云计算在电信领域的应用

摘要:电信运营商面临着节能降耗、提升服务质量和业务创新的压力，云计算技术的出现为解决这些压力提供了新的思路。在基础设施层面，采用虚拟化技术能够有效提高资源利用率，提高系统的可伸缩性和可用性；在开发平台层面，电信网能够开放自身业务能力，为业务创新提供支持；在业务层面，电信网能够以服务的形式提供各类软件，开拓电信业务的范围。云计算同时也会带来安全、管理和标准等方面的问题，这些问题需要在发展中逐步解决。

关键字:云计算；虚拟化；基础设施即服务；平台即服务；软件即服务；资源池；

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.

英文关键字:cloud computing; virtualization；IaaS；PaaS；SaaS；resource pool;

1 电信领域面临的问题和机遇

电信网络发展到今天，已经日益复杂和庞大。而电信网的建设模式并没有根本的变化，各个电信设备厂商根据业务需求设计自己的解决方案，采用专用的软硬件和管理系统，不同厂家设备之间通过标准协议互通。在这种模式下，形成了开放标准下封闭的产品体系。随着电信网络的发展和社会环境的变化，这种模式的弊端日益显现。

首先，是资源利用率低，建设成本高。无论是设备初始建设还是系统扩容，运营商都要根据预期的最大业务容量来进行规划。由于不同厂商的硬件设备不能共用，导致每一类设备都有相当大的冗余，设备和机房空间浪费严重。

其次，能耗居高不下，节能减排压力大。按传统电信设备的设计方式，无论电信业务量有多大，设备始终运行，导致其设备始终按最大容量耗电。

第三，维护复杂，升级扩容代价大。电信设备的升级扩容是比较复杂，需要专业人员参与，也会对业务运行产生影响。而且，厂商软硬件的差异，给设备维护带来很大工作量。

第四，新业务开发代价较大，业务创新困难。电信业务开发过程中需要考虑硬件开发、业务逻辑开发、协议互通、可靠性和扩展性，整个过程周期长，投入大。另外，电信网原有的一些成熟的业务能力不能复用，许多开发工作不得不重复进行，制约了业务创新的步伐。

近几年互联网发展十分迅猛，许多优秀的互联网企业在探索中逐渐找到自己的解决办法，这就是云计算。例如，Google采用分布式计算、分布式文件系统和分布式数据库技术实现了在低成本设备上提供高可靠、大容量的存储和计算能力；Amazon利用虚拟化技术出租自己冗余的设备资源获取利润；一些客户关系管理(CRM)、企业资源规划(ERP)厂商在互联网上推广自己的软件，用户上网即可使用，达到了低成本高效率。

云计算逐渐走向成熟，虽然目前云计算还不够严谨和规范，但是它在互联网的成功给电信领域带来了新的思路和机遇。

2 云计算在电信领域的应用模式

云计算是一种应用模式，它涵盖了多种技术，这些技术之间甚至有着较大的差别，但它们有着共同的特征：按需自服务、广泛的网络接入、资源池、快速弹性和服务的可度量[1]。这些特征符合电信网的需求，使电信网具有采用云计算技术的动力。

在云计算架构中，有3种角色，分别是服务提供者、服务开发者和服务消费者[2]。电信网的主要角色是作为服务提供者为客户提供云计算服务。另外，服务开发者也是非常重要的角色，运营商本身、独立开发商和个人都可以成为服务开发者。

从服务类型的角度看，云计算有3种服务类型：基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)。云计算服务提供商可以提供其中一种类型的服务，也可以同时提供多种类型的服务。对于电信运营商来说，根据不同的目的和需求可以采用不同的云计算服务类型。下面从服务类型的角度来看云计算在电信领域的应用模式。

2.1 基础设施的云化改造

电信基础设施包括服务器、存储系统、网络设备等。基础设施云化改造就是通过云计算技术，将这些基础设施由独立的硬件设备转化为资源池，资源池能够被多个上层业务共享，由统一的管理平台管理，这就是IaaS的概念。

将物理设备转化为资源池主要通过虚拟化技术。虚拟化技术将CPU、内存、存储、网络带宽等物理资源进行统一管理，使资源能够按需地分配到各个虚拟机上。每台虚拟机就像一台独立的物理服务器，操作系统和应用程序运行在虚拟机上，它们感知不到虚拟机与物理机的差别。

据相关资料统计，采用虚拟化技术后，设备利用率能够从10%提升到40%～60%，每用户总成本下降52%，同时系统故障率和维护时间也大大下降[3]。成本下降主要来源于这样几个方面：

资源利用率的提高使物理设备投资降低。原有电信网中每台设备都有固定用处，如数据库服务器就不能用作会话服务器，即使CPU利用率不到10%，也只能空闲。采用虚拟化技术后，管理系统会将多个虚拟机迁移到同一台物理上运行，资源利用率明显提高，物理服务器实际需求量就会减少。

高效的资源调度使电力成本下降。由于虚拟机有在线迁移能力，电信业务也有着明显的周期性。当业务量下降时，管理系统会将更多的虚拟机调度到一台物理机上运行，其它物理机可以停机以节省能耗。

虚拟资源与物理设备隔离，使设备维护成本下降。资源池的维护管理要比管理各种不同的硬件设备简单的多，而且对资源池的扩容和维护对业务没有影响。

电信网的云化改造收益明显，但改造的过程并不是简单地将应用迁移到云计算上。由于目前电信设备的整体架构还是比较封闭的系统，设备厂商提供的整套设备软硬件是不能分割的，设备无法共享，软件也不能迁移，这些条件都与云计算资源池的概念相悖。因此，电信基础设施的云化改造必将伴随着电信设备架构的变革。

图1显示的是传统电信设备和云化改造后电信设备的比较，明显的区别是传统电信设备的物理设备由统一的资源池代替。

为了适应基础设施的云化改造，电信系统的设计和部署将会有如下变化：

软件的功能分配、主备关系不依赖于硬件设备。传统设备一般会确定机框里每块处理板的功能，板卡之间的主备关系，甚至软件模块间通信也是以板卡位置为依据。这些依赖于硬件的因素都必须改造，取代软件功能模块间的逻辑关系。

系统的管理范围和方式发生变化。硬件资源将不再分别管理，而是由云计算平台统一管理。云计算平台会屏蔽某些物理设备的变化，如升级、扩容、故障切换等等，在必要时，云计算平台会将资源池的事件上报给上层应用，上层应用会做出适当的响应。

作者：马苏安   来源：中兴通讯技术——第4期 总第93期