中興通訊契合5G時(shí)代多場(chǎng)景應(yīng)用需求：面向5G的MEC邊緣云部署方案

杜鵬 孫志剛 陳云斌

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，5G業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出需求多樣性的特點(diǎn)。

在3GPP定義的5G應(yīng)用三大場(chǎng)景中：eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）提供高速率、大流量的移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，如高速下載、高清視頻、VR/AR等，這需要將業(yè)務(wù)下沉至網(wǎng)絡(luò)邊緣，以減少對(duì)無(wú)線回傳網(wǎng)絡(luò)造成的壓力;而URLLC（極可靠低延遲通信）提供端到端的超高可靠超低時(shí)延通信，如自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等，這也需要將業(yè)務(wù)下沉至網(wǎng)絡(luò)邊緣，以減少網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來的時(shí)延。

針對(duì)5G這兩個(gè)場(chǎng)景的應(yīng)用特點(diǎn)，傳統(tǒng)大規(guī)模集中建設(shè)的電信云已經(jīng)無(wú)法滿足，需要改變電信云的部署形式，而MEC邊緣云的部署正好可以滿足這樣的場(chǎng)景需求。MEC （Mobile/Multi-access Edge Computing）作為向5G演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)，可以在更靠近客戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣部署，并為邊緣應(yīng)用提供云計(jì)算能力和IT服務(wù)環(huán)境，具備超低時(shí)延、超大帶寬、本地化、高實(shí)時(shí)性處理等特點(diǎn)，因此是5G網(wǎng)絡(luò)在邊緣部署的最佳選擇。

MEC邊緣云的部署位置

MEC邊緣云不限制網(wǎng)絡(luò)的部署方式，通常可以按照不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景以及時(shí)延要求進(jìn)行靈活部署，例如可以部署在接入機(jī)房、匯聚機(jī)房、地市核心機(jī)房等位置，如圖1所示：

通過在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署MEC平臺(tái)，將云計(jì)算能力從中心延伸到邊緣，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速處理和就近轉(zhuǎn)發(fā)，來滿足5G多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景。

MEC邊緣云的部署形態(tài)

由于受限邊緣站點(diǎn)機(jī)房的環(huán)境（比如空間、散熱、承重等）以及部署成本等因素的限制，MEC邊緣云的硬件基礎(chǔ)設(shè)施通常采用基于x86處理器的通用服務(wù)器，這類服務(wù)器具有尺寸小、功耗低、計(jì)算密度高等特點(diǎn)，適合在環(huán)境要求較低的邊緣機(jī)房部署。

MEC邊緣云通?；谔囟ǖ脑破脚_(tái)（例如Openstack）為上層MEC應(yīng)用提供統(tǒng)一的虛擬化軟件環(huán)境和資源管理。MEC應(yīng)用以VM（虛擬機(jī)）的形式部署于邊緣云平臺(tái)之上，可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景靈活部署。

中興通訊MEC邊緣云部署方案

為了更好地契合5G時(shí)代多業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，中興通訊提出了完整的、面向5G的MEC邊緣云部署方案，該方案有以下4大亮點(diǎn)：

1. 部署輕量化的邊緣云平臺(tái)

由于受限于邊緣站點(diǎn)機(jī)房的環(huán)境，MEC邊緣云的部署規(guī)模通常較小，單站點(diǎn)部署的服務(wù)器數(shù)量較少，可提供的硬件資源有限，而安裝Openstack等基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)及管理模塊時(shí)會(huì)占用大量資源，造成邊緣云上的資源浪費(fèi)。因此需要對(duì)MEC邊緣云進(jìn)行“瘦身”：比如對(duì)Openstack上的組件進(jìn)行裁剪，只保留必要的組件，去除多余組件;控制節(jié)點(diǎn)與計(jì)算節(jié)點(diǎn)共享物理資源;采用虛機(jī)+容器雙核方案實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用的輕量化部署等，這些舉措可以大大減少平臺(tái)和管理部分占用的資源，提高邊緣云的資源利用率。

另外由于MEC邊緣云部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，站點(diǎn)數(shù)量多且位置分散，這給邊緣云的規(guī)劃、部署、運(yùn)維帶來了極大的復(fù)雜性，因此需要在上級(jí)匯聚站點(diǎn)部署MEC統(tǒng)一邊緣云管理平臺(tái)，對(duì)下級(jí)邊緣站點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的資源和運(yùn)維管理，各邊緣云上只部署計(jì)算節(jié)點(diǎn)和存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，減少管理模塊的資源占用。NFVO只部署在上層的匯聚節(jié)點(diǎn)，直接對(duì)接邊緣云統(tǒng)一管理平臺(tái)，方便對(duì)所有下層邊緣節(jié)點(diǎn)上的虛機(jī)（VM）/容器進(jìn)行統(tǒng)一編排和部署。

中興通訊輕量化MEC邊緣云部署方案如圖2所示，通過部署輕量化Openstack比優(yōu)化前的組件數(shù)量減少了60%，配置所需的資源數(shù)減少了75%，管理資源減少了10%，不僅降低了對(duì)邊緣云的資源需求，也提高了對(duì)MEC邊緣云的管理和運(yùn)行效率。

2. 將5G用戶面UPF下沉部署實(shí)現(xiàn)本地分流

為了滿足5G應(yīng)用場(chǎng)景大帶寬和低時(shí)延的特性要求，5G核心網(wǎng)的用戶面功能UPF（User Plane Function）需要下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣部署，以減少傳輸時(shí)延，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量的本地分流。控制面功能網(wǎng)元如SMF則在中心DC集中部署，便于統(tǒng)一控制部署在MEC的UPF，統(tǒng)一配置和下發(fā)分流策略。

中興通訊5G用戶面UFP本地分流方案如圖3所示。本地 MEC將UPF分流規(guī)則通過PCF下發(fā)給SMF，SMF對(duì)所有流量進(jìn)行集中調(diào)度，并基于 ULCL“上行分類”或IPv6多歸屬等方案進(jìn)行分流，控制本地流量通過本地UPF卸載，對(duì)于非本地流量則通過本地UPF發(fā)送到中心UPF處理，這樣避免所有流量都迂回中心網(wǎng)絡(luò)，減輕骨干網(wǎng)傳輸?shù)膲毫徒ňW(wǎng)成本，提升網(wǎng)內(nèi)分組數(shù)據(jù)的承載效率與用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

3. 為MEC邊緣云提供硬件加速提高性能

MEC邊緣云硬件普遍采用x86通用服務(wù)器，但是x86通用服務(wù)器的性能較低，無(wú)法滿足5G 場(chǎng)景的商用部署要求，需要考慮額外的硬件加速方案。

4. 提供API實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力開放

業(yè)務(wù)能力開放是MEC應(yīng)用的另一大特色。為了實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的能力開放，在MEC架構(gòu)中專門引入了MEP（ME Platform）。MEP部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，可以實(shí)時(shí)感知并獲取獲取下層網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)信息，并將這些信息包裝成不同的服務(wù)能力，再把這些能力開放給上層第三方應(yīng)用，可以優(yōu)化業(yè)務(wù)應(yīng)用、提升用戶體驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的深度融合。

中興通訊MEC能力開放架構(gòu)如圖4所示，通過開放網(wǎng)絡(luò)能力為第三方應(yīng)用，為用戶提供差異化的體驗(yàn)，挖掘網(wǎng)絡(luò)價(jià)值，提高運(yùn)營(yíng)商增值收入。同時(shí)通過開放接口的研究及標(biāo)準(zhǔn)化，加速創(chuàng)新型業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)及上線，打造良好的 MEC 產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。