5G邊緣計(jì)算商用部署和運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)

王衛(wèi)斌，朱堃，何偉

（中興通訊股份有限公司，廣東 深圳 518057）

1 MEC架構(gòu)和商用部署模式

5G 時(shí)代，移動(dòng)通信從最初的人與人之間的通信開始轉(zhuǎn)向人與物的通信，直至物與物之間的通信。AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化、無人駕駛等新興業(yè)務(wù)被大量引入，對(duì)帶寬、時(shí)延、安全性等方面的需求也越來越苛刻，傳統(tǒng)云計(jì)算的集中部署方式已經(jīng)無法滿足業(yè)務(wù)需求。MEC（Multi-Access Edge Computing，邊緣計(jì)算）由于具備算力、時(shí)延、成本的最佳綜合優(yōu)勢(shì)，成為新時(shí)代改變通信信息服務(wù)模式的關(guān)鍵創(chuàng)新之一，有望帶來更多的顛覆性業(yè)務(wù)模式。在邊緣計(jì)算場(chǎng)景下，應(yīng)用服務(wù)和內(nèi)容部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣，可以減少數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)，提高數(shù)據(jù)安全性，降低端到端時(shí)延，減少帶寬占用，并降低功耗。運(yùn)營商可以通過部署MEC 平臺(tái)，發(fā)揮5G 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，充分挖掘無線網(wǎng)絡(luò)能力，為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能。MEC 將助力運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)從接入管道向信息化服務(wù)使能平臺(tái)的跨越[1]。

1.1 總體架構(gòu)

如圖1 所示，MEC 總體架構(gòu)可以劃分管理域和業(yè)務(wù)域，MEC 管理域提供MEC 服務(wù)門戶、業(yè)務(wù)編排管理、業(yè)務(wù)策略管理、FCAPS 管理、生命周期管理和虛擬資源管理等。業(yè)務(wù)域又分為三層，具體功能如下[2]：

（1）資源域：包括各種類型的服務(wù)器，如以計(jì)算能力為主的計(jì)算型服務(wù)器、存儲(chǔ)為主的存儲(chǔ)型服務(wù)器以及硬件加速卡之類，滿足AI 推理、圖形圖像渲染、網(wǎng)絡(luò)高速轉(zhuǎn)發(fā)等需求。以及為上層各種能力服務(wù)以及APP 應(yīng)用提供的虛擬化平臺(tái)資源及管理，包括虛機(jī)、容器以及裸金屬等類型，能力平臺(tái)及各類應(yīng)用可以共享統(tǒng)一的資源域。

（2）能力域：網(wǎng)絡(luò)能力包括本地分流，還有NAT、虛擬防火墻VFW、DNS、業(yè)務(wù)負(fù)載均衡LB 等基本服務(wù)能力，同時(shí)還提供無線網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)RNIS、TCP 優(yōu)化、無線室內(nèi)定位等服務(wù)。這些服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)能力開放框架，以API 接口方式對(duì)外提供。能力層采用微服務(wù)化框架設(shè)計(jì)，隨著后續(xù)業(yè)務(wù)需求的變化，可以引入第三方業(yè)務(wù)能力，如AI 能力、大數(shù)據(jù)能力等來豐富完善MEC 的能力層。

（3）應(yīng)用域：如視頻監(jiān)控、AR/VR 視頻、園區(qū)等各種應(yīng)用APP。

圖1 MEC總體架構(gòu)

1.2 商用部署模式

以中心DC、邊緣DC 和接入站點(diǎn)為基礎(chǔ)架構(gòu)的全分布式云成為各運(yùn)營商5G 時(shí)代基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)的共同路線。MEC 可以按照不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景以及時(shí)延方面的需求進(jìn)行靈活的部署，通?？刹渴鹪诮尤霗C(jī)房、一般匯聚機(jī)房、重要匯聚機(jī)房以及地市核心機(jī)房等位置。同時(shí)結(jié)合客戶應(yīng)用場(chǎng)景的差異，通常有兩種部署模式[3]：

（1）面對(duì)政企大客戶的專享型一體機(jī)模式。通常部署在大客戶現(xiàn)場(chǎng)機(jī)房，應(yīng)用于2B 專網(wǎng)等場(chǎng)景。考慮到在客戶機(jī)房部署，高安全保障、快速部署及現(xiàn)場(chǎng)零運(yùn)維是重點(diǎn)需求，MEC 通常和UPF 等媒體面接入設(shè)備采取軟硬件一體化集成部署的傳統(tǒng)CT 網(wǎng)元模式，同時(shí)具備物理安全防護(hù)、出廠預(yù)裝、現(xiàn)場(chǎng)即插即用等特性。

（2）面對(duì)多個(gè)中小客戶敏捷創(chuàng)新而建設(shè)的共享型開放平臺(tái)模式。通常部署在地市核心或綜合業(yè)務(wù)園區(qū)，具備開放能力、DevOps、自服務(wù)等IT 云的特征。豐富的ICT 開放能力，應(yīng)用敏捷開發(fā)、測(cè)試、快速部署是其競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。

2 專享型一體機(jī)模式

2.1 適用場(chǎng)景

政企大客戶專網(wǎng)場(chǎng)景下，通常將運(yùn)營商的MEC 下沉部署在客戶現(xiàn)場(chǎng)機(jī)房，邊緣數(shù)據(jù)面直接分流到客戶私有云執(zhí)行行業(yè)業(yè)務(wù)，其核心需求主要包括兩點(diǎn)：一方面是保證工業(yè)控制等應(yīng)用的低時(shí)延要求，另外一方面通過數(shù)據(jù)面直接從邊緣分流到客戶私有云，保證數(shù)據(jù)的安全性。因此，專享MEC 采用軟硬件一體化集成的即插即用產(chǎn)品模式，以適應(yīng)客戶現(xiàn)場(chǎng)機(jī)房的惡劣環(huán)境、高安全風(fēng)險(xiǎn)以及零運(yùn)維的要求，就成為專享型MEC 的關(guān)鍵產(chǎn)品特征。

2.2 邊緣硬件

（1）一體化機(jī)柜

如圖2 所示，一體化機(jī)柜集成了接入、算力等不同的硬件設(shè)備，同時(shí)出廠預(yù)裝了MEC 系統(tǒng)軟件，可整體運(yùn)輸，一體化交付。在交付現(xiàn)場(chǎng)只需開機(jī)上電，快速導(dǎo)入現(xiàn)場(chǎng)配置，即可開通業(yè)務(wù)，達(dá)到開箱即用的要求。

同時(shí)集成了配電、制冷、消防和監(jiān)控，采用無源門鎖、IP55 防塵防水、斷電保護(hù)等多種技術(shù)，滿足防腐蝕、防雷、防侵入等惡劣環(huán)境部署的要求，具有靈活選址、快速部署和極簡運(yùn)維的優(yōu)勢(shì)。

圖2 一體化機(jī)柜軟硬件架構(gòu)

（2）邊緣服務(wù)器

邊緣站點(diǎn)機(jī)房與運(yùn)營商核心數(shù)據(jù)中心相比條件有比較大的區(qū)別，很多方面無法滿足常規(guī)通用服務(wù)器的部署及運(yùn)行要求，給邊緣服務(wù)器帶來了挑戰(zhàn)。

1）邊緣機(jī)房普遍低于數(shù)據(jù)中心承重標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)機(jī)架多限制為600 mm/800 mm 深；

2）邊緣機(jī)房的制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定性無法有效保證，在制冷系統(tǒng)故障時(shí)，機(jī)房溫度可能會(huì)達(dá)到45℃以上；

3）部署于邊緣機(jī)房的服務(wù)器還將面臨抗震、電磁兼容和防噪等較高要求，機(jī)房空氣質(zhì)量欠佳等眾多限制。

考慮到以上限制，邊緣服務(wù)器需要具有尺寸小、功耗低、計(jì)算密度高等特征。除此之外，服務(wù)器采用前走線設(shè)計(jì)，便于維護(hù)管理；支持強(qiáng)異構(gòu)計(jì)算，極大提升性能功耗比；良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足邊緣機(jī)房較為惡劣的環(huán)境。

（3）邊緣接入設(shè)備

專享型一體機(jī)中通過集成接入設(shè)備，可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)的集成交付能力，通常包括了無線BBU 和有線OLT 設(shè)備：

1）新一代IT BBU 設(shè)備通常支持2G/3G/4G/5G 全制式，容量配置靈活，接口豐富，組網(wǎng)靈活，演進(jìn)平滑，也具有體積?。▋H2U 高）、容量大、功耗低、易維護(hù)和高集成等特點(diǎn)。同時(shí)具備強(qiáng)大的IT 擴(kuò)展能力，無需額外空間，通過新增通用處理器單板，可以把MEC 集成部署在BBU 中，進(jìn)一步提升了一體機(jī)的集成度。

2）隨著智慧工廠、智慧園區(qū)的興起，PON 光網(wǎng)絡(luò)逐漸成為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。OLT 設(shè)備不僅具備功能完善的二三層網(wǎng)絡(luò)連接功能，在不改變網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)下，可方便卸載本地MEC 流量，實(shí)現(xiàn)固移融合邊緣業(yè)務(wù)?；谛乱淮植际郊軜?gòu)的OLT 平臺(tái)可內(nèi)置處理器單板，同樣支持把MEC 集成部署在OLT 中。

2.3 輕量化云平臺(tái)

專享型MEC 主要用于處理專網(wǎng)內(nèi)的本地用戶業(yè)務(wù)，覆蓋范圍有限，因此具有規(guī)模小、數(shù)量多的特點(diǎn)。一體機(jī)內(nèi)的云平臺(tái)如果采用完整IaaS 部署，虛層管理資源占比過大，一方面推高了建設(shè)成本，另一方面也造成管理資源的浪費(fèi)，因此，必須采用輕量化精簡部署，提升資源利用率[4]。

（1）輕量化VIM 和Hypervisor

輕量化VIM 和Hypervisor 通過裁剪組件，僅保留基礎(chǔ)組件，將其他組件作為選配組件，同時(shí)通過修改組件服務(wù)配置，減少組件服務(wù)的工作線程數(shù)量來降低對(duì)物理資源的消耗，同時(shí)需要支持計(jì)算和控制合一部署，使得資源能夠得到有效利用。

（2）輕量化存儲(chǔ)

一體機(jī)規(guī)模較小，承載業(yè)務(wù)以本地處理為主，所需的存儲(chǔ)容量較小，存儲(chǔ)可采用本地存儲(chǔ)或者云存儲(chǔ)。本地存儲(chǔ)性能高，占用資源少，但可靠性差，并且不支持遷移，而云存儲(chǔ)如果采用獨(dú)立的分布式存儲(chǔ)或者磁陣成本較高。因此采用計(jì)算存儲(chǔ)融合方案是一種有效方案，將分布式存儲(chǔ)部署于計(jì)算節(jié)點(diǎn)上，計(jì)算/存儲(chǔ)共物理平臺(tái)節(jié)省成本。存儲(chǔ)采用多副本，沒有單點(diǎn)故障，同時(shí)可通過策略配置，使得虛擬機(jī)優(yōu)先使用本地副本，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)訪問效率。

（3）輕量化網(wǎng)絡(luò)

邊緣上的業(yè)務(wù)以第三方業(yè)務(wù)為主，業(yè)務(wù)變動(dòng)頻繁，網(wǎng)絡(luò)配置如果采用手工配置，對(duì)于運(yùn)維人員，運(yùn)維工作量巨大，而部分邊緣站點(diǎn)無人值守的特點(diǎn)使得網(wǎng)絡(luò)配置更為困難，因此通過SDN 來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化配置成為必然選擇。而一體機(jī)由于規(guī)模較小，需要采用輕量化SDN 控制器，例如OVN，來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化部署，提升運(yùn)維效率，降低運(yùn)維工作量，適應(yīng)業(yè)務(wù)的頻繁變化。

2.4 安全技術(shù)

相對(duì)于傳統(tǒng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，邊緣計(jì)算系統(tǒng)在部署機(jī)房等級(jí)、組網(wǎng)架構(gòu)、服務(wù)提供方式、運(yùn)營模式上有較大的變化，這些變化對(duì)安全提出了更大的挑戰(zhàn)。重點(diǎn)需要關(guān)注：

（1）物理安全：通過在一體機(jī)上部署電子門禁告警、電子門鎖等設(shè)備，保障機(jī)柜的物理安全。

（2）基礎(chǔ)設(shè)施安全：除了提供網(wǎng)絡(luò)安全、租戶隔離、加密通道等傳統(tǒng)安全保障之外，還可以通過如圖3 所示的軟硬協(xié)同虛擬化技術(shù)將Hypervisor 下沉到虛擬化卡上，實(shí)現(xiàn)虛層的物理級(jí)別安全，也是目前逐步興起的熱點(diǎn)技術(shù)。

（3）接入安全：由于邊緣網(wǎng)元遠(yuǎn)程接入核心網(wǎng)，UPF/MEP 與核心網(wǎng)之間需要考慮雙向認(rèn)證。

（4）應(yīng)用安全：應(yīng)用無代理殺毒、鏡像加密。

圖3 軟硬協(xié)同虛擬化技術(shù)

2.5 運(yùn)維系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

一體化邊緣設(shè)備一般集成部署在企業(yè)園區(qū)內(nèi)，從運(yùn)維職責(zé)上劃分，將分為由運(yùn)營商或設(shè)備提供商負(fù)責(zé)，以及由企業(yè)自服務(wù)自主運(yùn)維兩種模式。運(yùn)維系統(tǒng)可分為兩級(jí)層次，分別為面向企業(yè)的自服務(wù)門戶系統(tǒng)及面向?qū)I(yè)運(yùn)維人員的專業(yè)維護(hù)系統(tǒng)[5]。

（1）系統(tǒng)架構(gòu)

一體化設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)的兩級(jí)層次中，企業(yè)自服務(wù)運(yùn)維門戶要求全局、簡單、易用，適合由企業(yè)運(yùn)維人員使用；專業(yè)運(yùn)維系統(tǒng)提供分域、專業(yè)、詳盡的數(shù)據(jù)分析，適合由運(yùn)營商或設(shè)備商專業(yè)運(yùn)維人員使用。

1）面向企業(yè)自服務(wù)自運(yùn)維門戶

一體化設(shè)備企業(yè)自維護(hù)門戶，為企業(yè)用戶屏蔽復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)，僅呈現(xiàn)關(guān)鍵指標(biāo)和企業(yè)相關(guān)的資源情況，幫助企業(yè)運(yùn)維人員進(jìn)行有效簡化運(yùn)維管理，提升運(yùn)維效率。自維護(hù)門戶較電信級(jí)網(wǎng)管系統(tǒng)而言，更為簡單輕便。

◆功能簡化：僅提供網(wǎng)絡(luò)性能、資源監(jiān)控、告警處理等基礎(chǔ)功能，不包含復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)操作如網(wǎng)元實(shí)例化、業(yè)務(wù)配置等，減輕企業(yè)用戶運(yùn)維壓力。

◆界面簡化：支持用戶自定義大屏指標(biāo)，如僅展示分類指標(biāo)，或僅呈現(xiàn)企業(yè)用戶關(guān)心的業(yè)務(wù)SLA。

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)屬于企業(yè)的場(chǎng)景，企業(yè)自運(yùn)維門戶在簡化操作和界面的同時(shí)，提供更全面的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和更智能的定位分析，幫助用戶精確掌握網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)質(zhì)量情況，快速排除網(wǎng)絡(luò)故障，保障業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行，具體包括：

◆監(jiān)控終端設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備流量、設(shè)備鏈路質(zhì)量等。

◆監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)管道的資源情況及狀態(tài)，如無線信道時(shí)延、承載傳輸速率、MEP 平臺(tái)API 調(diào)用情況等。區(qū)別于運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維系統(tǒng)，自維護(hù)門戶包含預(yù)定義的幾十種網(wǎng)絡(luò)SLA，對(duì)網(wǎng)絡(luò)管道復(fù)雜指標(biāo)進(jìn)行封裝，企業(yè)用戶可關(guān)注封裝后的SLA 情況，降低企業(yè)運(yùn)維人員技能要求。

◆監(jiān)控企業(yè)自身應(yīng)用的各項(xiàng)指標(biāo)，如應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)性能、用戶的操作日志、業(yè)務(wù)QoS 指標(biāo)、接口流量、閾值告警等。

更智能的故障診斷支持自動(dòng)統(tǒng)計(jì)不同層級(jí)的故障及性能，提供故障定界定位，幫助企業(yè)運(yùn)維人員快速分析是運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)問題還是自身應(yīng)用問題，縮短問題解決時(shí)間。

2）面向?qū)I(yè)運(yùn)維人員的本地運(yùn)維門戶

一體化設(shè)備企業(yè)自維護(hù)門戶提供了簡便的運(yùn)維方式，可滿足基本的日常運(yùn)維需要，為更好地保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行，部分專業(yè)運(yùn)維能力需由本地運(yùn)維門戶提供。此本地運(yùn)維門戶系統(tǒng)并不需要類似運(yùn)營商大網(wǎng)管體系，僅需提供基本的設(shè)備運(yùn)維功能，主要包括：版本升級(jí)、設(shè)備告警監(jiān)控、處理、網(wǎng)元指標(biāo)統(tǒng)計(jì)、信令跟蹤、日志異常分析等。這些本地運(yùn)維能力滿足面向設(shè)備的基本維護(hù)要求，通過本地維護(hù)管理系統(tǒng)可滿足設(shè)備維護(hù)需要。

（2）安裝開通

一體化設(shè)備是集成度非常高的產(chǎn)品，其中包含了核心網(wǎng)、無線、承載等若干基礎(chǔ)通訊設(shè)備及云資源池平臺(tái)，此時(shí)對(duì)一體化設(shè)備運(yùn)維提出了高集成度、高可操作性的要求，其中包括生產(chǎn)預(yù)裝、即插即用上電、全局監(jiān)控概覽、一鍵業(yè)務(wù)恢復(fù)等。

1）生產(chǎn)預(yù)裝，即插即用：如圖4 所示，邊緣MEC 一體化設(shè)備開通流程遵循通用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)配置。一體化設(shè)備在出廠前，自動(dòng)化完成標(biāo)準(zhǔn)化MEC 運(yùn)行環(huán)境、軟件的自動(dòng)化安裝，標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)配置通用性數(shù)據(jù)等，個(gè)性化數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程一鍵配置，支撐MEC設(shè)備即插即用、快速部署，縮短MEC站點(diǎn)上線周期。

2）一鍵配置：預(yù)裝MEC 設(shè)備支持自動(dòng)接入遠(yuǎn)程邊緣管理域系統(tǒng)，由現(xiàn)場(chǎng)部署工具依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)生成每個(gè)站點(diǎn)腳本，自動(dòng)化部署工具完成一體化設(shè)備的上電開通。

3）自動(dòng)化測(cè)試：邊緣管理域可提供自動(dòng)化測(cè)試工具，封裝邊緣MEC 一體化設(shè)備的測(cè)試用例、測(cè)試工具，運(yùn)維人員依據(jù)不同場(chǎng)景選用測(cè)試用例，系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)MEC的業(yè)務(wù)測(cè)試報(bào)告。

（3）全局監(jiān)控

邊緣MEC 一體化設(shè)備需要對(duì)設(shè)備本身運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)控，其中包含作為管道設(shè)備的UPF 及MEP，以及相關(guān)資源池部分，以及作為邊緣云的云資源和其上運(yùn)行的業(yè)務(wù)APP 運(yùn)行情況的監(jiān)控等，具體監(jiān)控內(nèi)容如圖5 所示。

圖4 生產(chǎn)預(yù)裝，即插即用流程

圖5 邊緣MEC一體化設(shè)備全局監(jiān)控內(nèi)容

1）資源層監(jiān)控

一體化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體機(jī)資源集中監(jiān)控能力，搜集全局資源容量、資源分配、資源負(fù)荷等基線數(shù)據(jù)，以清晰明了的方式呈現(xiàn)資源的概覽情況。同時(shí)通過峰值分析、預(yù)測(cè)分析等手段，對(duì)如何處理業(yè)務(wù)資源彈縮做出更好、更明智的決策，以確保應(yīng)用性能和資源消耗的平衡，同時(shí)可以通過預(yù)測(cè)未來利用率以及潛在的容量限制來更加主動(dòng)地管理其資源。

2）網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層監(jiān)控

一體化設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)需監(jiān)控一體化UPF 分流情況，按照應(yīng)用、DNN 等多個(gè)維度統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)總流量指標(biāo)，直觀呈現(xiàn)租戶、應(yīng)用使用流量的情況。同時(shí)可選擇按照用戶關(guān)心的如DPI 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)區(qū)域、小區(qū)、RAT、網(wǎng)元、業(yè)務(wù)類型、應(yīng)用類型、終端、用戶等多個(gè)維度全方面分析各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和應(yīng)用的流量分布及使用情況，從而發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)小區(qū)、熱門應(yīng)用和網(wǎng)站，為網(wǎng)絡(luò)流量分流優(yōu)化和市場(chǎng)營銷提供幫助。

3）應(yīng)用層監(jiān)控

一體化設(shè)備運(yùn)維系統(tǒng)對(duì)虛擬化資源一體化邊緣設(shè)備提供可視化的拓?fù)湟晥D，支持自上而下鉆取顯示應(yīng)用、虛擬資源、物理資源拓?fù)潢P(guān)系，可視化展示應(yīng)用的物理位置，并在拓?fù)渖箱秩靖鲗淤Y源的告警、關(guān)鍵性能數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)應(yīng)用的運(yùn)行監(jiān)控狀態(tài)，幫助運(yùn)維人員可視化、高效維護(hù)各種行業(yè)應(yīng)用。

（4）業(yè)務(wù)保障

邊緣MEC 一體化設(shè)備作為邊緣云基礎(chǔ)設(shè)備，除采用靈活快速的部署安裝方式，以及簡單易用的監(jiān)控系統(tǒng)外，對(duì)于問題發(fā)生后，需要提供以業(yè)務(wù)快速恢復(fù)為目標(biāo)的保障手段。系統(tǒng)能以簡單可讀的方式上報(bào)告知運(yùn)維人員異常事件的發(fā)生事件、事件類型、異常對(duì)象、具體描述等，以及提供運(yùn)維人員基本的處理方式。當(dāng)問題沒有得到快速的解決時(shí)，借鑒IT 設(shè)備的運(yùn)維模式，通?？刹捎玫木S護(hù)方式包括一鍵式重啟、一鍵式復(fù)位、一鍵式重新安裝等，通過簡單的操作可使得業(yè)務(wù)得以快速恢復(fù)，此時(shí)，一體化運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)以類似航空“黑匣子”方式記錄問題發(fā)生時(shí)的相關(guān)日志，如操作日志、安全日志、系統(tǒng)運(yùn)行日志等。通過數(shù)據(jù)采集方式提供給專業(yè)分析系統(tǒng)對(duì)問題進(jìn)行事后分析，找出根因，得出問題規(guī)避方式，避免再次發(fā)生。

3 共享型開放平臺(tái)模式

3.1 適用場(chǎng)景

在地市核心局點(diǎn)，運(yùn)營商通常會(huì)部署多個(gè)中小客戶共享的邊緣計(jì)算MEC 系統(tǒng)。此類MEC 具備靈活的多種模式資源供給，提供豐富的ICT 開放能力，同時(shí)具備從應(yīng)用開發(fā)、測(cè)試、發(fā)布到部署的全過程DevOps 環(huán)境，為中小客戶提供了良好的應(yīng)用創(chuàng)新平臺(tái)。這種模式的MEC 可以認(rèn)為是成熟的公有云服務(wù)模式在邊緣場(chǎng)景的落地，同時(shí)也為運(yùn)營商在邊緣計(jì)算領(lǐng)域建設(shè)合作生態(tài)提供了良好的平臺(tái)基礎(chǔ)。

3.2 基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)

不同的邊緣計(jì)算應(yīng)用由于其功能及性能不同，對(duì)資源的需求也各不相同，包括虛機(jī)、容器、裸金屬等不同類型資源，也有對(duì)GPU 等加速硬件的資源需求。

如圖6 所示，基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)通常采用OpenStack+Kubernetes 雙引擎在計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等模塊的深度融合，實(shí)現(xiàn)虛機(jī)、裸金屬、容器資源的靈活供給，大大提升了資源池的利用率，降低了管理資源開銷。同時(shí)通過生命周期管理、權(quán)限控制以及運(yùn)維的融合，也為客戶提供了一致的管理、編排等使用體驗(yàn)[4]。

3.3 ECP邊緣PaaS平臺(tái)

在共享型模式下，MEP 也可以稱之為邊緣計(jì)算PaaS平臺(tái)ECP。如圖7 所示，該平臺(tái)除了提供邊緣計(jì)算基礎(chǔ)的分流、DNS、LB、NAT 等能力服務(wù)之外，還結(jié)合無線、核心網(wǎng)等設(shè)備提供運(yùn)營商獨(dú)有的RNIS、定位、用戶識(shí)別等網(wǎng)絡(luò)能力，同時(shí)與第三方伙伴合作提供豐富的行業(yè)能力。系統(tǒng)提供了開放能力API 網(wǎng)關(guān)，提供能力對(duì)外運(yùn)營能力[6]。

3.4 前店后廠運(yùn)營模式

邊緣計(jì)算運(yùn)營平臺(tái)ECM 提供能力集成、應(yīng)用開發(fā)測(cè)試部署的全過程應(yīng)用孵化環(huán)境以及應(yīng)用商店。與ECP 協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了在中心云應(yīng)用的敏捷快速創(chuàng)新之后，遠(yuǎn)程復(fù)制部署到邊緣云。這種如圖8 所示的“前店后廠”的模式，為邊緣計(jì)算應(yīng)用的敏捷創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái)環(huán)境[7]。

3.5 運(yùn)維系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)

圖6 雙引擎基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)架構(gòu)

圖7 邊緣計(jì)算PaaS平臺(tái)ECP架構(gòu)

共享型邊緣云開放平臺(tái)分為基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)層、能力提供PaaS 層、邊緣通訊管道層及邊緣應(yīng)用層，在運(yùn)維上需要根據(jù)NFV 架構(gòu)對(duì)相關(guān)各層進(jìn)行運(yùn)維管理。其上由面向客戶的業(yè)務(wù)運(yùn)營系統(tǒng)負(fù)責(zé)邊緣云業(yè)務(wù)的整體運(yùn)營[8]。

（1）系統(tǒng)架構(gòu)

共享型邊緣云運(yùn)維系統(tǒng)一般可集中建設(shè)中運(yùn)營商中心機(jī)房，其中包 括：MEO、OMC、MEPM、VNFM、ECM、業(yè)務(wù)編排中心等，構(gòu)建總體架構(gòu)可參見圖9[6]。

在邊緣業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)之上，運(yùn)營運(yùn)維體系整體可分為運(yùn)維管理層及運(yùn)營管理層。

1）運(yùn)營管理層ECM

邊緣計(jì)算管理平臺(tái)，提供企業(yè)客戶可訪問的服務(wù)門戶，ECM 可根據(jù)客戶需求進(jìn)行業(yè)務(wù)訂購組合提供，業(yè)務(wù)來源可包含自有業(yè)務(wù)、合營業(yè)務(wù)、第三方業(yè)務(wù)等。對(duì)于行業(yè)組合方案類業(yè)務(wù)，可根據(jù)不同行業(yè)提供初始業(yè)務(wù)模板供客戶選擇，并編輯訂購，行業(yè)業(yè)務(wù)模板可包括云游戲、智慧鋼鐵、智慧文旅、自動(dòng)駕駛、智慧城市、智慧工廠、智慧園區(qū)等行業(yè)。

2）運(yùn)維管理層

圖8 前店后廠模式

業(yè)務(wù)編排中心：銜接運(yùn)營門戶ECM 與運(yùn)維管理中心MEO/OMC 等的中樞節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)客戶需求向網(wǎng)絡(luò)需求的轉(zhuǎn)換。

OSS：集中運(yùn)維管理系統(tǒng)，可管理多廠商邊緣設(shè)備FCAPS 等，包括UPF/MEP 及云資源池等。

MEO：通過調(diào)用VNFM 能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)于UPF、MEP等虛擬化電信網(wǎng)元的生命周期管理和第三方APP 的生命周期管理；調(diào)用邊緣云節(jié)點(diǎn)OMC/MEPM 實(shí)現(xiàn)UPF、MEP 的業(yè)務(wù)配置；與邊緣云節(jié)點(diǎn)VIM/CISM 實(shí)現(xiàn)第三方APP 等業(yè)務(wù)的資源發(fā)放；實(shí)現(xiàn)邊緣節(jié)點(diǎn)資源池的監(jiān)控、巡檢、故障分析定位。

OMC：實(shí)現(xiàn)對(duì)于UPF 的運(yùn)維管理能力。

MEPM：實(shí)現(xiàn)對(duì)于MEP 的運(yùn)維管理能力，管理APP的規(guī)則和需求。

（2）關(guān)鍵技術(shù)

1）MEC 業(yè)務(wù)監(jiān)控

運(yùn)營商建立邊緣計(jì)算運(yùn)營運(yùn)維管理域，可以提供完整的運(yùn)維管理功能，除采集基本的管理信息外，可提供豐富智能分析能力及故障定位能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣業(yè)務(wù)的有效保障。MEC 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的分布式交換，降低核心網(wǎng)核心數(shù)據(jù)中心的交換壓力，同時(shí)優(yōu)化行業(yè)用戶的業(yè)務(wù)的感知和性能，也是運(yùn)營商行業(yè)創(chuàng)新、三方協(xié)同的基礎(chǔ)。管理域依據(jù)MEC 業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行指標(biāo)建模，建立關(guān)鍵指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)方法，針對(duì)業(yè)務(wù)指標(biāo)提供多粒度、多維度的監(jiān)控，隨時(shí)隨地掌控業(yè)務(wù)變化趨勢(shì)，智能分析出終端、管道、應(yīng)用的問題，快速處理行業(yè)應(yīng)用無法上網(wǎng)、視頻卡頓、打開網(wǎng)頁慢等問題，以幫助運(yùn)營商優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，提升用戶體驗(yàn)。

圖9 共享型運(yùn)維系統(tǒng)總體架構(gòu)

2）MEC 智能策略

MEC 站點(diǎn)一般位于位置偏遠(yuǎn)的機(jī)房，維護(hù)能力比較弱，運(yùn)維管理域通過智能策略系統(tǒng)分層次恢復(fù)資源層、應(yīng)用層故障，保障最優(yōu)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。MEC 網(wǎng)絡(luò)智能策略架構(gòu)包含以下幾個(gè)功能模塊[9]：

◆AI+數(shù)據(jù)引擎：引入大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)的模型訓(xùn)練與應(yīng)用，為5G 網(wǎng)絡(luò)提供了智能分析和策略決策的能力，主要功能包括分別收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，執(zhí)行AI 分析，向策略決策模塊、業(yè)務(wù)平臺(tái)等推送AI 數(shù)據(jù)分析結(jié)果。

◆策略決策：用于從AI 引擎接收AI 數(shù)據(jù)分析結(jié)果，然后基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，生成執(zhí)行策略，并發(fā)送給策略執(zhí)行模塊和業(yè)務(wù)平臺(tái)。

◆策略執(zhí)行：分為資源層運(yùn)管系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層網(wǎng)管支撐兩個(gè)部分，既作為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的來源，提供海量數(shù)據(jù)給AI 引擎，用于大數(shù)據(jù)分析；也作為策略執(zhí)行者，從策略決策模塊獲取策略信息并本地執(zhí)行。

基于MEC 策略系統(tǒng)智能實(shí)現(xiàn)故障智能閉環(huán)主要包括帶寬自動(dòng)調(diào)整和彈性擴(kuò)容等場(chǎng)景。

◆帶寬自動(dòng)更新：視頻監(jiān)控的場(chǎng)景下，策略中心檢測(cè)到視頻業(yè)務(wù)帶寬性能指標(biāo)達(dá)到條件上限，需要觸發(fā)帶寬更新擴(kuò)大，則策略中心下達(dá)MEP 平臺(tái)更新該業(yè)務(wù)QoS策略，擴(kuò)大應(yīng)用帶寬能力。

◆彈性擴(kuò)容：策略中心檢測(cè)到切片當(dāng)前邊緣UPF 整體性能指標(biāo)達(dá)到條件上限，需要擴(kuò)大核心網(wǎng)媒體面網(wǎng)元的處理能力，則策略中心下達(dá)網(wǎng)元更新操作，執(zhí)行擴(kuò)容，增加網(wǎng)元虛機(jī)數(shù)量。

3）MEC 智能故障定位

應(yīng)對(duì)邊緣MEC 位置分散、維護(hù)能力弱的特點(diǎn)，運(yùn)維管理域提供故障自動(dòng)定界、網(wǎng)絡(luò)診斷、日志分析等功能提升設(shè)備故障定位效率，實(shí)現(xiàn)MEC 故障自感知管理。

◆故障自動(dòng)定界：通過搜集大量MEC 告警，分析告警中時(shí)間、地點(diǎn)、事件描述等多個(gè)維度的特征，結(jié)合告警的歷史頻度信息，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中同網(wǎng)元中其他信息、跨網(wǎng)元信息、同專業(yè)網(wǎng)信息、跨專業(yè)網(wǎng)信息及同業(yè)務(wù)的關(guān)聯(lián)信息，識(shí)別告警線索關(guān)系。根據(jù)當(dāng)前切片告警、統(tǒng)計(jì)、日志信息，利用訓(xùn)練獲得的規(guī)則進(jìn)行推理，獲取到最能匹配上的告警根因。

◆網(wǎng)絡(luò)故障診斷：MEC 站點(diǎn)管理中引入網(wǎng)絡(luò)診斷工具，提供可視化拓?fù)?、自?dòng)診斷、遠(yuǎn)程抓包手段，降低網(wǎng)絡(luò)故障診斷難度。

◆日志分析：某些場(chǎng)景設(shè)備的問題傳統(tǒng)的告警無法反映出來，而設(shè)備日志的內(nèi)容往往比告警更詳細(xì)、更全面，通過日志該特性可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障快速定位和提前發(fā)現(xiàn)故障隱患。

◆故障根因定位：在告警/ 投訴等故障情況發(fā)生時(shí)，結(jié)合設(shè)備拓?fù)?，通過對(duì)當(dāng)前時(shí)間段所有關(guān)聯(lián)設(shè)備日志的掃描分析與檢查，智能判斷故障的真實(shí)性以及故障的業(yè)務(wù)影響、可能根因等。

◆異常檢測(cè)：通過內(nèi)置的專家?guī)旎蛘咧悄苁侄瓮诰虺龅囊?guī)則實(shí)現(xiàn)日志異常的觸發(fā)，基于時(shí)序異常檢測(cè)和疑似操作識(shí)別，提前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常行為。

4 結(jié)束語

獨(dú)享型一體機(jī)和共享型開放平臺(tái)兩種部署模式互補(bǔ)，為邊緣計(jì)算服務(wù)專網(wǎng)大客戶以及建設(shè)邊緣計(jì)算生態(tài)環(huán)境提供了平臺(tái)基礎(chǔ)適配。需要說明的是，廠家通常是提供了一套異構(gòu)同源的系統(tǒng)，通過裁剪適配來滿足了兩種部署模式，這也為運(yùn)營商以及應(yīng)用開發(fā)商提供了一致的服務(wù)體驗(yàn)。

邊緣計(jì)算發(fā)展方興未艾，在平臺(tái)技術(shù)成熟后，下一個(gè)可以預(yù)見的技術(shù)熱點(diǎn)是邊邊協(xié)同、云邊協(xié)同，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)公有云、專屬云以及邊緣云的一體化布局，其中算力網(wǎng)絡(luò)、UPF SSC、多MEP 間交互等是需要進(jìn)一步研究落地的具體技術(shù)。

相信隨著邊緣計(jì)算相關(guān)技術(shù)的全面成熟，邊緣計(jì)算應(yīng)用在千行百業(yè)的百花齊放將為5G 時(shí)代的來臨提供強(qiáng)大的助力[10]。