软件定义的 WAN 为 5G 世界重塑边缘网络

May 15, 2019 Brandon Lewis

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5G 网络将为消费者用例提供增强型移动宽带 (eMBB) 连接,为工业部署提供超可靠的低延迟通信 (URLLC),为物联网提供大规模机对机通信 (mMTC)。

属于这把大伞范围内的应用程序似乎涵盖了一切:增强和虚拟现实、实时翻译服务、自动驾驶车辆网络、无处不在的环境感知(图 1)。

5G 用例
图 1. 5G 将支持企业、消费者和各行业领域的各种不同应用和用例。(资料来源:Ericsson)

边缘网络必须能够以最低的延迟和最高的吞吐量支持所有这些流量类型。在许多情况下,那些希望支持通过 5G 技术实现的新应用程序和服务的企业,还需要使用移动边缘计算 (MEC) 功能来改造其基础设施。

5G 对企业的影响

例如 Citrix 这样的公司展示了 5G 给现代企业带来的机遇和挑战。

一方面,该公司提供数字工作区解决方案,使其客户能够通过虚拟在线应用程序和桌面环境协同工作。另一方面,它为医疗、制造和金融服务等市场的客户提供智能交通管理、负载平衡和防火墙等网络基础设施服务(图 2)。

为 5G 做好准备
图 2。像 Citrix 这样的企业软件公司必须为 5G 做好准备。(资料来源:Citrix Systems, Inc.

随着 5G 网络的上线,用户不仅会对工作区解决方案中的延迟容忍度降低,而且还会期望在其在线协作环境中融合更多的高带宽功能。此外,网络服务产品必须不断发展,以支持众多受 5G 影响的行业、客户及其应用程序的可靠性和服务质量 (QoS) 要求。

提供这样的性能意味着在边缘需要更加智能。但是,要继续以可持续、可扩展的方式提供软件解决方案和服务,就不能为每个用例和部署场景利用专用的硬件设备,否则,这样的成本和复杂性是像 Citrix 这样的公司无法承担的。

相反,这类企业希望通过软件定义的基础设施(如 SD-WAN)来支持 5G 要求。(有关详细信息,请阅读 “SD-WAN 和 uCPE:简介”。)

SD-WAN 和 uPCE 提高了可扩展性

就像数据中心的软件定义网络 (SDN) 一样,软件定义广域网依赖于基于软件的控制器,而不是专门的硬件来传送网络上的流量。因此,工程师可以使用通用硬件和软件为不同的 5G 流量设置服务级别协议 (SLA)。

对于 5G 部署来说,同样重要的是 SD-WAN 可以利用标准硬件基础设施。这些通用平台称为通用客户终端设备 (uCPE),可根据需要提供多核网络处理器、充足的存储和内存、足够的网络端口以及硬件加速的安全机制。

但 uCPE 的秘密是使用英特尔® VT 等虚拟化技术,使得系统上的每个内核都能作为单独的网络设备发挥作用。例如,四核系统可以将两个内核分配给网络编排和管理,第三个分配给防火墙或负载平衡,然后将第四个留给客户应用程序。

其结果是一个高度集成的系统,只受可用内核数量的限制,从而降低了测试、管理和维护多个硬件设备的总拥有成本 (TCO)。

除了节省成本之外,对于 Citrix 这样的公司尤其重要的是,基础设施与已经部署在数据中心环境中的没有多大不同。

uCPE 系统是为在客户设施或小型分支机构本地使用而设计的,因此它本质上是智能向边缘的架构转移(图 3)。这意味着与此相关的 5G 网络、应用程序和服务可以获得更高的性能,从而确保最高的吞吐量和最低的延迟。

通过 5G 网络连接的 SD-WAN 架构
图 3。SD-WAN 架构允许企业通过5G 网络连接将云智能转移到小型办事处或分支机构。(来源:NETSCOUT

对于软件供应商,在 5G 这个从边缘到云的连续统一体中,一致的硬件基础设施也意味着有极大的可扩展性。

通往 5G 和移动边缘计算

虽然各组织开始围绕边缘网络的 uCPE 硬件进行标准化,但在性能、安全性和 I/O 方面仍然需要可扩展性。为了满足这些要求,英特尔®CASwell, Inc. 等合作伙伴提供了一系列 uCPE 设备解决方案。

例如,要求苛刻的企业部署可以利用基于英特尔® 至强® D2100 处理器的 CASwell CAR-3080 网络设备,该设备具有多达 16 个内核、40 千兆以太网支持和多达 40 个通过网络模块的以太网端口(图 4)。作为首批经过验证的英特尔® uCPE 精选解决方案之一,CAR-3080 的预认证结果是,可以为利用多个高吞吐量应用程序或服务的设施提供提供 100% 线速数据包处理性能和 100 Gbps 加密。

适用于 uCPE 的 CAR-3080
图 4. CAR-3080 是首批经过验证的英特尔® uCPE 精选解决方案之一。(来源:CASwell, Inc.)

只需进行极少的软件集成测试,利用英特尔 uCPE 精选解决方案(如 CAR-3080)的网络运营商和服务提供商就可以采用该技术。他们还得到保证,在扩展基础设施以满足未来的网络需求时,将有兼容的方案备选。

另一方面,基于多核英特尔凌动® C3000 服务器 SoC 的 uCPE 解决方案可提供适当的价格、功耗和无风扇性能组合,以满足小型办事处的大多数入门级需求。CASwell CAD-0263 就是这样一个白盒设备,它提供 4 到 16 个内核、英特尔® QuickAssist 技术 (Intel® QAT)、多个以太网端口以及对 LTE 和 Wi-Fi 模块的支持(图 5)。

CAD-0263 支持无风扇操作
图 5. 基于英特尔凌动® C3000 的 CAD-0263 支持无风扇操作。(来源:CASwell, Inc.)

面向当今企业的 5G 基础设施支持

虽然 5G 规范的首批 eMBB 元素刚刚得到 3GPP 的批准,但是它们在现有企业应用程序中的优势已经很明显。例如,1 Gbps 数据传输速率和对更高连接密度的支持等功能对视频会议、虚拟化环境等用例具有明显的影响。

但是,eMBB 的功能肯定会带来新的应用程序和服务,更不用说该标准后续将要带来的突破性发展和机对机通信了。越临近这些趋势得到认可,部署这类基础设施的竞争就越激烈。

现在,SD-WAN 和 uCPE 为实现这样的基础设施提供了一种方式,并能为软件供应商提供灵活性,为服务提供商提供经济性。等待有什么用?

作者简介

Brandon Lewis

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

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