面向5G物联网的可自定义编程组网的边缘网络解决方案--控制网



面向5G物联网的可自定义编程组网的边缘网络解决方案
企业: 日期:2020-07-29
领域:人机界面 点击数:210

01目标和概述

1.1 挑战

5G时代边缘计算网络服务,面临大量新的挑战,包括:

(1)网络延迟仍待解决

5G只解决网络接入的问题,未解决城域网络和骨干网络带宽和延迟问题,因此节点间的通信仍旧面临阻塞、抖动等网络问题。

(2)过多物联网设备抢占带宽资源

大量5G智能终端和物联网终端的连接势必造成带宽资源的抢夺。

(3)跨基站/设备通信质量有待提升

5G只解决一个基站下物联网设备间的网络通信,而跨基站物联网设备间、与边缘计算节点间、与云计算节点间的网络通信质量没有保障。

(4)传输安全性有待加强

5G和物联网应用更多的是机器设备的数据传输,其中包括采集隐私数据的传输、应用控制指令传输等,因此5G和边缘计算都没有解决安全传输问题。

(5)设备/节点通信管理模式有待优化

5G网络下物联网终端和边缘计算节点将出现几十倍的增长,无论对设备和节点的管理还是其网络通信的管理必须通过云化管理方式。

(6)全球化能力仍不足

中国5G技术处全球领先水平,因此中国的5G应用也将全球化,作为5G和边缘计算产业链中的企业,尤其是网络服务企业需要具备全球网络服务能力。

1.2 方案概述

视界云边缘网络服务(VDN-ENaaS),继承了云计算中“网络即服务”的理念,以边缘网络节点为核心,通过边缘网络系统软件与边缘节点的计算资源、存储资源和网络资源结合,构建了一个承载在物理互联网络上的,跨域跨运营商的全球虚拟网络,可以支持客户在任意多个接入网络的终端之间进行安全、高速、低延迟的数据传输,所有服务即买即用、按需使用、按实际使用量付费。

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1.3 功能实现

(1)全应用层协议支持

支持所有TCP/IP层以上通信协议,常见应用层协议有:

· 文件传输 HTTP/FTP/HTTPS;

· 视频 RTMP/HDL/HLS;

· 邮件 SMTP/POP3;

· 域名解析 DNS/DHCP;

· 数据库连接。

(2)支持各种类型终端接入

支持所有基于Linux内核的终端接入,接入形式包括:SDK/软件集成/硬件集成。

(3)支持数据完整性校验

通过MD5对传输两端数据文件进行校验,保证数据完整性。

(4)支持安全传输

建立私有安全传输通道,保证通道安全性;利用多网穿透特性,可保证传输两端隐藏在内网,避免成为网络攻击目标。

(5)支持多网穿透

支持NAT穿透,可在多网环境下穿透一切网络域限制进行通信。

(6)支持P2P&P2N

支持点到点数据传输,同时支持一点到多点广播式数据传输。

(7)支持智能路由

当传输两端连接链路收到阻塞时,可自动根据VDN-ENaaS网络内边缘节点构成的最优路径生成新路由表,保证传输质量。

02解决方案介绍

2.1 产品架构

VDN-ENaaS的产品架构主要包括业务系统(VDN-ENBS)和传输系统(VDN-ENDS)两大组成部分,其中业务系统主要面向客户业务应用,可支持客户或技术运维通过云化控制台,远程管理控制VDN-ENaaS网络,支持包括添加文件源服务器、目标服务器,配置传输任务,查看任务状态等功能。

传输系统由终端、边缘节点及部署运行的软件系统组成,管理维护各个URoute服务器,以及路由表,需要针对大宽带的传输做优化,而不是优化rtt。传输系统支持选择空闲时间,进行大数据传输,以复用带宽;支持根据客户配置,选择合适的中转服务器;支持一对多的场景中,中间缓存服务器的设置,提高传输效率;支持对大文件进行切片,并在目标端再组合,进行MD5验证保证数据一致性。

VDN-ENaaS的其他系统组件还有:

(1)TransTunNat:端到端高速传输组件,支持NAT穿透、集成了URoute等;

(2)URoute:应用层路由系统;

(3)UFileTransfer:超大文件缓存系统,为支持一到多传输基本组件;

(4)UFileCache:文件传输缓存系统,为支持一到多传输基本组件;

(5)任务管理:任务|消息通信组件; 

(6)控制台:客户界面控制Portal系统。

2.2 方案优势

(1)从点、线进化到面的新一代网络技术

传统网络技术,包括IDC、CDN、MPLS、IP-SEC、SD-WAN等,都是依赖网络中“节点技术”和“专线技术”解决互联网络中的数据传输问题,不可避免的会过度依赖单点、地域网络、骨干网络、运营商网络管控、地域网络管控的基础服务能力。视云VDNENaaS采用边缘计算技术,通过软件系统与边缘节点的结合,构建了一个基于“面”的一体化网络,它承载在物理互联网络上,能够跨域跨运营商进行对等通信,能够解决传统网络技术无法解决的问题,是最新一代网络技术的代表。

(2)具备无限的扩展空间

VDN-ENaaS是基于边缘计算网络侧构建的“柔性网络”,网络架构具有极强的延展性,在任意级别的边缘节点(例如国内省级、地市级、区县级、社区级、基站级),只要进行设备初始化和自动化部署,获得接入授权后,即可接入VDN-ENaaS。该特性VDN-ENaaS可以随时随地根据业务需要扩展边缘网络空间,从而使VDN-ENaaS能够更靠近用户边缘,更可靠更安全,同时能够让客户自定义接入边缘网络,并在应用场景内自定义组网。

(3)服务模式灵活、结构可靠、质量稳定

VDN-ENaaS可支持多种类型终端接入和使用,只需获得授权码即可“即插即用”,服务模式灵活可以适应在多种应用场景下的需求变化,可以说只要接入公共互联网络的环境下,VDN-ENaaS可以支持任意类型的应用接入和使用。

此外,VDN-ENaaS采用的柔性网络技术和智能路由技术,可以使整个边缘网络具有极强的可靠性,任意边缘节点和网络链路出现故障或者被攻击,VDN-ENaaS都能够自动摘除相关“点与线”,并在边缘网络内全网播报,使其他边缘网络服务不受影响,保持稳定的服务质量。

(4)支持几乎所有模式的网络通信应用

VDN-ENaaS的数据通信组件构建在TCP/IP层,与应用层通信无关,因此可以支持任意应用层协议。该特性使VDN-ENaaS可以支持几乎所有模式的网络通信应用,包括流媒体直播、动态编码、视频会议、HTTP传输等。

(5)通信信令与数据传输具备极高的安全等级 

VDN-ENaaS通过特殊加密的通信协议和安全的授权接入机制,构建了整个边缘网络,使整个边缘网络内的通信信令和数据传输具有极高的安全性,无法被直接拦截和破解。

传统数据传输安全方案需要对即将传输的数据进行加密,接收方接到文件后再进行解密,该方案仅解决了数据储存的安全问题,但数据传输的安全问题未解决,同时还会引发发送接收端加解密时间和算力损耗问题,以及密匙传输的安全问题。VDN-ENaaS在传统数据传输安全方案的基础上,通过构建加密通信协议的方式,在数据传输的数据包上进行加解密,最大程度提升了在公共互联网进行数据通信的安全性。

03代表性和推广价值

3.1 应用情况及效果

2018年10月视界云开始着手研发,目前已经攻克了包括边缘云管理系统、边缘网络传输系统、终端SDK、智能路由系统以及企业安全网络传输系统和跨域大数据高速传输系统的关键技术组件的研发。2019年第三季度实现商业化和营销,目前前期主要面向“互联网+”类企业客户,主要客户类型包括影视版权分发、电梯安防监控以及IDC大数据传输。

3.2 技术的示范效应

(1)网络虚拟化技术

内容:通过软件技术,将多级边缘网络节点进行虚拟化管理,易于调用、管理,易于实现跨域网络穿透;

效果:实现任意层边缘节点组网传输。

(2)智能应用路由技术

内容:通过应用层实现路由转发,借鉴了SDN技术框架但不受SDN技术限制,可以十分方便的加载/卸载网络节点,并根据路由情况进行智能数据包转发;

效果:增加网络QoS,减少运维复杂度。

(3)混合网络穿透技术

内容:基于网络虚拟化技术实现,针对混合网络穿透特性进行了优化,可以穿透内网、公网、跨运营商网络、跨国网络,将任意两个网络节点直接打通;

效果:实现混合网络100%穿透和无缝连接。

(4)自定义传输协议技术

内容:不用传统的tcp传输控制技术,而是根据当前应用接入的网络状况,自定义传输控制方式,实现减少RTT增加传输速度的效果;

效果:在综合网络情况下,平均提升50%以上网络传输性能,包括减少80%RTT和增加100%传输速度。

(5)网络数据包自适应冗余加载技术

内容:在通信中增加了冗余包技术,可根据网络状况和应用,自适应调整冗余包比率,从而提升传输效率;

效果:在综合网络情况下,平均提升50%传输效率,网络资源消耗与不使用该技术相比平均减少40%。

3.3 商业价值

(1)方案技术壁垒

视界云既有独立的边缘计算物理网络节点,又有成体系的网络云平台。此外,视界云具备了完整边缘计算技术拼图实现能力,以边缘计算网络技术作为突破口,建立全网边缘云平台和云管平台,具备了平台级服务能力。

(2)方案产品化和变现能力

VDN-ENaaS方案始终围绕市场需求为导向进行产品化,每一次技术升级和研发突破都被赋予产品和解决方案变现能力。

(3)5G蓝海市场赢得巨大市场空间

视界云在边缘计算网络云服务领域已拥有完整的技术拼图,伴随着5G边缘计算产业的发展,视界云将赢得巨大的市场空间。

(4)万亿5G市场助力边缘计算

5G时代云计算需要升级为边缘计算才能满足传输需求,覆盖5G上游-中游-下游总投资规模约为1.1万亿,其中归属边缘计算的网络规划运维市场投资规模约为1300亿。

摘自《自动化博览》2019年增刊《边缘计算2019专辑》

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