虛擬化
Arm加入O-RAN聯盟 加速5G網路開放架構創新
5G技術為達成一個大幅超越傳統人對人連接的聯網世界,帶來希望,因更大的效能與頻寬提升、更低的遲延與更多的連接數量,在沉浸式體驗、智慧城市、工業物聯網、自動駕駛運輸與許多未能想像到的領域,5G為人們開啟多項應用的大門。擁有廣大生態系為後盾的Arm則在促成此關鍵轉變中扮演核心角色。
隨全球各地更多的營運商部署5G(截至2020第一季,共有111家營運商進行7,220個部署專案),業界正齊心協力帶動全新無線電技術與網路階層的創新,以及部署與供應鏈的改變。電信營運商(MNO)大多仰賴傳統網路OEM廠商來打造、部署與維護架構,以調整他們的網路來迎合用戶的需求。不過,以下幾個新趨勢也為電信營運商開啟了不同的廠商選項:
如雲端原生:容器與虛擬化的快速崛起,加上步調極快的DevOps軟體的推出,需要使用一個具邊緣到雲端部署選項的共同雲端原生的開發環境;開放性:開放的系統與開放的標準可促進創新,更快的提供市場所需的服務,並且可讓由終端用戶、電信營運商與廠商共組的整個生態系統受益。以電信業者為主推動網路架構(RAN)的解構,因為有例如O-RAN聯盟等業界組織定義過的開放介面,逐漸受到電信營運商與廠商的歡迎;交互運作性:使用通用運算平台的RAN白箱測試,硬體加速方面則獲得軟體廠商、原廠設計製造商(ODM)與系統整合業者團體的協助。
每天全世界有超過七成的人們使用Arm的技術,Arm的生態系統擁有同時滿足能耗、效能與擴充性需求的豐富解決方案選項,因此從終端裝置到雲端,Arm在5G的實現扮演吃重的角色。為基礎設施市場推出的ArmNeoverseCPU與其替代競品相比,效能/能耗比提升超過40%。可以協助電信營運商在設備生命週期內降低營運費用。
想要廣泛部署5G,需要的不只是同級中較佳的處理器。Arm與開發商組成的生態系密切合作,並在超過100個開放原始碼的提案中作出顯著的貢獻,包括作業系統、持續性整合與發布(CI/CD)、虛擬機器、容器,以及端到端的安全與網路軟體堆疊。Arm目前已是許多以電信業者為核心的組織的關鍵成員,其中包括TelecomInfraProject、DPDK、fd.io,以及Linux基金會的Akraino專案。
是德攜手NVIDIA加速虛擬化網路/高價值行動服務開發
是德科技(Keysight)日前宣布與NVIDIA攜手合作,共同加速開發靈活的虛擬化網路和高價值的行動服務。NVIDIA長期致力於推動電腦運算世代的進化。
是德科技網路存取事業群副總裁暨總經理Giampaolo Tardioli表示,該公司與NVIDIA密切合作,運用是德科技可擴充的自動化5G用戶端設備模擬(UEE)解決方案,協助行動產業開創並推出高價值的5G應用。有了是德科技5G解決方案,由網路基礎設施供應商和行動通訊業者組成的生態系統,便能針對各種無線和光學介面,充分驗證虛擬化5G無線存取和核心網路功能的效能。
近來,行動通訊業者開始運用動態虛擬化無線存取網路(vRAN)架構,以及開放式無線存取網路(O-RAN)標準介面,來推動網路轉型,使其能以經濟有效的方式,提供各種重視低延遲和高傳輸速率的服務。藉由採用軟體定義的網路架構,他們可從容因應新數位時代的要求,讓一般消費者和產業使用者都能受惠於擴增實境/虛擬實境、自動駕駛汽車、智慧工廠和遊戲等包羅萬象的高價值服務。
利用是德科技解決方案,行動通訊業者和網路設備製造商(NEM)可對5G和舊式無線存取及核心網路進行驗證,確保採用vRAN架構的多元應用,能提供出色的終端使用體驗。是德科技用戶端設備模擬(UEE)解決方案符合3GPP和O-RAN等國際標準組織制定的規格,可協助NVIDIA推出全新的軟體開發套件(SDK)Aerial,以供5G應用設計工程師使用。Aerial採用圖形處理器(GPU)和人工智慧(AI)技術,將全新功能導入即時運算。
是德科技UEE解決方案讓工程師能夠驗證部署於複雜無線環境中的無線存取網路,以便加速在實驗室和現場測試環境中,驗證空中傳輸(OTA)和O-RAN介面。這些解決方案整合了精密的通道模擬功能,並可在任何3GPP指定頻段中建構各種真實的使用情境,以便進行協定和負載測試。
邊緣運算話題正夯 邊緣伺服器發展大異其趣
這五項邊緣運算伺服器的發展趨勢分別為:「超融合技術與功能介面整合」、「靈活運算架構與節點多層化」、「軟體定義與虛擬化技術強化」、「開放化硬體架構與軟體堆棧」、「小型與防震型等環境適應力」。上述趨勢將持續牽引2019年第三、第四季之後的邊緣運算伺服器產品,與整體產業生態系的發展走向。
超融合技術與功能介面整合
智慧聯網需求差異性高,邊緣位置必須在離線、沒有核心數據中心的支持情境之下,還能夠獨立執行現場的分析、分派任務;此外,為了讓客戶或使用者可以更加便捷地使用伺服器設備,因此,如何降低使用的成本與使用複雜性成為關鍵因素,這也推動邊緣運算伺服器產品朝向「超融合」(Hyperconvergence)發展。
包括思科(Cisco)的PowerEdge R740、XR2與聯想的ThinkSystem SE350等產品皆應用了「超融合」來陳述自身的產品,大約可以分為兩種主要內涵:
第一,運算、儲存、網路功能的超融合,此三種技術的融合形成了「超融合基礎建設」(Hyperconverged Infrastructure, HCI),此一架構具有快速布署、彈性擴充特性。
第二,隨著現場數據量的大量增加,並且在運算成本的考量下,藉由分散式系統軟體,將多個邊緣運算伺服器形成「叢集」是相對較佳的解決方案,然而,此一種叢集化的解決方案,賴於是否能依據現場的環境資源與使用模式(如工控、電源配置模式),進行靈活性調度與處理,這進一步推動了資訊技術(Information Technology)與操作技術(Operation Technology, OT)的融合,邊緣運算伺服器便是融合的載體。
上述兩項內涵之中,又以IT、OT的融合最為重要,其更被視為邊緣運算能否在不同「現場」(Field)進行大規模布署與管理的關鍵因素,尤以是在設備、次系統數量愈多、愈複雜的場域,更尤其需要IT、OT端的融合。「超融合」的發展趨勢之下,除了將影響了邊緣運算伺服器產品設計,也將整合企業內部IT、OT(如工業控制)原先屬於不同部門的合作與分工模式。
靈活運算架構與節點多層化
邊緣運算伺服器與傳統地方型伺服器的差別之一,在於邊緣運算伺服器所強調的並非封閉性的系統情境,而是可以按照不同的設備、通訊需求,進行多層的運算架構設計;也就是藉由數據、服務品質來判斷資訊數據分析與運算位置,並且因應不同的事件類型,運算位置可在雲端、邊緣來進行靈活性的調整與分派。
AWS的Snowball Edge產品,便是靈活型運算架構的具現,然而,不僅AWS此種雲端服務提供商,幾乎所有邊緣運算伺服器布局業者,皆強調「伺服器」是介於雲端、終端之間的「節點」。屬於「雲端服務提供商」、「網通設備提供商」的不同業者,對於靈活型運算架構有兩種不同內涵:
第一,雲端服務提供商,對於邊緣運算伺服器功能,特重於雲端與邊緣的資料遷移能力,對於雲端服務而言,邊緣運算伺服器所能提供的服務,較類似於「朵雲」(Cloudlets),也就是考量客戶負擔的成本,以及就近客戶布署的需求,所創造的雲端服務延伸。
第二,網通設備提供商,對於邊緣運算伺服器的功能,則較強調現場基礎建設建構,因此,相對於雲端服務提供商,比較側重於如何藉由「叢集」來串聯終端的運算資源池。
上述兩項不同的內涵,在2019年之後已有匯流的情況,並且「雲端服務提供商」、「網通設備提供商」在5G、智慧製造等情境之下,已有日益增加的策略合作。不過,值得注意的是,不同使用情境的設備、數據異質性差異甚大,因此不同的服務情境將會有不同的層級架構,如何掌握現場設備數據生成與傳輸特性,藉由擬定「數據政策」來設計多層級運算架構,會是延伸課題所在。
軟體定義與虛擬化技術強化
藉由邊緣運算功能介面來觀察,可以發現邊緣運算與雲端運算,架構上最大差異之一在於邊緣運算除了有「垂直」層級關係,亦有「水平」層級關係,然而複雜層級關係已非傳統伺服器、閘道器、路由器所能因應,因此「虛擬化」與「軟體定義」便成為依賴的技術選項。
包括研華、Supermicro、聯想等對於自身邊緣運算伺服器產品的陳述,皆直接聚焦在虛擬化、軟體定義兩項技術,兩者主要目標,皆是希望超過硬體限制,讓整體網路中的運算效率提升。兩項技術內涵縱然不同,但彼此卻密不可分。
虛擬化技術,可以進一步將運算、儲存與網路資源虛擬化,在邊緣的位置上形成一個資源池,最常應用的是網路功能虛擬化(Network Functions Virtualization, NFV),其將網路節點分割成為數個功能區塊,有利於動態規劃「封包傳輸路徑」,達到動態負載平衡。
軟體定義技術則可以視為是整體基礎建設的軟體控制機制,藉此可以將上述的「虛擬資源」分配給資源取用者,可進一步分為軟體定義網路(Software Defined Storage, SDS)與軟體定義儲存(Software Defined Network, SDN)。
虛擬化與軟體定義技術被視為5G電信數據封包核心網路(Evolved Packet Core Networks, EPC)的主幹,會有這樣的演變,除了設備異質性提高之外,主要推動力是服務提供商必須針對不同使用者需求,來彈性設定傳輸網路與傳輸路徑。邊緣運算伺服器作為基礎建設重要的節點,需要支援或具備「虛擬化」與「軟體定義」技術,讓整體網路更具備彈性化與可擴充性,同時也可降低運算基礎建設的建置成本。
開放化硬體架構與軟體堆疊
強調去中心、分散化的邊緣運算架構,也嘗試定義新的產業生態系,而受到開源文化影響開放硬體、開源軟體思考逐漸被電信服務提供商、雲端服務提供商所接納,影響下世代邊緣運算伺服器產品設計思考,主要目標在於建構具有協同作業的架構與環境,以及增加設備與平台的互通性。
諾基亞(Nokia)在2018年提出的Airframe Open Edge...
西門子力推數位雙胞胎 製造業數位化翻轉商業模式
工業4.0涵蓋諸多面向,對通訊跟感測領域來說,工業4.0往往跟工業物聯網(IIoT)畫上等號;對自動化設備業者,例如工具機、機器手臂來說,則是各種更聰明、甚至具備自我狀態跟環境感知能力的智慧型生產設備。不過,對製造業者來說,不管是通訊設備、生產設備,都只是工廠裡的個別元素,唯有從策略管理的基本觀念--以終為始做起,才能抓對工業4.0的重點。
台灣西門子數位工廠與製程工業暨驅動科技事業部總經理Tino Hildebrand認為,數位化(Digitalization)轉型是智慧製造的關鍵議題之一,而數位雙胞胎(Digital Twins)更是重點中的重點。藉由數位雙胞胎,製造業可在虛擬環境中為新產品進行生產模擬跟產線設計規畫,不僅可以提高產品生產速度,亦可達到降低生產成本、減少原物料浪費,對提升公司競爭力將帶來極大幫助。
而為了建置數位雙胞胎,西門子提出許多解決方案,包含功能強大且易用的軟體、備援自動化CPU、高中低階控制器等,這些方案均可無縫整合到西門子自家的全方位整合自動化平台(TIA Portal),帶來共享資料管理、一致化的操作跟集中服務等優勢。舉例來說,在本屆自動化展期間,西門子從德國帶來一個從虛擬環境展開設計模擬,最後落實成真實生產機台的示範案例。該案例使用PLCSIM Advanced作為虛擬控制器和模擬工具,讓工程師在辦公室中就可進行機台調試,不用到客戶工廠端就可以安全並有效地驗證之前建立的控制邏輯,以達到虛實整合。
開放式物聯網雲端作業系統MindSphere也是西門子力推的重點產品,該作業系統提供無限制地檢視企業裝置資產,執行數據分析,持續監控機器性能,為數位企業轉型創建新興商業機會。另外,通訊及工業識別系統可透過完整的產品線以整合工廠端及工廠層的網路系統,新世代的視覺系統提升客戶品質,且降低調機時間。
但西門子也了解,每家企業實踐數位轉型的道路不會完全相同,因此西門子除了提供完整的軟硬體方案之外,還有客服部門負責提供專業諮詢跟顧問服務。該客服部門會先協助業主釐清數位化所要達成的目標,然後與業主一同檢視企業內部目前的狀況跟資源,鎖定不足之處提出建議改善方案,可能是採購新的軟硬體設備,也可能是藉由軟體升級、機台改造等手段,來協助業主達成數位化目標。而這也是策略管理的基本,先確立目標,然後找出最具效益的手段來實踐,亦即「以終為始」。
Hildebrand總結說,製造業在工業4.0以及數位化的趨勢下,會面臨許多轉型挑戰,但新興的商業模式也會伴隨而生。針對這些挑戰,西門子可以提供各式各樣的軟硬體產品跟平台,協助業者實現轉型。但伴隨著數位轉型而來的新商業模式,各家業者宜提早做出因應準備,才能掌握商機。
Hildebrand進一步闡釋,在數位轉型完成後,供應鏈上下游的合作模式必然跟現在不同。以後下游夥伴或客戶不會再跟供應商索取實體樣品或工程樣品,因為他們的產品或系統會在虛擬環境中進行開發設計,因此客戶跟夥伴需要的會是產品的虛擬模型。這意味著工具機、馬達或其他設備,甚至零組件業者,都必須備妥產品的虛擬模型,才會有後續的生意可做。這也是數位雙胞胎之所以如此關鍵的原因。