云网融合产业发展研究报告.pdf
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1、中国信息通信研究院云计算与大数据研究所中国信息通信研究院云计算与大数据研究所 2022021 1 年年 3 3 月月云网融合产业发展研究报告云网融合产业发展研究报告 (2022021 1 年)年)前前 言言 云网融合成为推动数字化转型的重要引擎。随着云计算产业的不断成熟,业务需求和技术创新并行驱动加速网络架构发生深刻变革,云和网高度协同,不再各自独立,云计算业务的开展需要强大的网络能力支撑,网络资源的优化同样要借鉴云计算的理念,云网融合的概念应运而生。同时,新基建对信息基础设施的定义强调了算力与通信网络基础设置的重要性,使得云网融合成为云计算领域的发展趋势,并深入到各行各业之中,创造出新的业务
2、体验、新的行业应用以及新的产业布局。从数字政务到智慧城市,从工业自动控制到农业智慧管理,云网融合的创新发展将打开千百行业的新发展空间,为政企转型和产业升级注入新的动力。本研究报告首先给出了云网融合的发展背景与基本概念,然后归纳出云网融合的应用场景与发展特点,并介绍了云网融合在不同行业的应用案例,最后对云网融合的未来发展进行了展望。目目 录录 一、云网融合产业发展背景.1 (一)多项政策驱动企业上云进程加速.1 (二)网络成为数字化转型新的挑战.2 (三)云网融合是企业数字化转型的重要支撑.3 二、云网融合典型应用场景.5 (一)混合云.5 (二)同一公有云的多中心互联.6 (三)跨云服务商的云
3、资源池互联.7 三、云网融合产业发展特点.9 (一)云网融合成为运营商业务拓展的主要方向,互联网云服务商着力发展云服务承载网的开放能力.9 (二)5G 商用加速云网融合向边缘侧拓展,分布式云成为云网融合应用的新形态.11 (三)云专网重要性凸显,专网专用成为服务商云网能力的重要差异点.13 (四)大型云交换中心或成为新型云网融合基础设施.15 (五)云网融合导致网络边界模糊,电信业务分类目录中尚无与其对应业务分类.16 四、云网融合典型应用案例.17 (一)国家政务服务平台.17 (二)郑大一附院远程医疗实践.20 (三)宁波港 5G 智慧港口.23 (四)知名摩托车企业数字化生产线.26 五
4、、云网融合发展展望.29 1 一、云网融合产业发展背景一、云网融合产业发展背景 (一)多项政策驱动企业上云进程加速 企业上云是企业顺应数字经济发展潮流,加快数字化、网络化、智能化转型,提高创新能力、业务实力和发展水平的重要路径。为更好推进企业上云工作,浙江、山东、广东、河南等省份陆续推出企业上云计划,国家也发布一系列政策加速企业上云进程:2015 年,国务院先后出台三项与云计算密切相关的政策文件,为云计算发展奠定了重要政策基础;中央网信办发布了关于党政部门云计算安全管理的文件,在政务云领域发挥重要影响;新版电信业务分类目录针对云计算业务形态,明确了互联网资源协作服务业务的概念,相关市场管理政策
5、相继配套出台。2017 年 4 月 17 日,工业和信息化部发布的云计算发展三年行动计划(2017-2019 年),提出以推动制造强国和网络强国战略实施为主要目标,以加快重点行业领域应用为着力点,以增强创新发展能力为主攻方向,全面提升我国云计算产业实力和信息化应用水平。2018 年 8 月 10 日,工业和信息化部发布推动企业上云实施指南(2018-2020 年),将企业上云的重要性提升到新的高度,截止至 2018 年 11 月,全国新增上云企业100 万家,形成典型标杆应用案例 100 个以上。2020 年 4 月 7 日,国家发展改革委、中央网信办联合发文,推进“上云用数赋智”行动。在企业
6、“上云”等工作基础上,促进企业研发设计、生产加工、经营 2 管理、销售服务等业务数字化转型。支持平台企业帮助中小微企业渡过难关,提供多层次、多样化服务,减成本、降门槛、缩周期,提高转型成功率,提升企业发展活力。多项政策的发布,将进一步驱动企业上云加速,也将推动云计算在企业生产、经营、管理中的应用广泛普及。图 1 我国云计算相关国家政策(二)(二)网络成为数字化转型新的挑战网络成为数字化转型新的挑战 在 5G 的规模商用以及新冠肺炎疫情刺激线上业务发展的双重作用下,千行百业对于企业上云的需求越发常态化,产业互联网正快速发展,在这个过程中,5G 深入贯穿到到各行业的生产环节,企业系统的数字化转型对
7、网络需求发生新的变化。首先是对网络大带宽、低时延的需求:原来企业内部局域网间的东西向流量变成企业到云之间南北向流量,要求广域链路具有局域网一样的网络延迟和带宽。例如办公系统、企业门户等上云,需要新增网络出口带宽,企业桌面云则需要低于 30ms 的时延;其次是对网络 3 快速部署开通的需求:由于快速变化的市场环境,企业应用对网络敏捷性提出更高的要求,需要随时随地、快速连接到云端平台,支撑业务的快速上线;最后是对网络的灵活性的需求:要求网络在使用的时候,可以根据用户的需求和实际业务状况随时对网络带宽进行调整。基于以上对网络的新需求,传统的网络连接已经不足以支撑行业的数字化转型,企业的信息化升级需要
8、云计算与网络间的高效协同做有力支撑。(三)云网融合是企业数字化转型的重要支撑 数字化转型已经成为国内企业的主旋律,并已经渗透到各个传统行业。数字化转型是利用数字技术,把企业各环节要素数字化,推动要素资源配置优化、业务流程生产方式重组变革,从而提高企业经济效率的过程,其中数字基础设施是生产工具,数据是生产资料为了顺应市场的发展变化、自身行业创新的需求以及竞争的压力。在数字化转型的过程中,越来越多的企业发现云计算和网络的高效协同不仅能够提高业务敏捷性,降低成本,拓展营收来源,实现业务增长,并且可以与自身行业深度结合,突破传统的行业业务模式。可以说,云网融合是云计算发展的趋势,并已经成为行业数字化转
9、型的基石。云网融合是基于业务需求和技术创新并行驱动带来的网络架构深刻变革,使得云和网高度协同、互为支撑、互为借鉴的一种概念模式,同时要求承载网络可根据各类云服务需求按需开放网络能力,实 4 现网络与云的敏捷打通、按需互联,并体现出智能化、自服务、高速、灵活等特性。云网融合从计算与联接两个方面满足企业数字化转型的需求。如前所述,企业数字化转型是一个长期的过程,从信息系统到核心系统上云,每个阶段会对云网融合产生不同的需求。如信息系统或企业外部系统上云依托基础云产品与传统网络连接就可以基本满足转型需求,但随着随着企业逐步将核心系统搬迁至云上,企业对系统上云后的性能、成本、能效有更高的要求,同时对如企
10、业通信,视频会议等ICT 服务也存在需求,这就要求云网融合提供云计算能力的同时,在专网的安全、可靠、高速等方面同样有极好的保障,并且可以支撑企业建立混合云、跨域连接等场景。因此企业数字化转型需要云计算能力与网络连接能力的双重支撑,云网融合对于企业数字化转型的作用是不可替代的。随着企业化转型进程的加速,从传统行业包括通信、能源、电力、工业和教育等,到新兴行业包括电商、直播等,云网融合将进不断下探到具体行业,并融合人工智能、大数据等技术实现企业信息技术软硬件的改造升级,创新应用开发和部署工具,加速数据的流通、汇集、处理和价值挖掘,有效提升了应用的生产率。云网融合改变了传统信息基础设施架构,加速了基
11、础设施的敏捷化,进一步提升了企业生产效能。5 二、云网融合典型应用场景二、云网融合典型应用场景 (一)混合云 混合云场景是指企业本地(私有云、本地数据中心、企业私有 IT平台)与公有云资源池之间的高速连接,最终实现本地计算环境与云上资源池之间的数据迁移、容灾备份、数据通信等需求。混合云场景下的互联互通同时要实现高质量,高稳定性,安全可靠的数据传输,并要保证网络质量稳定,避免数据在传输过程中被窃取。混合云作为云网融合方案中的重要应用场景,可定义如下主流的二种场景模型:1.本地计算环境(用户自有 IT 系统,监控中心,数据平台)与云上资源池的互联 2.本地数据中心(私有云)与云上资源池的互联 基于
12、以上两种连接场景,企业用户在构建混合云场景下的互联互通时,首先要实现企业内部的多个云之间的互联;其次是实现私有云和公有云之间的网络互通,让企业能够像使用自己的私网一样进行资源的弹性调度;最后是多个云之间的统一管理。从这个步骤中能够看到,打造云和云之间的互联网络,是重中之重。混合云服务商通常会通过高质量云专线和云专网的组合来保证混合云端到端的网络连接,这样既保证了网络的稳定、高速、安全,也可以避免绕行公网带来的网络质量不稳定问题,也可以免去数据在传输过程中被窃取的风险,6 同时能让企业使用正常公有云强资源的同时,通过本地数据中心保障核心数据安全。图 2 混合云场景(二)同一公有云的多中心互联 多
13、中心互联场景是指同一云服务商的不同资源池间的高速互联,解决分布在不同地域的云资源池互联问题。企业可通过在不同的资源池部署应用,来完成备份、数据迁移等任务。同一公有云的多中心互联是云网融合的一个典型场景。实际应用中,很多用户云主机的分布位置及区域可能因为业务关系、开通顺序而有差异,对于跨区域的云主机数据互访,主流的云服务商往往提供了 POP 点到 POP 点的传输服务,来达到公有云之间的数据交互。通过云服务商的云专网实现不同地域的 VPC 间私网通信,既可以解决绕行公网带来的网络稳定性问题,又可以避免数据在传输中安全性问题,同时又可以保证海量数据实时高速传输。跨地域的多中心云资源池互联是企业提升
14、业务能力的重要依托。现如今企业的用户和企业分支机构遍布全球各地,企业云上业PON城域MSTP/OTNIPRAN/PTN私有云云专网公有云私有云私有云公有云公有云 7 务应用需要多地部署或跨国部署等场景,要解决企业分支机构及用户就近快速实时访问和业务直连,同时实现 IT 资源全局统一优化管理和自动化敏捷交付。在当前业务国际化和云网融合的大背景下,快速构建适应业务需求的跨地域云网融合,实现分布在不同地域的多中心云上资源池间数据交互和 VPC 间高速互联,对企业用户来说可以很大的提升业务服务能力。图 3 同一公有云的多中心互联(三)跨云服务商的云资源池互联 跨云服务商的云资源池互联是指不同的云服务商
15、的公有云资源池间的高速互联。该场景解决来自不同厂商公有云资源池互联问题,最终实现跨云服务商跨云资源池的互联。跨云服务商的云资源池互联也叫多云互联。8 云计算经过十年的发展,已经进入包含私有云、公有云、混合云和各种异构资源的多云时代。根据 RightScale2019 年最新的调查报告,已经有 84%的企业采用了多云,多云必将成为企业未来的首选,其中企业将部分业务分别部署在两个或多个不同的公有云服务商平台上也已经成为越来越多中大型企业的部署方式,因此能够统一管理多云环境的多云管理平台必将成为企业的刚需,在管理端企业开始利用云管平台进行多云管理外,多云之间的网络仍然制约着多云环境的管理。跨云服务商
16、的云资源池互联是满足企业多云需求的重要支撑。在该场景下,网络服务商依托于自身的网络覆盖能力,将不同的第三方优质公有云资源接入到自身网络之中,最终形成一种网络资源与公有云资源互相补充的合作伙伴模式。网络资源是跨云服务商的云资源池互联场景的核心部分,即提供网络资源的网络服务商需要根据各云服务商的数据中心、POP 点部署位置,在光缆资源、云连接节点、光纤基础设施等网络资源上做到全方位地覆盖,以提供端到端的服务质量保证和快速开通能力。同时,网络服务商的各云连接节点需要具备与各类云服务商 DCN 网络的自动对接开通能力。在通过网络服务商云专网为跨云服务商构建异构多云资源池的同时,企业站点需要灵活访问部署
17、在不同云上的系统和应用。需要网络提供一线灵活多云访问能力,即企业终端只需申请一根专线,9 在不需要任何手动切换的情况下,通过各种接入方式接入云专网,云专网根据终端访问目的地灵活调度到不同的云资源池,企业侧不需要感知网络细节和云端应用的具体部署位置。图 4 跨云服务商的云资源池互联 三、云网融合产业发展特点三、云网融合产业发展特点 (一)云网融合成为运营商业务拓展的主要方向,互联网云服务商着力发展云服务承载网的开放能力 云网融合概念近几年由基础运营商提出并发展起来,而基础运营商的发展模式及竞争关系又延缓了云网融合市场化与商业化的进程,现阶段云网融合产品从聚焦在同一个公有云节点之间的访问或是访问某
18、一个公有云服务,逐步拓展形成一个一体化、跨多云、多运营商及异构环境下的传输。依靠网络优势,运营商均积极开展云网融合的实践,以期可以取得突破。国际方面,AT&T 推出 NetBond,主要为用户提供更多的云端连接方式,目前“NetBond for Cloud 计划”已经有了超过 20 个云服接入云服务商B云专网云服务商C云服务商A云服务商D云服务商E云服务商F云服务商G 10 务提供商的 125 个云服务,主要的提供商有 AWS、IBM、Equinix 和Microsoft Azure。国内方面,电信、移动、联通均在开展云网融合的建设。以中国移动为例,中国移动构建“N+31+X”全网资源布局体系
19、,打造遍布全国各地市的数据中心资源分布体系,为云网融合业务的开展提供了有力支撑,也是其相对于其他云服务商的巨大优势,移动云资源已经从规划到启动阶段,云改后的首批建设将集中在 5-6 个节点,增加数万台服务器,其基础资源建设的力度远超其他服务商,预计 2020 年之前基本上可以完成覆盖全网 31 个省的云基础设施建设。在技术方面,国内外电信运营商均在大力进行软件定义网络的建设,以增强网络的灵活性和可管理性。并通过云网融合在提供差异性服务的同时,增强运营商自身在云主机、云存储、CDN 等方面的竞争力。互联网云服务商重点增强数据中心间互联能力,其云服务承载网具备进一步开放的能力。云网融合通过专用网络
20、连接云或数据中心,云计算在发展过程中,无论是云服务商的自身业务,还是客户的应用需求,均需要高效、可靠的专用网络进行支撑。因此,私有广域网的重要性日益提升。当前,包括 Google、阿里云等业界领先的云服务商均在进行私有骨干网的建设。Google 已经建成 B4 网络,用以连接其分布于全球不同地区的数据中心。根据公开资料,B4 网络采用软件定义网络进行实现,建设水平相对较高,且在流量调度等方面已经发挥重要作用。阿里云于 2017 年底,发布云骨干网,致力于打造具有企 11 业级规模和通信能力的智能云上骨干网络。由于政策监管的差异,Google 的 B4 网络以自建基础设施为主,而阿里云主要依靠国
21、内运营商的网络资源。目前,云服务商骨干网建设仍然以公司内部不同区域的云间互联为主,其建设目标主要是通过私有骨干网增强云服务的竞争力。同时,企业的私有云、分支机构等可以通过 CPE 设备连接私有云骨干网的 POP 点。尽管当前云服务商的私有骨干网仍未对外开放,但其已具备进一步对外开放网络互联的能力。(二)5G 商用加速云网融合向边缘侧拓展,分布式云成为云网融合应用的新形态 随着 5G 商用化部署,如何利用云计算技术实现对 5G 网络架构的优化和改造,同时基于超高带宽、超低时延和大连接的需求,业务服务如何实现定制化和行业化,成为 5G 时代网络和业务的服务化结构关注的焦点。云网融合拓展至边缘侧,5
22、G 行业用户将基于分布式云架构接入网络。5G 网络具有高带宽、低时延、海量连接等特性,将加速工业互联网、物联网、AR/VR、自动驾驶等多种行业应用的发展。目前,此类行业应用的核心模块都已完成中心云计算平台的部署阶段,随着 5G网络促使无线接入侧能力大幅提升,边缘侧业务场景逐渐丰富,行业应用也将根据流量大小、位置远近、时延高低等需求,拆分为核心和边缘模块进行部署,驱动云计算从中心化架构向分布式架构扩展,形 12 成分布式云新模式。分布式云一般根据部署位置的不同、基础设施规模的大小、服务能力的强弱等要素,分为三个业务形态:中心云、区域云和边缘云。中心云主要存储大规模数据,并进行全局算力管理和流量调
23、度;边缘云构筑在网络边缘处(通常部署在接入机房、汇聚机房、地市核心机房等位置),为边缘侧提供实时算力支持、初步处理数据;区域云位于中心云和边缘云之间,根据用户实际需要进行部署。云网边一体化能力成为云服务商的重点布局方向。基于以上描述,云网融合的范围不再局限于中心云或区域云之间的网络协同,边缘侧云网融合同样是云网融合的重要发展方向,云网边一体化基于云、网、边等基础设施和技术,为企业用户提供端到端的云计算和网络资源整合的服务产品,同时在边缘侧实现本地分流、虚拟资源服务、5G 网络能力开放等综合服务的能力。边缘侧的云网融合是 5G 网络赋能各行业应用的关键平台。将网络能力转化为软件能力,赋能给各行业
24、应用,是接入侧软硬件设备云化的主要目标,也是云网融合通过边缘云进行赋能的重要体现。一是一是应用方面,应用方面,5G 网络依托基于虚拟化或容器技术的 MEC 边缘云平台,开放通用能力接口,实现多样化行业应用的开发部署和运维运营,并通过无线 API 实现移动网络与业务服务器之间的信息交互;二是数据二是数据方面,方面,5G 网络依托 MEC 边缘云平台,实时处理海量设备接入数据,并统一存储。例如,在高清视频、AR/VR 等对流量带宽要求较高的场景,MEC 边缘云实现业务本地分流,避免流量回传造成的网络拥塞,从而 13 提升用户访问的响应速度和成功率;在自动驾驶、工业控制、远程医疗等对可靠性和时延要求
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