MEC打通5G应用场景的“经络”

  

5G (6)

 

  多接入边缘计算(MEC)作为云计算的演进,将应用程序托管从集中式数据中心下沉到网络边缘,更接近消费者和应用程序生成的数据,在靠近移动用户的网络边缘提供IT和云计算的能力,并利用网络能力开放获得高带宽、低延迟、近端部署优势,从而产生新的业务和收入的机会,创造出新的商业模式。

  MEC是实现5G低延迟和提升带宽速率等的关键技术之一,同时MEC为应用程序和服务打开了网络边缘,包括来自第三方的应用程序和服务,使得通信网络可以转变成为其它行业和特定客户群的多功能服务平台。

  MEC系统架构

  根据欧洲电信标准协会(ETSI)的定义,MEC系统分主机级和系统级两个层次,其中MEC系统级网管包含MEC编排器MEO、OSS、应用生命周期管理代理,主机级包含MEC主机和MEC主机级网管。

  MEC主机由虚拟化基础设施VI、MEC平台MEP、MEC应用组成,其中MEC平台为MEC应用发现和使用提供内部或外部服务的环境,并通过对第三方MEC应用的开放,从而加强网络与业务的深度融合。

  MEC主机级网管含MEC平台网管MEPM和虚拟化基础设施网管VIM。5G MEC系统整体架构如图1所示。

  

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  图1 5G MEC系统整体架构

  MEC主机部署方案分析

  随着5G和垂直行业的成熟商用,网络需要接入更多设备、处理海量数据、满足低时延业务需求,传统核心网集中式部署模式已不能满足新业务需求,网络随业务流向边缘迁移已是产业趋势,5G网络原生采用云化建设,更加轻盈和灵活,以中心DC(大区中心机房)、区域DC(省层面机房)、核心DC(本地网核心机房)、边缘DC(本地网汇聚机房)、接入局所DC、基站机房为基础架构的分层DC化机房布局模式成为各运营商传统机房改造演进的共同路线。

  MEC系统级网管需要协调不同MEC主机之间以及主机与5GC之间的操作(如选择主机、应用迁移、策略交互等),一般部署在区域DC(省层面)或者中心DC(大区中心)。

  通常所说的MEC部署位置主要针对MEC系统的主机级部分,MEC对低时延业务的支持能力以及对流量和计算分流的能力,使其在5G的三大业务场景(增强型移动宽带、超可靠低时延通信和海量大规模连接物联网)中都有用武之地,三大业务场景及不同应用、不同用户对时延、带宽和计算分流的要求各不一样,对应MEC的部署要求也不尽相同。

  MEC主机部署方面应以业务为导向按需部署,并与UPF的下沉和分布式部署相互协同,在实际组网中,根据对操作性、性能或安全的相关需求,MEC可以灵活地部署在从基站附近到中央数据网络的不同位置。但是不管如何部署,都需要由UPF来控制流量指向MEC应用或是指向网络。图2概述了MEC物理位置的一般可行选项。

  

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  图2 5G网络部署架构

  MEC部署在接入局所DC

  此种模式一般采用MEC和基站CU共机房,部署在基站后面,数据业务离用户更近,终端发起的业务经过基站、MEC主机到互联网/第三方内容服务,主要针对新型超低时延业务在边缘才能满足需求的场景,时延可控制在1ms~10ms之内,如无人机投递业务(10ms,15Mbit/s)、智慧场馆(10ms,1Gbit/s)、自动驾驶(1ms,50Mbit/s以上)、远程医疗诊断(10ms,50Mbit/s)、机器人协作(1ms,1~10Mbit/s)、远程手术(1ms~10ms,300Mbit/s)等。

  MEC部署在边缘DC

  此种模式MEC一般部署在本地网汇聚机房,逻辑位置在UPF/PGW-U(用户面网关)之后,会增加一部分回传网络的时延,可以为用户提供低时延、高带宽服务,如AR/VR业务(20ms,1Gbit/s)、移动视频监控(20ms,50Mbit/s)、移动广播(小于100ms,10Mbit/s)、公共安全(20ms,10Mbit/s)、高清视频(20ms,10Mbit/s)等。

  为降低时延,使用户可以就近取得所需的内容,以提高用户访问网站的响应速度,MEC设备通常具有CDN(内容分发网络,Content Delivery Network)功能,相较于传统CDN,MEC更靠近无线接入网,下沉的位置更深。由于物理距离的减少,自然移动边缘计算相较于CDN时延进一步降低,并且MEC还包括了本地化的计算能力和能力开放能力,因此具备了低时延和智能化特点,在传统CDN的应用场景之外,在诸如车联网、智慧医疗等要求智能化的应用场景中也将起到非常大的作用。

  MEC部署中面临的挑战及解决建议

  当前运营商在部署MEC主机时,普遍面临传统接入局房、汇聚机房配套基础设施薄弱的困境,同时由于边缘计算的业务特征和开放的需求,部署过程中面临机房配套不足、应用管理/编排统一性、安全防护和能力开放等典型问题。

  一是机房配套基础设施薄弱。传统接入局房、汇聚机房环境差异较大,如果虚拟化基础设施采用NFV架构下的通用硬件,大部分机房需改造承重、电源、空调等,机房面积也无法满足NFV庞杂的边缘设备群需求,可以考虑采用更加灵活适配的增强型硬件,比机架式服务器占地小、功耗低,更适合于边缘机房部署。并且为解决NFV中虚拟层占用资源比例较多问题,边缘采用I层轻量化方案,支持裸机容器,降低管理面资源占用。

  二是应用管理/编排缺乏统一性。MEC业务特性决定系统中存在运营商网元和第三方IT应用等多种业务,需要对编排管理采用统一流程和接口。建议由运营商云管平台统管资源,根据不同业务场景灵活进行编排管理:对于强合作业务,可以通过统一门户进行应用编排部署;对于自管理类业务,可以直接在边缘节点进行应用编排部署。

  三是安全防护不到位。边缘机房相对开放,安全防护措施较少,第三方应用部署后电信内部网络会面临被攻击风险,需要设置由外而内的分层隔离与防护方案,如外部攻击防护方案、分子域隔离方案、应用隔离方案等。

  四是核心网能力要开放。在eMBB业务2C场景下,第三方APP存在无法让用户访问边缘节点的问题,需要靠核心网能力开放解决,在无法通过用户报文IP地址识别用户的区域的情况下,通过辅助AF实现边缘调度和按需分流。

  MEC平台的广泛部署将为运营商、设备商、OTT和第三方公司带来新的运营模式。在实际部署中,运营商可根据规划的业务场景以及对网络的时延、安全性、容量等方面的要求,视服务范围、用户特点,对局部化的业务需求具体需求具体分析,按需选择差异化的部署方案,对部署中面临的典型问题需要选择合适的解决方案。

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