“云管边端”一体化建设——未来信息通信架构的发展趋势

+雅言

伴随5G的发展应用，人类正在迈入“云物移大智”（云计算、物联网、移动互联网、大数据、智慧终端）相互渗透融合的智能互联网时代。网络扁平化、服务云端化、计算边缘化、终端智能化等一系列技术变革，推动了云、管、边、端从技术概念走向服务应用，“云+管+边+端”日益取代传统的“云+网+端”，成为“互联网+传统行业”中所有领域的基本信息通信结构。

任何部门要真正实现全球化运营，都离不开全球范围内的信息共享和协同运维。为在任何时间、任何地点、以多种方式接入的用户提供统一的信息通信服务，必须聚焦应用场景、明确业务模式，将先进的技术方案扎实落地于实际需求中。“云管边端”一体化建设，已成为未来信息通信架构的发展趋势。

一、服务在“云端”

历经十余年发展，“云”已经成为当今企业级IT服务的基本配备。从十年前部署在企业内部专有网络中，通过虚拟化将计算存储和网络资源打通的私有云；到来自第三方，部署在企业专用网络外部提供虚拟化计算、网络和存储资源的公有云；如今已经进化为将私有云和公有云负载组合起来的混合云。从在网络中心位置基于传统云基础设施构筑的中心云，到将服务和计算能力扩展到边缘基础设施上的边缘云，如今已经演化为中心云和边缘云协同配合的分布云。从私有到公有，从中心到边缘，混合多云已经成为企业IT化的演进趋势。

根据Gartner的报告，到2020年，75%的企业将部署多云或混合云模式。云计算可以实现按需弹性分配计算资源，为海量数据的采集分析提供低成本、高效的计算处理能力。云存储可以低成本、高可靠的存储和管理海量数据。云分发可以凭借智能路由、动态适配等技术，保证数据业务流畅处理分发。总之，采用多云环境部署现有及新增应用，构筑端到端的信息数据全周期管理体系，彻底打破信息藩篱，充分释放信息基础架构活力，获得组织敏捷性。

图1 从中心云到边缘云（引自《边缘云计算技术及标准化白皮书》）

由于云服务器、云数据库等面临数据泄露、系统漏洞及恶意软件攻击等问题，在使用混合云尤其是公有云时，需要确保能够面向各种云提供完备的安全方案以及策略评估。具体来说，信息服务的云端化可以分两步实现，第一步在总部构建集中式私有云，通过将主站的存储计算资源虚拟化、运维平台迁移至私有云运维平台，办公系统替换为私有云办公系统，完成信息基础架构的集中式云改造。第二步在集团分部构建分布式私有云。分布式云定义为集中式云服务体系架构在本地的复制或补充，本地运维人员可以对分布式云进行管理、操作和更新。分布式云促进了云服务向边缘移动，实现了面向整个云环境提供一致的服务级别、运维支持、日志记录、管理交付。

二、“管道”是基础

在传统的“云-网-端”架构中，云和端之间统称为网。网络即连接，将关键节点按照某种拓扑结构连接起来的即为管道，简称为“管”。移动智能互联时代的海量终端创造了海量数据，催生出将数据存储转发、计算分析等业务下沉至边缘的需求，“边”因自身的重要性独立后，“网”进一步简化为管道。在新兴的“云-管-边-端”架构中，从云到边、端，以及边到端之间都可算作管。无论是传统还是新兴架构，管道始终发挥着数据传输和终端接入的作用，网络也因此分为骨干网和接入网。

管道的未来演进主要有两个趋势，首先是天地一体化趋势，其同时体现在接入网和骨干网的发展建设中。从接入网来看，5G技术拥有的吉比特级传输速率、毫秒级传输延时和覆盖全空间的连接容量，将彻底突破传统的带宽时延限制，根本解决海量终端的接入难题，充分发挥智能感应、大数据和智慧终端的学习能力。卫星通信凭借其优越的广域覆盖能力、广播多播能力、5G信号薄弱地区的低成本覆盖能力，可以为5G网络边缘的网元及用户终端提供无差别的信息服务，保障式的实现5G业务的连续性、泛在性和扩展性。以ITU、3GPP、Sat5G为代表的很多标准化组织和技术联盟已经开展星地融合的研究，针对多种应用场景进行具体方案的实验测试。从骨干网来看，近年来随着卫星通信技术的快速发展，空间网络呈现出与地面网络相互融合的趋势，天地一体已经成为实现网络全球覆盖、宽带传输、自由互联的必经之路。根据组网是在星间还是地面完成，现有的天地一体网络可以分为天星地网、天基网络和天网地网。考虑到地理环境等因素对地面网络建设和覆盖的影响，天基网络通过卫星可以实现全球覆盖。相对于地面节点和地面信息系统，星上处理和星间信息传输对技术要求比较高，卫星通信系统建设成本高。综上，以5G为代表的地面移动通信网络与广域覆盖的卫星通信网络，以及天基骨干网和地面骨干网必将取长补短，共同构成全球化无缝覆盖的海陆空天一体化接入网络和骨干网络，满足用户无处不在的业务需求。

另外一个趋势是管道智能化，这是由管道的运营方、使用方以及管道自身的特点决定的。首先，从运营方看，长期以来业务流量的激增推动电信运营商不断加强技术创新和管道拓宽。但单纯的宽带提速无法从实质上提升管道价值，脱离了业务服务和用户体验无法促进管道的良性发展。管道只有走智能化建设发展道路，才能真正成为电信运营商的立足之本和盈利之源。其次，从使用方看，提升用户体验的关键是具备以下几种能力：基于不同场景、通过不同终端、采用多种手段灵活接入无缝融合的网络并获得一致性体验的协同能力；对于用户的终端类型、物理位置、业务类型和体验要求等多维度信息的感知能力；基于固定、移动融合的网络资源管理平台实现用户所需资源、业务所需资源和网络所需资源的分配能力。最后，现有网络本身已经具备智能化的潜力，只是这些潜在特性之间缺乏协同和配合，导致网络和应用缺乏关联，智能管道建设的关键就是挖掘和优化现有管道智能特性，增强网络及业务间的协同和保障，最终实现用户可区别、业务可区分、网络可管理、流量可控制的“四可”网络。

三、“边缘”讲效率

边缘计算是与云计算相生相伴的一种技术，与传统的云计算相比较，边缘计算是云计算技术应用于边缘基础设施之上的创新。作为中心云计算能力的下沉，边缘位置获得了存储、计算、分析、安全等能力，从而将网络转发、存储、计算等工作在距离终端最近的边缘侧处理，真正实现了“无处不在”的云。边缘云计算不仅是5G的核心能力之一和提升5G性能的关键，而且与大数据、物联网、智能终端等技术紧密相关，共同创造一种新的生态系统和价值链。

图2 天地一体化网络系统及组成（引自《天地一体化信息网络天基宽带骨干互联系统初步考虑》）

边缘云计算作为一种计算拓扑结构，通过将数据收集、信息处理等功能放置在离信息源更近的位置为边缘赋能。一方面可以在不依赖于将数据发送到集中式云中心的情况下，进行本地化存储、管理和分析数据，从而减轻中心云端压力，降低管道带宽成本；另一方面便于进行全网调度和算力分发，将边缘云强大的数据处理和机器学习功能扩展到数十亿台边缘设备，对来自传感器的数据进行实时操作，并在本地进行结果预测，从而减少延迟并提供更快响应

四、“终端”重体验

随着信息通信技术的快速发展和网络的普及，信息内容和服务通过多媒体终端的智能化呈现已经成为信息技术产业发展的重要特征，智能终端已经渗透到信息技术产业的多个方面，并成为产业融合发展的重要表现形式，深刻的改造着工作生活方式。基于强大的处理器和开放的操作系统，智能终端通过接入到云端的服务中，可以运行各种应用程序。目前，智能终端有两大发展趋势，一个是综合化，一个是专业化。综合化表现在个人手持终端，融合“手机、数码相机、音乐播放器、电子书、PDA”等各种功能，即所谓数字“瑞士军刀”；专业化表现为各种行业终端以及专业功能的数字设备。

展望未来，智能终端有五大发展趋势。1、随着集成电路设计能力的提高和集成度不断发展，智能终端将呈现更高的集成度和性能；2、操作系统是智能终端的灵魂，软硬件技术发展和实际需求将催生出更高效的操作系统；3、智能终端发展的核心理念是为人类提供更好的服务，预示着更智能的交互方式和更好的人性化用户体验；4、网络接入速度和接入方式直接影响到智能终端的用户体验，智能终端的网络接入技术将随宽带技术发展而发展，并将兼容移动通信网络；5、智能终端将成为个人信息服务中心，预示智能终端将在物联网和云计算中充当重要角色。

五、结束语

基于“云-管-边-端”一体化建设的信息通信架构，将不仅是一种网络架构，而是面向服务和体验的架构，同时也是新的发展战略的体现，代表着对技术变革和业务创新的双重探索，意味着信息通信服务和运维体系将发生巨变，大幅提升“以人为中心”的移动互联网业务体验的同时，全面支持“以物为中心”的物联网业务，实现人与人、人与设备和设备与设备的智能互联，完成从基于人员和设备向基于业务的转变。此外，云-管-边-端一体化建设离不开安全防护，必须通过灵活便捷、按需定制的网络连接，弹性部署的安全能力，数据驱动的网络及安全策略支持，让网络更安全，让安全更智能。