在5G技術(shù)持續(xù)發(fā)展面臨的一些迫切問(wèn)題中，有兩個(gè)問(wèn)題是圍繞虛擬化展開(kāi)的：一個(gè)擁有大量數(shù)據(jù)中心園區(qū)空間的大型企業(yè)能否同時(shí)獲得資源和資金，在自己的數(shù)據(jù)中心建立和維護(hù)自己的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(這就是電信公司所稱的“客戶邊緣”)?電信運(yùn)營(yíng)商如何能夠劃分其網(wǎng)絡(luò)的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施，以防止從一個(gè)租戶的空間侵入另一個(gè)租戶的空間，在阻止?jié)撛诠裘浇榈耐瑫r(shí)保障呼叫安全?

　　關(guān)于這兩個(gè)問(wèn)題的辯論，可以確定企業(yè)數(shù)據(jù)中心是否可以將其設(shè)備變成自己的通信公司，并配備無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)、發(fā)射機(jī)和虛擬基站。一個(gè)擁有足夠資源和空間的企業(yè)可能會(huì)為員工甚至客戶提供自己的5G連接。

　　到目前為止，這兩個(gè)爭(zhēng)論的共同點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)和服務(wù)器基礎(chǔ)設(shè)施的低層分區(qū)，用于單獨(dú)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)功能。一些擁有5G主要利益相關(guān)者的工程師認(rèn)為，不應(yīng)依賴網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)將客戶功能與同一平臺(tái)或同一數(shù)據(jù)中心內(nèi)的電信功能分開(kāi)。其他人則認(rèn)為有辦法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，特別是通過(guò)在虛擬網(wǎng)絡(luò)的最低??層實(shí)施安全性和隔離技術(shù)。

　　但是，如果Red Hat、中國(guó)移動(dòng)和法國(guó)電信研究機(jī)構(gòu)Eurecom公司的合作研究人員進(jìn)行的新實(shí)驗(yàn)繼續(xù)取得成果，那么這個(gè)論點(diǎn)可能會(huì)變得毫無(wú)意義。今年11月下旬，在圣地亞哥舉行的KubeCon 2019年大會(huì)上，研究人員采用一個(gè)獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)以及5G和4G LTE無(wú)線技術(shù)，完成了使用消費(fèi)者級(jí)手機(jī)、x86服務(wù)器組件和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)進(jìn)行視頻通話的展示。

　　基于圣地亞哥的邊緣集群充當(dāng)呼叫的始發(fā)點(diǎn)(PoP)，引導(dǎo)者(Facilitator)設(shè)在蒙特利爾。接收端的PoP位于法國(guó)Sophia Antipolis的研究實(shí)驗(yàn)室，Red Hat公司和OpenAirInterface軟件聯(lián)盟的工程師參與。盡管這種連接并不完美，但是實(shí)時(shí)指標(biāo)證實(shí)了其數(shù)據(jù)包確實(shí)在傳輸。

　　演示中的每個(gè)組件都與所有其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)物理隔離。例如，這些電話被封裝在法拉第籠中。但重要的是，在演示中的其他地方都沒(méi)有使用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)技術(shù)，也沒(méi)有使用其他虛擬化功能。其虛擬基礎(chǔ)設(shè)施由Red Hat OpenShift提供，該商業(yè)Kubernetes平臺(tái)現(xiàn)在由收購(gòu)Red Hat的IBM公司提供支持。其中的軟件是完全容器化的，由Kubernetes進(jìn)行編排，電信工程師聲稱這種方式直到今年夏天還不能實(shí)現(xiàn)。

　　Red Hat公司電信解決方案經(jīng)理Hanen Garcia確認(rèn)：“來(lái)自不同合作伙伴的所有網(wǎng)絡(luò)功能都是從無(wú)線電到核心的容器化網(wǎng)絡(luò)功能(CNF)。”該項(xiàng)目的其他合作伙伴包括英特爾公司、應(yīng)用程序交付控制器提供商A10 Networks公司、系統(tǒng)工程咨詢機(jī)構(gòu)Altran公司(以前為Aricent)，SD-WAN提供商Turnium公司和云原生網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)制造商Kaloom公司。聯(lián)想公司為這個(gè)演示提供了由Open Cloud自動(dòng)化的服務(wù)器。

　　中國(guó)移動(dòng)公司研究院項(xiàng)目經(jīng)理Qiao Fu在KubeCon大會(huì)演講時(shí)表示：“我們?cè)跇?gòu)建5G云時(shí)面臨著三個(gè)主要挑戰(zhàn)。

　　一是基礎(chǔ)設(shè)施仍然缺乏足夠的解耦，將一種品牌的軟件綁定到相同品牌的硬件。當(dāng)我們要共享云計(jì)算的全球資源時(shí)帶來(lái)了麻煩。我們希望基礎(chǔ)設(shè)施能夠從網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)綁定到白盒，并通過(guò)一些社區(qū)推動(dòng)的工作來(lái)定義API功能。

　　其次，電信公司在平臺(tái)級(jí)別缺少通用的服務(wù)堆棧，部分原因是這些服務(wù)的多樣性是由單個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)提供的。

　　第三，運(yùn)營(yíng)現(xiàn)在已經(jīng)成為電信運(yùn)營(yíng)商的障礙。與網(wǎng)絡(luò)日益復(fù)雜的情況相比，我們?nèi)匀蝗狈ψ銐虻牟僮鞣椒?/p>

　　因此，現(xiàn)在我們考慮利用包括自動(dòng)化和人工智能在內(nèi)的技術(shù)，將運(yùn)營(yíng)擴(kuò)展到軟件定義而且智能定義。”

　　催化5G轉(zhuǎn)化

　　中國(guó)移動(dòng)公司主要負(fù)責(zé)催化5G技術(shù)，更密集的安裝規(guī)模較小、成本較低的發(fā)射機(jī)進(jìn)行初步研究，這些發(fā)射機(jī)在4G繁榮發(fā)展時(shí)期時(shí)得到了AT&T和其他公司的使用。中國(guó)移動(dòng)是3GPP(無(wú)線行業(yè)利益相關(guān)者組織)的主要貢獻(xiàn)者，該組織共同確定5G技術(shù)的實(shí)質(zhì)和議程。它一直是開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室用于實(shí)施開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化平臺(tái)的支持者。像Kubernetes一樣，開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化平臺(tái)(ONAP)是Linux基金會(huì)支持的項(xiàng)目。

　　現(xiàn)在，中國(guó)移動(dòng)正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理的實(shí)驗(yàn)，這將使開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化平臺(tái)(ONAP)更加朝著Linux基金會(huì)指明的方向發(fā)展。它不僅可以將Kubernetes置于電信運(yùn)營(yíng)中心，而且可以有效地將現(xiàn)有企業(yè)數(shù)據(jù)中心改造為具有電信功能的設(shè)施。只需安裝一臺(tái)發(fā)射機(jī)和一臺(tái)無(wú)線電訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，任何企業(yè)(制造商、醫(yī)院、保險(xiǎn)提供商或能源生產(chǎn)商)都可以成為電話公司。

　　Red Hat公司服務(wù)提供商架構(gòu)師Azhar Sayeed表示：“我們認(rèn)為，‘如果我們真正將整個(gè)PoP帶到我們這里，并且與蒙特利爾的核心遠(yuǎn)程連接，那將會(huì)有多有趣?”

　　他對(duì)服務(wù)器設(shè)置進(jìn)行了介紹，他說(shuō)：“這些服務(wù)器將部署在邊緣計(jì)算，并使用自定義的法拉第籠提供無(wú)線電功能，這是為特定演示而構(gòu)建，并配有5G技術(shù)。”

　　值得注意的是：這真的是5G技術(shù)演示嗎?答案是肯定的。

　　5G新無(wú)線電(5G NR)技術(shù)參與了無(wú)線連接。但是，后端的某些網(wǎng)絡(luò)仍保持其4G LTE擴(kuò)展，3GPP允許電信公司在過(guò)渡到5G時(shí)進(jìn)行這種操作。根據(jù)3GPP的指導(dǎo)原則，可以將某些4G技術(shù)與5G NR混合使用，并將其生成的設(shè)置稱為“5G”。

　　還有一個(gè)問(wèn)題沒(méi)有得到明確的回答，那就是美國(guó)政府將允許美國(guó)公司在全球標(biāo)準(zhǔn)的研究項(xiàng)目中能夠合作多久。去年5月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)發(fā)布命令，禁止中國(guó)移動(dòng)通過(guò)美國(guó)電話網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)。中國(guó)移動(dòng)在KubeCon大會(huì)上展示的設(shè)備被法拉第籠屏蔽，這既有法律原因，也有技術(shù)原因。

　　到目前為止，電信公司反對(duì)在其數(shù)據(jù)中心使用Kubernetes的想法，或者任何與此相關(guān)的容器化模式，主要是容器化架構(gòu)與基礎(chǔ)架構(gòu)級(jí)服務(wù)隔離目標(biāo)之間的沖突。其中一項(xiàng)反對(duì)意見(jiàn)涉及企業(yè)Linux容器(原始的“Docker容器”)要求包含網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)驅(qū)動(dòng)程序，以便對(duì)使用它們的網(wǎng)絡(luò)具有可見(jiàn)性。具有諷刺意味的是，Linux容器最初被設(shè)計(jì)為隔離運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)由托管它的Linux內(nèi)核維護(hù)的單個(gè)網(wǎng)關(guān)提供。但是網(wǎng)絡(luò)管理軟件無(wú)法在這種隔離下運(yùn)行，從而提供了建立連接所必需的補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)驅(qū)動(dòng)程序。這將是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗鼘⒁蕴摂M機(jī)監(jiān)控程序托管的虛擬平臺(tái)所不允許的級(jí)別向分布式多租戶系統(tǒng)開(kāi)放，以防止受到入侵的威脅。

　　Red Hat公司網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)總監(jiān)Tom Nadeau在接受行業(yè)媒體采訪時(shí)說(shuō)：“基本上，我們須像瑞士軍刀一樣全方位地開(kāi)展這項(xiàng)工作。”Nadeu被認(rèn)為是SDN的創(chuàng)始人之一。他指的是大量的網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)驅(qū)動(dòng)程序，分布式網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)容器都需要使網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)通常所需的規(guī)模的連接成為可能。

　　Nadeau帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)是創(chuàng)建虛擬數(shù)據(jù)路徑加速(vDPA)的幕后推動(dòng)者，vDPA是一個(gè)用于管理容器化平臺(tái)(包括由Kubernetes策劃的平臺(tái))上的通信框架的進(jìn)化版本，因此，Red Hat公司希望通過(guò)其OpenShift平臺(tái)。正如Red Hat公司工程師Billy McFall所解釋的，現(xiàn)在每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口控制器供應(yīng)商都維護(hù)著自己的專用環(huán)布局——在數(shù)據(jù)包被傳輸時(shí)通過(guò)內(nèi)存洗牌的機(jī)制。因此，為了讓容器接收傳入的數(shù)據(jù)包，它須包含允許從該網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)接收數(shù)據(jù)的特定驅(qū)動(dòng)程序。網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)品牌種類越多，每個(gè)容器需要的驅(qū)動(dòng)程序就越多。這不僅使得這樣的網(wǎng)絡(luò)在服務(wù)器集群之間不可遷移，而且使得微服務(wù)具有多樣性，而這種多樣性首先促使數(shù)據(jù)中心采用了容器化——即使并非沒(méi)有可能，但也難以操作。

　　VDPA規(guī)定將修改現(xiàn)有的數(shù)據(jù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具包(DPDK)框架。在第一代基于虛擬機(jī)的環(huán)境中(與大多數(shù)數(shù)據(jù)中心一樣)，vDPA將通過(guò)將數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬功能(VF)直接與網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)配對(duì)，在用戶空間和物理網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)中的進(jìn)程之間提供快速路徑訪問(wèn)。用戶空間中的軟件將識(shí)別單個(gè)虛擬環(huán)布局，網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)的虛擬功能(VF)將對(duì)這些差異進(jìn)行排序。正如Nadeau所指出的，這使得網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師(在許多情況下還是第一次)能夠?yàn)樘囟ǖ木W(wǎng)絡(luò)目的定制控制和數(shù)據(jù)平臺(tái)通道的規(guī)范。

　　但是，vDPA需要完全發(fā)揮作用，它將具有Kubernetes插件(CNI)，將通過(guò)組件vHost-User傳遞組件的數(shù)據(jù)平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具包(DPDK)消息作為套接字直接注入到容器中。與網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)配對(duì)的虛擬功能(VF)將直接與這個(gè)套接字通信，其結(jié)果是更快的通信速度。

　　Red Hat在這里擁有實(shí)現(xiàn)線速延遲的機(jī)會(huì)，這相當(dāng)于在所有物理組件上建立的同一連接的理論峰值速率。

　　Nadeau說(shuō)，“用戶可以定制這些通向容器的渠道。當(dāng)用戶采用一臺(tái)價(jià)值12,000美元的服務(wù)器時(shí)，對(duì)它進(jìn)行正確的調(diào)整可能并不那么重要，但是在縮減其規(guī)格時(shí)，這確實(shí)很重要。用戶需要對(duì)其量身定做，進(jìn)行策劃，讓它按照需要的方式運(yùn)作。”

　　Nadeau解釋說(shuō)，在工程師將電信功能構(gòu)建到其邊緣數(shù)據(jù)中心的情況下，在具有IEEE 1588同步的環(huán)境中啟用線速延遲很重要。他說(shuō)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商開(kāi)始參與邊緣部署時(shí)，他們不僅規(guī)定了要使用的其他硬件以及如何設(shè)置，而且還規(guī)定了應(yīng)如何使其同步以及哪些網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(NFV)禁止在其設(shè)備上運(yùn)行。這是Red Hat公司于去年5月首次發(fā)現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題。

　　他繼續(xù)說(shuō)，“現(xiàn)在有很多電信公司要求我們運(yùn)行虛擬化RAN工作負(fù)載，而他們不希望出現(xiàn)這種情況。他們想要一種可行的情況，但是他們想要靈活地購(gòu)買所需的零件。因此，如果在這兩套或三套線卡中進(jìn)行選擇，并在這種服務(wù)器上運(yùn)行，那么無(wú)論如何，都需要具有這種性能。”

　　該解決方案可以使電信公司將自己的數(shù)據(jù)中心構(gòu)建到強(qiáng)大的面向客戶的云平臺(tái)中，從而可以在某些方面與AWS、Azure和Google競(jìng)爭(zhēng)。但是，相同的解決方案可以為日常企業(yè)提供所需的密鑰，以使其避開(kāi)那些電信運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)。vDPA解決方案投入生產(chǎn)的速度(如果有的話)可能取決于將成為一批客戶的電信運(yùn)營(yíng)商是否愿意承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。