中國(guó)聯(lián)通邊緣計(jì)算技術(shù)白皮書(shū)

1、中國(guó)聯(lián)通邊緣計(jì)算技術(shù)白皮書(shū)目 錄1概述11.1 白皮書(shū)愿景及目標(biāo)11.2 白皮書(shū)狀態(tài)22MEC驅(qū)動(dòng)力及挑戰(zhàn)分析32.1 行業(yè)及市場(chǎng)發(fā)展需求32.1.1業(yè)務(wù)及技術(shù)驅(qū)動(dòng)32.1.2商業(yè)及產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)52.2 電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)分析62.2.1豎井式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難以滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求62.2.2ICT融合驅(qū)動(dòng)運(yùn)營(yíng)商改變“啞管道運(yùn)營(yíng)”格局73中國(guó)聯(lián)通MEC平臺(tái)能力和應(yīng)用需求83.1 MEC平臺(tái)能力需求83.1.1業(yè)務(wù)域83.1.2管理域93.2 MEC典型應(yīng)用需求104中國(guó)聯(lián)通LTE網(wǎng)絡(luò)MEC部署策略144.1 LTE網(wǎng)絡(luò)MEC組網(wǎng)架構(gòu)144.2 中國(guó)聯(lián)通LTE網(wǎng)絡(luò)MEC部署方案144.2.1部署位置144.2

2、.2計(jì)費(fèi)方案164.3 MEC部署存在的問(wèn)題分析165MEC技術(shù)演進(jìn)路線及規(guī)劃175.1 面向5G網(wǎng)絡(luò)的MEC關(guān)鍵技術(shù)演進(jìn)175.1.1流量疏導(dǎo)方案175.1.2業(yè)務(wù)連續(xù)性方案185.1.3智能感知與優(yōu)化方案185.2 中國(guó)聯(lián)通MEC組網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)195.3 中國(guó)聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)MEC部署規(guī)劃216總結(jié)和展望23中國(guó)聯(lián)通邊緣計(jì)算技術(shù)白皮書(shū)中國(guó)聯(lián)通邊緣計(jì)算技術(shù)白皮書(shū)1 概述1.1 白皮書(shū)愿景及目標(biāo)當(dāng)前，信息通信技術(shù)向各行各業(yè)融合滲透，數(shù)字化信息已成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素，經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域向數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)的趨勢(shì)愈發(fā)明顯。5G網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)深度融合，將連接人和萬(wàn)物，成為各行業(yè)數(shù)字

3、化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。5G包括三大應(yīng)用場(chǎng)景：eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、mMTC（海量機(jī)器類通信）和uRLLC（超可靠低時(shí)延通信）。其中， eMBB聚焦對(duì)帶寬有極高需求的業(yè)務(wù)，例如高清視頻、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）和AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）等，滿足人們對(duì)于數(shù)字化生活的需求；mMTC聚焦對(duì)連接密度要求較高的業(yè)務(wù)，例如智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居等，滿足人們對(duì)于數(shù)字化社會(huì)的需求；uRLLC聚焦對(duì)時(shí)延極其敏感的業(yè)務(wù)，例如自動(dòng)駕駛、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等，滿足人們對(duì)于數(shù)字化工業(yè)的需求。IDC最新統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，到2020年將有超過(guò)500億的終端與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，而到2018年，就將有50%的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將面臨網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制，40%

4、的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理與儲(chǔ)存。多接入邊緣計(jì)算（Multi-Acess Edge Computing，MEC）是在靠近人、物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開(kāi)放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。在3GPP R15中，基于服務(wù)化架構(gòu)，5G協(xié)議模塊可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活調(diào)用，為構(gòu)建邊緣網(wǎng)絡(luò)提供了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而使得MEC可以按需、分場(chǎng)景靈活部署在無(wú)線接入云、邊緣云或者匯聚云。 MEC可為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供以下價(jià)值：· 通過(guò)對(duì)4K/8K、VR/AR等高帶寬業(yè)務(wù)的本地分流，降低對(duì)核心

5、網(wǎng)絡(luò)及骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)的占用，有效提升運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的利用率；· 通過(guò)內(nèi)容與計(jì)算能力的下沉，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)將有效支撐未來(lái)時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)（車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程控制等）以及大計(jì)算和高處理能力需求的業(yè)務(wù)（視頻監(jiān)控與分析等），助力運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)從連接管道向信息化服務(wù)使能平臺(tái)的轉(zhuǎn)型；· MEC作為邊緣云計(jì)算環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放平臺(tái)，將為運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)邊緣生態(tài)奠定基礎(chǔ)。MEC雖然是5G網(wǎng)絡(luò)的使能技術(shù)，但由于架構(gòu)及平臺(tái)的開(kāi)放性，MEC亦可在現(xiàn)階段部署于LTE網(wǎng)絡(luò)，為移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提供增值服務(wù)。2017年6月，中國(guó)聯(lián)通攜手諾基亞、騰訊、INTEL首次在上海“梅賽德斯-奔馳文化中心”成功搭建網(wǎng)絡(luò)邊緣云系統(tǒng)，。利用LTE現(xiàn)

6、網(wǎng)驗(yàn)證了基于MEC的多角度視頻直播和主播互動(dòng)業(yè)務(wù)。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，場(chǎng)館內(nèi)直播時(shí)延僅有0.5秒，相比時(shí)延大于30秒的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)直播方式，大幅度改善了用戶的實(shí)時(shí)觀看體驗(yàn)，也為中國(guó)聯(lián)通面向5G網(wǎng)絡(luò)的智能場(chǎng)館解決方案推廣與建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本白皮書(shū)基于5G業(yè)務(wù)需求及MEC產(chǎn)業(yè)進(jìn)展，定義了中國(guó)聯(lián)通對(duì)MEC平臺(tái)能力和應(yīng)用場(chǎng)景的需求，給出了中國(guó)聯(lián)通4G網(wǎng)絡(luò)MEC部署策略建議，及面向5G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)規(guī)劃。我們期望與產(chǎn)業(yè)各界共同探討MEC商業(yè)合作模式，共建網(wǎng)絡(luò)邊緣生態(tài)，全面推動(dòng)5G業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展。1.2 白皮書(shū)狀態(tài)本白皮書(shū)為1.0版本，雖然還不夠全面，并可能存在需要繼續(xù)修訂的地方，但仍希望這一版本的發(fā)布能對(duì)產(chǎn)業(yè)界

7、有所幫助。 隨著MEC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)及5G試商用網(wǎng)絡(luò)的部署，新的研究?jī)?nèi)容可能會(huì)被加入到后續(xù)版本中，歡迎各界同仁提出修改意見(jiàn)和建議。2 MEC驅(qū)動(dòng)力及挑戰(zhàn)分析2.1 行業(yè)及市場(chǎng)發(fā)展需求2.1.1 業(yè)務(wù)及技術(shù)驅(qū)動(dòng)（1）業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)LTE網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)及用途十分單一，即以盡可能高的無(wú)線速率交付高速移動(dòng)寬帶服務(wù)，而伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，5G業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)出需求多樣性的特點(diǎn)。如圖2.1所示，3GPP定義了5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景，即eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、mMTC（海量機(jī)器類通信）和uRLLC（超可靠低時(shí)延通信）。 一方面，5G將為用戶提供超高清視頻、下一代社交網(wǎng)絡(luò)、VR和AR等更加身臨其境的業(yè)務(wù)體驗(yàn)

8、，促進(jìn)人類交互方式再次升級(jí)。另一方面，5G將以智慧城市、智能家居為代表的典型應(yīng)用場(chǎng)景與移動(dòng)通信深度融合，預(yù)計(jì)千億量級(jí)的設(shè)備將接入5G網(wǎng)絡(luò)。此外，5G還將以超低時(shí)延、超高可靠性等優(yōu)勢(shì)，與車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)醫(yī)療、能源等垂直行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合?？傮w上看，5G業(yè)務(wù)的多樣性決定了5G網(wǎng)絡(luò)有能力支持極速移動(dòng)超大寬帶、物聯(lián)網(wǎng)海量連接、超可靠超低時(shí)延連接的需求，同時(shí)提供一個(gè)更靈活、更智能、可編程、可拓展的網(wǎng)絡(luò)，以應(yīng)對(duì)新業(yè)務(wù)和新應(yīng)用。圖2.1 5G三大應(yīng)用場(chǎng)景在5G網(wǎng)絡(luò)高容量熱點(diǎn)場(chǎng)景中，用戶體驗(yàn)速率達(dá)1Gbit/s，峰值速率達(dá)10Gbit/s，流量密度達(dá)10Tbit/s每平方千米以上。例如，高清視頻、智慧城市

9、、B2B業(yè)務(wù)等對(duì)寬帶接入需求是幾十到數(shù)百M(fèi)bit/s，而4K視頻、3D視頻、AR、VR等對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求高達(dá)幾十Gbit/s，這將對(duì)無(wú)線回傳網(wǎng)絡(luò)造成巨大的壓力。因此需要將業(yè)務(wù)向網(wǎng)絡(luò)邊緣盡可能下沉（例如，邊緣云數(shù)據(jù)中心或更靠近基站側(cè)），以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的本地分流。此外，在5G uRLLC低時(shí)延場(chǎng)景中，所期望的端到端時(shí)延在毫秒數(shù)量級(jí)上（目前LTE網(wǎng)絡(luò)端到端傳輸時(shí)延和業(yè)務(wù)處理時(shí)延在50ms以上），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)傳輸和多級(jí)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延。MEC作為5G演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)，可以在更靠近客戶的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣提供云計(jì)算能力和IT服務(wù)的環(huán)境，具備超低時(shí)延、超大帶寬、本地化、高實(shí)時(shí)性分析處

10、理等特點(diǎn)，從而降低對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)及骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)的占用，并降低端到端時(shí)延。（2）技術(shù)驅(qū)動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)通過(guò)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)使能移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能力的對(duì)外開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)面向平臺(tái)化的運(yùn)營(yíng)。圖2.2從四個(gè)維度構(gòu)建了5G電信云架構(gòu)，分別為虛擬化的網(wǎng)絡(luò)功能（NFV）、軟件定義的網(wǎng)絡(luò)（SDN）、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的云化（Cloud-RAN），以及自動(dòng)管理與協(xié)同系統(tǒng)。NFV通過(guò)硬件和軟件的解耦合，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能和網(wǎng)管的虛擬化。SDN通過(guò)控制和業(yè)務(wù)的分離，實(shí)現(xiàn)了在數(shù)據(jù)中心和傳輸節(jié)點(diǎn)傳輸和控制資源的按需重分配，使網(wǎng)絡(luò)具備可編程能力。Cloud RAN基于通用的IT硬件架構(gòu)，通過(guò)集中化管理以及虛擬化的軟件功能，提供面向移動(dòng)業(yè)務(wù)的前傳和回傳網(wǎng)

11、絡(luò)。自動(dòng)管理和協(xié)同系統(tǒng)通過(guò)業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)的全局協(xié)同，管理云網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的生命周期、優(yōu)先級(jí)和服務(wù)品質(zhì)。圖2.2 5G電信云架構(gòu)邏輯圖云計(jì)算、NFV、SDN和ICT等技術(shù)催生了MEC的發(fā)展。MEC系統(tǒng)的核心設(shè)備是基于IT通用硬件平臺(tái)構(gòu)建的MEC服務(wù)器，通過(guò)部署于無(wú)線基站內(nèi)部或者無(wú)線接入網(wǎng)邊緣的云計(jì)算設(shè)施（即邊緣云）提供本地化的公有云服務(wù)，并可連接其他網(wǎng)絡(luò)（如企業(yè)網(wǎng)）內(nèi)部的私有云實(shí)現(xiàn)混合云服務(wù)。RAN的云化（Cloud-RAN）及虛擬化（V-RAN）為MEC的部署提供了一個(gè)合適的切入點(diǎn)。例如，部署在一個(gè)零售中心的小型Cloud-RAN可以同時(shí)部署MEC功能來(lái)管理本地化的應(yīng)用，使得應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容在位置上更貼

12、近終端用戶。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)本身就是面向業(yè)務(wù)和用戶的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)切片可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行靈活編排和彈性化資源管理，如uRLLC業(yè)務(wù)可以通過(guò)邊緣網(wǎng)絡(luò)切片來(lái)實(shí)現(xiàn)。2.1.2 商業(yè)及產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)和運(yùn)營(yíng)成本的壓力倍增促使整個(gè)電信業(yè)寄希望于新技術(shù)和新產(chǎn)品的引入，以提升用戶體驗(yàn)、增加利潤(rùn)、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和提升資源利用效率。面對(duì)eMBB的高流量和mMTC的海量連接，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商不得不考慮網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能，并思考如何通過(guò)本地分析和處理的方式來(lái)減緩其對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全和業(yè)務(wù)回傳的影響。企業(yè)客戶也希望能夠提供給他們的客戶更加有效、更加安全和更低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)連接。內(nèi)容與服務(wù)供應(yīng)商也面臨網(wǎng)絡(luò)延時(shí)過(guò)大對(duì)用戶體驗(yàn)

13、的挑戰(zhàn)，而這些挑戰(zhàn)在某些應(yīng)用中是至關(guān)重要且必須解決的。另外，越來(lái)越多的智能手機(jī)應(yīng)用和內(nèi)容被移到云端，終端客戶接入云端服務(wù)器的時(shí)延和帶寬必須被優(yōu)化，以保證消費(fèi)者豐富多彩的應(yīng)用和內(nèi)容體驗(yàn)，而這需要網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和應(yīng)用服務(wù)提供商的更緊密合作。這種合作很自然地導(dǎo)致應(yīng)用/內(nèi)容在更貼近客戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行部署。為此，MEC產(chǎn)業(yè)參與者正在積極進(jìn)行新技術(shù)和新產(chǎn)品的驗(yàn)證、測(cè)試和部署，著眼于降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、提高網(wǎng)絡(luò)安全，同時(shí)提供更加敏捷的新功能開(kāi)發(fā)和部署平臺(tái)等，這些通力合作對(duì)提高終端用戶體驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)效率起到了很大的幫助。為了吸引更多參與者的加入以推動(dòng)整個(gè)MEC產(chǎn)業(yè)發(fā)展，MEC產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化也在穩(wěn)步推進(jìn)中。從2014年10月ME

14、C產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)組成立至今，已經(jīng)有超過(guò)70家的標(biāo)準(zhǔn)化成員單位，涵蓋了主流運(yùn)營(yíng)商、通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商、IT/中間件廠商、軟件廠商和OTT 應(yīng)用廠商等，幾乎包括了完整的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。成員單位共同提出并設(shè)計(jì)了豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，充分發(fā)掘了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的獨(dú)特價(jià)值潛力。 2016年4月3GPP SA2已經(jīng)正式接受MEC為5G架構(gòu)之關(guān)鍵技術(shù)。MEC商業(yè)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將得益于商業(yè)轉(zhuǎn)型、技術(shù)演進(jìn)和產(chǎn)業(yè)協(xié)作，最終這些努力將體現(xiàn)在越來(lái)越廣泛的創(chuàng)新市場(chǎng)，比如智慧醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、游戲和IoT服務(wù)等領(lǐng)域。MEC通過(guò)部署在RAN邊緣的IT服務(wù)環(huán)境提供了基于位置的云計(jì)算能力和實(shí)時(shí)

15、的內(nèi)容信息。這種開(kāi)放的IT服務(wù)環(huán)境將使移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和內(nèi)容服務(wù)供應(yīng)商提供的應(yīng)用和服務(wù)集成到更多的供應(yīng)商的MEC平臺(tái)上，這種通用架構(gòu)將促使更多創(chuàng)新的應(yīng)用在更廣領(lǐng)域進(jìn)行快速部署，并給相關(guān)參與者提供更多的價(jià)值。終端用戶通過(guò)MEC實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)連接和內(nèi)容獲取，可獲得極速的個(gè)性化用戶體驗(yàn)；移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)將MEC平臺(tái)計(jì)算能力開(kāi)放給第三方OTT提供商或者應(yīng)用開(kāi)發(fā)者，并提供服務(wù)給移動(dòng)用戶、企業(yè)和垂直行業(yè)，從而可以重新定義其在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的角色，帶來(lái)新的收入和提供更多高附加值的服務(wù)，并開(kāi)拓新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)；OTT提供商和獨(dú)立的應(yīng)用開(kāi)發(fā)商通過(guò)MEC開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的平臺(tái)可以快速開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用、縮短開(kāi)發(fā)周期，為終端用戶提供近乎零延時(shí)的極

16、速體驗(yàn)。所有MEC價(jià)值鏈中的參與者最終將得益于MEC創(chuàng)造的市場(chǎng)環(huán)境，并通過(guò)覆蓋眾多行業(yè)的應(yīng)用促使經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。2.2 電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)挑戰(zhàn)分析2.2.1 豎井式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)難以滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求伴隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及行業(yè)應(yīng)用的爆發(fā)式增長(zhǎng)，未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將面臨千倍數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)和千億設(shè)備互聯(lián)需求，傳統(tǒng)的4G豎井化架構(gòu)已不能滿足業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，正在向扁平化的端管云架構(gòu)下演進(jìn)。 5G網(wǎng)絡(luò)采用NFV和SDN技術(shù)，進(jìn)行網(wǎng)元功能的分解、抽象和重構(gòu)，5G網(wǎng)絡(luò)將形成由接入平面、控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面構(gòu)成的IT化的新型扁平化平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)向控制功能集中化和轉(zhuǎn)發(fā)功能分布化的趨勢(shì)演進(jìn)。轉(zhuǎn)發(fā)面將專注于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)、具有簡(jiǎn)

17、單、穩(wěn)定和高性能等特點(diǎn)，以滿足未來(lái)海量移動(dòng)流量的轉(zhuǎn)發(fā)需求；控制面采用邏輯集中的方式實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的策略控制，保證靈活的移動(dòng)流量調(diào)度和連接管理，集中部署的控制面通過(guò)移動(dòng)流控制接口實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)面的可編程控制。5G網(wǎng)絡(luò)控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面的分離，使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加扁平化，轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以采用分布式按需的部署方式，通過(guò)多元化、多級(jí)的業(yè)務(wù)流向從根本上解決4G網(wǎng)絡(luò)豎井化單一業(yè)務(wù)流向造成的傳輸和核心網(wǎng)負(fù)擔(dān)過(guò)重的問(wèn)題。在控制平面的集中調(diào)度下，轉(zhuǎn)發(fā)平面通過(guò)靈活的網(wǎng)關(guān)錨點(diǎn)、邊緣內(nèi)容與計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)端到端海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的低時(shí)延、高帶寬、均負(fù)載的傳輸，從而提升網(wǎng)內(nèi)分組數(shù)據(jù)的承載效率與用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)。ETSI、3GPP、NGMN等5G組

18、織已經(jīng)將邊緣計(jì)算作為5G架構(gòu)的一部分，并開(kāi)展了研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。邊緣計(jì)算可驅(qū)動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分布化，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)本地化處理，提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理效率，滿足終端用戶的極致體驗(yàn)，并滿足垂直行業(yè)網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延、大流量、高安全性等訴求。例如，低時(shí)延的自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)要求核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)功能和業(yè)務(wù)處理功能下沉到靠近接入網(wǎng)的邊緣，以減少中間層級(jí)，實(shí)現(xiàn)低時(shí)延的業(yè)務(wù)處理；在需要大帶寬的AR/VR視頻播放場(chǎng)景中，需要把視頻緩存在靠近接入側(cè)邊緣的節(jié)點(diǎn)，以節(jié)省大量的傳輸帶寬，提升網(wǎng)絡(luò)處理效率；在需要通過(guò)視頻加速提升用戶體驗(yàn)，或者通過(guò)Toobar植入推送信息的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以通過(guò)MEC的開(kāi)放平臺(tái)快速集成第三方應(yīng)用。2.2.2 ICT

19、融合驅(qū)動(dòng)運(yùn)營(yíng)商改變“啞管道運(yùn)營(yíng)”格局移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)打破電信運(yùn)營(yíng)商原有的圍墻花園模式，OTT多種多樣服務(wù)類型的快速出現(xiàn)以及相應(yīng)業(yè)務(wù)量的急劇增長(zhǎng)，促使移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)逐漸管道化，運(yùn)營(yíng)商對(duì)用戶的掌控力度將逐步減弱，淪為數(shù)據(jù)“啞管道”的趨勢(shì)加劇，成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中產(chǎn)值較低的環(huán)節(jié)。運(yùn)營(yíng)商當(dāng)前以計(jì)數(shù)據(jù)流量為主的資費(fèi)模式，相對(duì)于OTT靈活的商業(yè)模式顯得較為單一。在流量指數(shù)增長(zhǎng)的MBB時(shí)代，運(yùn)營(yíng)商設(shè)備投資增長(zhǎng)（正比于流量增長(zhǎng)）與收入增長(zhǎng)之間的“剪刀差”日益明顯。電信運(yùn)營(yíng)商需把握ICT融合商機(jī)，從業(yè)務(wù)創(chuàng)新、平臺(tái)整合、生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建和商業(yè)模式摸索等多方面進(jìn)行轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)從“流量紅利”向“數(shù)字紅利”進(jìn)而向“信息紅利”的轉(zhuǎn)變。一方

20、面，通過(guò)構(gòu)建智能管道來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的可視、可管、可經(jīng)營(yíng)。運(yùn)營(yíng)商需對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)分析，匯聚用戶行為特征，采用控制策略，使管道產(chǎn)生附加值。此外，還需提煉高價(jià)值業(yè)務(wù)應(yīng)用或開(kāi)展針對(duì)性的業(yè)務(wù)推送和推廣，提升用戶體驗(yàn)，引導(dǎo)用戶行為，實(shí)現(xiàn)流量的精細(xì)化管理。另一方面，通過(guò)統(tǒng)一API接口打造業(yè)務(wù)使能平臺(tái)，與OTT及第三方應(yīng)用開(kāi)發(fā)商密切合作，為用戶提供端到端應(yīng)用解決方案，增強(qiáng)用戶粘性。在ICT融合的浪潮中，構(gòu)建統(tǒng)一的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，提供以計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和安全為主要功能特征的服務(wù)能力，是電信運(yùn)營(yíng)商改變“啞管道運(yùn)營(yíng)”格局的必然選擇。作為IT和CT融合的產(chǎn)物，MEC是運(yùn)營(yíng)商數(shù)字化轉(zhuǎn)型的利器，可助力運(yùn)營(yíng)商

21、快速搭建起與OTT或應(yīng)用開(kāi)發(fā)商合作的橋梁。電信運(yùn)營(yíng)商不僅可以將MEC平臺(tái)的存儲(chǔ)、計(jì)算能力開(kāi)放給應(yīng)用開(kāi)發(fā)商和內(nèi)容提供商，為他們提供全新的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)環(huán)境及用戶體驗(yàn)；也可以將無(wú)線側(cè)eNB信息封裝成各種服務(wù)（例如，RNIS、位置服務(wù)、帶寬管理服務(wù)等），運(yùn)行在MEC平臺(tái)之上，開(kāi)放給企業(yè)和垂直行業(yè)使用，從而提供更多的增值服務(wù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值的最大化。3 中國(guó)聯(lián)通MEC平臺(tái)能力和應(yīng)用需求3.1 MEC平臺(tái)能力需求MEC虛擬化平臺(tái)位于無(wú)線接入網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)之間，可利用無(wú)線基站內(nèi)部或無(wú)線接入網(wǎng)邊緣的云計(jì)算設(shè)施（邊緣云）提供本地化的公有云服務(wù)，并能連接位于其它網(wǎng)絡(luò)（如企業(yè)網(wǎng)）內(nèi)部的私有云從而形成混合云。MEC平臺(tái)基于

22、特定的云計(jì)算系統(tǒng)（例如，OpenStack）提供虛擬化軟件環(huán)境用以規(guī)劃管理邊緣云內(nèi)的IT資源。第三方應(yīng)用以虛擬機(jī)（VM）的形式部署于邊緣云，能夠通過(guò)統(tǒng)一的API，獲取開(kāi)放的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能力。MEC平臺(tái)由業(yè)務(wù)域及管理域構(gòu)成。業(yè)務(wù)域用于支持第三方應(yīng)用的運(yùn)行。管理域負(fù)責(zé)對(duì)MEC平臺(tái)的業(yè)務(wù)域進(jìn)行管理。3.1.1 業(yè)務(wù)域 MEC平臺(tái)的業(yè)務(wù)域包括數(shù)據(jù)平面（Data Plane，DP）和API使能。1） 數(shù)據(jù)平面：DP在無(wú)線接入網(wǎng)及核心網(wǎng)之間提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量的本地卸載，并為第三方業(yè)務(wù)主機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)虛擬化支持以及提供MEC平臺(tái)內(nèi)部各功能組件之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。DP必須具備對(duì)GTP-U數(shù)據(jù)流的解析處理能力：

23、在上行數(shù)據(jù)方向，DP應(yīng)首先對(duì)來(lái)自基站的GTP分組進(jìn)行解析，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在下行數(shù)據(jù)方向，DP應(yīng)將來(lái)自第三方業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)封裝至正確的GTP隧道，以便移動(dòng)終端能夠通過(guò)基站進(jìn)行接收。此外，DP還需包括以下功能：· 無(wú)線接入網(wǎng)可能引入IPsec，對(duì)回傳線路上的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，因此DP需要支持IPsec加解密功能；· 移動(dòng)終端的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致其網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)位置的變化，從而引起業(yè)務(wù)會(huì)話中斷，因此DP必須支持特定的轉(zhuǎn)發(fā)能力以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸；· DP必須能夠提供備份鏈路。當(dāng)部分功能失效時(shí)，用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)仍可通過(guò)備份鏈路進(jìn)行傳輸，從而避免網(wǎng)絡(luò)中斷。2） API使能：A

24、PI使能實(shí)現(xiàn)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能力向第三方應(yīng)用的開(kāi)放。不同的網(wǎng)絡(luò)能力通過(guò)特定的API對(duì)外開(kāi)放，對(duì)API的調(diào)用既可來(lái)自外部的第三方應(yīng)用，也可來(lái)自MEC平臺(tái)的內(nèi)部功能。特定的網(wǎng)絡(luò)能力被抽象為特定的API，其訪問(wèn)調(diào)用必須得到監(jiān)控及管理，確保只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的第三方才能獲得可信的能力調(diào)用服務(wù)。從調(diào)用對(duì)象角度來(lái)看，API使能主要分為五類：面向無(wú)線接入設(shè)備（如eNB）的API；面向移動(dòng)核心網(wǎng)設(shè)備（如S/P-GW）的API；面向運(yùn)營(yíng)商業(yè)務(wù)及運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)（如BSS及OSS）的API；面向MEC平臺(tái)內(nèi)部組件（如DP）的API；面向用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流（如DNS查詢請(qǐng)求）的API。API使能必須實(shí)現(xiàn)面向第三方應(yīng)用的友好化及智能化，

25、提升第三方的開(kāi)發(fā)體驗(yàn)，使得網(wǎng)絡(luò)能力能夠得到快速便捷的調(diào)用，并保證網(wǎng)絡(luò)可對(duì)外部調(diào)用請(qǐng)求進(jìn)行高效智能的響應(yīng)。如圖3.1所示，中國(guó)聯(lián)通致力于打造MEC統(tǒng)一API業(yè)務(wù)平臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)化MP1、MM9等接口，為第三方應(yīng)用提供統(tǒng)一的API，引領(lǐng)各設(shè)備廠商的MEC平臺(tái)具備相同的平臺(tái)開(kāi)放能力，使得第三方應(yīng)用商可以提供兼容部署的應(yīng)用軟件版本。圖3.1 中國(guó)聯(lián)通MEC統(tǒng)一API業(yè)務(wù)平臺(tái)此外，API使能還應(yīng)在支持網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放方面保持足夠的靈活性，隨著網(wǎng)絡(luò)功能的進(jìn)一步豐富，可實(shí)現(xiàn)持續(xù)開(kāi)放，而不必對(duì)第三方應(yīng)用平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身進(jìn)行復(fù)雜的改動(dòng)?？紤]到目前主流的在線應(yīng)用主要基于Web框架實(shí)現(xiàn)。為便于第三方調(diào)用，API使能可被拆分

26、為基于HTTP操作的邏輯資源，并嵌入特定的HTTP會(huì)話內(nèi)隨業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一起交付。第三方應(yīng)用平臺(tái)（如OTT）可基于已有的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行調(diào)用，無(wú)需修改自身平臺(tái)架構(gòu)及業(yè)務(wù)邏輯。3.1.2 管理域管理域負(fù)責(zé)對(duì)MEC平臺(tái)進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)平面控制，API使能控制，資源使用統(tǒng)計(jì)及第三方業(yè)務(wù)部署管理。一方面，管理域應(yīng)支持運(yùn)營(yíng)商及第三方用戶通過(guò)基于Web的控制面板手動(dòng)選擇和配置資源，或者提供API支持基于編程方式的選擇和配置服務(wù)。另一方面，管理域可根據(jù)MEC平臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行狀況，基于預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，對(duì)業(yè)務(wù)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制。1） 數(shù)據(jù)平面控制：管理域需要對(duì)數(shù)據(jù)平面進(jìn)行監(jiān)控管理，從而保證MEC平臺(tái)在路由轉(zhuǎn)發(fā)行為上的可控

27、可管。2） API使能控制：對(duì)API的調(diào)用必須經(jīng)過(guò)管理域的授權(quán)才可進(jìn)行。一方面，第三方應(yīng)用必須事先向管理域進(jìn)行相關(guān)的API使能注冊(cè)，才能調(diào)用該API。另一方面，管理域需要對(duì)特定API的安裝進(jìn)行許可，并監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)。3） 資源使用統(tǒng)計(jì)：包括IT資源使用統(tǒng)計(jì)，API調(diào)用統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計(jì)。· IT資源使用統(tǒng)計(jì)指對(duì)第三方租用的虛擬主機(jī)進(jìn)行IT資源用量（例如，CPU，內(nèi)存）統(tǒng)計(jì)。· API調(diào)用統(tǒng)計(jì)指對(duì)第三方調(diào)用API的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)API類型的不同以及發(fā)起API調(diào)用的來(lái)源（即MEC平臺(tái)內(nèi)調(diào)用、MEC平臺(tái)外調(diào)用）不同，按照不同規(guī)則（調(diào)用次數(shù)、訂閱時(shí)間）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。· 數(shù)

28、據(jù)流量統(tǒng)計(jì)指對(duì)數(shù)據(jù)平面在本地導(dǎo)出的數(shù)據(jù)流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體形式包括離線統(tǒng)計(jì)，內(nèi)容統(tǒng)計(jì)及實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)。本白皮書(shū)4.2.2章節(jié)會(huì)對(duì)流量實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)方案進(jìn)行闡述。4） IT基礎(chǔ)資源管理：管理域通過(guò)虛擬機(jī)監(jiān)控器對(duì)邊緣云內(nèi)的物理和虛擬IT 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)資源規(guī)劃部署，動(dòng)態(tài)優(yōu)化及業(yè)務(wù)編排，包括對(duì)邊緣云的IT資源池（如計(jì)算能力，存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)等）進(jìn)行管理，以及對(duì)虛擬化技術(shù)提供支持。3.2 MEC典型應(yīng)用需求（1）移動(dòng)視頻QoS優(yōu)化目前LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)所承載的視頻內(nèi)容和管道之間缺乏交互，用戶體驗(yàn)很難達(dá)到最佳。一方面，由于無(wú)線側(cè)信道和空口資源變化較快，難以動(dòng)態(tài)調(diào)整應(yīng)用層（HTTP/DASH）參數(shù)以適配無(wú)線信道的變化

29、。同樣，傳統(tǒng)的TCP擁塞控制策略是針對(duì)有線環(huán)境設(shè)計(jì)的，也不能準(zhǔn)確適應(yīng)無(wú)線信道的變化。另一方面，eNB對(duì)應(yīng)用層內(nèi)容不可知，無(wú)法為不同類型的業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)進(jìn)行無(wú)線資源的調(diào)度，也不能為同一類型業(yè)務(wù)的不同用戶提供差異化的QoS，例如，eNB為每個(gè)在線視頻用戶分配相同的QCI、MBR和GBR。圖3.2 基于MEC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)視頻跨層優(yōu)化MEC平臺(tái)可以通過(guò)北向接口獲取OTT視頻業(yè)務(wù)的應(yīng)用層及TCP層信息，也可以通過(guò)南向接口獲取RAN側(cè)無(wú)線信道等信息（RNIS、Location Service等），進(jìn)一步通過(guò)雙向跨層優(yōu)化來(lái)提升用戶的感知體驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商管道的智能化，如圖3.2所示。（2）移動(dòng)CDN下沉當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)的

30、CDN系統(tǒng)一般部署在省級(jí)IDC機(jī)房，并非運(yùn)行于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，離移動(dòng)用戶較遠(yuǎn)，仍然需要占用大量的移動(dòng)回傳帶寬，服務(wù)的“就近”程度尚不足以滿足對(duì)時(shí)延和帶寬更敏感的移動(dòng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景。如圖3.3所示，運(yùn)營(yíng)商可以MEC平臺(tái)內(nèi)部部署邊緣CDN系統(tǒng)，OTT以IaaS的方式租用邊緣服務(wù)器節(jié)點(diǎn)存在自身的業(yè)務(wù)內(nèi)容，并在自有的全局DNS系統(tǒng)將服務(wù)指向邊緣CDN節(jié)點(diǎn)。圖3.3 基于MEC實(shí)現(xiàn)移動(dòng)CDN下沉（3）VR直播在大型的電競(jìng)、球賽、F1賽車、演唱會(huì)等直播場(chǎng)景，用戶對(duì)時(shí)延及沉浸式體驗(yàn)有較高的要求。如圖3.4所示，MEC平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)VR視頻源的本地映射和分發(fā)，為觀眾提供高品質(zhì)的VR視頻體驗(yàn)。并可通過(guò)多角度全景攝像頭為觀眾

31、帶來(lái)獨(dú)特的視角體驗(yàn)。例如，距離球場(chǎng)較遠(yuǎn)位置的球迷可以通過(guò)實(shí)時(shí)VR體驗(yàn)坐在VIP位置的觀看感覺(jué)。另外，MEC的低時(shí)延、高帶寬優(yōu)勢(shì)可避免在觀看VR時(shí)因帶寬和時(shí)延受限帶來(lái)的眩暈感，并且可減少對(duì)回傳資源的消耗。圖3.4 基于MEC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)VR直播（4）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）現(xiàn)有的AR解決方案中，用戶需先下載安裝巨大的APP來(lái)進(jìn)行AR的體驗(yàn)，但手機(jī)的內(nèi)存、電量和存儲(chǔ)容量局限了AR的發(fā)展。如圖3.5所示，MEC平臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（如RAN側(cè)反饋的Location 信息）確定用戶位置，利用本地AR服務(wù)器提供實(shí)時(shí)的AR內(nèi)容匹配計(jì)算和推送，實(shí)現(xiàn)本地實(shí)景和AR內(nèi)容頻道實(shí)時(shí)聚合，帶給客戶全新的獨(dú)特用戶體驗(yàn)。此外，通過(guò)本地位

32、置相關(guān)的AR內(nèi)容的快速靈活部署和發(fā)現(xiàn)，可構(gòu)成MEC全新的就近內(nèi)容提供和廣告商業(yè)模式。圖3.5 基于MEC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（5）視頻監(jiān)控與智能分析監(jiān)控視頻的回傳流量通常比較大，但是大部分畫(huà)面又都是靜止不動(dòng)或沒(méi)有價(jià)值的。如圖3.6所示，通過(guò)MEC平臺(tái)對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行分析和處理，把監(jiān)控畫(huà)面有變化的事件和視頻片段進(jìn)行回傳，并且把大量的價(jià)值不高的監(jiān)控內(nèi)容就地保存在MEC服務(wù)器上，從而節(jié)省傳輸資源，可有效地應(yīng)用于車牌檢測(cè)、防盜監(jiān)控、機(jī)場(chǎng)安保等場(chǎng)景。圖3.6 基于MEC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控與智能分析（6）V2X應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)uRLLC場(chǎng)景下V2X的遠(yuǎn)程車檢與控制時(shí)延要求為20ms，對(duì)自動(dòng)駕駛時(shí)延要求為5ms，邊緣

33、計(jì)算是5G網(wǎng)絡(luò)中降低時(shí)延的使能技術(shù)。如圖3.7所示，通過(guò)LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)和MEC車聯(lián)平臺(tái)的本地計(jì)算，在緊急情況時(shí)下發(fā)告警等輔助駕駛信息給車載單元OBU，相比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，車到車時(shí)延可降低至20ms以內(nèi)大幅度減少車主反應(yīng)時(shí)間，對(duì)挽救生命和減少財(cái)產(chǎn)損失具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。此外，通過(guò)MEC車聯(lián)平臺(tái)還可實(shí)現(xiàn)路徑優(yōu)化分析、行車與停車引導(dǎo)、安全輔助信息推送，和區(qū)域車輛服務(wù)指引等。圖3.7 基于MEC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)LTE-V2X應(yīng)用（7）工業(yè)控制移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展促使工業(yè)園區(qū)對(duì)無(wú)線通信的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，目前多數(shù)廠區(qū)/園區(qū)通過(guò)WiFi進(jìn)行無(wú)線接入。然后，WiFi在安全認(rèn)證、抗干擾、信道利用率、QoS、業(yè)務(wù)連續(xù)性等方

34、面無(wú)法進(jìn)行保障，難以滿足工業(yè)需求。如圖3.8所示，結(jié)合蜂窩網(wǎng)絡(luò)和MEC本地工業(yè)云平臺(tái)，可在工業(yè)4.0時(shí)代實(shí)現(xiàn)機(jī)器和設(shè)備相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理和本地分流，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，提升生產(chǎn)效率。由于無(wú)需繞經(jīng)傳統(tǒng)核心網(wǎng)，MEC平臺(tái)可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行本地實(shí)時(shí)處理和反饋，具有可靠性好、安全性高、時(shí)延短、帶寬高等優(yōu)勢(shì)。圖3.8 基于MEC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制4 中國(guó)聯(lián)通LTE網(wǎng)絡(luò)MEC部署策略4.1 LTE網(wǎng)絡(luò)MEC組網(wǎng)架構(gòu)在LTE網(wǎng)絡(luò)中，MEC服務(wù)器有兩種形態(tài)：1）作為基站的增強(qiáng)功能，通過(guò)軟件升級(jí)或者新增版卡，與基站集成的的內(nèi)置方式；2）作為獨(dú)立設(shè)備，部署在基站后或網(wǎng)關(guān)后的外置方式。圖4.1為中國(guó)聯(lián)通LTE網(wǎng)

35、絡(luò)中典型的MEC端到端組網(wǎng)架構(gòu)，MEC服務(wù)器位于基站與核心網(wǎng)之間，通過(guò)解析S1消息實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的分流。基站和核心網(wǎng)之間通常經(jīng)過(guò)多個(gè)傳輸環(huán)：接入環(huán)、匯聚環(huán)、和核心環(huán)。根據(jù)業(yè)務(wù)類型、處理能力，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等需求，將MEC部署于網(wǎng)絡(luò)中的合適位置。圖4.1 LTE網(wǎng)絡(luò)中MEC端到端組網(wǎng)架構(gòu)圖MEC可以運(yùn)行于物理平臺(tái)或者虛擬化平臺(tái)，提供諸如本地緩存，本地?cái)?shù)據(jù)服務(wù)，以及業(yè)務(wù)優(yōu)化等功能，也可以承載本地應(yīng)用，這些業(yè)務(wù)的分流規(guī)則預(yù)先配置給MEC的分流模塊，當(dāng)用戶面有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，MEC對(duì)報(bào)文的特征字段(例如IP五元組)進(jìn)行解析，匹配預(yù)先配置的分流規(guī)則，如果能夠匹配，則將業(yè)務(wù)流引導(dǎo)到對(duì)應(yīng)的本地應(yīng)用或者服務(wù)，如圖4.1中

36、的藍(lán)色線條所示。此外，MEC對(duì)S1信令的解析是透明的，不會(huì)影響基站與核心網(wǎng)之間信令過(guò)程，對(duì)于不屬于MEC本地服務(wù)的業(yè)務(wù)流，MEC將業(yè)務(wù)報(bào)文原封不動(dòng)的透?jìng)鹘o核心網(wǎng)。4.2 中國(guó)聯(lián)通LTE網(wǎng)絡(luò)MEC部署方案4.2.1 部署位置LTE的回傳網(wǎng)絡(luò)是相對(duì)封閉的，回傳的業(yè)務(wù)流量通過(guò)隧道分級(jí)進(jìn)行回傳和匯聚，并由核心網(wǎng)統(tǒng)一處理后與APN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)或者公網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互。LTE網(wǎng)絡(luò)回傳的隧道使用有利于針對(duì)不同業(yè)務(wù)在回傳過(guò)程中的QOS保障和安全策略機(jī)制。但是在日益凸顯的本地化、區(qū)域化業(yè)務(wù)需求場(chǎng)景下，相對(duì)封閉的回傳網(wǎng)絡(luò)為業(yè)務(wù)的端到端服務(wù)質(zhì)量帶來(lái)了負(fù)面影響，需要回傳網(wǎng)絡(luò)能夠?yàn)榇祟悩I(yè)務(wù)進(jìn)行流量卸載。與此同時(shí)，新業(yè)務(wù)的

37、部署也需要安全可靠的通用化平臺(tái)?；诖?，作為獨(dú)立的設(shè)備，MEC服務(wù)器需要在不同場(chǎng)景下具備與現(xiàn)有回傳網(wǎng)融合部署的能力，中國(guó)聯(lián)通LTE網(wǎng)絡(luò)中MEC典型的部署方式如圖4.2所示。圖 4.2 MEC部署位置1） 邊緣級(jí)：MEC部署于基站與回傳網(wǎng)絡(luò)之間，這種部署貼近基站（宏站、室分站或Small Cell站），可以部署在站點(diǎn)機(jī)房，也可隨Cloud-BBU池部署在無(wú)線接入機(jī)房。該部署方式下，MEC覆蓋基站個(gè)數(shù)較少，對(duì)傳輸?shù)挠绊戄^小，回傳鏈路時(shí)延最短，比較適合于本地CASH和CDN類業(yè)務(wù)。同時(shí)這種部署方式的覆蓋性能與當(dāng)前近端的傳輸相關(guān)性較大，需要綜合評(píng)估覆蓋需求與傳輸狀況。此種場(chǎng)景下，MEC服務(wù)器多為L(zhǎng)2組

38、網(wǎng)方式，需要具備Bypass能力以保證系統(tǒng)異常時(shí)不中斷業(yè)務(wù)，保證高可靠性。2） 區(qū)域級(jí)：MEC部署于匯聚環(huán)和接入環(huán)之間，此時(shí)需要將MEC部署于兩環(huán)相接的傳輸設(shè)備的UNI接口，并將需要進(jìn)行分流的基站流量疏導(dǎo)經(jīng)過(guò)MEC。在這種場(chǎng)景下MEC覆蓋面積可以是1個(gè)或者多個(gè)接入環(huán)上的基站，并且可以針對(duì)環(huán)上不同的基站選擇性進(jìn)行分流。這種覆蓋方式覆蓋面積較大，時(shí)延也比較低。但是需要針對(duì)待分流基站在傳輸設(shè)備上配置或者更新VRF關(guān)系。這種場(chǎng)景比較適合區(qū)域面積相對(duì)較大的場(chǎng)館，廠礦等場(chǎng)景。3） 地區(qū)級(jí)：當(dāng)MEC部署于匯聚核心層時(shí)，這種覆蓋方式主要針對(duì)大面積分流業(yè)務(wù)，或者待覆蓋范圍存在接入環(huán)孤島的情況，這種部署方式時(shí)延相

39、比較其他兩種方式較大，但是能夠解決跨地域傳輸覆蓋的問(wèn)題。這種方式主要部署的業(yè)務(wù)為行業(yè)性業(yè)務(wù)或者公眾性業(yè)務(wù)，同時(shí)也有利于核心側(cè)的網(wǎng)絡(luò)能力的開(kāi)放。此種場(chǎng)景下，MEC服務(wù)器多為L(zhǎng)3組網(wǎng)方式，需要修改對(duì)接網(wǎng)元的傳輸配置，確保消息能夠發(fā)送到MEC服務(wù)器，當(dāng)MEC服務(wù)器不可達(dá)時(shí)改選其他傳輸路徑。綜上，不同位置的部署原則取決于業(yè)務(wù)部署的需求、覆蓋面積的要求以及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀等綜合因素。整體上需要在滿足覆蓋要求的前提下，盡可能的靠近無(wú)線近端部署。4.2.2 計(jì)費(fèi)方案目前3GPP對(duì)于MEC計(jì)費(fèi)相關(guān)接口尚沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)化建議。以本地分流為例，本白皮書(shū)僅給出S/P-GW與MEC聯(lián)合計(jì)費(fèi)方案，供中國(guó)聯(lián)通在LTE網(wǎng)絡(luò)中

40、部署MEC時(shí)計(jì)費(fèi)參考。1） 終端與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)之間建立IP-CAN會(huì)話，S/P-GW為IP-CAN承載分配Charging ID，并指示MEC計(jì)費(fèi)模塊進(jìn)行本地流量計(jì)費(fèi)。其中，指示消息中包含Charging ID、終端標(biāo)識(shí)（包括IMSI、IP地址）、終端位置（如小區(qū)標(biāo)識(shí)）等；2） MEC計(jì)費(fèi)模塊接收指示消息，建立Charging ID與終端標(biāo)識(shí)的綁定關(guān)系；3） MEC計(jì)費(fèi)模塊周期性或由事件觸發(fā)的對(duì)Charging ID綁定的終端按要求進(jìn)行本地業(yè)務(wù)流量統(tǒng)計(jì)，并生成本地話單Local-CDR。其中，Local-CDR攜帶的信息包括本地區(qū)域標(biāo)識(shí)、應(yīng)用標(biāo)識(shí)、流量信息（如使用時(shí)長(zhǎng)、使用量）等；4） MEC計(jì)費(fèi)

41、模塊與CG之間傳送Local-CDR。CG根據(jù)Charging ID和S/P-GW地址，對(duì)于相同終端的話單進(jìn)行合并處理。在CG合并后的話單中，包括通過(guò)S/P-GW出局的遠(yuǎn)端業(yè)務(wù)流量和MEC本地流量?；诮K端和邊緣應(yīng)用兩個(gè)統(tǒng)計(jì)維度，BOSS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)MEC本地流量的計(jì)費(fèi)功能。4.3 MEC部署存在的問(wèn)題分析ETSI制定MEC標(biāo)準(zhǔn)時(shí)重點(diǎn)定義了功能，具體實(shí)現(xiàn)方面的定義并不完善，沒(méi)有和網(wǎng)絡(luò)中的3GPP網(wǎng)元建立標(biāo)準(zhǔn)接口，商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化中還存在下述挑戰(zhàn)：· 計(jì)費(fèi)：目前在現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用中還未有完整的流量計(jì)費(fèi)方案，需要進(jìn)一步研究和評(píng)估通過(guò)MEC統(tǒng)計(jì)本地流量并上報(bào)，核心網(wǎng)側(cè)新增節(jié)點(diǎn)（或者P-GW升級(jí)）

42、負(fù)責(zé)生成話單并上報(bào)BOSS的方案；· 安全：MEC平臺(tái)的安全是部署第三方應(yīng)用的前提，包括物理端口隔離、邏輯端口隔離、防火墻安全控制以及接入控制等方面需要進(jìn)一步研究；· 合法監(jiān)聽(tīng)：MEC部署時(shí)需考慮具備針對(duì)用戶級(jí)的偵聽(tīng)監(jiān)控等功能；· 移動(dòng)性管理：尚未有經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的移動(dòng)性方案，在切換場(chǎng)景下（MEC服務(wù)器之間）業(yè)務(wù)連續(xù)性需要保證。5 MEC技術(shù)演進(jìn)路線及規(guī)劃5.1 面向5G網(wǎng)絡(luò)的MEC關(guān)鍵技術(shù)演進(jìn)5.1.1 流量疏導(dǎo)方案5G核心網(wǎng)可通過(guò)SMF靈活的會(huì)話管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)本地流量疏導(dǎo)。5G網(wǎng)絡(luò)可采用“上行分類”功能和IPv6 Multi-Homing實(shí)現(xiàn)本地流量卸載。1）

43、上行分類（UL CL）方案：如圖5.1所示，UL CL的增加、刪除由SMF依據(jù)切換過(guò)程中的終端位置決定，當(dāng)終端移入MEC覆蓋區(qū)域時(shí)，SMF通過(guò)N4接口對(duì)UPF增加UL CL功能和PDU Session Anchor完成本地流量通路的創(chuàng)建。SMF可以在一個(gè)PDU會(huì)話的數(shù)據(jù)路徑上引入多個(gè)支持UL CL功能的UPF。PDU Session可以是IPv4或IPv6，UL CL通過(guò)識(shí)別業(yè)務(wù)流的傳輸特征信息實(shí)現(xiàn)分流。圖5.1“上行分類”方案2） IPv6 Multi-Homing方案：如圖5.2所示，Multi-Homing場(chǎng)景下通過(guò)對(duì)Branching Point的增加、刪除完成對(duì)本地業(yè)務(wù)Anchor的

44、創(chuàng)建，并完成分流功能。SMF通過(guò)N4接口對(duì)UPF功能進(jìn)行控制。當(dāng)會(huì)話為IPv6類型時(shí)通過(guò)Branching Point將需要分流的本地流量疏導(dǎo)到本地Anchor上。PDU session可以與多個(gè)IPv6前綴關(guān)聯(lián)，提供多個(gè)IPv6 PDU錨點(diǎn)接入數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)DN。圖5.2“IPv6 Multi-Homing”方案5.1.2 業(yè)務(wù)連續(xù)性方案為了支持移動(dòng)性下會(huì)話與業(yè)務(wù)的連續(xù)性，5G網(wǎng)絡(luò)提供三種不同的SSC模式。1） SSC Mode1：UE移動(dòng)過(guò)程中，無(wú)論UE所采用何種接入技術(shù)，PDU會(huì)話建立時(shí)的Anchor UPF保持不變。這種模式類似于LTE網(wǎng)絡(luò)中PDN錨點(diǎn)不變更的方式。此時(shí)UE IP不會(huì)發(fā)生變化

45、。2） SSC Mode2：當(dāng)終端離開(kāi)當(dāng)前UPF的服務(wù)區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)會(huì)觸發(fā)釋放掉原有的PDU Session，指示UE立即建立與同一數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的新的PDU會(huì)話。建立新會(huì)話時(shí)，可以選擇一個(gè)新的UPF作為PDU會(huì)話Anchor UPF，此時(shí)需要保證新建立的Session信息和原Session信息的UE IP相同。3） SSC Mode3：當(dāng)終端離開(kāi)Anchor UPF的服務(wù)區(qū)域，保持原有的PDU Session及 Anchor UPF，同時(shí)通過(guò)選擇新的Anchor UPF，并在該Anchor UPF上建立新的PDU Session，此時(shí)UE同時(shí)擁有到2個(gè)Anchor UPF的PDU Session，最后

46、釋放掉原有的PDU Session，在這個(gè)過(guò)程中UE IP保持不變。圖5.3 5G網(wǎng)絡(luò)會(huì)話與業(yè)務(wù)連續(xù)性示意圖根據(jù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)配置SSC模式選擇策略，UE可以為一個(gè)應(yīng)用或者一組應(yīng)用選擇合適的SSC模式。在該策略中，可以為所有應(yīng)用配置一個(gè)默認(rèn)SSC模式。如果UE沒(méi)有為應(yīng)用選擇SSC模式，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)簽約信息、本地配置和應(yīng)用請(qǐng)求等，為該應(yīng)用選擇一個(gè)合適的SSC模式，以支撐邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)連續(xù)性。例如圖5.3所示，UE移動(dòng)到UPF1覆蓋的區(qū)域內(nèi)，5G核心網(wǎng)采用業(yè)務(wù)連續(xù)性SSC Mode1，并通過(guò)上行分類或IPV6 Multi-Homing的方式，保持本地分流業(yè)務(wù)的連續(xù)性。當(dāng)UE移動(dòng)到UPF2覆蓋的區(qū)域內(nèi)，5

47、G核心網(wǎng)采用業(yè)務(wù)連續(xù)性SSC Mode3，將業(yè)務(wù)遷移到新的UPF2，業(yè)務(wù)不中斷。當(dāng)UE移動(dòng)到MEC覆蓋的區(qū)域之外，5G核心網(wǎng)采用業(yè)務(wù)連續(xù)性SSC Mode2，業(yè)務(wù)中斷或者通過(guò)Cloud接續(xù)。5.1.3 智能感知與優(yōu)化方案在5G網(wǎng)絡(luò)中，MEC將與5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)深度融合，其業(yè)務(wù)分流、策略控制、Qos保證等功能，都將通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的5G網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)。如圖5.4所示，邊緣計(jì)算應(yīng)用（ME APP）通過(guò)NEF（Network Exposure Function，網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放）與5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。一方面，NEF將感知的UE和業(yè)務(wù)流相關(guān)測(cè)量信息，比如UE實(shí)時(shí)位置、無(wú)線鏈路質(zhì)量、漫游狀態(tài)等傳遞給MEC服務(wù)器，MEC

48、服務(wù)器基于上述測(cè)量信息通過(guò)智能分析和抽象，對(duì)應(yīng)用的業(yè)務(wù)性能進(jìn)行優(yōu)化（例如調(diào)整視頻播放碼率），進(jìn)而提升服務(wù)質(zhì)量；另一方面，NEF將感知的應(yīng)用服務(wù)相關(guān)信息，比如業(yè)務(wù)時(shí)長(zhǎng)、業(yè)務(wù)周期、移動(dòng)模式等傳遞給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)感知分析應(yīng)用提供的這些信息，進(jìn)一步優(yōu)化其UE資源配置（例如為VIP用戶分配合適的帶寬資源）與會(huì)話管理。圖5.4 5G智能感知與優(yōu)化方案針對(duì)MEC的各種應(yīng)用，用戶可經(jīng)由NEF查詢網(wǎng)絡(luò)的各種狀態(tài)，如計(jì)費(fèi)策略、網(wǎng)絡(luò)能力等，也可提交各種任務(wù)請(qǐng)求，如定位、帶寬等。5.2 中國(guó)聯(lián)通MEC組網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)圖5.5 中國(guó)聯(lián)通MEC組網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)愿景圖隨著AR/VR、高清視頻、車聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的興起，用戶對(duì)時(shí)延和帶寬要求越

49、來(lái)越高，促使業(yè)務(wù)服務(wù)向網(wǎng)絡(luò)邊緣部署，MEC為這些業(yè)務(wù)部署提供了一個(gè)邊緣計(jì)算環(huán)境。MEC雖然一種5G原生技術(shù)，但由于架構(gòu)的開(kāi)放性，MEC可以應(yīng)用部署于LTE網(wǎng)絡(luò)。中國(guó)聯(lián)通MEC組網(wǎng)架構(gòu)的演進(jìn)愿景如圖5.5所示。1） 4G階段：MEC通過(guò)透明解析基站與核心網(wǎng)之間的S1接口消息，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分流。在熱點(diǎn)地區(qū)，MEC可以與基站部署于相同位置，位于基站接入側(cè)，本地業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)基站之后，由MEC分流到本地服務(wù)器，避免了在熱點(diǎn)大流量情況下對(duì)于回傳網(wǎng)絡(luò)的沖擊。另外，在基站BBU池化的場(chǎng)景下，MEC可以和基站BBU池一起部署于無(wú)線接入機(jī)房，提升MEC的業(yè)務(wù)復(fù)用率，降低對(duì)MEC設(shè)備的資源需求。2） Pre-5G階段

50、：隨著NFV和SDN技術(shù)的成熟，接入機(jī)房實(shí)現(xiàn)虛擬化改造，為基站、核心網(wǎng)、以及業(yè)務(wù)提供運(yùn)行所需的虛擬資源。基站BBU虛擬化之后，形成Cloud-BBU，部署于接入機(jī)房的數(shù)據(jù)中心。核心網(wǎng)網(wǎng)元一方面完成虛擬化，另一方面完成控制轉(zhuǎn)發(fā)的分離，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)分離成為控制面網(wǎng)元SGW-C、PGW-C和TDF-C、轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元SGW-U、PGW-U、TDF-U。根據(jù)需要將轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元SGW-U、PGW-U、TDF-U部署于接入機(jī)房數(shù)據(jù)中心，形成了Pre-5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在該架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)接口采用4G標(biāo)準(zhǔn)接口，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)的特征，其控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元可以通過(guò)協(xié)議軟件升級(jí)，演進(jìn)到5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在Pre-5G階段，ME

51、C以4G形態(tài)為基礎(chǔ)，支持虛擬化部署，和Cloud-BBU以及核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元一起，聯(lián)合部署于接入機(jī)房的數(shù)據(jù)中心。3） 5G階段：5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)設(shè)施，以云計(jì)算作為基礎(chǔ)平臺(tái)，從接入層到核心層，形成了四個(gè)云中心：無(wú)線接入云、邊緣云、匯聚云和核心云。核心網(wǎng)網(wǎng)元功能全面地虛擬化和服務(wù)化，根據(jù)需要部署于各個(gè)云中心。此外，無(wú)線側(cè)采用CU/DU架構(gòu)，CU基于虛擬化技術(shù)，可以部署于無(wú)線接入云和邊緣云。在5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，UPF可以提供分流功能，PCF實(shí)現(xiàn)分流策略的控制。與4G MEC相比，5G MEC與5G網(wǎng)絡(luò)深度融合。MEC服務(wù)需要的分流規(guī)則，通過(guò)接口告知PCF，PCF將分流策略配置給SMF，再由SMF發(fā)送給基站和UPF，最終由UPF實(shí)現(xiàn)分流的功能，如圖5.6所示。在5G網(wǎng)絡(luò)中，UPF可按需部署于網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)位置，實(shí)現(xiàn)將業(yè)務(wù)分流到MEC服務(wù)器。比如