云計算在電信領(lǐng)域的應(yīng)用

摘要:電信運營商面臨著節(jié)能降耗、提升服務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)創(chuàng)新的壓力，云計算技術(shù)的出現(xiàn)為解決這些壓力提供了新的思路。在基礎(chǔ)設(shè)施層面，采用虛擬化技術(shù)能夠有效提高資源利用率，提高系統(tǒng)的可伸縮性和可用性；在開發(fā)平臺層面，電信網(wǎng)能夠開放自身業(yè)務(wù)能力，為業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供支持；在業(yè)務(wù)層面，電信網(wǎng)能夠以服務(wù)的形式提供各類軟件，開拓電信業(yè)務(wù)的范圍。云計算同時也會帶來安全、管理和標(biāo)準(zhǔn)等方面的問題，這些問題需要在發(fā)展中逐步解決。

關(guān)鍵字:云計算；虛擬化；基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)；平臺即服務(wù)；軟件即服務(wù)；資源池；

英文摘要:Telecom operators face mounting pressure for energy efficiency, improved service quality, and innovative services. Cloud computing provides new ways to address these issues. On the infrastructure layer, virtualization technology can increase resource utilization, and enhance scalability and availability of the system. On the developing platform layer, telecom network capability can be opened to support the creation of new services. On the service layer, telecom networks can supply various software as a service, thereby extending the scope of telecom services. Cloud computing technology may also bring about problems associated with security, management, and standards, and these must be resolved step by step.

英文關(guān)鍵字:cloud computing; virtualization；IaaS；PaaS；SaaS；resource pool;

1 電信領(lǐng)域面臨的問題和機(jī)遇

電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到今天，已經(jīng)日益復(fù)雜和龐大。而電信網(wǎng)的建設(shè)模式并沒有根本的變化，各個電信設(shè)備廠商根據(jù)業(yè)務(wù)需求設(shè)計自己的解決方案，采用專用的軟硬件和管理系統(tǒng)，不同廠家設(shè)備之間通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議互通。在這種模式下，形成了開放標(biāo)準(zhǔn)下封閉的產(chǎn)品體系。隨著電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和社會環(huán)境的變化，這種模式的弊端日益顯現(xiàn)。

首先，是資源利用率低，建設(shè)成本高。無論是設(shè)備初始建設(shè)還是系統(tǒng)擴(kuò)容，運營商都要根據(jù)預(yù)期的最大業(yè)務(wù)容量來進(jìn)行規(guī)劃。由于不同廠商的硬件設(shè)備不能共用，導(dǎo)致每一類設(shè)備都有相當(dāng)大的冗余，設(shè)備和機(jī)房空間浪費嚴(yán)重。

其次，能耗居高不下，節(jié)能減排壓力大。按傳統(tǒng)電信設(shè)備的設(shè)計方式，無論電信業(yè)務(wù)量有多大，設(shè)備始終運行，導(dǎo)致其設(shè)備始終按最大容量耗電。

第三，維護(hù)復(fù)雜，升級擴(kuò)容代價大。電信設(shè)備的升級擴(kuò)容是比較復(fù)雜，需要專業(yè)人員參與，也會對業(yè)務(wù)運行產(chǎn)生影響。而且，廠商軟硬件的差異，給設(shè)備維護(hù)帶來很大工作量。

第四，新業(yè)務(wù)開發(fā)代價較大，業(yè)務(wù)創(chuàng)新困難。電信業(yè)務(wù)開發(fā)過程中需要考慮硬件開發(fā)、業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)、協(xié)議互通、可靠性和擴(kuò)展性，整個過程周期長，投入大。另外，電信網(wǎng)原有的一些成熟的業(yè)務(wù)能力不能復(fù)用，許多開發(fā)工作不得不重復(fù)進(jìn)行，制約了業(yè)務(wù)創(chuàng)新的步伐。

近幾年互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展十分迅猛，許多優(yōu)秀的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在探索中逐漸找到自己的解決辦法，這就是云計算。例如，Google采用分布式計算、分布式文件系統(tǒng)和分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)了在低成本設(shè)備上提供高可靠、大容量的存儲和計算能力；Amazon利用虛擬化技術(shù)出租自己冗余的設(shè)備資源獲取利潤；一些客戶關(guān)系管理(CRM)、企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)廠商在互聯(lián)網(wǎng)上推廣自己的軟件，用戶上網(wǎng)即可使用，達(dá)到了低成本高效率。

云計算逐漸走向成熟，雖然目前云計算還不夠嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范，但是它在互聯(lián)網(wǎng)的成功給電信領(lǐng)域帶來了新的思路和機(jī)遇。

2 云計算在電信領(lǐng)域的應(yīng)用模式

云計算是一種應(yīng)用模式，它涵蓋了多種技術(shù)，這些技術(shù)之間甚至有著較大的差別，但它們有著共同的特征：按需自服務(wù)、廣泛的網(wǎng)絡(luò)接入、資源池、快速彈性和服務(wù)的可度量[1]。這些特征符合電信網(wǎng)的需求，使電信網(wǎng)具有采用云計算技術(shù)的動力。

在云計算架構(gòu)中，有3種角色，分別是服務(wù)提供者、服務(wù)開發(fā)者和服務(wù)消費者[2]。電信網(wǎng)的主要角色是作為服務(wù)提供者為客戶提供云計算服務(wù)。另外，服務(wù)開發(fā)者也是非常重要的角色，運營商本身、獨立開發(fā)商和個人都可以成為服務(wù)開發(fā)者。

從服務(wù)類型的角度看，云計算有3種服務(wù)類型：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)。云計算服務(wù)提供商可以提供其中一種類型的服務(wù)，也可以同時提供多種類型的服務(wù)。對于電信運營商來說，根據(jù)不同的目的和需求可以采用不同的云計算服務(wù)類型。下面從服務(wù)類型的角度來看云計算在電信領(lǐng)域的應(yīng)用模式。

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施的云化改造

電信基礎(chǔ)設(shè)施包括服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等�；�礎(chǔ)設(shè)施云化改造就是通過云計算技術(shù)，將這些基礎(chǔ)設(shè)施由獨立的硬件設(shè)備轉(zhuǎn)化為資源池，資源池能夠被多個上層業(yè)務(wù)共享，由統(tǒng)一的管理平臺管理，這就是IaaS的概念。

將物理設(shè)備轉(zhuǎn)化為資源池主要通過虛擬化技術(shù)。虛擬化技術(shù)將CPU、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)帶寬等物理資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，使資源能夠按需地分配到各個虛擬機(jī)上。每臺虛擬機(jī)就像一臺獨立的物理服務(wù)器，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運行在虛擬機(jī)上，它們感知不到虛擬機(jī)與物理機(jī)的差別。

據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，采用虛擬化技術(shù)后，設(shè)備利用率能夠從10%提升到40%～60%，每用戶總成本下降52%，同時系統(tǒng)故障率和維護(hù)時間也大大下降[3]。成本下降主要來源于這樣幾個方面：

資源利用率的提高使物理設(shè)備投資降低。原有電信網(wǎng)中每臺設(shè)備都有固定用處，如數(shù)據(jù)庫服務(wù)器就不能用作會話服務(wù)器，即使CPU利用率不到10%，也只能空閑。采用虛擬化技術(shù)后，管理系統(tǒng)會將多個虛擬機(jī)遷移到同一臺物理上運行，資源利用率明顯提高，物理服務(wù)器實際需求量就會減少。

高效的資源調(diào)度使電力成本下降。由于虛擬機(jī)有在線遷移能力，電信業(yè)務(wù)也有著明顯的周期性。當(dāng)業(yè)務(wù)量下降時，管理系統(tǒng)會將更多的虛擬機(jī)調(diào)度到一臺物理機(jī)上運行，其它物理機(jī)可以停機(jī)以節(jié)省能耗。

虛擬資源與物理設(shè)備隔離，使設(shè)備維護(hù)成本下降。資源池的維護(hù)管理要比管理各種不同的硬件設(shè)備簡單的多，而且對資源池的擴(kuò)容和維護(hù)對業(yè)務(wù)沒有影響。

電信網(wǎng)的云化改造收益明顯，但改造的過程并不是簡單地將應(yīng)用遷移到云計算上。由于目前電信設(shè)備的整體架構(gòu)還是比較封閉的系統(tǒng)，設(shè)備廠商提供的整套設(shè)備軟硬件是不能分割的，設(shè)備無法共享，軟件也不能遷移，這些條件都與云計算資源池的概念相悖。因此，電信基礎(chǔ)設(shè)施的云化改造必將伴隨著電信設(shè)備架構(gòu)的變革。

圖1顯示的是傳統(tǒng)電信設(shè)備和云化改造后電信設(shè)備的比較，明顯的區(qū)別是傳統(tǒng)電信設(shè)備的物理設(shè)備由統(tǒng)一的資源池代替。

為了適應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施的云化改造，電信系統(tǒng)的設(shè)計和部署將會有如下變化：

軟件的功能分配、主備關(guān)系不依賴于硬件設(shè)備。傳統(tǒng)設(shè)備一般會確定機(jī)框里每塊處理板的功能，板卡之間的主備關(guān)系，甚至軟件模塊間通信也是以板卡位置為依據(jù)。這些依賴于硬件的因素都必須改造，取代軟件功能模塊間的邏輯關(guān)系。

系統(tǒng)的管理范圍和方式發(fā)生變化。硬件資源將不再分別管理，而是由云計算平臺統(tǒng)一管理。云計算平臺會屏蔽某些物理設(shè)備的變化，如升級、擴(kuò)容、故障切換等等，在必要時，云計算平臺會將資源池的事件上報給上層應(yīng)用，上層應(yīng)用會做出適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。