多場(chǎng)景MEC用戶(hù)面部署與加速 賦能5G邊緣云

MEC（Multi-access Edge Computing 多接入邊緣計(jì)算）可以定義為一種部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，通過(guò)一種或多種方式接入，為用戶(hù)提供ICT業(yè)務(wù)環(huán)境和云計(jì)算能力的系統(tǒng)。MEC的部署建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行中，據(jù)ECC( Edge Computing Consortium ) 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前有超過(guò)100個(gè)MEC項(xiàng)目正在中國(guó)40多個(gè)城市同步實(shí)施。中興通訊致力于運(yùn)營(yíng)商的數(shù)字化轉(zhuǎn)型設(shè)計(jì)與建設(shè)，將運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)與5G技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)相結(jié)合，創(chuàng)新性的提出了“4C”的Common Edge MEC部署建設(shè)理念：“Cloud”、“Compute”、“Connection”、“Capability”。將云化部署，統(tǒng)一運(yùn)維；專(zhuān)有硬件，異構(gòu)加速；多種制式，融合接入；開(kāi)放平臺(tái)、共建生態(tài)的理念融入到MEC部署解決方案中來(lái)，為MEC的部署提供了可商用落地的解決思路，極大的方便了運(yùn)營(yíng)商因地制宜部署MEC網(wǎng)絡(luò)。本文將圍繞MEC的用戶(hù)面部署以及硬件加速兩個(gè)方面，介紹中興通訊Common Edge特色方案，賦能5G邊緣云。

MEC的用戶(hù)面部署挑戰(zhàn)

“超大帶寬”、“超多連接”和“超低延時(shí)”的特性將開(kāi)啟萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，新型數(shù)字化業(yè)務(wù)也將不斷涌現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、生活數(shù)字化，讓連接和數(shù)據(jù)無(wú)處不在。GSMA預(yù)測(cè)從2018年到2025年期間，中國(guó)運(yùn)營(yíng)商將投入超過(guò)2000億美金來(lái)部署新的5G網(wǎng)絡(luò)，5G將與以云為代表的新興技術(shù)一起組成智能化基礎(chǔ)設(shè)施，為即將到來(lái)的智慧社會(huì)賦能。

新網(wǎng)絡(luò)需要支持多接入、快處理、低時(shí)延等特性，傳統(tǒng)的機(jī)房部署模式顯然已經(jīng)不能滿(mǎn)足新網(wǎng)絡(luò)的要求，核心機(jī)房的算力下沉已成趨勢(shì)，以中心DC、區(qū)域DC、邊緣DC為基礎(chǔ)架構(gòu)的分層驅(qū)動(dòng)DC化機(jī)房布局模式成為面向5G網(wǎng)絡(luò)的DC布局的主流演進(jìn)方式。

圖1  MEC網(wǎng)絡(luò)的部署機(jī)房位置

根據(jù)時(shí)延以及算力的需要，MEC可以部署在站點(diǎn)機(jī)房、邊緣DC，賦能B2C到B2B以及B2B2X的商業(yè)模式的轉(zhuǎn)型，滿(mǎn)足包括車(chē)聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)控制、AR/VR、超高清視頻、智慧園區(qū)、智慧港口、智能采礦和智能交通等不同領(lǐng)域的商業(yè)需求。如何將MEC整合到更廣義的5G網(wǎng)絡(luò)投資建設(shè)中去，明確MEC用戶(hù)面最佳部署模式，使產(chǎn)業(yè)協(xié)同下沉，提升媒體娛樂(lè)、智慧城市產(chǎn)業(yè)對(duì)MEC的關(guān)注度，成為業(yè)界普遍關(guān)注的問(wèn)題。

中興通訊MEC用戶(hù)面部署方案

中興通訊MEC用戶(hù)面GW-U/UPF產(chǎn)品設(shè)計(jì)伊始就秉承兼容并濟(jì)的設(shè)計(jì)理念，在遵循3GPP R15的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)展外延，通過(guò)全融合的UPF，不僅滿(mǎn)足在中心DC以及區(qū)域DC的用戶(hù)面部署需求，同時(shí)可以滿(mǎn)足邊緣用戶(hù)面的高帶寬、低時(shí)延和靈活分流的能力。

根據(jù)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的不同形態(tài)，中興通訊的Common Edge網(wǎng)絡(luò)部署方案為4G/5G網(wǎng)絡(luò)提供了靈活的分流策略，包括4G場(chǎng)景下的SGW+LBO (SGW Local Break Out) ，以及 5G場(chǎng)景下的LADN (Local Area Data Network)、UL-CL (Uplink Classifier)、Multi-home。并針對(duì)以上不同場(chǎng)景，推出了一系列定制化的分流策略，滿(mǎn)足不同垂直行業(yè)客戶(hù)的定制化業(yè)務(wù)需求。

➣ SGW+LBO方案

圖2  MEC在EPC網(wǎng)絡(luò)中部署SGW+LBO

對(duì)于目前已經(jīng)大規(guī)模商用部署的4G網(wǎng)絡(luò)，中興通訊創(chuàng)新性地提出了本地流量卸載解決方案，通過(guò)SGW-U與LBO功能合設(shè)（SGW-U功能增強(qiáng)），實(shí)現(xiàn)將SGW-U分流出的數(shù)據(jù)，卸載到運(yùn)營(yíng)商本地的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中，將本地下行數(shù)據(jù)流封裝到對(duì)應(yīng)承載設(shè)備上，并以GTP-U隧道包的形式傳遞給SGW-U。該方式還可以通過(guò)與上級(jí)機(jī)房的CG互通，為運(yùn)營(yíng)商提供靈活的計(jì)費(fèi)功能。中興通訊SGW-LBO解決方案，幫助運(yùn)營(yíng)商充分挖掘4G網(wǎng)絡(luò)存量?jī)r(jià)值，創(chuàng)造的價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)。

➣ 5G UPF分流方案

圖3  MEC在5G SA的部署

中興通訊積極探索，不但推出了針對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)的SGW-LBO邊緣計(jì)算方案，還引入了Rel-16第二階段定義的I-SMF和I-UPF，通過(guò)ETSUN（Enhancing Topology of SMF and UPF in 5G Networks）來(lái)保障用戶(hù)在大范圍移動(dòng)場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)連續(xù)性。對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署了UPF的5G網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景， 可直接在邊緣側(cè)部署邊緣UPF網(wǎng)絡(luò)功能，通過(guò)運(yùn)營(yíng)商上級(jí)DC的SMF選擇策略，選擇邊緣UPF。對(duì)于非本地的流量，可依靠邊緣UPF通過(guò)N9發(fā)送給本地UPF，甚至是中心/核心DC的UPF。

圖4  5G UPF的三種分流方式

在5G SA場(chǎng)景下，中興通訊UPF可實(shí)現(xiàn)三種不同的分流方式：LADN、UL_CL和Multi-home。應(yīng)對(duì)未來(lái)5G MEC多元化的應(yīng)用場(chǎng)景，中興通訊三種UPF分流方案，為運(yùn)營(yíng)商及第三方行業(yè)客戶(hù)提供更加定制化的邊緣云解決方案。

通過(guò)以上MEC的部署方案，可以使用戶(hù)面下沉到靠近用戶(hù)的邊緣進(jìn)行部署，有效降低傳輸時(shí)延，但如何實(shí)現(xiàn)更高效率的轉(zhuǎn)發(fā)能力成為另一個(gè)亟待解決的難題。

MEC的用戶(hù)面轉(zhuǎn)發(fā)性能挑戰(zhàn)

目前業(yè)界主流的用戶(hù)面加速方案主要還是集中在軟件層面，例如通過(guò)SR-IOV、DPDK、NUMA綁核、OS優(yōu)化、巨頁(yè)等軟件技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是隨著5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)帶寬的要求越來(lái)越高，僅靠軟件加速技術(shù)難以滿(mǎn)足5G應(yīng)用的發(fā)展需要，為此中興通訊在軟件加速的基礎(chǔ)上，在業(yè)界率先推出了基于FPGA智能網(wǎng)卡的硬件加速方案，滿(mǎn)足邊緣側(cè)的高性?xún)r(jià)比的轉(zhuǎn)發(fā)需求。

中興通訊邊緣UPF硬件加速方案

中興通訊針對(duì)MEC應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)智能編排分流技術(shù)，將用戶(hù)面的GTPU（User Plane Part of GPRS Tunneling Protocol）流量進(jìn)行分流卸載，減輕了CPU負(fù)荷，卸載后的流量由FPGA和服務(wù)器上的智能網(wǎng)卡共同完成高速轉(zhuǎn)發(fā)。該方式可有效降減少用戶(hù)面轉(zhuǎn)發(fā)處理流程，消除內(nèi)存瓶頸，提升單服務(wù)器性能密度，使轉(zhuǎn)發(fā)能力提升數(shù)倍，充分滿(mǎn)足MEC應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)高速轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)需求。

中興通訊針對(duì)不同場(chǎng)景下的MEC用戶(hù)面部署以及軟硬件加速的創(chuàng)新解決方案，賦能5G邊緣云建設(shè)，極大推動(dòng)了5G MEC的商用部署。中興通訊面向邊緣的UPF，秉承開(kāi)放、極簡(jiǎn)、高效的設(shè)計(jì)理念，致力于為運(yùn)營(yíng)商打造一站式即插即用的Common Edge解決方案。中興通訊將與更多的行業(yè)伙伴攜手，探討5G MEC的建設(shè)，推動(dòng)5G MEC在運(yùn)營(yíng)商、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)IoT等價(jià)值領(lǐng)域的規(guī)模商用，賦能5G云時(shí)代。

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