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文檔簡介
1、1概述錯誤!未定義書簽白皮書愿景及目標錯誤!未定義書簽白皮書狀態錯誤!未定義書簽2ME©區動力及挑戰分析錯誤!未定義書簽行業及市場發展需求錯誤!未定義書簽業務及技術驅動錯誤!未定義書簽商業及產業驅動錯誤!未定義書簽電信運營商網絡挑戰分析錯誤!未定義書簽豎井式網絡架構難以滿足業務發展需求錯誤!未定義書簽ICT融合驅動運營商改變“啞管道運營”格局錯誤!未定義書簽3中國聯通MECF臺能力和應用需求錯誤!未定義書簽MEC平臺能力需求錯誤!未定義書簽業務域錯誤!未定義書簽管理域錯誤!未定義書簽MEC典型應用需求錯誤!未定義書簽4中國聯通LTE網絡MEC?署策略錯誤!未定義書簽LTE網絡MEC1
2、網架構錯誤!未定義書簽中國聯通LTE網絡MEC部署方案錯誤!未定義書簽部署位置錯誤!未定義書簽計費方案錯誤!未定義書簽MEC部署存在的問題分析錯誤!未定義書簽5ME跋術演進路線及規劃錯誤!未定義書簽面向5G網絡的MECI鍵技術演進錯誤!未定義書簽流量疏導方案錯誤!未定義書簽業務連續性方案錯誤!未定義書簽智能感知與優化方案錯誤!未定義書簽中國聯通MECS網架構演進錯誤!未定義書簽中國聯通5G網絡MECS署規劃錯誤!未定義書簽6總結和展望.錯誤!未定義書簽。中國聯通邊緣計算技術白皮書1概述1.1 白皮書愿景及目標當前,信息通信技術向各行各業融合滲透,數字化信息已成為關鍵生產要素,經濟社會各領域向數
3、字化轉型升級的趨勢愈發明顯。5G網絡與云計算、大數據、虛擬增強現實、人工智能等技術深度融合,將連接人和萬物,成為各行業數字化轉型的關鍵基礎設施。5G包括三大應用場景:eMBB(增強移動寬帶)、mMTC海量機器類通信)和uRLLC(超可靠低時延通信)。其中,eMBB聚焦對帶寬有極高需求的業務,例如高清視頻、VR(虛擬現實)和AR(增強現實)等,滿足人們對于數字化生活的需求;mMTCS焦對連接密度要求較高的業務,例如智慧城市、智慧農業、智能家居等,滿足人們對于數字化社會的需求;uRLLO焦對時延極其敏感的業務,例如自動駕駛、工業控制、遠程醫療等,滿足人們對于數字化工業的需求。IDC最新統計報告顯示
4、,到2020年將有超過500億的終端與設備聯網,而到2018年,就將有50%勺物聯網網絡將面臨網絡帶寬的限制,40%勺數據需要在網絡邊緣側分析、處理與儲存。多接入邊緣計算(Multi-AcessEdgeComputing,MEC是在靠近人、物或數據源頭的網絡邊緣側,融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺,就近提供邊緣智能服務,滿足行業數字化在敏捷聯接、實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。在3GPPR15中,基于服務化架構,5G協議模塊可以根據業務需求靈活調用,為構建邊緣網絡提供了技術標準,從而使得MECT以按需、分場景靈活部署在無線接入云、邊緣云或者匯聚云。ME
5、C可為移動運營商提供以下價值:通過對4K/8K、VR/AR等高帶寬業務的本地分流,降低對核心網絡及骨干傳輸網絡的占用,有效提升運營商網絡的利用率;通過內容與計算能力的下沉,運營商網絡將有效支撐未來時延敏感型業務(車聯網、遠程控制等)以及大計算和高處理能力需求的業務(視頻監控與分析等),助力運營商實現從連接管道向信息化服務使能平臺的轉型;MEC作為邊緣云計算環境和網絡能力開放平臺,將為運營商構建網絡邊緣生態奠定基礎MECS然是5G網絡的使能技術,但由于架構及平臺的開放性,ME期可在現階段部署于LTE網絡,為移動運營商提供增值服務。2017年6月,中國聯通攜手諾基亞、騰訊、INTEL首次在上海“梅
6、賽德斯-奔馳文化中心”成功搭建網絡邊緣云系統,。利用LTE現網驗證了基于MECW多角度視頻直播和主播互動業務。測試數據表明,場館內直播時延僅有秒,相比時延大于30秒的傳統互聯網直播方式,大幅度改善了用戶的實時觀看體驗,也為中國聯通面向5G網絡的智能場館解決方案推廣與建設打下堅實的基礎。本白皮書基于5G業務需求及MEU業進展,定義了中國聯通對MECFF臺能力和應用場景的需求,給出了中國聯通4G網絡MEC部署策略建議,及面向5G網絡的演進規劃。我們期望與產業各界共同探討MECS業合作模式,共建網絡邊緣生態,全面推動5G業務的蓬勃發展。1.2 白皮書狀態本白皮書為版本,雖然還不夠全面,并可能存在需要
7、繼續修訂的地方,但仍希望這一版本的發布能對產業界有所幫助。隨著MEC技術標準白凍結及5G試商用網絡的部署,新的研究內容可能會被加入到后續版本中,歡迎各界同仁提出修改意見和建議。2MECS區動力及挑戰分析2.1 行業及市場發展需求2.1.1 業務及技術驅動(1)業務驅動LTE網絡的設計目標及用途十分單一,即以盡可能高的無線速率交付高速移動寬帶服務,而伴隨著移動互聯網和物聯網的快速發展,5G業務將呈現出需求多樣性的特點。如圖所示,3GPRS義了5G的三大應用場景,即eMBB(增強移動寬帶)、mMTC海量機器類通信)和uRLLC(超可靠低時延通信)。一方面,5G將為用戶提供超高清視頻、下一代社交網絡
8、、VR和AR等更加身臨其境的業務體驗,促進人類交互方式再次升級。另一方面,5G將以智慧城市、智能家居為代表的典型應用場景與移動通信深度融合,預計千億量級的設備將接入5G網絡。此外,5G還將以超低時延、超高可靠性等優勢,與車聯網、工業互聯網、移動醫療、能源等垂直行業應用相結合。總體上看,5G業務的多樣性決定了5G網絡有能力支持極速移動超大寬帶、物聯網海量連接、超可靠超低時延連接的需求,同時提供一個更靈活、更智能、可編程、可拓展的網絡,以應對新業務和新應用。圖5G三大應用場景在5G網絡高容量熱點場景中,用戶體驗速率達1GHt/s,峰值速率達10Gbit/s,流量密度達10Tbit/s每平方千米以上
9、。例如,高清視頻、智慧城市、B2B業務等對寬帶接入需求是幾十到數百Mbit/s,而4K視頻、3D視頻、ARVR等對網絡帶寬的要求高達幾十Gbit/s,這將對無線回傳網絡造成巨大的壓力。因此需要將業務向網絡邊緣盡可能下沉(例如,邊緣云數據中心或更靠近基站側),以實現業務的本地分流。止匕外,在5GuRLLC低時延場景中,所期望的端到端時延在毫秒數量級上(目前LTE網絡端到端傳輸時延和業務處理時延在50ms以上),這也需要將業務下沉至網絡邊緣,以減少網絡傳輸和多級業務轉發帶來的網絡時延。MEC乍為5G演進的關鍵技術,可以在更靠近客戶的移動網絡邊緣提供云計算能力和IT服務的環境,具備超低時延、超大帶寬
10、、本地化、高實時性分析處理等特點,從而降低對核心網絡及骨干傳輸網絡的占用,并降低端到端時延。(2)技術驅動5G網絡通過大數據、云計算技術使能移動網絡能力的對外開放,實現業務面向平臺化的運營。圖從四個維度構建了5G電信云架構,分別為虛擬化的網絡功能(NFV、軟件定義的網絡(SDN、無線網絡的云化(Cloud-RAN),以及自動管理與協同系統。NFV通過硬件和軟件的解耦合,實現了網絡功能和網管的虛擬化。SDNffi過控制和業務的分離,實現了在數據中心和傳輸節點傳輸和控制資源的按需重分配,使網絡具備可編程能力。CloudRAN基于通用的IT硬件架構,通過集中化管理以及虛擬化的軟件功能,提供面向移動業
11、務的前傳和回傳網絡。自動管理和協同系統通過業務和網絡的全局協同,管理云網絡業務的生命周期、優先級和服務品質。圖5G電信云架構邏輯圖云計算、NFVSDNKICT等技術催生了MEC勺發展。MECS統的核心設備是基于IT通用硬件平臺構建的MEC®務器,通過部署于無線基站內部或者無線接入網邊緣的云計算設施(即邊緣云)提供本地化的公有云服務,并可連接其他網絡(如企業網)內部的私有云實現混合云服務。RAN的云化(Cloud-RAN)及虛擬化(V-RAN為MEC勺部署提供了一個合適的切入點。例如,部署在一個零售中心的小型Cloud-RAN可以同時部署ME皿能來管理本地化的應用,使得應用、服務和內容
12、在位置上更貼近終端用戶。5G網絡架構本身就是面向業務和用戶的網絡,通過網絡切片可以根據業務的需求對網絡資源進行靈活編排和彈性化資源管理,如uRLLC業務可以通過邊緣網絡切片來實現。2.1.2 商業及產業驅動移動業務的快速增長和運營成本的壓力倍增促使整個電信業寄希望于新技術和新產品的引入,以提升用戶體驗、增加利潤、優化網絡運營和提升資源利用效率。面對eMBB勺高流量和mMTC勺海量連接,網絡運營商不得不考慮網絡擁塞的可能,并思考如何通過本地分析和處理的方式來減緩其對網絡安全和業務回傳的影響。企業客戶也希望能夠提供給他們的客戶更加有效、更加安全和更低時延的網絡連接。內容與服務供應商也面臨網絡延時過
13、大對用戶體驗的挑戰,而這些挑戰在某些應用中是至關重要且必須解決的。另外,越來越多的智能手機應用和內容被移到云端,終端客戶接入云端服務器的時延和帶寬必須被優化,以保證消費者豐富多彩的應用和內容體驗,而這需要網絡運營商和應用服務提供商的更緊密合作。這種合作很自然地導致應用/內容在更貼近客戶的網絡邊緣進行部署。為此,MECT業參與者正在積極進行新技術和新產品的驗證、測試和部署,著眼于降低網絡時延、提高網絡安全,同時提供更加敏捷的新功能開發和部署平臺等,這些通力合作對提高終端用戶體驗和網絡效率起到了很大的幫助。為了吸引更多參與者的加入以推動整個MEU業發展,MEQ業標準化也在穩步推進中。從2014年1
14、0月MEU業化標準組成立至今,已經有超過70家的標準化成員單位,涵蓋了主流運營商、通信和網絡設備供應商、IT/中間件廠商、軟件廠商和OTT應用廠商等,幾乎包括了完整的移動互聯網產業。成員單位共同提出并設計了豐富的應用場景,充分發掘了移動網絡邊緣計算的獨特價值潛力。2016年4月3GPPSA23經正式接受ME5G架構之關鍵技術。MEQg業和產業的發展將得益于商業轉型、技術演進和產業協作,最終這些努力將體現在越來越廣泛的創新市場,比如智慧醫療、車聯網、工業自動化、虛擬現實(VR、增強現實(AR、游戲和IoT服務等領域。ME0!過部署在RANi緣的IT服務環境提供了基于位置的云計算能力和實時的內容信
15、息。這種開放的IT服務環境將使移動運營商和內容服務供應商提供的應用和服務集成到更多的供應商的MEQF臺上,這種通用架構將促使更多創新的應用在更廣領域進行快速部署,并給相關參與者提供更多的價值。終端用戶通過MEQK時的網絡連接和內容獲取,可獲得極速的個性化用戶體驗;移動運營商通過將MECT臺計算能力開放給第三方OTT®供商或者應用開發者,并提供服務給移動用戶、企業和垂直行業,從而可以重新定義其在整個產業鏈中的角色,帶來新的收入和提供更多高附加值的服務,并開拓新的市場機會;OTT®供商和獨立的應用開發商通過MEC開放標準的平臺可以快速開發新的應用、縮短開發周期,為終端用戶提供近
16、乎零延時的極速體驗。所有MEC介值鏈中的參與者最終將得益于MEC&J造的市場環境,并通過覆蓋眾多行業的應用促使經濟的持續發展。2.2 電信運營商網絡挑戰分析2.2.1 豎井式網絡架構難以滿足業務發展需求伴隨著移動互聯網、物聯網及行業應用的爆發式增長,未來移動通信網絡將面臨千倍數據流量增長和千億設備互聯需求,傳統的4G豎井化架構已不能滿足業務的發展需求,正在向扁平化的端管云架構下演進。5G網絡采用NFWSDN技術,進行網元功能的分解、抽象和重構,5G網絡將形成由接入平面、控制平面和轉發平面構成的IT化的新型扁平化平臺,網絡向控制功能集中化和轉發功能分布化的趨勢演進。轉發面將專注于業務數據
17、的路由轉發、具有簡單、穩定和高性能等特點,以滿足未來海量移動流量的轉發需求;控制面采用邏輯集中的方式實現統一的策略控制,保證靈活的移動流量調度和連接管理,集中部署的控制面通過移動流控制接口實現對轉發面的可編程控制。5G網絡控制面和轉發面的分離,使網絡架構更加扁平化,轉發面網關設備可以采用分布式按需的部署方式,通過多元化、多級的業務流向從根本上解決4G網絡豎井化單一業務流向造成的傳輸和核心網負擔過重的問題。在控制平面的集中調度下,轉發平面通過靈活的網關錨點、邊緣內容與計算等技術實現端到端海量業務數據流的低時延、高帶寬、均負載的傳輸,從而提升網內分組數據的承載效率與用戶業務體驗。ETSI、3GPR
18、NGM解5G組織已經將邊緣計算作為5G架構的一部分,并開展了研究和標準化工作。邊緣計算可驅動電信網絡架構分布化,實現運營商業務本地化處理,提升網絡數據處理效率,滿足終端用戶的極致體驗,并滿足垂直行業網絡低時延、大流量、高安全性等訴求。例如,低時延的自動駕駛業務要求核心網的網絡功能和業務處理功能下沉到靠近接入網的邊緣,以減少中間層級,實現低時延的業務處理;在需要大帶寬的AR/VR視頻播放場景中,需要把視頻緩存在靠近接入側邊緣的節點,以節省大量的傳輸帶寬,提升網絡處理效率;在需要通過視頻加速提升用戶體驗,或者通過Toobar植入推送信息的應用場景中,可以通過MEC勺開放平臺快速集成第三方應用。2.
19、2.2 ICT融合驅動運營商改變“啞管道運營”格局移動互聯網打破電信運營商原有的圍墻花園模式,OTT多種多樣服務類型的快速出現以及相應業務量的急劇增長,促使移動通信網絡逐漸管道化,運營商對用戶的掌控力度將逐步減弱,淪為數據“啞管道”的趨勢加劇,成為移動互聯網中產值較低的環節。運營商當前以計數據流量為主的資費模式,相對于OTTM活的商業模式顯得較為單一。在流量指數增長的MBB寸代,運營商設備投資增長(正比于流量增長)與收入增長之間的“剪刀差”日益明顯。電信運營商需把握ICT融合商機,從業務創新、平臺整合、生態系統構建和商業模式摸索等多方面進行轉型,實現從“流量紅利”向“數字紅利”進而向“信息紅利
20、”的轉變。一方面,通過構建智能管道來實現網絡資源的可視、可管、可經營。運營商需對移動互聯網流量數據進行檢測分析,匯聚用戶行為特征,采用控制策略,使管道產生附加值。止匕外,還需提煉高價值業務應用或開展針對性的業務推送和推廣,提升用戶體驗,引導用戶行為,實現流量的精細化管理。另一方面,通過統一API接口打造業務使能平臺,與OTTR第三方應用開發商密切合作,為用戶提供端到端應用解決方案,增強用戶粘性。在ICT融合的浪潮中,構建統一的云計算基礎設施,提供以計算、存儲、網絡和安全為主要功能特征的服務能力,是電信運營商改變“啞管道運營”格局的必然選擇。作為IT和CT融合的產物,MECM運營商數字化轉型的利
21、器,可助力運營商快速搭建起與OTT或應用開發商合作的橋梁。電信運營商不僅可以將MEC平臺的存儲、計算能力開放給應用開發商和內容提供商,為他們提供全新的業務開發環境及用戶體驗;也可以將無線側eNB信息封裝成各種服務(例如,RNIS位置服務、帶寬管理服務等),運行在MECCF臺之上,開放給企業和垂直行業使用,從而提供更多的增值服務,實現網絡價值的最大化。3中國聯通ME仃臺能力和應用需求3.1 ME評臺能力需求MEQK擬化平臺位于無線接入網與移動核心網之間,可利用無線基站內部或無線接入網邊緣的云計算設施(邊緣云)提供本地化的公有云服務,并能連接位于其它網絡(如企業網)內部的私有云從而形成混合云。ME
22、"臺基于特定的云計算系統(例如,OpenStack)提供虛擬化軟件環境用以規劃管理邊緣云內的IT資源。第三方應用以虛擬機(VM的形式部署于邊緣云,能夠通過統一的API,獲取開放的無線網絡能力。MECF臺由業務域及管理域構成。業務域用于支持第三方應用的運行。管理域負責對MECf臺的業務域進行管理。3.1.1 業務域MEGF臺的業務域包括數據平面(DataPlane,DP和API使能。1)數據平面:DP在無線接入網及核心網之間提供數據轉發通路,實現數據流量的本地卸載,并為第三方業務主機提供網絡虛擬化支持以及提供MECF臺內部各功能組件之間的數據轉發。DP必須具備對GTP-U數據流的解析處
23、理能力:在上行數據方向,DP應首先對來自基站的GTP分組進行解析,并根據業務需求進行轉發。在下行數據方向,DP應將來自第三方業務的數據封裝至正確的GTP隧道,以便移動終端能夠通過基站進行接收。止匕外,DP還需包括以下功能:無線接入網可能引入IPsec,對回傳線路上的業務數據進行加密,因此DP需要支持IPsec加解密功能;移動終端的運動可能導致其網絡接入點位置的變化,從而引起業務會話中斷,因此DP必須支持特定的轉發能力以實現業務數據的連續傳輸;DP必須能夠提供備份鏈路。當部分功能失效時,用戶的業務數據仍可通過備份鏈路進行傳輸,從而避免網絡中斷。2) API使能:API使能實現了無線網絡能力向第三
24、方應用的開放。不同的網絡能力通過特定的API對外開放,對API的調用既可來自外部的第三方應用,也可來自MECf臺的內部功能。特定的網絡能力被抽象為特定的API,其訪問調用必須得到監控及管理,確保只有經過授權的第三方才能獲得可信的能力調用服務。從調用對象角度來看,API使能主要分為五類:面向無線接入設備(如eNB的API;面向移動核心網設備(如S/P-GVV的API;面向運營商業務及運營支撐系統(如BSS及OSS的API;面向MECf臺內部組件(如DP的API;面向用戶業務數據流(如DNSa詢請求)的API。API使能必須實現面向第三方應用的友好化及智能化,提升第三方的開發體驗,使得網絡能力能夠
25、得到快速便捷的調用,并保證網絡可對外部調用請求進行高效智能的響應。如圖所示,中國聯通致力于打造MEgAPI業務平臺,標準化MP1MM9?接口,為第三方應用提供統一的API,引領各設備廠商的MECf臺具備相同的平臺開放能力,使得第三方應用商可以提供兼容部署的應用軟件版本。圖中國聯通ME儂一API業務平臺此外,API使能還應在支持網絡能力開放方面保持足夠的靈活性,隨著網絡功能的進一步豐富,可實現持續開放,而不必對第三方應用平臺及網絡系統自身進行復雜的改動。考慮到目前主流的在線應用主要基于Webg架實現。為便于第三方調用,API使能可被拆分為基于HTTP®作的邏輯資源,并嵌入特定的HTTP
26、會話內隨業務數據一起交付。第三方應用平臺(如OTD可基于已有的生產環境進行調用,無需修改自身平臺架構及業務邏輯。3.1.2 管理域管理域負責對MECf臺進行管理,包才S數據平面控制,API使能控制,資源使用統計及第三方業務部署管理。一方面,管理域應支持運營商及第三方用戶通過基于Web勺控制面板手動選擇和配置資源,或者提供API支持基于編程方式的選擇和配置服務。另一方面,管理域可根據MECf臺的實際運行狀況,基于預先設定的規則,對業務域進行動態實時控制。1)數據平面控制:管理域需要對數據平面進行監控管理,從而保證MECf臺在路由轉發行為上的可控可管。2)API使能控制:對API的調用必須經過管理
27、域的授權才可進行。一方面,第三方應用必須事先向管理域進行相關的API使能注冊,才能調用該API。另一方面,管理域需要對特定API的安裝進行許可,并監控其運行狀態。3)資源使用統計:包括IT資源使用統計,API調用統計及數據流量統計。IT資源使用統計指對第三方租用的虛擬主機進行IT資源用量(例如,CPU內存)統計。API調用統計指對第三方調用API的情況進行統計,根據API類型的不同以及發起API調用的來源(即MECf臺內調用、MECf臺外調用)不同,按照不同規則(調用次數、訂閱時間)進行統計。數據流量統計指對數據平面在本地導出的數據流量進行統計,具體形式包括離線統計,內容統計及實時統計。本白皮
28、書章節會對流量實時統計方案進行闡述。4)IT基礎資源管理:管理域通過虛擬機監控器對邊緣云內的物理和虛擬IT基礎結構進行集中管理,實現資源規劃部署,動態優化及業務編排,包括對邊緣云的IT資源池(如計算能力,存儲及網絡等)進行管理,以及對虛擬化技術提供支持。3.2MECft型應用需求(1)移動視頻QoSffi化目前LTE蜂窩網絡所承載的視頻內容和管道之間缺乏交互,用戶體驗很難達到最佳。一方面,由于無線側信道和空口資源變化較快,難以動態調整應用層(HTTP/DASH參數以適配無線信道的變化。同樣,傳統的TCP擁塞控制策略是針對有線環境設計的,也不能準確適應無線信道的變化。另一方面,eNB對應用層內容
29、不可知,無法為不同類型的業務動態進行無線資源的調度,也不能為同一類型業務的不同用戶提供差異化的QoS例如,eNB為每個在線視頻用戶分配相同的QCI、MB序口GBR圖基于ME評臺實現視頻跨層優化MECF臺可以通過北向接口獲取OTT視頻業務的應用層及TCP©信息,也可以通過南向接口獲取RAN則無線信道等信息(RNISLocationService等),進一步通過雙向跨層優化來提升用戶的感知體驗,從而實現運營商管道的智能化,如圖所示。(2)移動CDNF沉當前移動網的CDN(統一股部署在省級IDC機房,并非運行于移動網絡內部,離移動用戶較遠,仍然需要占用大量的移動回傳帶寬,服務的“就近”程度
30、尚不足以滿足對時延和帶寬更敏感的移動業務場景。如圖所示,運營商可以MECf臺內部部署邊緣CDNS統,OTT以IaaS的方式租用邊緣服務器節點存在自身的業務內容,并在自有的全局DN繇統將服務指向邊緣CDNfff點圖基于ME取現移動CDNF沉(3)VR直播在大型的電競、球賽、F1賽車、演唱會等直播場景,用戶對時延及沉浸式體驗有較高的要求。如圖所示,MECT臺可實現VR視頻源的本地映射和分發,為觀眾提供高品質的VR視頻體驗。并可通過多角度全景攝像頭為觀眾帶來獨特的視角體驗。例如,距離球場較遠位置的球迷可以通過實時VR體驗坐在VIP位置的觀看感覺。另外,MEC勺低時延、高帶寬優勢可避免在觀看VR時因帶
31、寬和時延受限帶來的眩暈感,并且可減少對回傳資源的消耗。圖基于MECCF臺實現VR直播(4)增強現實(AR現有的AR解決方案中,用戶需先下載安裝巨大的APPal行AR的體驗,但手機的內存、電量和存儲容量局限了AR的發展。如圖所示,MEC平臺通過網絡數據(如RAN則反饋的Location信息)確定用戶位置,利用本地AR服務器提供實時的AR內容匹配計算和推送,實現本地實景和AR內容頻道實時聚合,帶給客戶全新的獨特用戶體驗。止匕外,通過本地位置相關的AR內容的快速靈活部署和發現,可構成MEd:新的就近內容提供和廣告商業模式。圖基于ME評臺實現增強現實(5)視頻監控與智能分析監控視頻的回傳流量通常比較大
32、,但是大部分畫面又都是靜止不動或沒有價值的。如圖所示,通過MECCF臺對視頻內容進行分析和處理,把監控畫面有變化的事件和視頻片段進行回傳,并且把大量的價值不高的監控內容就地保存在MEC服務器上,從而節省傳輸資源,可有效地應用于車牌檢測、防盜監控、機場安保等場景。圖基于MECT臺實現視頻監控與智能分析(6)V2X應用5G網絡對uRLLC®景下V2X的遠程車檢與控制時延要求為20ms對自動駕駛時延要求為5m§邊緣計算是5G網絡中降低時延的使能技術。如圖所示,通過LTE蜂窩網絡和MEC聯平臺的本地計算,在緊急情況時下發告警等輔助駕駛信息給車載單元OBU相比現有網絡延時,車到車時延
33、可降低至20ms以內大幅度減少車主反應時間,對挽救生命和減少財產損失具有重要的現實意義。止匕外,通過MEC聯平臺還可實現路徑優化分析、行車與停車引導、安全輔助信息推送,和區域車輛服務指引等。圖基于ME評臺實現LTE-V2X應用(7)工業控制移動互聯網的迅猛發展促使工業園區對無線通信的要求越來越強烈,目前多數廠區/園區通過WiFi進行無線接入。然后,WiFi在安全認證、抗干擾、信道利用率、QoS業務連續性等方面無法進行保障,難以滿足工業需求。如圖所示,結合蜂窩網絡和ME冰地工業云平臺,可在工業時代實現機器和設備相關生產數據的實時分析處理和本地分流,實現生產自動化,提升生產效率。由于無需繞經傳統核
34、心網,MECF臺可對采集到的數據進行本地實時處理和反饋,具有可靠性好、安全性高、時延短、帶寬高等優勢。圖基于ME評臺實現工業控制4中國聯通LTE網絡MEC&B署策略4.1 LTE網絡MEC&網架構在LTE網絡中,MEOK務器有兩種形態:1)作為基站的增強功能,通過軟件升級或者新增版卡,與基站集成的的內置方式;2)作為獨立設備,部署在基站后或網關后的外置方式。圖為中國聯通LTE網絡中典型的ME端到端組網架構,MEOK務器位于基站與核心網之間,通過解析S1消息實現業務的分流。基站和核心網之間通常經過多個傳輸環:接入環、匯聚環、和核心環。根據業務類型、處理能力,網絡規劃等需求,將ME
35、CFB署于網絡中的合適位置。圖LTE網絡中ME郵到端組網架構圖MECM以運行于物理平臺或者虛擬化平臺,提供諸如本地緩存,本地數據服務,以及業務優化等功能,也可以承載本地應用,這些業務的分流規則預先配置給MEC的分流模塊,當用戶面有業務數據報文時,MEC對報文的特征字段(例如IP五元組)進行解析,匹配預先配置的分流規則,如果能夠匹配,則將業務流引導到對應的本地應用或者服務,如圖中的藍色線條所示。止匕外,MEC寸S1信令的解析是透明的,不會影響基站與核心網之間信令過程,對于不屬于ME冰地服務的業務流,MEC等業務報文原封不動的透傳給核心網。4.2 中國聯通LTE網絡ME若B署方案4.2.1 部署位
36、置LTE的回傳網絡是相對封閉的,回傳的業務流量通過隧道分級進行回傳和匯聚,并由核心網統一處理后與APN網絡內業務節點或者公網業務進行交互。LTE網絡回傳的隧道使用有利于針對不同業務在回傳過程中的QOS保障和安全策略機制。但是在日益凸顯的本地化、區域化業務需求場景下,相對封閉的回傳網絡為業務的端到端服務質量帶來了負面影響,需要回傳網絡能夠為此類業務進行流量卸載。與此同時,新業務的部署也需要安全可靠的通用化平臺。基于此,作為獨立的設備,MECK務器需要在不同場景下具備與現有回傳網融合部署的能力,中國聯通LTE網絡中MECft型的部署方式如圖所示。圖MEC部署位置1)邊緣級:MEC部署于基站與回傳網
37、絡之間,這種部署貼近基站(宏站、室分站或SmallCell站),可以部署在站點機房,也可隨Cloud-BBU池部署在無線接入機房。該部署方式下,MECB蓋基站個數較少,對傳輸的影響較小,回傳鏈路時延最短,比較適合于本地CASFf口CDNtt業務。同時這種部署方式的覆蓋性能與當前近端的傳輸相關性較大,需要綜合評估覆蓋需求與傳輸狀況。此種場景下,MECR務器多為L2組網方式,需要具備Bypass能力以保證系統異常時不中斷業務,保證高可靠性。2)區域級:MEC部署于匯聚環和接入環之間,此時需要將MEC?署于兩環相接的傳輸設備的UNI接口,并將需要進行分流的基站流量疏導經過MEC在這種場景下MEC!蓋
38、面積可以是1個或者多個接入環上的基站,并且可以針對環上不同的基站選擇性進行分流。這種覆蓋方式覆蓋面積較大,時延也比較低。但是需要針對待分流基站在傳輸設備上配置或者更新VRF關系。這種場景比較適合區域面積相對較大的場館,廠礦等場景。3)地區級:當MECFB署于匯聚核心層時,這種覆蓋方式主要針對大面積分流業務,或者待覆蓋范圍存在接入環孤島的情況,這種部署方式時延相比較其他兩種方式較大,但是能夠解決跨地域傳輸覆蓋的問題。這種方式主要部署的業務為行業性業務或者公眾性業務,同時也有利于核心側的網絡能力的開放。此種場景下,MEC務器多為L3組網方式,需要修改對接網元的傳輸配置,確保消息能夠發送到MEC
39、174;務器,當MEC!務器不可達時改選其他傳輸路徑。綜上,不同位置的部署原則取決于業務部署的需求、覆蓋面積的要求以及當前網絡的現狀等綜合因素。整體上需要在滿足覆蓋要求的前提下,盡可能的靠近無線近端部署。4.2.2 計費方案目前3GPP寸于ME計費相關接口尚沒有明確的標準化建議。以本地分流為例,本白皮書僅給出S/P-GW與MECR合計費方案,供中國聯通在LTE網絡中部署MECC寸計費參考。1)終端與移動網絡之間建立IP-CAN會話,S/P-GW為IP-CAN承載分配ChargingID,并指示ME計費模塊進行本地流量計費。其中,指示消息中包含ChargingID、終端標識(包括IMSI、IP地
40、址)、終端位置(如小區標識)等;2) MEC+費模塊接收指示消息,建立ChargingID與終端標識的綁定關系;3) MEC#費模塊周期性或由事件觸發的對ChargingID綁定的終端按要求進行本地業務流量統計,并生成本地話單Local-CDR。其中,Local-CDR攜帶的信息包括本地區域標識、應用標識、流量信息(如使用時長、使用量)等;4) MEC+費模塊與CG間傳送Local-CDRoCG®據ChargingID和S/P-GW地址,對于相同終端的話單進行合并處理。在CG合并后的話單中,包括通過S/P-GW出局的遠端業務流量和MEC$:地流量。基于終端和邊緣應用兩個統計維度,BO
41、SS8統可以實現針對ME4地流量的計費功能。4.3MECW署存在的問題分析ETSI制定MECfe準時重點定義了功能,具體實現方面的定義并不完善,沒有和網絡中的3GPPW元建立標準接口,商業化和產業化中還存在下述挑戰:計費:目前在現網應用中還未有完整的流量計費方案,需要進一步研究和評估通過MEC計本地流量并上報,核心網側新增節點(或者P-GWH級)負責生成話單并上報BOSS勺方案;安全:ME"臺的安全是部署第三方應用的前提,包括物理端口隔離、邏輯端口隔離、防火墻安全控制以及接入控制等方面需要進一步研究;合法監聽:MECSB署時需考慮具備針對用戶級的偵聽監控等功能;移動性管理:尚未有經過
42、充分驗證的移動性方案,在切換場景下(MECR務器之間)業務連續性需要保證。5ME像術演進路線及規劃5.1 面向5G網絡的ME暖鍵技術演進5.1.1 流量疏導方案5G核心網可通過SM班活的會話管理機制,實現本地流量疏導。5G網絡可采用“上行分類”功能和IPv6Multi-Homing實現本地流量卸載。1)上行分類(ULCL)方案:如圖所示,ULCL的增加、刪除由SMFft據切換過程中的終端位置決定,當終端移入MECM蓋區域時,SMR!過N4接口對UPF增加ULCL功能和PDUSessionAnchor完成本地流量通路的創建。SMFW以在一個PDU話的數據路徑上引入多個支持ULCL功能的UPFPD
43、USession可以是IPv4或IPv6,ULCL通過識別業務流的傳輸特征信息實現分流。圖“上行分類”方案2) IPv6Multi-Homing方案:如圖所示,Multi-Homing場景下通過對BranchingPoint的增加、刪除完成對本地業務Anchor的創建,并完成分流功能。SMR!過N4接口對UPF功能進行控制。當會話為IPv6類型時通過BranchingPoint將需要分流的本地流量疏導到本地Anchor上。PDUsession可以與多個IPv6前綴關聯,提供多個IPv6PDU錨點接入數據網絡DN圖“IPv6Multi-Homing”方案5.1.2 業務連續性方案為了支持移動性下
44、會話與業務的連續性,5G網絡提供三種不同的SSC奠式。1) SSCMode1UE移動過程中,無論UE所采用何種接入技術,PDUiH舌建立時的AnchorUPF保持不變。這種模式類似于LTE網絡中PDNB點不變更的方式。此時UEIP不會發生變化。2) SSCMode2當終端離開當前UPF勺服務區域,網絡會觸發釋放掉原有的PDUSession,指示UE立即建立與同一數據網絡的新的PDUiH舌。建立新會話時,可以選擇一個新的UPF(乍為PDU話AnchorUPF此時需要保證新建立的Session信息和原Session信息的UEIP相同。3) SSCMode3當終端離開AnchorUPF的服務區域,保
45、持原有的PDUSession及AnchorUPF,同時通過選擇新的AnchorUPF,并在該AnchorUPF上建立新的PDUSession,止匕時UE同時擁有到2個AnchorUPF的PDUSession,最后釋放掉原有的PDUSession,在這個過程中UEIP保持不變。圖5G網絡會話與業務連續性示意圖根據運營商網絡配置SSC模式選擇策略,UE可以為一個應用或者一組應用選擇合適的SSC模式。在該策略中,可以為所有應用配置一個默認SSC模式。如果UE沒有為應用選擇SSC模式,網絡可以根據簽約信息、本地配置和應用請求等,為該應用選擇一個合適的SSC1式,以支撐邊緣計算業務連續性。例如圖所示,U
46、E移動到UPF1覆蓋的區域內,5G核心網采用業務連續性SSCMode1,并通過上行分類或IPV6Multi-Homing的方式,保持本地分流業務的連續性。當UE移動到UPF2覆蓋的區域內,5G核心網采用業務連續性SSCMode3將業務遷移到新的UPF2業務不中斷。當UE移動到MEC1蓋的區域之外,5G核心網采用業務連續性SSCMode2業務中斷或者通過Cloud接續。5.1.3 智能感知與優化方案在5G網絡中,MECa與5G網絡架構深度融合,具業務分流、策略控制、Qos保證等功能,都將通過標準的5G網絡功能實現。如圖所示,邊緣計算應用(MEAPP通過NEF(NetworkExposureFun
47、ction,網絡能力開放)與5G網絡進行實時交互。一方面,NEF#感知的UE和業務流相關測量信息,比如UE實時位置、無線鏈路質量、漫游狀態等傳遞給ME®務器,MECR務器基于上述測量信息通過智能分析和抽象,對應用的業務性能進行優化(例如調整視頻播放碼率),進而提升服務質量;另一方面,NEF#感知的應用服務相關信息,比如業務時長、業務周期、移動模式等傳遞給網絡,網絡感知分析應用提供的這些信息,進一步優化其UE資源配置(例如為VIP用戶分配合適的帶寬資源)與會話管理。圖5G智能感知與優化方案針對MEC勺各種應用,用戶可經由NE成詢網絡的各種狀態,如計費策略、網絡能力等,也可提交各種任務請
48、求,如定位、帶寬等。5.2 中國聯通MECa網架構演進圖中國聯通MECfi網架構演進愿景圖隨著AR/VR高清視頻、車聯網等業務的興起,用戶對時延和帶寬要求越來越高,促使業務服務向網絡邊緣部署,MEC»這些業務部署提供了一個邊緣計算環境。MEC雖然一種5G原生技術,但由于架構的開放性,MECM以應用部署于LTE網絡。中國聯通MEC&網架構的演進愿景如圖所示。1) 4G階段:MECS過透明解析基站與核心網之間的S1接口消息,實現業務數據的分流。在熱點地區,MECT以與基站部署于相同位置,位于基站接入側,本地業務經過基站之后,由ME仍流到本地服務器,避免了在熱點大流量情況下對于回傳
49、網絡的沖擊。另外,在基站BBU池化的場景下,MECT以和基站BBU也一起部署于無線接入機房,提升MEC勺業務復用率,降低對ME段備的資源需求。2) Pre-5G階段:隨著NF5口SDNM術的成熟,接入機房實現虛擬化改造,為基站、核心網、以及業務提供運行所需的虛擬資源。基站BBU虛擬化之后,形成Cloud-BBU,部署于接入機房的數據中心。核心網網元一方面完成虛擬化,另一方面完成控制轉發的分離,網關節點分離成為控制面網元SGW-CPGW-C?口TDF-G轉發面網元SGW-UPGW-UTDF-U根據需要將轉發面網元SGW-UPGW-UTDF-U部署于接入機房數據中心,形成了Pre-5G網絡架構。在
50、該架構中,網絡接口采用4G標準接口,網絡架構體現了5G網絡的特征,其控制面和轉發面網元可以通過協議軟件升級,演進到5G網絡架構。在Pre-5G階段,MEC以4G形態為基礎,支持虛擬化部署,和Cloud-BBU以及核心網轉發面網元一起,聯合部署于接入機房的數據中心。3) 5G階段:5G網絡架構以數據中心為基礎設施,以云計算作為基礎平臺,從接入層到核心層,形成了四個云中心:無線接入云、邊緣云、匯聚云和核心云。核心網網元功能全面地虛擬化和服務化,根據需要部署于各個云中心。止匕外,無線側采用CU/D曲才CU基于虛擬化技術,可以部署于無線接入云和邊緣云。在5G網絡架構中,UPFW以提供分流功能,PCF實現分流策略的控制。與4GMEC®比,5GMECW5G網絡深度融合。MEO務需要的分流規則,通過接口告知PCFPCF將分流策略配置給SMF再由SMF發送給基站和UPF最終由UPF實現分流的功能,如圖所示。在5G網絡中,UPFW按需部署于網
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