私有云在移动通信网络应用的研究

◆项 昆



私有云在移动通信网络应用的研究

◆项 昆

(中国移动通信集团上海有限公司 上海 200233)

现代社会的发展，使计算机通信技术在人类社会中使用的越来越多，发展的也越来越快。计算机的发展衍生出一系列新的技术，包括云计算、云存储、SDN等技术。互联网行业快速发展使传统的通信行业面临技术转型，私有云技术在移动通信行业中得到应用并将在增值业务、IT应用、IDC等的应用逐步扩展到核心网、数据网。私有云的应用成为运营商网络发展不可忽视的一部分。本文主要分析私有云在移动通信网络中的应用，对私有云架构进行研究，然后对私有云在通信行业网络的应用中需要重点解决的技术问题进行分析。

私有云；虚拟化；虚拟网络；统一存储；SDN

0 引言

互联网时代的快速发展使得通信行业从语音经营发展为流量经营。在技术上，核心网从传统的信令网发展成新一代IP承载网，而数据网从以短信、彩信为主的运维逐步抓变成GPRS流量运维为主。运营商网络逐步向数字化转型，低成本高效的建设网络、灵活快速部署业务已经成为运营商发展的必经之路，而传统的 CT 技术架构很难满足这一需求。

1 移动通信网络的特点及面临的问题

为了满足市场需求，各通信运营商不断扩充网络规模，推出新的业务系统，每年都会存在一些业务系统根据业务量的增长进行膨胀性扩充，而一些因业务方向转型造成的业务量下滑的业务系统则呈现负增长趋势。所以定期都会进行不同程度的业务扩容、业务下线。由于各个系统独立管理，资源得不到共享造成资源变更灵活性较差，利用云平台网络可解决这一问题，当增加或缩减单套系统网络规模时灵活可控，资源也得到了共享，提高资源整合管理和利用率。另外，业务上线扩容成本高、周期长。运营商网络各系统一般采取条线性管理，当需要新增加业务或者老旧业务扩容时需要进行项目立项、采购、订货、安装放线、业务软件安装调试、测试、试运行、资产申请等环节，延长了项目建设周期。而私有云的建设能简化工程流程，缩短业务规模变更时间。

2 私有云在通信运营商中的应用

目前，私有云已经在各大运营商的增值业务、IDC、IT支撑等网络中得到应用，之后还可扩展到核心网、数据网中逐步应用起来，打破传统的网络线条化维护管理。目前，在运营商私有云的建设上以增值业务等灵活性强的业务为主，构建私有云架构能有效缩短业务系统建设周期，节省硬件资源成本，对业务安全性进行统一把控。

私有云的设计主要从稳定性、可扩展性、容错性三方面考虑。稳定性在系统的运行中至关重要，虚机、存储、网络的稳定及计算节点之间的稳定直接影响业务系统的稳定运行，影响用户感知。可扩展性通常指在保证业务在线的情况下，包括虚机、网络、存储的资源可扩展。容错性的前提是具备良好的设备冗余性，在虚机或存储发生故障时可实现自动化的迁移。

私有云的架构如图1所示，通过虚拟化软件对物理设备：服务器、网络设备、存储设备的虚拟化使其成为虚机化的设备；通过接口将虚拟化设备整合为资源池进行统一管理，包括监控、分析、资源的自动调度等任务。接入负载均衡、中间件应用、大数据分析等应用实现各业务的底层应用服务，上层的设计由业务系统根据业务需求安装以实现对外应用服务。

运营商可以分阶段引入私有云能力。随着私有云技术的不断发展，可以逐步将业务应用从传统的物理环境迁移至私有云的环境。基础设施能力阶段划分正在以一种务实的思路来部署企业私有云。因此必须确定优先级分阶段引入到虚拟化的环境，同时继续支持传统的环境。

图1 私有云的架构图

3 私有云建设中需解决的技术问题

3.1云网络

网络是私有云平台的通道，统一的网络资源、网络管理可打破原有一套系统一套网络设备的规模，使资源合理利用，有效减轻经济及人工成本，加强网络安全性管理。在建设初期可以考虑物理网络设备和虚拟网络相结合的方式，在维持现有网络环境的基础上，将虚拟化网络逐步替换物理的实体网络设备，使业务能够平稳的过度到新的虚拟化网络。同数据中心实现软件定义防火墙、虚拟三层交换机。实现虚拟三层交换机最大的优势在于可以解决网路上的环路问题。跨数据中心的网络互联则可以通过大二层网络打通技术实现。

3.2存储解决方案

结合通信行业特点及成本因素综合考虑，如果在使用统一存储系统可将存储通过SAN、Iscsi的方式映射给云平台，云平台再将存储通过共享盘的形式划分到虚机，这样的好处就是利旧资源节省成本，共享盘而非裸盘的形式便于云平台存储盘管理，监控，易于业务故障迁移。如果现有网络机构无统一的存储设备也可考虑通过软件定义来解决存储，这也是当前存储发展趋势。将n台带有闪存盘、SSD盘或机器盘的物理X86服务器放置在一起，通过虚拟存储软件将这些硬盘管理起来形成虚拟化存储设备，通过虚拟化软件接口和虚机、虚拟网络连在一起构成整个虚拟化环境。

3.3备份管理

通过专用的备份软件或者备份一体机实现云平台业务备份。其中最重要是数据库和操作系统，数据库可以通过全量备份、增量备份、文件备份和日志备份进行，而虚机的操作系统可以通过备份软件定时调用虚机快照的功能定时备份到带库或者存储设备。无论是数据库的备份还是虚机操作系统的备份都建议使用光纤而非以太网进行。这样的好处就是不占用业务带宽。

3.4安全管理

虚拟化平台的安全包括虚机内的安全，虚拟化平台的安全，可以通过在网络设备中对流量进行牵引，通过策略进行流量过滤，在虚机进行安全加固实现。还要对用户接入权限进行管理以及在应用层加强监管、使用加密的格式进行传输。

3.5故障分析

有业务就会有故障，故障的分析在运营商网络中至关重要，直接影响业务使用及用户感知。云平台虚机的故障分析和物理机有所差异，要在云平台设计的时候，综合考虑系统架构并制定故障应急方案、部署冗余环境、避免出现单节点、单机情况。建议在云平台虚机集群中部署虚机探针等故障分析设备，在故障时对虚机进行流量抓包分析。做到云平台管理、分析、故障处理相统一。

4 结束语

私有云在通信网络的应用需要经历从增值业务、IT应用、IDC逐步扩展到核心网的一个过程。从服务器虚拟化，逐步实现存储的虚拟化，网络的虚拟化发展。在技术发展的任何一个环节都要保证现有网络的稳定、安全过渡。私有云的应用使移动通信网络结构及管理手段都发生了变化，缩短了网络工程的周期，同时使网络资源调整更灵活、快捷。提高了资源利用率，降低了成本。当然，云平台的发展还要经历了一个过程，对于运营商来说，应结合自身网络特点及运营机制，把现有业务、网络和将云平台相结合，利用运营商特有的网络运营能力和业务网络资源，分阶段将云平台的发展落地实施，推动自身技术转型。

[1]张杨娟.运营商私有云平台建设探究[J].电信工程技术与标准化，2016.

[2]钱宏蕊.云计算技术在移动通信运营商的落地应用.电信工程技术与标准化，2009.

[3]常海防.运营商私有云架构设计及IT系统整合策略浅析. 移动通信，2014.

[4]唐伟侠.移动通信发展的现状及未来趋势研究.硅谷 Silicon Valley，2014.

[5]应江勇.我国电信运营商私有云发展思路及技术方案剖析.移动通信，2012.

[6]赵立川.私有云在医院信息化中应用的探讨.中国卫生产业，2015.

[7]张万潮.私有云在高校机房管理中的应用.电脑知识与技术，2012.