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5G基礎設施如何支持網絡邊緣的小型數據中心

作者:中國儲能網新聞中心 來源:UPS應用 發布時間:2021-01-18 瀏覽:
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中國儲能網訊:5G技術用于支持創新應用,在速度、容量、延遲、可靠性等方面具有苛刻的性能要求。而連接5G網絡的設備數量之多,將會產生巨大的數據流量。根據調研機構IDC公司的預測,到2025年,全球物聯網(IoT)設備的數據流量將達到90ZB。但并非所有數據都需要在超大規模數據中心進行存儲和處理。

事實上,大部分信息最終將在網絡邊緣處理。因此,在用戶設備和托管/處理基礎設施之間的網絡上傳輸數據必須實現距離最小化。這有助于將平均延遲降低到10毫秒左組織具有本地化的存儲和處理資源意味著可以更快地過濾、分析和反饋信息,而不必通過一系列的交換機、路由器、基站、存在點以及電信骨干網在距離遙遠的數據中心設施中往返,但這可能會對網絡性能產生不利影響。


因此,5G的廣泛應用預示著更多的小型數據中心的到來,這些數據中心更接近實際創建數據的地方,例如微型數據中心或Pod數據中心,以及嵌入在電信傳輸設備(其中基站、天線塔臺、微型站點、接入集線器等)的托管設施,甚至端點本身(其中包括電腦、智能手機和物聯網設備)。

拓撲取決于應用程序

戰略和方法的根本轉變以及預期出現的大量數據,不可避免地推動了電信公司和跨國公司提供網絡連接方式的變化。5G被設計成一種服務驅動的架構,因此在大多數情況下,將通信設備連接到數據中心的確切拓撲結構可能取決于應用程序本身。

對于增強的移動寬帶網絡(即用戶智能手機的高速移動互聯網連接),這將意味著5G、4G和WiFi基站將混合構建成一個無線接入網絡(RAN),在將用戶設備的信息發送到本地數據中心之前,將其聚合在一起,其中大部分信息被緩存(例如視頻內容)?;就ㄟ^有線廣域網(WAN)交換機(或某些情況下的無線網狀結構)將數據傳輸到這些本地(或邊緣)設施,本地數據中心隨后通過邊緣、接入點和核心電信主干網連接到集中集線器。

類似的拓撲結構可以應用于大規模機器類型通信(mMTC)工作負載,但也適用于以物聯網(IoT)連接為中心的超可靠低延遲通信(URLLC)用例,例如智能電網、自主車輛、遠程手術、智能交通系統等行業領域的應用。在這里可能不需要本地數據中心,這是因為在數據子集傳輸到區域托管設施之前,可以在基站本身進行初始過濾、處理和分析。

RAN依靠密集的天線傳輸數據

5G RAN由各種組件組成,其中包括Small Cells、傳輸桿、發射塔、基站,甚至是家庭集線器,它們會在將住宅流量傳輸到最近的基站之前對其進行匯總。其范圍在十米到幾百米左右的Small Cells對于提供eMBB連接所需的高帶寬毫米波網絡至關重要。由于毫米波在28GHz~40GHz波段中使用的頻率范圍非常短,因此需要更多天線來提供連續連接,這意味著密集包裝的群集將可隨時用于為大量用戶提供服務。而在其他地方,5G宏基站將使用多輸入多輸出(MIMO)天線來同時發送和接收大量數據,而在城市和交通樞紐等嚴重信息擁擠的地區需要更高密度的大規模多輸入多輸出(MIMO)天線。

在大多數情況下,5G RAN會將數據傳輸到本地服務器,這些服務器通過某種形式的有線光纖WAN連接將用戶流量聚合到核心電信網絡中,但在某些情況下,提供高達10Gbps無線帶寬的超高容量5G中繼將用于回程RAN流量。如果需要或實施與4G基礎設施的網絡共享,本地服務器還將聚合來自4G宏基站以及提供覆蓋的WiFi接入點(例如在城市中心)的數據。

核心網絡的變化

RAN并不是唯一一個對網絡配置進行根本更改以更好地支持面向邊緣的5G架構的地方。將設備連接到數據中心的非無線電5G網段也在進行改造,其中包括聚合流量的前程和回程節點、核心網絡、移動邊緣和接入網絡。

電信公司和跨國公司在過去幾年中逐漸將軟件定義網絡(SDN)和網絡功能虛擬化(NFV)技術引入其架構,主要目的是降低成本,加快資源調配和簡化網絡管理,同時支持不同電信平臺之間更高的可計算性和協作。

核心網絡的關鍵變化包括重新設計的信令機制和分布式服務器,這再次有助于縮短設備和數據中心之間的傳輸路徑,以降低延遲并提高應用程序性能。專門為支持在超大規模數據中心托管的公共云、私有云和混合云工作負載而設計的所謂“云原生”網絡也正在實施,其主要目的是提高軟件分發和升級的速度,并加快自動工作負載調配。通信標準機構3GPP還標準化了5G核心網絡功能,這些功能將基于云原生和容器,由新的安全框架和服務質量(QoS)模型支撐,用于基礎設施(IaaS)、平臺(PaaS)、軟件(SaaS)和服務提供商數據中心托管的其他“即服務”應用程序。

該架構旨在快速按需擴展帶寬以支持那些云計算服務,同時又具有足夠的靈活性以支持新的用例,并通過動態配置和配置功能推向市場策略。它旨在支持網絡切片,而網絡切片可以將單個網絡連接劃分為多個不同的虛擬連接,并將其分配給不同類別的5G設備、應用程序和數據集,例如,每個設備、應用程序和數據集的性能指標(速度、容量和可靠性)由特定的服務等級協議(SLA)管理。

并沒有萬能的解決方案

調研機構Gartner公司預測,到2025年,邊緣計算設施將處理企業生成的75%的數據。然而,企業工作負載仍將只占數據總量的一小部分,到2025年全球數據量將超過175ZB,而2019年的數據總量為33ZB。不僅如此,幾乎一半(49%)的數據仍將存儲在公共云環境中,通常是超大規模數據中心設施,盡管具有大量本地閃存存儲功能的智能手機(例如,某些智能手機存儲容量達到256GB),但存儲在核心數據中心的數據量將是存儲在端點的數據量的兩倍以上。

總之,5G網絡將為數據中心的運營和連接方式帶來重大變化,但是連接的5G設備數量以及它們創建的大量信息意味著多種數據和應用程序托管方法將會長期并存。

關鍵字:5G、數據中心

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