組成（引自《天地一體化信息網絡天基寬帶骨干互聯系統初步考慮》）

邊緣云計算作為一種計算拓撲結構，通過將數據收集、信息處理等功能放置在離信息源更近的位置為邊緣賦能。一方面可以在不依賴于將數據發送到集中式云中心的情況下，進行本地化存儲、管理和分析數據，從而減輕中心云端壓力，降低管道帶寬成本；另一方面便于進行全網調度和算力分發，將邊緣云強大的數據處理和機器學習功能擴展到數十億臺邊緣設備，對來自傳感器的數據進行實時操作，并在本地進行結果預測，從而減少延遲并提供更快響應

四、“終端”重體驗

隨著信息通信技術的快速發展和網絡的普及，信息內容和服務通過多媒體終端的智能化呈現已經成為信息技術產業發展的重要特征，智能終端已經滲透到信息技術產業的多個方面，并成為產業融合發展的重要表現形式，深刻的改造著工作生活方式。基于強大的處理器和開放的操作系統，智能終端通過接入到云端的服務中，可以運行各種應用程序。目前，智能終端有兩大發展趨勢，一個是綜合化，一個是專業化。綜合化表現在個人手持終端，融合“手機、數碼相機、音樂播放器、電子書、PDA”等各種功能，即所謂數字“瑞士軍刀”；專業化表現為各種行業終端以及專業功能的數字設備。

展望未來，智能終端有五大發展趨勢。1、隨著集成電路設計能力的提高和集成度不斷發展，智能終端將呈現更高的集成度和性能；2、操作系統是智能終端的靈魂，軟硬件技術發展和實際需求將催生出更高效的操作系統；3、智能終端發展的核心理念是為人類提供更好的服務，預示著更智能的交互方式和更好的人性化用戶體驗；4、網絡接入速度和接入方式直接影響到智能終端的用戶體驗，智能終端的網絡接入技術將隨寬帶技術發展而發展，并將兼容移動通信網絡；5、智能終端將成為個人信息服務中心，預示智能終端將在物聯網和云計算中充當重要角色。

五、結束語

基于“云-管-邊-端”一體化建設的信息通信架構，將不僅是一種網絡架構，而是面向服務和體驗的架構，同時也是新的發展戰略的體現，代表著對技術變革和業務創新的雙重探索，意味著信息通信服務和運維體系將發生巨變，大幅提升“以人為中心”的移動互聯網業務體驗的同時，全面支持“以物為中心”的物聯網業務，實現人與人、人與設備和設備與設備的智能互聯，完成從基于人員和設備向基于業務的轉變。此外，云-管-邊-端一體化建設離不開安全防護，必須通過靈活便捷、按需定制的網絡連接，彈性部署的安全能力，數據驅動的網絡及安全策略支持，讓網絡更安全，讓安全更智能。