5G邊緣云背景下的新媒體解決方案

包順華

（吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

5G邊緣云不同于傳統(tǒng)5G技術(shù)，所提供的業(yè)務(wù)場景更豐富，能夠為公網(wǎng)提供5G邊緣云前后時延對比，且能夠大幅度降低時延指標(biāo)。伴隨著當(dāng)前5G邊緣云技術(shù)的逐漸普及優(yōu)化，新媒體解決方案內(nèi)容也越來越豐富。

1 邊緣云的相關(guān)介紹

邊緣云屬于5G技術(shù)中的新興網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與開放平臺，其中融合了包括網(wǎng)絡(luò)、計算與存儲在內(nèi)的諸多技術(shù)內(nèi)容。它的部署完全靠近人的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，可滿足敏捷連接、實時業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、數(shù)據(jù)優(yōu)化以及安全隱私保護(hù)等多種關(guān)鍵技術(shù)需求。換個角度來講，邊緣云屬于一種“就近計算”概念，可將計算能力代入網(wǎng)絡(luò)邊緣，不需要將數(shù)據(jù)上傳到集中云，降低了等待時延與云端往返的數(shù)據(jù)資源開銷，也能將邊緣云密集型計算任務(wù)遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)位置，有效降低傳輸網(wǎng)與核心網(wǎng)負(fù)擔(dān)，有助于減少網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力。同時，它可快速響應(yīng)用戶請求，也有助于提升用戶服務(wù)質(zhì)量。

另外，通過5G邊緣云整合、開放網(wǎng)絡(luò)能力可融合更多云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)內(nèi)容，確保網(wǎng)絡(luò)邊緣有效契合第三方網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署。實際上，5G邊緣云是對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的平滑演進(jìn)過程，其中成功引入了3GPP技術(shù)內(nèi)容，主要基于服務(wù)化架構(gòu)構(gòu)建5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型，并做到對各類業(yè)務(wù)內(nèi)容的靈活支持。與此同時，建立5G邊緣網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，確保5G邊緣云能夠被靈活部署于接入局網(wǎng)，實現(xiàn)邊緣DC或更高位置數(shù)據(jù)中心的科學(xué)合理化優(yōu)化[1]。

2 邊緣云與新媒體解決方案

目前，邊緣云與新媒體可共同構(gòu)建5G解決方案，二者在流程優(yōu)化、平臺再造以及媒介資源生產(chǎn)要素整合方面具有默契，可實現(xiàn)對新媒體解決方案技術(shù)手段的有效融通，保證建立新型主流媒體。而在運營商指導(dǎo)下，邊緣云與新媒體也共同建設(shè)解決方案，形成了新ICT智能化業(yè)務(wù)體系。相比較而言，5G技術(shù)具有比4G技術(shù)更大的帶寬、更低的時延以及更理想的視頻載體。目前的5G技術(shù)在使用初期與中期、末期都能夠與構(gòu)建VR直播、點播、VR游戲技術(shù)體系建立5G高相關(guān)度智能化發(fā)展體系，確保業(yè)務(wù)驅(qū)動有效到位[2]。

5G技術(shù)與邊緣云共同構(gòu)建架構(gòu)，基于ETSI體系提出邊緣云架構(gòu)，提出基于NFV的邊緣云參考架構(gòu)，并基于5G技術(shù)形成APP。在邊緣平臺運行移動網(wǎng)無縫對接體系，確保模塊之間參考節(jié)點設(shè)計功能模型。基于邊緣云架構(gòu)建立APP虛擬基礎(chǔ)，結(jié)合軟件實體凸顯各種技術(shù)表現(xiàn)形式，確?；A(chǔ)設(shè)施靠近網(wǎng)絡(luò)邊緣建立用戶側(cè)體系。另外，在邊緣云架構(gòu)中建立主機(jī)級和系統(tǒng)級兩大部分。主機(jī)級部分包含MEP邊緣云平臺、移動邊緣APP以及虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施?；谶吘壴萍軜?gòu)可從西向東進(jìn)行等級劃分，保證邊緣云功能模塊與邊緣云管理模塊并行，結(jié)合接口完成信號交互通信操作，確保模塊之間接口信號交互與通信到位。其中，MEP是主體架構(gòu)的最重要部分，基于第三方APP建立邊緣云平臺，主要基于PaaS能力部署平臺確保第三方APP通過Mp1接口與MEP平臺建立特定服務(wù)體系，從而滿足多項功能內(nèi)容，明確精準(zhǔn)定位、建立本地分發(fā)、分流以及DNS機(jī)制[3]。

3 基于5G邊緣云的新媒體解決方案研究

3.1 明確應(yīng)用場景

基于5G邊緣云建立區(qū)域融媒體平臺。它可被廣泛應(yīng)用于區(qū)域融媒體中心，凸顯其低延遲、高并發(fā)、高同步、4K以及安全管控等融媒體能力服務(wù)體系優(yōu)勢。基于傳統(tǒng)融媒體方案部署核心網(wǎng)絡(luò)云平臺，可確保CDN發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)路徑延時控制到位，最終構(gòu)建一套完整的5G邊緣云新媒體解決方案[4]。

3.2 提出網(wǎng)絡(luò)訴求

在建立新媒體解決方案過程中需要分析網(wǎng)絡(luò)訴求，圍繞云直播、云導(dǎo)播、云編輯、云演播等過程進(jìn)行分析，優(yōu)化5G邊緣化技術(shù)體系，構(gòu)建直播、導(dǎo)播、編輯機(jī)制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訴求優(yōu)化。該過程要利用直播推流調(diào)整5G網(wǎng)絡(luò)，建立網(wǎng)絡(luò)小基站，進(jìn)而獲得更穩(wěn)定的推流帶寬，實現(xiàn)低延遲傳輸，建立特定區(qū)域受眾體系，通過邊緣云獲得最新數(shù)據(jù)資源內(nèi)容。例如，土語賽事、演唱會等都能配合系統(tǒng)的VR、4K進(jìn)行直播，確保用戶在任意場合位置都能觀看到低時延、高清晰的視頻內(nèi)容，追求實現(xiàn)沉浸式直播[5]。

3.3 優(yōu)化組網(wǎng)方式

基于5G邊緣云優(yōu)化新媒體組網(wǎng)方式會運用到4K編碼器，并連接5G CPE體系形成5G直播智能箱，有效解決超高清直播網(wǎng)絡(luò)接入內(nèi)容，優(yōu)化編碼性能。如此優(yōu)化組網(wǎng)可應(yīng)用于體育賽事、演唱會、演播室等環(huán)節(jié)。在組網(wǎng)過程中運用到4K VR攝像頭進(jìn)行采集直播，設(shè)計沉浸式場景滿足技術(shù)應(yīng)用需求，主要用于數(shù)據(jù)傳輸與記者全景連線報道，并將信號內(nèi)容分給PC、手機(jī)用戶。另外，基于AR智能眼鏡高清直播構(gòu)建現(xiàn)場報道虛擬場景，保證新聞采訪、跟蹤報道到位。這里可以設(shè)計云演播廳，結(jié)合視頻信號連線構(gòu)建演播廳實現(xiàn)跨區(qū)域、多視角互通互聯(lián)，也有效打破了演播室中存在的時間與空間限制。相比之下，邊緣云網(wǎng)絡(luò)與公網(wǎng)之間存在延時差異，其5G邊緣云延時最高可降低60%左右，且其邊緣云支持UE播放并發(fā)量一般大于普通公網(wǎng)。

實際上，相比于公網(wǎng)環(huán)境，它的5G邊緣云的轉(zhuǎn)碼輸出碼率與分辨率都明顯偏低，對于4K原始碼率的轉(zhuǎn)碼改善效果相對明顯。而在邊緣云網(wǎng)絡(luò)支持下，基于不同碼率與分辨率的端時嚴(yán)查表現(xiàn)差別較小，可證明5G邊緣云在應(yīng)用過程中具有良好的網(wǎng)絡(luò)效果?；贏R眼鏡應(yīng)用部署5G邊緣云可繞行網(wǎng)絡(luò)，可有效提高數(shù)據(jù)傳輸實時標(biāo)準(zhǔn)，將原有數(shù)據(jù)傳輸速度從90 ms直降到30 ms[6]。

4 中國聯(lián)通的5G邊緣云背景下的新媒體解決方案

4.1 新媒體解決方案的設(shè)計與應(yīng)用

中國聯(lián)通已經(jīng)率先進(jìn)入5G時代，構(gòu)建了5G邊緣云全景架構(gòu)。它的邊緣云系統(tǒng)部署的是典型的下沉邊緣網(wǎng)絡(luò)，其中將MEP專門作為AF，并在邊緣DC部署本地DC，在RAN側(cè)建立UPF連接，通過UPF建立下沉網(wǎng)絡(luò)到邊緣網(wǎng)絡(luò)連接，再利用UPF與邊緣云、5G網(wǎng)絡(luò)共同整合部署新媒體解決方案。在新媒體解決方案的控制面板中，主要利用UPF建立5G邊緣云體系，確保UPF與邊緣云邊緣DC相互銜接，滿足新媒體解決方案技術(shù)處理要求。另外，在本地接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)硬件資源，最終建立ME APP集群，確保所部屬網(wǎng)絡(luò)邊緣與邊緣資源相互銜接。在UPF下沉網(wǎng)絡(luò)邊緣位置建立網(wǎng)元，保證網(wǎng)元部分與邊緣云、5G網(wǎng)絡(luò)銜接于一體，優(yōu)化聯(lián)通MEP管控，為管控網(wǎng)元提供統(tǒng)一的通信能力開放架構(gòu)[7]。

在網(wǎng)絡(luò)的管理部分專門設(shè)計了OSS、MEO等，確保通信基本功能與ETSI定義保持一致。同時，在較高位置設(shè)置通信云，保證平臺中多個區(qū)域的多個DC基礎(chǔ)都能與設(shè)施層成為一體，實現(xiàn)統(tǒng)一管理。另外，要充分考慮到邊緣云垂直行業(yè)業(yè)務(wù)特點，確保CMP面向第三方構(gòu)建服務(wù)門戶，合理運用MEP支撐能力與APP生命周期管理機(jī)制構(gòu)建生態(tài)化邊緣內(nèi)容體系。而在其他網(wǎng)元部分則要部署同心云位置，確保5G邊緣云設(shè)計到位。

在上述基礎(chǔ)上，在區(qū)域DC位置部署5G架構(gòu)，結(jié)合AF、UPF、LADN明確本地特性，結(jié)合網(wǎng)元部署通信云位置?？紤]到邊緣云屬于多接入結(jié)構(gòu)，因此需要基于有線、無線接入建立固網(wǎng)邊緣云體系，同時需把握具體設(shè)計細(xì)節(jié)[8]。

4.2 新媒體解決方案的具體優(yōu)勢

中國聯(lián)通建立5G邊緣云全景架構(gòu)是希望將ETSI、5G邊緣云架構(gòu)全部整合進(jìn)來，建立未來邊緣云體系，實現(xiàn)5G技術(shù)與傳統(tǒng)4G技術(shù)、3GPP核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的有效對接。但是，考慮到無線接入、城域承載部分架構(gòu)的有效化設(shè)計，還需要對新媒體解決方案的具體優(yōu)勢進(jìn)行分析。

首先，分析邊緣云結(jié)合網(wǎng)搭建思路、邊緣云相關(guān)內(nèi)容，構(gòu)建4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并建立S1接口串口。可采用旁掛方式進(jìn)行設(shè)計，確保邊緣云5G網(wǎng)絡(luò)重要旁掛方式優(yōu)化調(diào)整，同時分析網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)部署位置。就目前看來，比較成熟的邊緣云網(wǎng)元模塊都是相對抽象的，都能基于AF網(wǎng)元建立下沉式結(jié)構(gòu)，并利用UPF完成下沉作業(yè)業(yè)務(wù)分流，以提高網(wǎng)元模塊化形式優(yōu)化，實現(xiàn)面向5G網(wǎng)絡(luò)的快速化部署。

其次，它明確了邊緣云在中國聯(lián)通中的信云架構(gòu)內(nèi)容，同時要保證邊緣DC、機(jī)房布置靠近業(yè)務(wù)點附近，能夠?qū)崿F(xiàn)部署資源有效相應(yīng)，優(yōu)化邊緣云管理平臺，實現(xiàn)對區(qū)域管轄范圍內(nèi)邊緣云平臺的有效管理。

為了實現(xiàn)成本功能平衡，目前5G網(wǎng)絡(luò)鼓勵運營商部署分層云架構(gòu)，其中包含集中式與區(qū)域性數(shù)據(jù)處理中心，圍繞網(wǎng)絡(luò)邊緣部署主動靠近流量發(fā)生地分析空間受限問題，最大限度強(qiáng)大處理功能，建立開放式邊緣服務(wù)器與數(shù)據(jù)中心解決方案，并建立組合方案，實現(xiàn)并優(yōu)化邊緣部署。因此，采用超緊湊型設(shè)計十分必要，可部署在5G網(wǎng)絡(luò)邊緣云架構(gòu)基站站點中，滿足客戶端最苛刻的數(shù)據(jù)需求。此外，結(jié)合實時網(wǎng)絡(luò)功能虛化開放平臺，兼容最新的OpenStack分布式構(gòu)造，基于硬件解決方案供運行小型數(shù)據(jù)中心，以提供邊緣環(huán)境所需要的基本性能內(nèi)容與低時延內(nèi)容。例如，基于開放式邊緣基礎(chǔ)設(shè)計5G網(wǎng)絡(luò)邊緣云解決方案，及基于X86架構(gòu)全面支持邊緣云部署，建立開放式邊緣服務(wù)器（選擇在基站站點中部署）。另外，建立開放式邊緣服務(wù)器機(jī)架，同時支持5個服務(wù)器。開放式邊緣可擴(kuò)展架構(gòu)支持建立X86處理加速技術(shù)可插拔加速模塊。同時，建立4G、5G功能的應(yīng)用交付硬件加速功能體系，其中應(yīng)該融入Cloud RAN和人工智能AI體系，同時提供邊緣環(huán)境所需要的各種服務(wù)內(nèi)容。開放式邊緣基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計支持關(guān)鍵機(jī)器學(xué)習(xí)與AI工作流，能夠為邊緣云帶來低時延受益內(nèi)容。

整體來講，該架構(gòu)是具有邊緣云架構(gòu)獨立特性的，主要基于中國聯(lián)通邊緣云平臺構(gòu)建了多層次架構(gòu)體系（4層次），分別為基礎(chǔ)設(shè)施層、虛擬數(shù)據(jù)層、平臺能力層以及技術(shù)應(yīng)用層?；诙鄬哟谓EP移動邊緣服務(wù)體系，呈現(xiàn)了AF技術(shù)內(nèi)容，最終利用APP獲得LADN數(shù)據(jù)，利用Mp1接口獲取平臺能力，部署IaaS層優(yōu)化邊緣資源。該平臺要啟動規(guī)模試點，結(jié)合邊緣云技術(shù)模式優(yōu)化調(diào)整中國聯(lián)通的邊緣云規(guī)模試點，保證指定的特定應(yīng)用場景能夠?qū)崿F(xiàn)全方位智能化技術(shù)應(yīng)用。同時，建立邊緣云平臺，基于ETSI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化定義內(nèi)容[9]。

5 結(jié) 論

除上述技術(shù)要點外，還要啟動規(guī)模試點，結(jié)合5G商用部署技術(shù)優(yōu)化虛擬化網(wǎng)元功能，確保5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)到位，啟動邊緣DC云資源池，實現(xiàn)資源規(guī)模化建設(shè)。綜上所述，要不斷完善5G邊緣云生態(tài)狀態(tài)，構(gòu)建技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，確保自主掌控開源業(yè)務(wù)格局，實現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)的無縫融合，同時建立融合用戶統(tǒng)一邊緣云業(yè)務(wù)平臺服務(wù)體系，進(jìn)一步實現(xiàn)5G邊緣云技術(shù)優(yōu)化，真正為未來我國乃至全球5G技術(shù)的有效延伸拓展創(chuàng)造有利空間條件，通過各種豐富的新媒體平臺解決5G技術(shù)運營問題，建立5G技術(shù)與新媒體平臺之間的更多聯(lián)系。