新基建 5G和 SD-WAN

“4G改变生活,5G改变社会”,5G技术已经彻底颠覆了传统的2G/3G/4G技术,从人与人的通信,演进到人与人、人与物、物与物的万物互联通信,通过5G在物联网及工业互联网等领域的应用,在将极大的改变我们未来的社会,带动各行各业的“新基建”。

一、5G 催生“新基建”

“新基建”全称新型基础设施建设,最早在2018年底的中央经济工作会议中提出。综合在各种重要会议及文件中的表述。简单的讲,“新基建”内核是能够支撑经济社会数字化转型的信息基础设施的建设;外延是融合信息技术之后的传统基础设施,如智能交通、智能能源、智能园区等。目前已公布的新基建项目总投资额已经超过了50万亿人民币。
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图中详细的描绘了新基建的内涵、价值、及应用,并指出连接和计算是新基建的两个核心(或说云和网是两个核心)。对新基建而言,相较于计算,连接发展相对滞后, 更需要加把劲。与摩尔定律(Moore's Law)齐名的吉尔德定律(Gilder's Law)预测了带宽能力的增长会是运算性能增长的三倍。但这只是在骨干级网络性能的发展上基本正确,而对具体应用更重要的端到端的传输速度受制于网络节点拥塞等因素,发展远没有跟上运算性能的增长速度。更重要的是,物联网及工业互联网等新型应用更需要的是大规模高质量无线连接能力,有线连接在这些应用场景下往往既不实用,也不经济。
而5G技术正好填补了物联网和工业互联网对大规模高质量无线连接能力的渴求。相比于4G,5G对新基建最重要的价值其实不仅仅只是更高的设备接入带宽,而是以下三点:

  • 1.5G mMTC支持超高连接密度,大致相当于4G网络的近100倍。这非常有利于物联网和工业互联网的大规模应用。
  • 2.5G uRLLC业务的理论延迟能低至一毫秒(1ms),大大低于4G,使诸如自动驾驶和某些对操控时延敏感的工业级应用成为可能。
  • 3.5G引入网络切片技术(Network Slicing),将物理网络资源切割成互相隔离的传输通道,从而满足多种应用的不同质量需求。

同一套网络资源既可以满足普通个人上网需求,又可以同时为企业应用、物联网、及工业互联网提供高质量传输连接,这防止了专网专用式的重复网络建设,大大降低了网络成本。
5G让高质量通信无处不及,将会满足物联网和工业互联网万物互联的需求。对新基建而言,5G的出现对于连接来讲就像直立行走之于从猿到人的演进的重要意义。这也是为什么新基建在5G的大发展已成定局之时提出。
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二、5G效能发挥呼唤新型网络平台架构

但5G只是开启万物互联的必要条件,却并不是充分条件。好比直立行走,让人类腾出手来是文明演进的必要一步,但接下来腾出来的无数双手如何协调、分工、并形成了有组织的社会才让人类演进到现在这个信息时代,也就是说用好这双手的学问至关重要。同样,接下来用好5G,发挥好5G效能将是新基建顺利推进并发挥出预期经济及社会效益的关键。
当前主流企业级通信使用的是包括MPLS在内的各种专线技术,有线无法部署情况下使用无线专网,5G专网是对某一项目分配特定频段,专网专用的做法。但是新基建背景下在规划的是海量的经济社会数字化转型项目,有限的专网资源(对5G来讲是频谱资源、以及基站等硬件资源)完全无法满足要求,而且为每一个项目建一个专网来解决高质量通信需求会从成本上破坏商业可行性。能够产生商业价值的成本结构和项目效率呼唤一个既强大,又具有灵活管控能力的新型网络平台,既要能对大量项目提供质量要求差异化的传输服务,又要能充分共享5G和骨干传输网资源。这样的新型网络平台架构应该具有以下三点特征:

  • 1.云化网络:这其实是电信行业讨论了很久的一个概念,涵盖的内容较多。其最核心的是网络资源共享、允许随时按需使用,就像公有云之于计算资源一样,能做到资源召之即来、挥之即去。如之前提到的吉尔德定律指出的,网络传输资源经历了几十年的高速增长,其总体传输能力(包括互联网)几乎是取之不尽、用之不竭,只是由于无法解决局部拥塞的问题(反映为端到端传输障碍),才导致网络似乎永远跟不上应用的发展。如果有具备了云化架构的网络平台,能够利用好已有的各种网络传输资源,完全可以承载新基建所要求的骨干传输承载能力。云化网络平台架构同时能够充分利用5G频段及基站等硬件资源,让新基建这样的大量行业级应用流量和个人流量完全共享5G资源,同时满足质量差异化的需求,让5G建设不至于成为国家无法承受之重。
  • 2.云网融合:这也是一个一直无法规模落地的行业热门话题。云计算的成熟和普及提供了几乎无穷的低成本算力,但充分使用这些算力需要能够将海量数据自如的传输进出云数据中心。特别是物联网和工业互联网项目,动辄成千上万的终端末梢,只有网络能够方便的直达“大脑”所在的云数据中心才能提高项目运行效率。新型网络平台架构需要和主要云计算数据中心全联通,最好是跨云计算服务商的全连通。对一些有低延迟要求的行业项目(比如自动驾驶),网络边缘具有计算能力变得很重要,5G部署设计已经出现了在网络边缘提供云化数据中心的趋势(MEC,Multi-access
    Edge Computing),如下图: 图1.png 图1 5G网络架构
    这样行业应用即可将数据处理部署在距离5G终端所连基站很近的边缘数据中心,这也是边缘计算在5G的应用。新型网络平台架构最好能够联结到主流运营商的5G边缘数据中心,更好的满足新基建低延迟项目的需求。
  • 3.自动部署和智能编排(Orchestration):物联网和工业互联网项目大量接入点的部署和维护管理一直是一个难题。试想几千个点的接入配置、监控连接质量、故障诊断和修复、以及传输拓扑改变时维护操作的复杂度和工作量。5G的使用让更高密度的接入点成为可能,但更大规模接入点也自然意味着更大的部署和管理难度。因此端点接入部署的自动化程度将是项目落地效率及成本的关键因素。编排(Orchestration)指的是通过策略驱动自动化管理网络配置、连接、及各种功能/服务的中央管控系统。通过智能编排系统能够对一个由大量终端节点组成的业务网络进行更有效的维护管理。而新型网络平台架构需要提供给每一个用户高效灵活的自动部署和智能编排,满足不同业务系统的整网管理需求。

综上,5G带来的大规模、高密度终端接入能力的发挥需要的是一个能够支持云化网络、云网融合、并为每一个使用者提供强大自动部署和智能编排能力(user portal中实现)的新型网络平台架构。这样的新型网络平台最好是由中立于基础网络运营商和云服务商的独立服务商运营,以利于综合利用所有运营商和云服务商的基础网络及云计算资源,同时也给了新基建项目建设方灵活广泛的网络接入服务和云服务平台选择。


三、AppEx CloudWAN 生逢其时

AppEx CloudWAN是在公有云上搭建的一个运营型SD-WAN网络平台,已在全球部署了超过400个POP节点,其架构如下图:
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图2 AppEx CloudWAN架构示意图

从2016年开始服务于超过1000家企业、商业零售连锁、教育、政府事业单位等,包括很多中外世界五百强企业。CloudWAN正是符合上节提到的三大架构特点的新型网络平台:
高效的云化网络平台
CloudWAN是一个完全云化的Overlay SD-WAN网络平台。各种终端或分支接入可以灵活采用5G/4G、宽带专线、甚至卫星网络等技术,设计原则是做到无处不能、无所不能的高效率低成本的接入,以便支持企业级组网、物联网、及工业互联网应用场景。骨干网则是基于各种专线和互联网的混合型组网链接各POP节点。Overlay通过改进型段路由(Segment Routing)技术实现,确保能够在任何基于IP网络之上传输。传输质量只要通过以下两项技术来优化提升:

  • 1.软件定义网络(SDN)方式的统一编排器(Orchestrator)中央管控端到端传输路径。根据应用的传输质量要求,调度整网中质量匹配最好的网络资源,动态确定传输路径;同时兼顾流量的均衡分布,防止局部拥塞导致的端到端传输障碍。Orchestrator
    还起到对路径传输质量的实时监控,一旦出现质量偏离或路径中断,将立即切换到满足质量需求的新路径,切换期间确保数据包顺序不变,并对切换产生的丢包进行及时补偿,做到应用完全无感。
  • 2.通过内嵌AppEx ZetaTCP传输加速专利技术的 RTT(Real-Time TCP)隧道端到端优化数据传输:根据所承载的应用特定的传输质量要求,提升数据吞吐、稳定并减少延迟,甚至对关键应用(如视频会议、流媒体等)实施应用级优化。

通过以上两项核心技术,CloudWAN能够有效共享所有运营商及云服务商的现有网络资源来服务于用户。借助对基础网络资源实时灵活的调度能力和先进的端到端传输优化技术,CloudWAN能以非常高的性价比满足不同应用的差异化传输质量要求。同时,CloudWAN骨干网资源也实现了云化的按需部署能力,可以根据项目规模实现即时弹性扩充或缩减。
可延展的云网融合架构
CloudWAN是一个和公有云基础设施完全融合的SD-WAN网络平台。CloudWAN的绝大多数POP都部署在主流公有云平台上,同时覆盖了所有主流公有云服务商的云数据中心。只要接入到CloudWAN就上了到这些公有云平台的直通车。CloudWAN的云网融合架构特征还带来了以下可延展性,能够让物联网和工业互联网类项目进一步受益:

  • 1.CloudWAN弹性架构和全面支持虚拟化使其很容易按需将POP延展到任何运营商在5G边缘数据中心MEC中,也即在MEC中的虚拟化计算平台上动态搭建CloudWAN
    POP,如下图: 图3.jpg 图3 在5G边缘云(MEC)中部署CloudWAN POP
    用户可以使用5G切片技术保障终端到MEC 中部署的CloudWAN
    POP的最后一里传输,进一步确保其应用不受5G基站其他用户流量的影响,并获得更可控的延迟。
  • 2.和CloudWAN POP所在的云平台做进一步融合,允许用户直接在POP上调度云计算资源进行全部或部分数据处理,达到边缘计算的目的。和以上提到的5G按需边缘MEC延展方式结合,还可以灵活的将部分或全部延迟敏感数据处理通过CloudWAN
    POP下沉到5G边缘MEC。

AppEx CloudWAN架构设计上不仅完全实现了和主流公有云平台的打通,而且很容易按需扩展成融合了边缘计算的SD-WAN网络平台。
“零接触”部署和智能编排中心
AppEx CloudWAN支持“零接触”(Zero-Touch)部署,针对企业总部分支场景使用CPE设备接入;数据中心/私有云使用CPE虚拟化接入;笔记本、手机等软件客户端接入;各种物联网和工业互联网终端采用嵌入式CPE软件或即插即用袖珍型设备等各种灵活接入方式。网络配置上统一Orchestrator配置并自动下发到CPE设备、客户端软件、或嵌入了CPE软件的终端中,从而最大限度的消除部署中人工干预。
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图4 CloudWAN图形化智能编排
而通过Orchestrator的User portal为用户提供的集中统一管理是CloudWAN的一大特色,也是用户层面的智能编排中心。对新基建项目建设方,可以通过智能编排中心可视化的改变网络拓扑配置,并自动推送到相关的接入终端、边缘计算节点、及处理中心。同时,编排中心实时监控所有接入终端连通性及传输质量,并提供可视化展示及在必要时报警,让用户对运转情况有一个整体控制管理能力,最大限度降低管理维护复杂度及开销。

四、AppEx CloudWAN 新基建案例

由于5G建设仍在进行中,覆盖仍显不足,以下具有新基建特征的项目多数仍采用4G无线网络,但将来的升级中预期会逐渐替换为5G接入。
某国有粮食企业智能粮仓物联网传输:由于专线方案无法适用于粮仓地点偏僻且众多的现实情况,而直接使用4G/互联网又无法满足视频实时传输的质量要求,该集团经过比较测试最终选定AppEx CloudWAN用于传输其智能粮仓视频监控数据,终端采用4G结合宽带互联网接入。
某燃油企业物联网视频传输:由于专线方案无法很好的覆盖加油站所在地点同时成本也无法接收,而互联网又无法满足视频实时传输的质量要求,该燃油企业经过现场测试发现AppEx CloudWAN很好的满足了实时性需求,同时又不需要线路施工,只需普通互联网或4G即可接入使用。目前该燃油企业已经在大量加油站使用CloudWAN做为监控视频传输连接,同时用于会员和非会员的交易数据传输。
湖南某钢铁厂通过AR眼镜:疫情影响下欧洲工程师无法到中国工厂进行现场设备组装,国内工程师通过AR眼镜与海外工程师联网进行操作指导,AR眼镜通过5G无线接入CloudWAN传输AR实时数据。
某连锁餐饮门店智能点餐:互联网+时代,连锁餐饮店进行数字化建设,企业原有IT运维团队力量较薄弱,无法满足国内多家门店快速部署智能点餐业务的需求。该连锁店最终选择CloudWAN 4G接入方案,门店通过4G无线接入CloudWAN加速客户扫码点餐速度。各门店无需专业IT人员,店员安装处理即可部署完成。目前已经服务300家餐饮店。
某基建央企一带一路援建无线视频监控:该基建企业在全球拥有众多项目部,工程进行需要各项目部将施工现场的视频回传至本部。但各项目部流动性比较大,且很多都地处处偏远山区,不适合专线接入。如白俄罗斯施工现场,无法通过专线与总部互联,最终选择通过4G接入CloudWAN上传视频至视频服务器,国内总部通过CPE设备接入CloudWAN查看实时施工视频。
某能源央企海外项目卫星传输业务数据(进行中):南苏丹项目部需要回传业务数据和IP电话数据至总部服务器,当地采用卫星传输数据,但数据回传至国内却十分困难,链路不稳定,跨多个洲际进行传播,数据传输十分缓慢。专线方案昂贵且开通漫长,无法适应企业的需求。经过多家对比测试最终采用了CloudWAN解决方案,施工现场通过卫星链路接入CloudWAN传输业务数据解决了项目部数据回传的问题。

五、关于AppEx CloudWAN

AppEx CloudWAN 是全球领先的下一代企业级网络解决方案,采用混合组网方式,旨在为全球企业分支互联、跨国访问、移动办公访问、数据同步、流媒体内容分发、云/SaaS应用等提供更快、更稳定安全、更灵活的全球传输优化服务。
欢迎关注华夏创新微信号,第一时间获取咨询。
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