5G技術(shù)用于支持創(chuàng)新應(yīng)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(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)量之多，將會產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)流量。根據(jù)調(diào)研機構(gòu)IDC公司的預(yù)測，到2025年，全球物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備的數(shù)據(jù)流量將達到90ZB。但并非所有數(shù)據(jù)都需要在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心進行存儲和處理。
事實上，大部分信息最終將在網(wǎng)絡(luò)邊緣處理。因此，在用戶設(shè)備和托管/處理基礎(chǔ)設(shè)施之間的網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)必須實現(xiàn)距離最小化。這有助于將平均延遲降低到10毫秒左右，甚至低于GSM聯(lián)盟在5G實施標準中規(guī)定的1毫秒。
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(wǎng)在距離遙遠的數(shù)據(jù)中心設(shè)施中往返，但這可能會對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生不利影響。
因此，5G的廣泛應(yīng)用預(yù)示著更多的小型數(shù)據(jù)中心的到來，這些數(shù)據(jù)中心更接近實際創(chuàng)建數(shù)據(jù)的地方，例如微型數(shù)據(jù)中心或Pod數(shù)據(jù)中心，以及嵌入在電信傳輸設(shè)備(其中基站、天線塔臺、微型站點、接入集線器等)的托管設(shè)施，甚至端點本身(其中包括電腦、智能手機和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備)。
拓撲取決于應(yīng)用程序
戰(zhàn)略和方法的根本轉(zhuǎn)變以及預(yù)期出現(xiàn)的大量數(shù)據(jù)，不可避免地推動了電信公司和跨國公司提供網(wǎng)絡(luò)連接方式的變化。5G被設(shè)計成一種服務(wù)驅(qū)動的架構(gòu)，因此在大多數(shù)情況下，將通信設(shè)備連接到數(shù)據(jù)中心的確切拓撲結(jié)構(gòu)可能取決于應(yīng)用程序本身。
對于增強的移動寬帶網(wǎng)絡(luò)(即用戶智能手機的高速移動互聯(lián)網(wǎng)連接)，這將意味著5G、4G和WiFi基站將混合構(gòu)建成一個無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)，在將用戶設(shè)備的信息發(fā)送到本地數(shù)據(jù)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(nèi)容)?；就ㄟ^有線廣域網(wǎng)(WAN)交換機(或某些情況下的無線網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭@些本地(或邊緣)設(shè)施，本地數(shù)據(jù)中心隨后通過邊緣、接入點和核心電信主干網(wǎng)連接到集中集線器。
類似的拓撲結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于大規(guī)模機器類型通信(mMTC)工作負載，但也適用于以物聯(lián)網(wǎng)(IoT)連接為中心的超可靠低延遲通信(URLLC)用例，例如智能電網(wǎng)、自主車輛、遠程手術(shù)、智能交通系統(tǒng)等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。在這里可能不需要本地數(shù)據(jù)中心，這是因為在數(shù)據(jù)子集傳輸?shù)絽^(qū)域托管設(shè)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(shù)據(jù)
5G RAN由各種組件組成，其中包括Small Cells、傳輸桿、發(fā)射塔、基站，甚至是家庭集線器，它們會在將住宅流量傳輸?shù)阶罱幕局皩ζ溥M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(wǎng)絡(luò)至關(guān)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(xù)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(wù)。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(fā)送和接收大量數(shù)據(jù)，而在城市和交通樞紐等嚴重信息擁擠的地區(qū)需要更高密度的大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)天線。
在大多數(shù)情況下，5G RAN會將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜胤?wù)器，這些服務(wù)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(wǎng)絡(luò)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?qū)嵤┡c4G基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)共享，本地服務(wù)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(shù)據(jù)。
核心網(wǎng)絡(luò)的變化
RAN并不是唯一一個對網(wǎng)絡(luò)配置進行根本更改以更好地支持面向邊緣的5G架構(gòu)的地方。將設(shè)備連接到數(shù)據(jù)中心的非無線電5G網(wǎng)段也在進行改造，其中包括聚合流量的前程和回程節(jié)點、核心網(wǎng)絡(luò)、移動邊緣和接入網(wǎng)絡(luò)。
電信公司和跨國公司在過去幾年中逐漸將軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)技術(shù)引入其架構(gòu)，主要目的是降低成本，加快資源調(diào)配和簡化網(wǎng)絡(luò)管理，同時支持不同電信平臺之間更高的可計算性和協(xié)作。
核心網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵變化包括重新設(shè)計的信令機制和分布式服務(wù)器，這再次有助于縮短設(shè)備和數(shù)據(jù)中心之間的傳輸路徑，以降低延遲并提高應(yīng)用程序性能。專門為支持在超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心托管的公共云、私有云和混合云工作負載而設(shè)計的所謂“云原生”網(wǎng)絡(luò)也正在實施，其主要目的是提高軟件分發(fā)和升級的速度，并加快自動工作負載調(diào)配。通信標準機構(gòu)3GPP還標準化了5G核心網(wǎng)絡(luò)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(wù)質(zhì)量(QoS)模型支撐，用于基礎(chǔ)設(shè)施(IaaS)、平臺(PaaS)、軟件(SaaS)和服務(wù)提供商數(shù)據(jù)中心托管的其他“即服務(wù)”應(yīng)用程序。
該架構(gòu)旨在快速按需擴展帶寬以支持那些云計算服務(wù)，同時又具有足夠的靈活性以支持新的用例，并通過動態(tài)配置和配置功能推向市場策略。它旨在支持網(wǎng)絡(luò)切片，而網(wǎng)絡(luò)切片可以將單個網(wǎng)絡(luò)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(shè)備、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)集，例如，每個設(shè)備、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)集的性能指標(速度、容量和可靠性)由特定的服務(wù)等級協(xié)議(SLA)管理。
并沒有萬能的解決方案
調(diào)研機構(gòu)Gartner公司預(yù)測，到2025年，邊緣計算設(shè)施將處理企業(yè)生成的75%的數(shù)據(jù)。然而，企業(yè)工作負載仍將只占數(shù)據(jù)總量的一小部分，到2025年全球數(shù)據(jù)量將超過175ZB，而2019年的數(shù)據(jù)總量為33ZB。不僅如此，幾乎一半(49%)的數(shù)據(jù)仍將存儲在公共云環(huán)境中，通常是超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心設(shè)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(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量將是存儲在端點的數(shù)據(jù)量的兩倍以上。
總之，5G網(wǎng)絡(luò)將為數(shù)據(jù)中心的運營和連接方式帶來重大變化，但是連接的5G設(shè)備數(shù)量以及它們創(chuàng)建的大量信息意味著多種數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序托管方法將會長期并存。
