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1、云網一體信息基礎設施云網一體信息基礎設施云網一體信息端局白皮書云網一體信息端局白皮書(2023 版)版)中國電信股份有限公司研究院中國電信股份有限公司研究院2023 年年 8 8 月月版權聲明版權聲明本白皮書版權屬于中國電信股份有限公司研究院及其合作單位所有并受法律保護,任何個人或是組織在轉載、摘編或以其他方式引用本白皮書中的文字、數據、圖片或者觀點時,應注明“來源來源:中國中國電信股份有限公司研究院等電信股份有限公司研究院等”。否則將違反中國有關知識產權的相關法律和法規,對此中國電信股份有限公司研究院有權追究侵權者的相關法律責任。編寫說明編寫說明主要主要編寫單位編寫單位:(排序不分先后)中國
2、電信股份有限公司研究院參與單位參與單位:(排序不分先后)中國電信股份有限公司云網發展部、中國電信股份有限公司江蘇分公司。主要編寫人員主要編寫人員:(排序不分先后)中國電信股份有限公司研究院:陳仲華,孫劍平,金凌,上官璐穎,閆威中國電信股份有限公司云網發展部:于雷中國電信股份有限公司江蘇分公司:李忠超、喬建1前言傳統端局是運營商網絡中的重要接入節點,承擔用戶匯接的重要功能。近年來隨著數字產業的蓬勃發展,中國電信提出了云網融合的總體戰略,網絡除了具備傳統的管道功能之外,還需要為用戶提供云網一體化的信息服務,云網一體的信息端局即是在這樣的背景下提出的,為用戶提供個性化、區域化綜合信息服務的網絡基礎節
3、點。當前基于云網一體信息端局構建邊緣云網能力,就近為用戶提供多樣化的服務,已經成為業內共識和研發熱點?;谶@一理念,全球已經開展了多項具備邊緣云網概念的技術驗證,其中較為知名的有:CORD、openFog、Cloudlet 等項目。在邊緣云網技術和產品驗證中,國內運營商也開展了積極探索。其中,中國電信的云網融合 3.0、中移動的算網融合、中國聯通的 CubeNet 等都在邊緣云網開展了積極探索,已經形成了一批原創技術和創新產品。本白皮書基于邊緣云網未來的演進,提出了云網一體信息端局的理念,白皮書的第一部分對信息端局概念做了詳細闡述,并總結了信息端局的典型特征;第二部分針對信息端局的典型應用進行
4、了描述;第三部分對信息端局的核心技術展開敘述。最后白皮書對信息端局未來的發展進行了展望,并對其應用前景進行了總結。2目錄1信息端局的定義.31.1傳統網絡端局發展現狀.31.2云網數智安一體化的挑戰.41.3未來信息端局.62信息端局的典型應用.82.1多接入融合.82.2邊緣算力.82.3多維度信息匯聚.102.4廣譜智能算法.133信息端局技術體系.163.1 基礎設施.163.1.1固移融合.163.1.2算網融合.183.1.3通感融合.193.2信息端局 AIOps.203.2.1總體框架.203.2.2信息端局管理平臺.213.2.3多維數據流.233.2.4原子賦能.243.3安
5、全底座.263.3.1云、網、信一體化安全.263.3.2信息端局 SaaS.274信息端局展望.28附錄 A:術語與縮略語.28參考文獻.3031信息端局的定義1.1傳統網絡端局發展現狀傳統意義上的端局,也叫分局,是本地電話網中的一級交換局,它代表電話網的最后一級,接入用戶話機。網絡端局是由電話端局演進而來,通過在端局部署接入網關、x86 服務器、專用硬件等設備對特定業務在網絡邊緣進行處理,達到縮短報文轉發路徑,實現特定業務的高質量承載。傳統網絡端局是運營級網絡中的重要節點,一般是最靠近用戶的一級信令處理、用戶接入和流量匯聚的節點。在固定電話網絡中,網絡端局通常是電話交換機或電話局,負責接收
6、和處理用戶電話呼叫請求。它將呼叫路由到目標用戶終端,并確保電話通信的連接和質量。在移動通信網絡中,網絡端局可以是移動基站或無線接入點。它提供無線覆蓋,并處理移動設備與核心網之間的數據傳輸。網絡端局通過無線信號和協議來管理移動設備的接入、漫游和數據傳輸等。在數據通信網絡中,網絡端局可以是路由器、交換機或網關等設備。它們負責管理數據包的路由選擇、轉發和協議轉換,以確保有效的數據傳輸和互聯網接入。伴隨互聯網的發展,網絡流量模型正發生深刻的變化,用戶對互聯網使用體驗需求也不斷細分。傳統網絡是剛性固化的,網絡擴容成本很高,擴容周期很長,無法適應這樣的變化。2016 年起,運營商陸續提出了網絡架構重構的目
7、標,希望借助 SDN、NFV 和云計算技4術,實現資源的集約化部署和全局調度,將網絡功能軟件化并實現軟件和硬件解耦,同時還具備開放、靈活的特點。CORD(Central OfficeRe-architected as Data Center,端局重構作為數據中心)項目是網絡重構的重要里程碑之一,其通過重構現有的網絡邊緣基礎設施,將其打造成可靈活地提供計算和網絡服務的數據中心,推動以數據中心為核心的網絡的發展。近年來圍繞 5G、物聯網和邊緣計算的應用逐步落地,6G、元宇宙和 AI 大模型又成為新的弄潮兒,網絡端局也面臨新的挑戰和機遇。如何在端局節點中引入算力能力和人工智能,具備處理、存儲各種邊緣
8、熱數據的能力,打造新的云網一體信息端局,成為新的課題。1.2云網數智安一體化的挑戰新興技術的引入會提升網絡架構的先進性,同時帶來用戶使用體驗的提升。但新技術部署、應用的便捷性也提升了對運營商網絡管理水平的要求,推動網絡管理變得更智能、更高效、更靈活。因此新興技術引入在帶來發展紅利的同時,也對數字基礎設施的建設提出了更高要求,數字基礎設施是發揮投資帶動作用、促進形成強大國內市場、驅動新一輪內生性增長的新動能。系統化布局新型數字基礎設施,夯實數字社會新底座,對于滿足人民美好生活需要、深化供給側結構性改革、推動高質量發展具有重要意義。2021 年 10 月 18 日,習近平總書記在中央政治局第三十四
9、次集體學習中明確提出,“加快建設高速泛在、天地一體、云網融合、智能敏捷、綠色低碳、安全可控的智5能化綜合性數字信息基礎設施,打通經濟社會發展的信息 大動脈?!?,“云網融合”就是對數字信息基礎設施建設提出的新要求。次月,工信部發布“十四五”信息通信行業發展規劃,提出了“十四五”總體目標,即到 2025 年,信息通信行業整體規模進一步壯大,發展質量顯著提升,基本建成高速泛在、集成互聯、智能綠色、安全可靠的新型數字基礎設施,創新能力大幅增強,新興業態蓬勃發展,賦能經濟社會數字化轉型升級的能力全面提升12。對此,三大運營商紛紛作出積極響應。中國移動十四五網絡演進技術白皮書 中指出,十四五期間網絡演進以
10、泛在極致、云網一體、敏捷集約、智能開放、綠色安全為演進目標,從接入層、云網智聯層、云網能力層、云網運維層、云網運營層五大層次全面展開,同時將數字化、智能化、綠色安全理念貫穿演進全流程,推進網絡架構升級3。中國聯通則將“十四五”公司發展定位明確為“數字信息基礎設施運營服務國家隊、網絡強國數字中國智慧社會建設主力軍、數字技術融合創新排頭兵”4。中國電信堅定履行建設網絡強國和數字中國、維護網信安全的使命責任,全面深入實施云改數轉戰略,積極推進以云網融合為核心特征的數字信息基礎設施建設,為賦能千行百業數字化轉型貢獻力量。2016 年,中國電信率先在業內提出了“云網融合”戰略,按照“網是基礎、云為核心、
11、網隨云動、云網一體”的思路不斷探索實踐,至今已經邁入 3.0 階段。云網融合 3.0 以云為核心,打造云聚合的多要素技術體系,提出“六云”技術體系,實現多要素的體系化。其中“六6云”分別是指:“云連”(搭建空天地海萬物互聯的連接基礎設施)、“云算”(解決算網資源彈性按需供給及高效承載問題)、“云腦”(以云網操作系統為核心,實現云網軟硬件資源的統一管理、操作和運營,構建云網自治、自優和自愈的內生智能大腦、“云臺”(構建 PaaS 能力、網絡開放能力等,面向內部及生態伙伴,實現能力共享)、“云戶”(集成各類云網服務界面,構建面向客戶的服務、產品及能力展現的統一大門戶)、“云盾”(一體化安全內生,實
12、現云網邊端安全統一納管和調度)。作為算力基礎設施和骨干傳輸網絡的建設者,中國電信加快云網融合的數字信息基礎設施布局,致力成為算力網絡的主力軍。歷經十年發展,天翼云從 1.0 演進到 4.0,目前已擁有 700 多個數據中心,48.7 萬架互聯網數據中心機架,機架利用率達到 72%,IDC 資源在國內數量最多、分布最廣,“一城一池”累計覆蓋超過 160個地市,總體算力規模達到 3.1EFLOPS(每秒 310 億次浮點運算),預計十四五末將達到 16.3EFLOPS567。1.3未來云網一體信息端局云網一體云網一體信息端局基于傳統網絡端局演變而來信息端局基于傳統網絡端局演變而來。在傳統網絡端局在
13、傳統網絡端局的基礎上的基礎上,信息端局增加了固移多接入融合信息端局增加了固移多接入融合、算網融合算網融合、通感融合等通感融合等要素要素,在網絡邊緣形成在網絡邊緣形成的的云網數智安一體化的云網數智安一體化的網絡基礎網絡基礎節點節點。其總體架構如圖所示:7圖 1 信息端局總體架構未來信息端局將提供多接入融合的泛在接入方式,為用戶提供空、天、地一體化的接入服務,同時信息端局也將成為用戶接入網絡后的重要的業務錨點。這一錨點可以處理不同網絡協議、信令,具備靈活的業務分流與業務鏈功能,并能夠為邊緣/區域用戶靈活提供算力、存力服務,拓展邊緣云網的網、算、存服務能力。信息端局將基于 IPv6來構建統一的網絡基
14、礎承載,引入SRv6、EVPN 等技術在底層 underlay網絡的基礎上,可以為用戶、業務、應用等按需構建邏輯獨立的 overlay網絡,并通過調度機制、切片技術等來保障不同的 overlay 網絡的承載需求。此外,隨著無線空口和 WiFi 中通信與雷達感知技術的融合,未來網絡將具備對周邊環境(包括室內和室外)的深度感知能力,而信息端局將是承載這些感知信息處理、算法估計的重要節點,能夠支持基于無線網絡的大規模、低時延、高精度的感知業務??傊?,無論從網絡接入架構的演進,用戶數據的實時處理,還是從網絡新能力的布局來看,云網一體信息端局必將是整個網絡架構中不可或缺的部分。82信息端局的典型應用2.
15、1多接入融合多接入融合是指通過整合衛星通信、無人機、地面網絡等多種通信手段,實現全球范圍內的無縫連接和數據傳輸。這種綜合性的接入方式可以滿足各種應用場景的需求,并提供更廣泛的覆蓋范圍和更高的靈活性。從未來用戶終端發展趨勢來看,終端同時具備多種接入方式,且能夠即時選擇接入不同已經成為必不可少的功能,即終端能夠在任意時刻,按需選擇最合適的接入方式連接到網絡中,同時能夠根據終端所處環境的變化,自動選擇在不同網絡接入方式之間進行切換,這些網絡連接方式可以包括:光纖接入、4G/5G/6G 蜂窩接入、Wi-Fi和衛星互聯網等。信息端局位于網絡邊緣,承擔用戶多種網絡連接方式的匯聚功能,能夠便捷的實現用戶多種
16、接入方式的測量、隨選、均衡等功能,是多接入融合的關鍵節點2.2邊緣算力邊緣算力是指將計算、數據處理/存儲功能移動到離數據源和終端設備更近的位置,以提供更低延遲、更高帶寬和更強安全性的計算能力。當前,邊緣計算在許多領域都有廣泛的應用場景,包括:物聯網(物聯網(IoTIoT):邊緣計算可以在物聯網設備附近進行實時數據處9理和決策,減少對云服務器的依賴。例如,在智能家居中,傳感器可以通過邊緣計算設備將數據處理和響應推送到本地或附近的設備。工業自動化:工業自動化:在工業環境中,邊緣計算可用于實時監控、故障檢測和預測維護等應用。通過在生產線上部署邊緣設備,可以減少數據傳輸延遲并提高系統響應速度。零售業:
17、邊緣計算可用于改善零售業務流程,如庫存管理、價格標簽更新、智能支付等。通過在商店內部署邊緣服務器,可以快速處理銷售數據并提供個性化服務。智慧城市:智慧城市:邊緣計算可用于城市基礎設施的監控和管理,如交通管理、垃圾處理、能源優化等。通過在城市各個位置部署邊緣節點,可以實現實時數據分析和智能決策。醫療保?。横t療保?。哼吘売嬎憧捎糜谝苿俞t療設備、遠程監護和醫療圖像處理等應用。將計算能力移動到醫療設備或附近的服務器上,可以提供更快速和安全的醫療服務。自動駕駛汽車:自動駕駛汽車:邊緣計算可用于自動駕駛汽車中的實時感知和決策。通過將計算能力放置在車輛附近的邊緣節點上,可以減少延遲并提高安全性。視頻監控與安
18、防:視頻監控與安防:在視頻監控系統中,通過在攝像頭附近的邊緣設備上進行實時分析和處理,可以減少數據傳輸和存儲需求,并提供更快速的響應。例如,邊緣計算可以用于人臉識別、行為分析和異常檢測等功能。10 物流與供應鏈管理:物流與供應鏈管理:邊緣計算可以用于實時跟蹤物流運輸、貨物溯源和倉儲管理等應用。通過在物流節點上部署邊緣設備,可以提高物流效率和可視性。區塊鏈技術:區塊鏈技術:邊緣計算可以用于區塊鏈網絡中的節點管理和數據驗證。通過在邊緣設備上運行區塊鏈節點,可以提高交易速度、降低延遲,并增強網絡的安全性。人工智能與機器學習:人工智能與機器學習:邊緣計算可以用于在本地設備上進行實時的人工智能和機器學習
19、任務。例如,在智能手機或物聯網設備上執行語音識別、圖像處理和自然語言處理等任務,減少對云端服務器的依賴。這些應用場景中的算力需求部署可以下沉到位于網絡邊緣的信息端局,同時通過靈活組網將這些算力節點組織起來形成邊緣算力網絡。在近用戶側調度算力資源驅動這些應用低層的算法,為用戶提供強交互性、應用場景緊相關、低時延的算力服務。2.3多維度信息匯聚信息端局作為數字化時代的重要組成部分,必然需要承擔大量的數據存儲和計算任務?;谛畔⒍司值亩嗑S度信息匯聚具有如下特征:多源性:多源性:多維度信息來自不同來源,包括傳感器數據、用戶行為數據、社交媒體數據等。多模態性多模態性:多維度信息以不同形式和模態存在,包括
20、文本、圖像、視頻等。11 多樣性:多樣性:多維度信息具有多樣性,包括結構化數據和非結構化數據,需要進行統一的處理和分析。實時性:實時性:多維度信息需要及時處理和分析,以支持實時的決策和應用。在信息端局中,多維度信息匯聚通常用來解決以下的問題和挑戰:數據整合和清洗:數據整合和清洗:多維度信息來自不同的數據源和格式,需要進行數據整合和清洗,以確保數據的一致性和準確性??缒B信息融合:跨模態信息融合:多維度信息需要進行跨模態的融合,將不同形式和模態的信息整合到一個統一的表示空間中。大規模信息處理:大規模信息處理:多維度信息的規模龐大,需要高效的算法和技術來處理和分析。隱私和安全保護隱私和安全保護:多
21、維度信息匯聚可能涉及用戶隱私和敏感信息,需要采取措施保護數據的安全性。為了實現多維度信息匯聚應用在信息信息端局的部署,通??梢圆捎靡韵录夹g方案:數據集成和清洗:數據集成和清洗:在信息信息端局上進行數據集成和清洗,將多維度信息進行整合和處理,去除冗余和錯誤的數據,提高數據的質量和準確性??缒B信息融合:跨模態信息融合:將來自不同模態的多維度信息進行融合,例如圖像、文本、傳感器數據等,利用機器學習和深度學習等技術,實現跨模態信息的匯聚和分析。大規模信息處理:大規模信息處理:利用信息信息端局的計算和存儲資源,進行大12規模多維度信息的流式處理和分析??梢圆捎梅植际接嬎愫筒⑿刑幚淼燃夹g,提高信息處理的
22、效率和性能。隱私安全保護:隱私安全保護:采用數據加密、訪問控制和隱私保護等技術,保護信息端局中的數據和算法的安全性和隱私性。確保敏感數據在匯聚和處理過程中得到有效的保護。在信息端局和中,多維度信息匯聚具有廣泛的應用場景,主要有以下幾個方面:物聯網物聯網:多維度信息匯聚可以應用于物聯網領域,包括智能家居、智能交通、智能制造等方面。通過整合物聯網中的多維度信息,可以實現智能化的感知、控制和決策。邊緣計算:邊緣計算:多維度信息匯聚可以應用于邊緣計算場景,包括邊緣數據分析、邊緣任務調度、邊緣資源管理等方面。通過整合邊緣設備中的多維度信息,可以提高邊緣計算的效率和性能。人工智能:人工智能:多維度信息匯聚
23、可以應用于人工智能領域,包括機器學習、深度學習、自然語言處理等方面。通過整合多維度信息,可以提供更準確、全面的數據和特征,用于訓練和優化人工智能模型。數據分析與決策:數據分析與決策:多維度信息匯聚可以應用于數據分析和決策場景,包括數據挖掘、預測分析、決策支持等方面。通過整合多維度信息,可以獲取更全面、準確的數據和洞察,用于支持決策和優化。未來,隨著信息端局和邊緣數據中心的發展,多維度信息匯聚將13面臨更多的挑戰和機遇,需要加強算法創新、數據隱私和安全保護,以及學術界和工業界的跨領域合作。2.4廣譜智能算法隨著數字化時代的到來,信息端局的重要性日益凸顯。網絡邊緣承載著大量的數據和計算任務,需要高
24、效的算法來處理和分析這些數據。廣譜智能算法作為一種新興的流式算法范式,通過模擬自然界中的進化選擇和群體行為,尋找問題的關鍵熱點和最優解。它具有以下特點:適應性強適應性強:廣譜智能算法能夠自適應地調整算法參數和搜索策略,以適應不同問題的特點。魯棒性好:魯棒性好:廣譜智能算法能夠處理問題中的不確定性和噪聲,具有較好的魯棒性。高效性:高效性:廣譜智能算法能夠在大規模問題上進行高效的搜索和優化,具有較好的計算性能。將廣譜智能算法應用部署在信息端局具有以下優勢:降低降低計算計算延遲:延遲:信息端局位于數據源附近,能夠更快地響應和處理數據,減少數據傳輸和處理的延遲。廣譜智能算法的部署可以在信息端局的布局基
25、礎上進行適配,將海量實時的數據分區域處理,提高分析和決策的響應速度。減少網絡負載:減少網絡負載:由于信息端局能夠在數據源附近進行數據處理,14可以減少數據傳輸到云端的需求,降低網絡負載和帶寬消耗。廣譜智能算法的部署能夠在信息端局上進行數據處理和分析,減輕云端的負擔。增強增強隱私保護:隱私保護:信息端局將數據處理和分析推向數據源附近,可以減少敏感數據在網絡傳輸過程中的風險,提高隱私保護的能力。廣譜智能算法的部署在信息端局上進行數據處理,可以在本地對數據進行分析,減少敏感數據外泄的風險。增強可靠性:增強可靠性:信息端局的部署可以提高系統的可靠性,當網絡連接中斷或不穩定時,信息端局仍然能夠進行數據處
26、理和分析。廣譜智能算法的部署在信息端局上,可以保證系統的穩定性和可靠性。降低網絡延遲:降低網絡延遲:廣譜算法可以在信息端局本地進行計算和處理,減少數據傳輸到云端的需求,從而降低了網絡延遲。在實時通信應用中,如視頻會議、實時游戲等,降低延遲是非常重要的,廣譜算法的本地部署可以滿足這一需求。提高數據安全性:提高數據安全性:信息端局部署廣譜算法可以在本地進行數據處理和分析,減少了敏感數據傳輸到云端的風險,提高了數據的安全性。在通信領域,數據的安全和隱私保護是非常重要的,廣譜算法的本地部署可以增強數據的安全性。實現邊緣智能:實現邊緣智能:通信端局部署廣譜算法可以實現邊緣智能,即在邊緣設備上進行智能計算
27、和決策。這樣可以減少對云端的依賴,提高系統的可靠性和穩定性。在通信網絡中,邊緣智能可以幫助15實現更高效的資源管理、優化網絡性能等。支持移動計算:支持移動計算:廣譜算法的可以在信息端局上部署,從而減輕移動設備的計算負擔,提高移動設備的計算能力和效率。通過移動計算卸載,移動設備可以利用信息端局或云端的計算資源,完成廣譜算法的計算任務,然后將結果傳輸回移動設備進行展示或應用。這樣可以減少移動設備的能耗和延遲,提高移動設備的用戶體驗。廣譜算法的本地部署支持移動計算卸載,可以有效地解決移動設備計算資源有限的問題。為了實現廣譜智能算法在信息端局的部署,可以采用以下技術方案:模型壓縮和優化:模型壓縮和優化
28、:針對信息端局的計算和存儲資源有限的情況,可以使用模型壓縮和優化技術,減小模型的大小和計算量,提高算法在信息端局的可部署性。分布式計算:分布式計算:利用信息端局的分布式計算能力,將廣譜智能算法的計算任務分發到多個邊緣節點上進行并行處理,提高算法的效率和性能。數據預處理和壓縮:數據預處理和壓縮:在信息端局上進行數據預處理和壓縮,減小數據的大小和傳輸量,提高數據傳輸的效率和速度。安全和隱私保護:安全和隱私保護:采用數據加密、訪問控制和隱私保護等技術,保護信息端局中的數據和算法的安全性和隱私性。廣譜智能算法在信息端局的典型應用如下:16 數據壓縮與傳輸:數據壓縮與傳輸:信息端局需要將大量的數據傳輸到
29、中心服務器進行處理和分析。廣譜智能算法可以應用于數據壓縮和傳輸的優化,通過選擇合適的數據壓縮算法和傳輸路徑,提高數據傳輸效率和節約帶寬資源。數據清洗與預處理:數據清洗與預處理:信息端局收集到的數據往往包含噪聲和異常值。廣譜智能算法可以應用于數據清洗和預處理,通過自適應地調整參數和策略,提高數據的質量和準確性。資源調度與優化:資源調度與優化:信息端局中的計算資源和存儲資源有限,需要進行合理的資源調度和優化。廣譜智能算法可以應用于資源調度和優化問題,通過自適應地調整算法參數和搜索策略,提高資源利用率和系統性能。3信息端局技術體系3.1 基礎設施3.1.1固移融合固移融合是指將固定網絡和移動網絡進行
30、整合,構建一個統一的通信基礎設施。通過固移融合,可以實現數據、語音和視頻等多種通信服務在固定和移動網絡之間的無縫切換和互聯互通。固移融合的信息端局具有以下特點和優勢:統一管理與運營:統一管理與運營:通過固移融合,可以實現信息端局統一的網絡17管理和運營,減少資源浪費和重復投資。運營商可以更高效地管理網絡資源,并提供一致的服務質量。無縫切換與漫游無縫切換與漫游:信息端局的重要功能之一是實現多終端的接入,因此實現固移融合接入后,用戶在使用固定終端(含 Wi-Fi)、手機或其他終端設備時,可以實現無縫切換和漫游。用戶可以在不同網絡之間自由切換,而不會中斷通話或數據傳輸。提高容量與覆蓋范圍:提高容量與
31、覆蓋范圍:通過固移融合,可以充分利用固定網絡的高帶寬和穩定性以及移動網絡的靈活性和廣域覆蓋。這樣可以提高整體的容量和覆蓋范圍,并為用戶提供更好的服務體驗。支持多樣化應用:支持多樣化應用:通過固移融合的信息端局基礎設施,支持各種多媒體通信和應用,如高清視頻、遠程辦公、物聯網等。用戶可以更方便地享受到豐富的通信服務和創新的應用。降低成本與提高效率:降低成本與提高效率:采用固移融合架構,可以減少信息端局建設和維護成本,并提高資源利用效率。運營商可以共享網絡設備和基礎設施,降低運營成本,同時提供更具競爭力的價格和服務。支持新技術發展:支持新技術發展:固移融合的信息端局可以為新技術的發展提供支持平臺。例
32、如,5G 網絡可以與固定網絡無縫銜接,實現更快速的數據傳輸和更低延遲的通信體驗。因此,信息端局作為未來云網融合的重要基礎節點,需要采用固移融合架構,為用戶提供更便捷、高質量的通信服務,并有助于推動數字化轉型和智能化應用在家庭、園區、移動場景、工業、政務、校園等各個領域中的廣泛應用。183.1.2算網融合算網融合是網絡演進的重要趨勢,其主要理念是將一個區域網絡中的算力資源通過感知、定位、調度等技術進行整合,通過 IP 網絡的流量調度統一為用戶提供算力服務的技術。算網融合中算力網關是核心網元設備,具備算力感知、算力路由計算、IP 路由迭代和路由調度等功能,通過算力網關可以將用戶算力任務調度到適合的
33、算力資源節點進行運算,并將處理結果返回給用戶,實現算力動態的分配和使用。算網融合的信息端局具有以下特點和功能:智能數據處理:智能數據處理:通過內置的算法和人工智能技術,對傳輸的數據進行實時分析和處理。它可以識別并過濾掉冗余或無效數據,提取出有價值的信息,并根據需求進行智能加工和轉換。數據預處理數據預處理:算網融合的信息端局可以對傳輸的數據進行預處理,減少數據錯誤和冗余,減少帶寬占用和傳輸延遲。數據安全與隱私保護:數據安全與隱私保護:在處理數據時,算網融合的信息端局注重數據安全性和隱私保護。它采用加密技術、本地化的訪問控制策略等手段,確保數據在傳輸過程和本地存儲過程中的安全性。網絡資源管理與調度
34、:網絡資源管理與調度:通過感知網絡狀況和用戶需求,算網融合的信息端局可以進行網絡資源的智能管理和調度。它可以根據實時情況分配帶寬、優化網絡拓撲,并調整路由策略,提高網絡性能和用戶體驗。多媒體融合與交互:多媒體融合與交互:算網融合的信息端局支持多種媒體數據的融19合和交互。它可以處理音頻、視頻、圖像等不同類型的數據,并進行實時的多媒體通信。彈性擴展與自適應性:彈性擴展與自適應性:算網融合的信息端局具有彈性擴展和自適應性,可以根據需求和規模進行資源的動態調整。它能夠適應不同場景下的變化,并保持高效運行。3.1.3通感融合通信感知融合的信息端局是一種基于通信與多維度感知技術的融合的端局形態,旨在實現
35、多種通信服務的智能管理和優化。它通過感知網絡狀態、用戶需求和物理環境,以及分析和處理大量的通信數據,在提供更高效、可靠的通信服務的同時,還具備提供與真實物理世界交互的能力。通信感知融合的信息端局具有以下特點和功能:網絡感知:網絡感知:通過感知網絡中各種資源的狀態和負載情況,包括帶寬利用率、延遲、丟包率等指標?;谶@些信息,可以進行智能的路由選擇和資源分配,以優化網絡性能。用戶感知:用戶感知:通過感知用戶需求、位置、移動速度等信息,可以根據用戶所處環境進行智能調整。例如,在高密度用戶區域提供更多資源以滿足需求,在用戶移動時進行無縫切換等。業務感知:業務感知:通過對不同業務類型和特征的分析,對流量
36、進行智能分類和調度。例如,將實時視頻流量優先處理,保證其穩定性和質量。環境感知:環境感知:分為室內與室外兩種場景,通過無線基站、WiFi AP20等設備發射的電磁波信號及其回波信號的衰減、多徑等數據,對周邊的物理環境進行感知,實現對周邊物理環境以及環境內物體的識別和跟蹤。智能決策與優化:智能決策與優化:基于收集到的各種感知數據,并結合算法模型進行智能決策與優化。例如,在網絡擁塞時自動調整路由路徑或限制某些應用的帶寬使用。彈性擴展與自適應性:彈性擴展與自適應性:通信感知的融合信息端局具有彈性擴展和自適應性,可以根據網絡需求和用戶規模進行資源的動態調整。它能夠快速適應不同場景下的變化,并保持高效運
37、行。通過通信感知的融合信息端局的部署和應用,可以實現更智能、高效、可靠的通信服務。它可以提升用戶體驗、優化網絡資源利用率,并支持各種創新的通信應用和服務。3.2信息端局 AIOps3.2.1總體框架信息端局由計算資源、存儲資源、網絡資源、數據資源、感知資源等多維度資源抽象作為基礎,這些資源的狀態在網絡運行時快速變化,必須通過智能化的運營系統對其進行全局管理。端局管理平臺需要引入基于 AIOps 技術的自動化、智能化調度管理功能,將各種資源抽象成相關的模型,并實現資源的調度和管理。同時管理平臺向業務開放出原子能力調用接口,對外部應用實現賦能。其邏輯架構如圖 221所示:圖 2 信息端局邏輯架構3
38、.2.2信息端局管理平臺信息端局管理平臺通常采用業內常見的邊緣容器管理平臺,如:kubeEdge、WasmEdge 等為基礎,對資源實現輕量級容器化抽象,能夠將資源任意切分、組合、打包成為獨立的容器,實現對資源的精細化管理,同時也能夠實現對用戶的隔離和管理。信息端局管理平臺的主要功能如下:資源抽象與容器化管理:資源抽象與容器化管理:通過管理平臺可以將資源按用戶維度進行編排組織,為用戶分配合理的資源模型,并可采用進程級容器技術在信息端局內實現海量用戶的承載與隔離。設備配置與管理:設備配置與管理:通過管理平臺,可以對信息端局設備進行統一的配置和管理。包括設備的基本設置、虛擬資源配置、網絡參數22配
39、置、安全策略設置等。同時這些能力可以開放給用戶,以實現用戶的自維護。運行狀態監測與分析:運行狀態監測與分析:管理平臺可以實時監測信息端局設備的運行狀態,包括 CPU 利用率、內存使用情況、網絡流量等指標。同時,還可以進行性能分析和故障診斷,及時發現并解決潛在問題。資源調度與優化:資源調度與優化:通過管理平臺,管理員可以對信息端局設備的資源進行調度和優化。例如,根據實際需求動態分配帶寬資源,優化網絡性能;或者根據負載情況調整系統配置,提升處理效率。安全策略與訪問控制:安全策略與訪問控制:管理平臺提供了安全策略設置和訪問控制功能,以確保信息端局設備的安全性。管理員可以配置防火墻規則、訪問權限等,限
40、制非法訪問和保護敏感數據。遠程維護與升級:遠程維護與升級:通過管理平臺,管理員可以進行遠程維護和升級信息端局設備。這包括固件升級、軟件補丁安裝、故障排查等操作,減少物理上的維護成本和工作量。日志記錄與審計:日志記錄與審計:管理平臺能夠記錄信息端局設備的日志信息,并支持審計功能。這有助于跟蹤系統操作和事件,并提供必要的審計證據。告警與報警通知:告警與報警通知:管理平臺可以監測信息端局設備的異常情況,并及時發送告警或報警通知給管理員。這樣可以快速響應潛在問題,避免系統運行中斷或數據丟失。233.2.3多維數據流基于 AIOps 運維的多維數據流分析在信息端局中能夠有效提升運維效率和準確性。AIOp
41、s 是一種結合了人工智能和運維的方法,通過分析大量的數據流和日志信息,自動識別和解決運維問題。在信息端局中,多維數據流可以包括設備的性能指標、網絡流量、日志數據等。通過 AIOps 運維的分析,可以實現以下功能:異常檢測和預測異常檢測和預測:AI 模型可以分析多維數據流,識別異常行為和趨勢,提前預測潛在的故障和問題。例如,通過監測設備的性能指標和網絡流量,可以預測設備的負載情況,提前采取措施避免設備故障。自動根因分析自動根因分析:當出現故障或問題時,AI 模型可以分析多維數據流,自動識別問題的根本原因。例如,通過分析設備的日志數據和性能指標,可以確定導致設備故障的具體原因,從而加快故障排除的速
42、度。自動化運維決策自動化運維決策:基于 AI 模型的分析結果,可以自動化生成運維決策和建議。例如,當設備出現異常時,AI 模型可以自動識別最佳的修復方案,并提供給運維人員參考 業務質量提升:業務質量提升:AIOps 可以通過實時監控網絡和云計算環境的性能指標、應用程序的運行狀態以及用戶行為等多維數據,識別潛在的問題和瓶頸,并提供實時的預警和優化建議。通過及時發現和解決問題,可以提升業務的可用性、性能和用戶體驗。24 自動化故障排除:自動化故障排除:AIOps 可以利用機器學習和數據分析技術,自動識別和解決常見的故障和問題。通過分析歷史故障數據和運維人員的操作記錄,AI 模型可以學習到故障的模式
43、和解決方案,從而實現自動化的故障排除。這可以大大減少故障排除的時間和人力成本,提高故障處理的效率和準確性。成本降低:成本降低:AIOps 可以通過優化資源利用和自動化運維流程,降低云計算的成本。通過分析和預測資源的需求和利用率,AI 模型可以幫助優化資源的分配和調度,避免資源浪費和過度購買。自動化運維流程可以減少人工干預和管理的成本,提高運維效率。云計算安全防護:云計算安全防護:AIOps 可以在云計算環境中實現智能的安全防護。通過分析網絡流量、日志數據和用戶行為,AI 模型可以識別異常的活動和潛在的安全威脅。例如,可以通過監測網絡流量中的異常模式和惡意行為,及時發現并阻止網絡攻擊。此外,AI
44、 模型還可以自動化分析和響應安全事件,提高安全事件的檢測和響應速度。3.2.4原子賦能云網一體信息端局是計算、存儲、網絡、感知、數據等能力的匯聚局點,其能力可以通過管理平臺的原子賦能接口對用戶、應用提供服務。其能力接口通常包括:云計算與大數據處理接口:云計算與大數據處理接口:將云計算和大數據處理能力引入信息端局,實現對海量數據的存儲、處理和分析。通過利用云平臺提25供的彈性計算資源和分布式處理能力,加速數據處理速度并提高系統的可伸縮性。人工智能與機器學習接口:人工智能與機器學習接口:將人工智能和機器學習技術應用于信息端局,使其具備自主學習和智能決策的能力。通過訓練模型和算法,信息端局可以根據不
45、同場景下的需求進行自動化優化和智能化處理。終端連接與管理接口:終端連接與管理接口:將終端連接技術(包括物聯網終端)與信息端局相結合,實現對終端設備的連接、管理和監控。通過整合不同種類終端(固網、移動、物聯)、設備管理平臺等資源,實現對終端的遠程控制、數據采集等功能。低時延邊緣計算能力:低時延邊緣計算能力:利用邊緣計算技術,在信息端局設備本身或靠近用戶的位置進行實時數據處理和決策。這有助于降低延遲、提高響應速度,并滿足對實時性要求較高的場景需求。邊緣智能與感知接口:邊緣智能與感知接口:通過整合邊緣計算和雷達感知技術,使信息端局具備感知環境、識別物體等邊緣智能能力。有助于實時監測和分析周圍環境的變
46、化,并根據需要做出相應的反應和決策。生態系統集成與拓展支撐接口生態系統集成與拓展支撐接口:通過開放平臺、API 接口等方式,促進信息端局與其他系統或服務的集成,構建豐富的生態系統,并為用戶提供更多擴展性和個性化選擇。263.3安全底座3.3.1云、網、信一體化安全信息端局云、網、信一體化安全是指在端局的信息系統中,通過融合云計算、網絡安全和通信安全技術,實現對端局內整體系統的綜合安全保護。它涵蓋了多個方面,包括數據安全、網絡安全、通信安全等:網絡安全網絡安全:通過建立局內防火墻、入侵檢測與防御系統(IDS/IPS)、反病毒軟件等措施,保護網絡免受惡意攻擊和未授權訪問。此外,還可以進行近源網絡流
47、量監測和安全分析,時發現用戶端異常行為并采取相應的應對措施。端局安全防護是多層次防御體系中的一個重要環節,從整體云、網、信安全來看,信息端局既是網絡的入口也是云的入口,在信息端局部署云網信融合的安全策略和管理機制,能夠及時發現和修復云網信系統中存在的安全隱患,防止針對系統的交叉安全攻擊。數據安全:數據安全:通過加密算法、訪問控制和身份認證等手段,確保端局數據在傳輸和存儲過程中的機密性和完整性。同時,還可以采用跨端局的備份和災備技術,以防止數據丟失或損壞。信息端局是云、網、信安全的交叉領域,其安全防護的要求必然是多層次、一體化的安全防護要求,在信息端局實施的安全防護策略一般需要對網絡、云、信息等
48、多維度軟、硬件設備、多維數據、多接入用戶有綜合的防護功能。273.3.2信息端局 SaaS信息端局 SaaS 是指利用信息端局設備和系統的特點,為用戶提供的安全性保障服務。它旨在保護信息端局設備及其相關數據免受各類威脅和攻擊的同時,能夠為用戶提供一些特色的云網信一體化的安全防護和保護服務,一般包括:網絡安全策略制定與管理:網絡安全策略制定與管理:用戶可以選擇在信息端局自定義一些安全防護措施,并利用業務鏈技術將這些措施串接到系統中,實現對自身業務的安全保障。近源信息安全防護:近源信息安全防護:用戶可以租賃云安全掃描服務,該服務可以針對用戶區域網絡內的主機、異常訪問、異常流量進行在線的安全監測和掃
49、描,在不影響用戶主機、業務運營性能的前提下,針對安全威脅進行實時的監控。重要數據的多點數據熱備重要數據的多點數據熱備:用戶可以租用信息端局的熱存儲服務,將自身的重要、敏感的數據實時備份到信息端局的存儲設備中,既可以保障數據的安全,也可以降低數據泄露的風險。漏洞掃描與修復:漏洞掃描與修復:通過漏洞掃描工具對信息端局設備進行定期檢測,發現存在的漏洞并及時修復。這有助于防止黑客利用已知漏洞入侵系統,并增強整體的安全性能。入侵檢測與防御:入侵檢測與防御:用戶可以租用部署于信息端局的入侵檢測系統(IDS)和入侵防御系統(IPS),實時監測信息端局設備和網絡的異常行為,并采取相應措施進行阻止和防御。這有助
50、于及時發現28并應對潛在的安全威脅。終端安全服務:終端安全服務:用戶可以使用部署于信息端局的終端安全審計服務,對接入內網的終端進行安全審計,以及時發現非法接入的終端設備,或者高風險的接入設備。4信息端局展望未來云網一體信息端局將成為連接各種終端設備和系統,整合光纖、無線網絡、衛星網絡等多域網絡,是未來云網整體架構中的核心樞紐。具備智能化、自動化和邊緣計算能力,并通過跨接入融合、跨設備融合、用戶無縫體驗、邊緣智慧化等方式提供更便捷、高效的服務。云網一體信息端局的特性將在各個行業和領域得到廣泛應用。例如智能家居、工業自動化、智慧城市等領域都可以借助云網一體信息端局實現更智能化和高效化的解決方案。同
51、時云網一體端局將更注重數據加密、身份認證、訪問控制等安全策略,以確保設備和數據的安全性,通過近源方式為用戶提供各種更為安全和隱私的服務。為了減少能源消耗和環境影響,云網一體信息端局未來將越來越注重可持續發展和綠色能源應用。通過匯聚用戶算網需求,采用低功耗設計、智能節能策略,對網絡中的算力應用和流量轉發進行合理調度,使得信息本地和云端處理形成動態平衡,以降低對網絡的壓力,實現云網整體的高效、綠色運行。附錄附錄 A A:術語與縮略語:術語與縮略語29縮略語縮略語英文全名英文全名中文解釋中文解釋5GFifth Generation第五代移動通信技術AI opsArtificial Intellige
52、nce for IT Operations人工智能運維AIArtificial Intelligence人工智能IPInternet Protocol互聯網協議CPUCentral Processing Unit中央處理器SRv6Segment Routing IPv6段路由 IPv6EVPNEthernet Virtual Private Network以太網虛擬私有網絡N/AUnderlay底層網絡SaaSSoftware as a Service軟件即服務IDSIntrusion Detection System入侵檢測系統kubeEdgeKubernetes-based Edge Co
53、mputingPlatform邊緣容器管理平臺WasmEdgeWebAssembly Edge RuntimeWebAssembly 運行時APIApplication Programming Interface應用程序編程接口IPSIntrusion Prevention System入侵防御系統Wi-Fi APWi-Fi Access Point無線局域網接入點30參考文獻1“十四五”信息通信行業發展規劃.工業和信息化部.2021,11.北京.2 云計算白皮書(2023 年).中國信息通信研究院.2023,07.北京.3 中國移動十四五網絡演進技術白皮書.中國移動通信集團有限公司.2021.北京.4 中國聯通自智網絡技術白皮書.中國聯合通信有限公司研究院.2023,06.北京.5 云網融合 2030 技術白皮書.中國電信股份有限公司.2020,11.廣州.6 中國電信云網運營自智白皮書2.0.中國電信股份有限公司.2022,12.北京.7 基于云、網、邊融合的邊緣計算新方案:算力網絡J.雷波,劉增義,王旭亮,楊明川,陳運清.電信科學.2019,09:44-51.