5G 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將通過(guò)增加每用戶帶寬、增加用戶/設(shè)備數(shù)量、通過(guò)將物理 5G 網(wǎng)絡(luò)資源分割成單獨(dú)的虛擬“網(wǎng)絡(luò)切片”來(lái)提供許多新功能，就像 VM 虛擬化硬件平臺(tái)一樣。最初，物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)被設(shè)想為大量分布式傳感器與集中式云環(huán)境進(jìn)行通信。但是，一些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的要求需要邊緣智能。這與集中式云架構(gòu)背道而馳。相反，這些智能邊緣計(jì)算元素構(gòu)成了一個(gè)“分布式云”環(huán)境，除了跨元素的協(xié)作和協(xié)調(diào)外，邊緣還有一定程度的指揮和控制。Pluribus Networks 宣布了一種將 5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與 SDN/NFV 分布式云環(huán)境相結(jié)合的解決方案，以支持許多需要智能邊緣功能的應(yīng)用程序。該公告使移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商利用 Pluribus Networks 解決方案提供具有本地化智能的新物聯(lián)網(wǎng)和 M2M 架構(gòu)具有吸引力。

從集中式云到分布式云的演進(jìn)

當(dāng)今大多數(shù)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)都是集中式的。這往往是企業(yè)環(huán)境的保留，在該環(huán)境中，員工使用的大多數(shù)應(yīng)用程序都位于安全的云環(huán)境中，所有內(nèi)容都存儲(chǔ)在其中，Web 或常駐應(yīng)用程序提供對(duì)存儲(chǔ)在云中的信息的訪問(wèn)和同步。

物聯(lián)網(wǎng)從相同的范例開(kāi)始——部署傳感器，將傳感器連接到網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)提供互聯(lián)網(wǎng)入口到中央云，所有傳感器數(shù)據(jù)都在中央云進(jìn)行處理、分析、存儲(chǔ)和控制。然而，并非所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求都可以通過(guò)集中式云架構(gòu)來(lái)滿足，因?yàn)椋?/p>

延遲問(wèn)題。工廠車間或自動(dòng)駕駛等應(yīng)用需要對(duì)傳感器數(shù)據(jù)和命令/響應(yīng)進(jìn)行低延遲處理。

帶寬成本。將所有傳感器數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)中心位置需要網(wǎng)絡(luò)帶寬，這會(huì)增加經(jīng)常性成本。提供邊緣處理以降低帶寬要求可以優(yōu)化成本。

自治與安全。當(dāng)連接丟失時(shí)，傳感器和執(zhí)行器必須仍然能夠正常運(yùn)行。

隱私。諸如主題公園排隊(duì)?wèi)?yīng)用程序的面部識(shí)別之類的東西不應(yīng)該存儲(chǔ)在信息可能被濫用的集中位置。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，Pluribus Networks 首席營(yíng)銷官 Mike Capuano 認(rèn)為，分布式數(shù)據(jù)中心的出現(xiàn)將成為常態(tài)，而不是例外。

“為了解決與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序集中云環(huán)境相關(guān)的挑戰(zhàn)，小型和微型數(shù)據(jù)中心將會(huì)出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，”邁克說(shuō)?！霸黾訋挕p少延遲、安全和隱私方面都是邊緣計(jì)算的催化劑。5G 不是唯一的驅(qū)動(dòng)力，但它發(fā)揮著重要作用?！?/p>

將功能放置在邊緣需要一個(gè)小版本的云環(huán)境數(shù)據(jù)中心，并且需要在智能邊緣對(duì)等點(diǎn)之間進(jìn)行通信和協(xié)作。

“這些分布式云元素將部署在傳統(tǒng)云模型的環(huán)境中。你將啟動(dòng)容器，為你使用的東西付費(fèi)，然后停止容器。” Mike 繼續(xù)說(shuō)：“這些邊緣環(huán)境可能不是分層的，而是網(wǎng)格狀的——會(huì)有多個(gè)邊緣，它們需要以分布式方式進(jìn)行通信和協(xié)調(diào)?！?/p>

例如，電信公司有許多中央辦公室，有線電視運(yùn)營(yíng)商部署了許多前端位置。這些通常在訂戶的 5，000 英尺范圍內(nèi)。這代表了成為分布式云的新興邊緣托管提供商的理想機(jī)會(huì)。具體到 5G，這些迷你云可能會(huì)部署在基站上。對(duì)于 IIoT 應(yīng)用，這在邏輯上將擴(kuò)展到石油鉆井平臺(tái)或倉(cāng)庫(kù)或工廠建筑。這實(shí)現(xiàn)了一項(xiàng)至關(guān)重要的功能——工作負(fù)載可以部署在成本最低的位置，同時(shí)仍能滿足運(yùn)營(yíng)要求。

基于控制器和無(wú)控制器的 SDN

如果網(wǎng)絡(luò)頭端、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站、寫字樓要變成微型或微型數(shù)據(jù)中心，那么架構(gòu)是什么？軟件定義網(wǎng)絡(luò) （SDN） 和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 （NFV） 無(wú)疑發(fā)揮著重要作用。

一種SDN架構(gòu)涉及SDN控制器?？刂破鞅４婢W(wǎng)絡(luò)的整個(gè)狀態(tài)?？刂破魍ㄟ^(guò)帶外通道進(jìn)行通信，并使用 OpenFlow 等 SDN/NFV 事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)交換機(jī)進(jìn)行編程。SDN 控制器范式在集中式云概念中運(yùn)行良好，因?yàn)橛幸粋€(gè)控制器知道并控制一切。但是，外部控制器涉及許可證和對(duì)可以控制的交換機(jī)數(shù)量的限制。此外，如果帶外通道受到攻擊或故障，系統(tǒng)將無(wú)法控制，控制器和帶外鏈路代表單點(diǎn)故障。如果邊緣設(shè)備需要重新加載狀態(tài)，則會(huì)增加從 SDN 控制器獲取此狀態(tài)的延遲。

無(wú)控制器 SDN 涉及駐留在每個(gè)交換機(jī)中的 SDN 智能和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。隨著交換機(jī)數(shù)量的增加，它們?nèi)匀幌褚粋€(gè)邏輯交換機(jī)一樣工作和運(yùn)行。交換機(jī)上有一個(gè) VXLAN 隧道網(wǎng)，可提供多條通信路徑以實(shí)現(xiàn)冗余，并且該架構(gòu)可以根據(jù)需要輕松插入額外的交換機(jī)。鑒于云的分布，使用無(wú)控制器 SDN 架構(gòu)反過(guò)來(lái)提供了支持分布式網(wǎng)絡(luò)資源的關(guān)鍵特性。

自適應(yīng)云結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)中心位置可以是大的或小的，獨(dú)立的或位于同一位置的廣告網(wǎng)絡(luò)或內(nèi)部設(shè)施。該架構(gòu)允許將Fabric組織在多個(gè)切片中，以實(shí)現(xiàn)切片之間的隔離和安全，并簡(jiǎn)化運(yùn)維。

概括

雖然 Pluribus Network 的公告專注于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的分布式云架構(gòu)，但傳統(tǒng)的云服務(wù)提供商和企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序也將從中受益。

云服務(wù)提供商能夠在區(qū)域范圍內(nèi)擴(kuò)展并將較小的云位置作為一個(gè)具有分布式服務(wù)的實(shí)體進(jìn)行管理是一項(xiàng)強(qiáng)大的能力。對(duì)于企業(yè) IoT 應(yīng)用程序，隔離和分發(fā) IoT 流量可以對(duì)不受信任的 IoT 設(shè)備進(jìn)行分段以確保安全，同時(shí)更快、更簡(jiǎn)單地推出，而不會(huì)對(duì)現(xiàn)有 IoT 系統(tǒng)產(chǎn)生不可預(yù)見(jiàn)的影響。

審核編輯：郭婷