C114通信網  |  通信人家園

技術
2019/12/3 09:25

運營商5G MEC承載網建設的挑戰和關鍵點

C114通信網  

5G 應用正在深入各行各業,“5G+邊緣計算+AI”是運營商助力垂直行業數字化和智能化的新模式,這給運營商承載網帶來了四大新挑戰。運營商建設一個5G MEC Ready的承載網絡需要重點落實六大關鍵點。

MEC是5G使能千行百業數字化轉型的重要方式

應用本地化(數據不出園區),內容分布化(大帶寬),計算本地化(低延遲),推動服務內容/應用/計算向邊緣遷移,驅動了MEC(多接入邊緣計算,Multi-access Edge Computing)發展和5G核心網的隨流下移。        

圖1  業務邊緣化推動MEC發展和5G核心網下移

5G核心網采用數據轉發面(UPF:User Plane Function)和控制面(SMF:Session Management Function)分離的靈活架構,即UPF可以按需靈活分布部署,一個控制面可以同時管理很多個UPF而不影響5G核心網的性能。這使5G 給MEC帶來了以下新優勢:

核心網UPF下移到企業園區,可以保證關鍵業務數據不出園區,更易提供低延遲承載方案;運營商可以為每個用戶配置獨立的UPF,給企業用戶定制無線業務;

運營商開放5G通信服務可編程能力(如定位,無線通信能力),可以被企業用戶調用集成到業務系統中,企業可以定制自己的5G創新應用;

下沉的5G MEC系統和企業網直接互聯互通,使分布在兩個網絡系統上的應用可以實時地集成拉通,做出很多創新應用。

所以,5G MEC是5G在網絡邊緣更好使能各行各業的關鍵,是運營商助力垂直行業數字化和智能化的新模式,是運營商進入垂直行業的觸點和重點場景。

運營商5G MEC承載網絡的四大挑戰

傳統4G承載網,因為流量主要是南北向的,很多運營商采用L2+L3方式,已經不再適合5G MEC流量本地化需求。5G MEC對運營商承載網絡提出了四大新挑戰:

圖2  運營商5G MEC承載網的新挑戰

1)現場MEC(部署在企業園區)是一個新的應用場景,運營商在企業園區內的基站和MEC之間需要有低時延連接,企業重要業務數據不能出園區,這對運營商接入網提出了新的挑戰。

2)5G MEC中UPF的下移導致了5G核心網的業務端口下移(如N4,N6,N9, 5GC OAM等接口),使4G時代原來在骨干網上的(無線核心網)L3 VPN下移到UPF接入點上;同時UPF的大量分布式部署,增加了L3 VPN的覆蓋范圍。運營商承載網需要支持L3 VPN下移和覆蓋廣泛的L3 VPN網絡,以適應5G MEC大量部署的新挑戰。

3)MEC的UPF需要和中心云里的5G核心網控制面和管控系統通信,需要滿足電信云的通信要求;MEC中的應用可能是DC中云計算的一部分,需要互通協同。這對運營商承載網提出了邊云協同的新挑戰。

4)MEC支持綜合接入固網和移動),提供無縫的FMC業務,需要承載網為MEC提供跨越移動承載網和固定承載網的網絡連接,完成MEC和中心云、MEC間的業務互通,這對擁有移動承載城域網和固定承載城域網雙平面的運營商,在網絡架構和網絡互通方面都提出了新挑戰。(注:中國三大運營商都有兩個城域網平面)

上述四大挑戰,是5G MEC帶來的新需求和新挑戰。現有3G/4G承載網的數據傳輸模型已不再適用5G業務,不匹配MEC的本地化服務模型,承載網應是滿足上述需求的MEC Ready網絡。

運營商5G MEC網絡架構模型和網絡建設六大關鍵點

圖3  MEC視角的運營商承載網架構模型

圖3  MEC視角的運營商承載網架構模型

由于各運營商的承載網架構存在比較大的差異,本文提供了一個MEC視角的承載網架構模型:

5G核心網新增眾多業務接口,流量模型變化大:圖3紅框里是MEC系統,MEC中的UPF需要通過N3(基站到UPF的數據接口),N4(5G核心網控制面到UPF的控制接口),N6(UPF到Internet的數據接口),N9(UPF到Anchor UPF的數據接口),LI(監聽接口),OAM(UPF的管理接口)和相關的5G系統互聯,VPN設計及連接關系復雜。這些5G標準中的業務接口,除了N3,都是新下移的核心網接口,5G承載網架構中需要重點考慮這些新增業務接口及流量模型。

邊云協同:MEP平臺支持運行運營商或第三方的業務,可能是復雜云業務的實時處理部分(云邊緣),需要和中心云實時交互。圖3上部的業務和通信系統,分布在城域網中心到區域中心間,各運營商的部署會略有不同。

上述5G MEC網絡通信模型,要求運營商在建設MEC Ready的承載網時,要重點落實以下六大關鍵點:

1)最短MEC接入網:從基站到MEC UPF的N3業務流,運營商應該提供最短路徑業務轉發,在現場MEC場景應該通過在園區里的移動承載路由器直接把N3業務流轉發給MEC,而不應該讓N3業務流在運營商的網絡中繞行。業務流無繞行的需求,一方面是為了低延遲和節約運營商網絡帶寬,另一方面是為了保證企業關鍵業務數據不出園區,如圖4所示。這要求MEC接入點路由器能就近轉發數據報文,因此運營商接入網設備具有路由能力(L3到邊緣)是支持業務流無繞行傳輸的一個基本要求。

圖4  MEC需要無繞行,低延遲接入網

2)低延遲分片:為滿足MEC應用的低延遲和安全可靠性需求,運營商承載網需要為企業用戶提供低延遲分片網絡服務。MEC分片網絡包括無線基站、移動承載網(基站到MEC間)和UPF系統,即企業業務流到MEC所經過的所有網元。經過的網元越少,分片的復雜度就約低,越有利于保證傳輸的低延遲。

3)MEC對外的多點通信:MEC和5G核心網(N4,OAM)、MEP管理平臺以及其他MEC間的業務流都是多點到多點通信模式,都需要通過L3 VPN來支持。MEC的承載網絡需要全網提供L3 VPN能力,包括接入網絡在內,即L3 VPN能力延伸到邊緣;而且L3 VPN需要跨越城域網和骨干網等多網段。MEC承載網無論在網元數量(大量UPF下移)還是網絡覆蓋面(從接入到骨干),都比4G承載網復雜很多,所以需要靈活、功能強大的L3 VPN來支持多點通信(如圖5)。

圖5 管控業務接口穿越多段網絡

4)MEC系統中路由器的集成通信能力:小微型MEC是當前5G MEC的主流模式,因為成本和通信需求,MEC一般采用一層集成網絡模型(如圖6所示),而不像數據中心采用復雜的多層網絡架構,但仍要提供所需的所有通信功能,如MEC中各設備間互通以及服務中VM間的L2和L3可靠連接,完成MEC和外部IP網絡(IP RAN)的路由互通和可靠通信,以及邊云協調通信。 一個UPF NFV(如UPF)可以運行多個VM來提高性能和可靠性, MEC路由器要提供多路負載均衡(ECMP),當前MEC的需求是16路負載均衡。

圖6   ECN模型

5)邊云協同:MEC UPF作為5G核心網的一個下沉數據面, MEC中的應用作為云業務的一個下沉實時處理單元,都需要運營商承載網提供可靠的云邊通信能力,還需要在自動化部署和運維方面支持邊云協同。UPF的云邊協同可以參考電信云的承載方案。

6)兩網安全互通:運營商MEC網絡需要和企業網互通,讓企業可以把5G通信能力和MEC應用集成到企業的業務系統中。現在一般是通過MEC里面的路由器來和企業網互通,網絡安全是企業網和運營商網絡都非常關注的問題,需要采用基于防火墻的網絡安全方案。

邊緣計算網絡基礎設施組(ECNI)助力MEC產業發展

2016年11月邊緣計算領域影響力最大的產業聯盟-邊緣計算聯盟(ECC)成立,當前企業成員超過250家,涵蓋工業制造、智慧城市、能源、ICT和學術等生態合作伙伴。

為了推動邊緣計算承載網以及邊緣計算產業發展,ECC和網絡5.0聯合成立了邊緣計算物理基礎設施聯合工作組(ECNI),凝聚共識,結合網絡5.0技術,聚焦邊緣計算三大網絡融合場景(運營商FMC場景、運營商網絡&行業園區網融合場景、企業/工業現場網絡IT/OT融合場景),構建邊緣計算網絡基礎設施技術體系。ECNI以技術規范、白皮書、Testbed/PoC、Best Practice等為載體,以MEC Ready測試認證為抓手,通過外部組織協同(CCSAETSIITU等主陣地)布局標準,推動承載網規范化建設以支持邊緣計算產業發展。2019年11月ECNI發布了運營商邊緣計算網絡白皮書。

結束語

5G移動通信系統在支持垂直行業方面做了很多改進,如低延遲無線通信、靈活的核心網架構、超級上行等,是區別于4G的最主要特征。 MEC是運營商助力垂直行業數字化和智能化的新模式。MEC是智能在網絡上廣泛分布的開始,在未來萬物互聯的智能世界里,基于邊緣計算的智能會在網絡上星羅棋布。 4G承載網是基于2C(面向普通手機用戶)思路建設,流量模型是簡單的南北向、無線核心網集中模型,沒有考慮面向垂直行業的MEC網絡需求,因此5G MEC承載網絡建設不是4G網絡的簡單帶寬升級。

參考文獻

[1]邊緣計算產業聯盟. 邊緣計算參考架構3.0, 邊緣計算產業聯盟白皮書, 2018. 11.   http://www.ecconsortium.org/Lists/show/id/334.html

[2]邊緣計算網絡基礎架構組,邊緣計算產業聯盟.運營商邊緣計算網絡白皮書,2019.11   http://www.ecconsortium.org/Lists/show/id/376.html

[3]Multi-access Edge Computing (MEC) Framework and Reference Architecture. ETSI ISG MEC. 2016

[4]TS 23.501, System Architecture for the 5G System (Release 15). 3GPP. 2018

[5]網絡5.0, http://www.network5.cn/

作者簡介:

宋軍博士:現為華為數通產品線資深解決方案架構師,邊緣計算聯盟ECNI工作組聯席主席。從1991年開始數據通信技術研究,在美國跨國運營商從事過網絡規劃工作,曾為國家CNGI項目專家工作組成員。([email protected]

給作者點贊
0 VS 0
寫得不太好

免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與C114通信網無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本站證實,對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內容。

熱門文章
    最新視頻
    為您推薦

      C114簡介 | 聯系我們 | 網站地圖 | 手機版

      Copyright©1999-2020 c114 All Rights Reserved | 滬ICP備12002291號

      C114 通信網 版權所有 舉報電話:021-54451141

      太阳神之忒伊亚电子游戏
      3d一胆全拖表 甘肃快三走势图 湖北11选5在线购买 pc蛋蛋28苹果版下载 黄金时时彩软件下载 北京快中彩微信群 福彩双色球机选号码投注 球探比分即时足球比分下载 麻将平台代理合法吗 快3三不同怎么买稳赚 台湾五分彩计算公式 乐乐安徽麻将微信版 德国股票指数 辽宁11选5直播视频 足球探网即时比分 重庆时时全天一期计划