5G MEC系統(tǒng)整體架構(gòu)及部署方案解析

多接入邊緣計(jì)算（MEC）作為云計(jì)算的演進(jìn)，將應(yīng)用程序托管從集中式數(shù)據(jù)中心下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣，更接近消費(fèi)者和應(yīng)用程序生成的數(shù)據(jù)，在靠近移動(dòng)用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣提供IT和云計(jì)算的能力，并利用網(wǎng)絡(luò)能力開放獲得高帶寬、低延遲、近端部署優(yōu)勢(shì)，從而產(chǎn)生新的業(yè)務(wù)和收入的機(jī)會(huì)，創(chuàng)造出新的商業(yè)模式。

MEC是實(shí)現(xiàn)5G低延遲和提升帶寬速率等的關(guān)鍵技術(shù)之一，同時(shí)MEC為應(yīng)用程序和服務(wù)打開了網(wǎng)絡(luò)邊緣，包括來(lái)自第三方的應(yīng)用程序和服務(wù)，使得通信網(wǎng)絡(luò)可以轉(zhuǎn)變成為其它行業(yè)和特定客戶群的多功能服務(wù)平臺(tái)。

MEC系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）的定義，MEC系統(tǒng)分主機(jī)級(jí)和系統(tǒng)級(jí)兩個(gè)層次，其中MEC系統(tǒng)級(jí)網(wǎng)管包含MEC編排器MEO、OSS、應(yīng)用生命周期管理代理，主機(jī)級(jí)包含MEC主機(jī)和MEC主機(jī)級(jí)網(wǎng)管。

MEC主機(jī)由虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施VI、MEC平臺(tái)MEP、MEC應(yīng)用組成，其中MEC平臺(tái)為MEC應(yīng)用發(fā)現(xiàn)和使用提供內(nèi)部或外部服務(wù)的環(huán)境，并通過(guò)對(duì)第三方MEC應(yīng)用的開放，從而加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的深度融合。

MEC主機(jī)級(jí)網(wǎng)管含MEC平臺(tái)網(wǎng)管MEPM和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)管VIM。5G MEC系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 5G MEC系統(tǒng)整體架構(gòu)

MEC主機(jī)部署方案分析

隨著5G和垂直行業(yè)的成熟商用，網(wǎng)絡(luò)需要接入更多設(shè)備、處理海量數(shù)據(jù)、滿足低時(shí)延業(yè)務(wù)需求，傳統(tǒng)核心網(wǎng)集中式部署模式已不能滿足新業(yè)務(wù)需求，網(wǎng)絡(luò)隨業(yè)務(wù)流向邊緣遷移已是產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，5G網(wǎng)絡(luò)原生采用云化建設(shè)，更加輕盈和靈活，以中心DC（大區(qū)中心機(jī)房）、區(qū)域DC（省層面機(jī)房）、核心DC（本地網(wǎng)核心機(jī)房）、邊緣DC（本地網(wǎng)匯聚機(jī)房）、接入局所DC、基站機(jī)房為基礎(chǔ)架構(gòu)的分層DC化機(jī)房布局模式成為各運(yùn)營(yíng)商傳統(tǒng)機(jī)房改造演進(jìn)的共同路線。

MEC系統(tǒng)級(jí)網(wǎng)管需要協(xié)調(diào)不同MEC主機(jī)之間以及主機(jī)與5GC之間的操作（如選擇主機(jī)、應(yīng)用遷移、策略交互等），一般部署在區(qū)域DC（省層面）或者中心DC（大區(qū)中心）。

通常所說(shuō)的MEC部署位置主要針對(duì)MEC系統(tǒng)的主機(jī)級(jí)部分，MEC對(duì)低時(shí)延業(yè)務(wù)的支持能力以及對(duì)流量和計(jì)算分流的能力，使其在5G的三大業(yè)務(wù)場(chǎng)景（增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、超可靠低時(shí)延通信和海量大規(guī)模連接物聯(lián)網(wǎng)）中都有用武之地，三大業(yè)務(wù)場(chǎng)景及不同應(yīng)用、不同用戶對(duì)時(shí)延、帶寬和計(jì)算分流的要求各不一樣，對(duì)應(yīng)MEC的部署要求也不盡相同。

MEC主機(jī)部署方面應(yīng)以業(yè)務(wù)為導(dǎo)向按需部署，并與UPF的下沉和分布式部署相互協(xié)同，在實(shí)際組網(wǎng)中，根據(jù)對(duì)操作性、性能或安全的相關(guān)需求，MEC可以靈活地部署在從基站附近到中央數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不同位置。但是不管如何部署，都需要由UPF來(lái)控制流量指向MEC應(yīng)用或是指向網(wǎng)絡(luò)。圖2概述了MEC物理位置的一般可行選項(xiàng)。

圖2 5G網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)

MEC部署在接入局所DC

此種模式一般采用MEC和基站CU共機(jī)房，部署在基站后面，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)離用戶更近，終端發(fā)起的業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)基站、MEC主機(jī)到互聯(lián)網(wǎng)/第三方內(nèi)容服務(wù)，主要針對(duì)新型超低時(shí)延業(yè)務(wù)在邊緣才能滿足需求的場(chǎng)景，時(shí)延可控制在1ms~10ms之內(nèi)，如無(wú)人機(jī)投遞業(yè)務(wù)（10ms，15Mbit/s）、智慧場(chǎng)館（10ms，1Gbit/s）、自動(dòng)駕駛（1ms，50Mbit/s以上）、遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷（10ms，50Mbit/s）、機(jī)器人協(xié)作（1ms，1~10Mbit/s）、遠(yuǎn)程手術(shù)（1ms~10ms，300Mbit/s）等。

MEC部署在邊緣DC

此種模式MEC一般部署在本地網(wǎng)匯聚機(jī)房，邏輯位置在UPF/PGW-U（用戶面網(wǎng)關(guān)）之后，會(huì)增加一部分回傳網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延，可以為用戶提供低時(shí)延、高帶寬服務(wù)，如AR/VR業(yè)務(wù)（20ms，1Gbit/s）、移動(dòng)視頻監(jiān)控（20ms，50Mbit/s）、移動(dòng)廣播（小于100ms，10Mbit/s）、公共安全（20ms，10Mbit/s）、高清視頻（20ms，10Mbit/s）等。

為降低時(shí)延，使用戶可以就近取得所需的內(nèi)容，以提高用戶訪問(wèn)網(wǎng)站的響應(yīng)速度，MEC設(shè)備通常具有CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，Content Delivery Network）功能，相較于傳統(tǒng)CDN，MEC更靠近無(wú)線接入網(wǎng)，下沉的位置更深。由于物理距離的減少，自然移動(dòng)邊緣計(jì)算相較于CDN時(shí)延進(jìn)一步降低，并且MEC還包括了本地化的計(jì)算能力和能力開放能力，因此具備了低時(shí)延和智能化特點(diǎn)，在傳統(tǒng)CDN的應(yīng)用場(chǎng)景之外，在諸如車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療等要求智能化的應(yīng)用場(chǎng)景中也將起到非常大的作用。

MEC部署中面臨的挑戰(zhàn)及解決建議

當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商在部署MEC主機(jī)時(shí)，普遍面臨傳統(tǒng)接入局房、匯聚機(jī)房配套基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的困境，同時(shí)由于邊緣計(jì)算的業(yè)務(wù)特征和開放的需求，部署過(guò)程中面臨機(jī)房配套不足、應(yīng)用管理/編排統(tǒng)一性、安全防護(hù)和能力開放等典型問(wèn)題。

一是機(jī)房配套基礎(chǔ)設(shè)施薄弱。傳統(tǒng)接入局房、匯聚機(jī)房環(huán)境差異較大，如果虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施采用NFV架構(gòu)下的通用硬件，大部分機(jī)房需改造承重、電源、空調(diào)等，機(jī)房面積也無(wú)法滿足NFV龐雜的邊緣設(shè)備群需求，可以考慮采用更加靈活適配的增強(qiáng)型硬件，比機(jī)架式服務(wù)器占地小、功耗低，更適合于邊緣機(jī)房部署。并且為解決NFV中虛擬層占用資源比例較多問(wèn)題，邊緣采用I層輕量化方案，支持裸機(jī)容器，降低管理面資源占用。

二是應(yīng)用管理/編排缺乏統(tǒng)一性。MEC業(yè)務(wù)特性決定系統(tǒng)中存在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)元和第三方IT應(yīng)用等多種業(yè)務(wù)，需要對(duì)編排管理采用統(tǒng)一流程和接口。建議由運(yùn)營(yíng)商云管平臺(tái)統(tǒng)管資源，根據(jù)不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景靈活進(jìn)行編排管理：對(duì)于強(qiáng)合作業(yè)務(wù)，可以通過(guò)統(tǒng)一門戶進(jìn)行應(yīng)用編排部署；對(duì)于自管理類業(yè)務(wù)，可以直接在邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用編排部署。

三是安全防護(hù)不到位。邊緣機(jī)房相對(duì)開放，安全防護(hù)措施較少，第三方應(yīng)用部署后電信內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)會(huì)面臨被攻擊風(fēng)險(xiǎn)，需要設(shè)置由外而內(nèi)的分層隔離與防護(hù)方案，如外部攻擊防護(hù)方案、分子域隔離方案、應(yīng)用隔離方案等。

四是核心網(wǎng)能力要開放。在eMBB業(yè)務(wù)2C場(chǎng)景下，第三方APP存在無(wú)法讓用戶訪問(wèn)邊緣節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，需要靠核心網(wǎng)能力開放解決，在無(wú)法通過(guò)用戶報(bào)文IP地址識(shí)別用戶的區(qū)域的情況下，通過(guò)輔助AF實(shí)現(xiàn)邊緣調(diào)度和按需分流。

MEC平臺(tái)的廣泛部署將為運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、OTT和第三方公司帶來(lái)新的運(yùn)營(yíng)模式。在實(shí)際部署中，運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)規(guī)劃的業(yè)務(wù)場(chǎng)景以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、安全性、容量等方面的要求，視服務(wù)范圍、用戶特點(diǎn)，對(duì)局部化的業(yè)務(wù)需求具體需求具體分析，按需選擇差異化的部署方案，對(duì)部署中面臨的典型問(wèn)題需要選擇合適的解決方案。