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5G 應用正在深入各行各業，“5G+邊緣計算+AI”是運營商助力垂直行業數字化和智能化的新模式，這給運營商承載網帶來了四大新挑戰。運營商建設一個5G MEC Ready的承載網絡需要重點落實六大關鍵點。
MEC是5G使能千行百業數字化轉型的重要方式
應用本地化（數據不出園區），內容分布化（大帶寬），計算本地化（低延遲），推動服務內容/應用/計算向邊緣遷移，驅動了MEC（多接入邊緣計算，Multi-access EdgeComputing）發展和5G核心網的隨流下移。
圖1 業務邊緣化推動MEC發展和5G核心網下移
5G核心網采用數據轉發面（UPF：User Plane Function）和控制面（SMF：Session Management Function）分離的靈活架構，即UPF可以按需靈活分布部署，一個控制面可以同時管理很多個UPF而不影響5G核心網的性能。這使5G 給MEC帶來了以下新優勢：
核心網UPF下移到企業園區，可以保證關鍵業務數據不出園區，更易提供低延遲承載方案；運營商可以為每個用戶配置獨立的UPF，給企業用戶定制無線業務；
運營商開放5G通信服務可編程能力（如定位，無線通信能力），可以被企業用戶調用集成到業務系統中，企業可以定制自己的5G創新應用；
下沉的5G MEC系統和企業網直接互聯互通，使分布在兩個網絡系統上的應用可以實時地集成拉通，做出很多創新應用。
所以，5G MEC是5G在網絡邊緣更好使能各行各業的關鍵，是運營商助力垂直行業數字化和智能化的新模式，是運營商進入垂直行業的觸點和重點場景。
運營商5G MEC承載網絡的四大挑戰
傳統4G承載網，因為流量主要是南北向的，很多運營商采用L2+L3方式，已經不再適合5G MEC流量本地化需求。5G MEC對運營商承載網絡提出了四大新挑戰：
圖2 運營商5G MEC承載網的新挑戰
1）現場MEC（部署在企業園區）是一個新的應用場景，運營商在企業園區內的基站和MEC之間需要有低時延連接，企業重要業務數據不能出園區，這對運營商接入網提出了新的挑戰。
2）5G MEC中UPF的下移導致了5G核心網的業務端口下移（如N4，N6，N9， 5GC OAM等接口），使4G時代原來在骨干網上的（無線核心網）L3 VPN下移到UPF接入點上；同時UPF的大量分布式部署，增加了L3 VPN的覆蓋范圍。運營商承載網需要支持L3 VPN下移和覆蓋廣泛的L3 VPN網絡，以適應5G MEC大量部署的新挑戰。
3）MEC的UPF需要和中心云里的5G核心網控制面和管控系統通信，需要滿足電信云的通信要求；MEC中的應用可能是DC中云計算的一部分，需要互通協同。這對運營商承載網提出了邊云協同的新挑戰。
4）MEC支持綜合接入（固網和移動），提供無縫的FMC業務，需要承載網為MEC提供跨越移動承載網和固定承載網的網絡連接，完成MEC和中心云、MEC間的業務互通，這對擁有移動承載城域網和固定承載城域網雙平面的運營商，在網絡架構和網絡互通方面都提出了新挑戰。（注：中國三大運營商都有兩個城域網平面）
上述四大挑戰，是5G MEC帶來的新需求和新挑戰?，F有3G/4G承載網的數據傳輸模型已不再適用5G業務，不匹配MEC的本地化服務模型，承載網應是滿足上述需求的MEC Ready網絡。
運營商5G MEC網絡架構模型和網絡建設六大關鍵點
圖3 MEC視角的運營商承載網架構模型
由于各運營商的承載網架構存在比較大的差異，本文提供了一個MEC視角的承載網架構模型：
5G核心網新增眾多業務接口，流量模型變化大：圖3紅框里是MEC系統，MEC中的UPF需要通過N3（基站到UPF的數據接口），N4（5G核心網控制面到UPF的控制接口），N6（UPF到Internet的數據接口），N9（UPF到Anchor UPF的數據接口），LI（監聽接口），OAM（UPF的管理接口）和相關的5G系統互聯，VPN設計及連接關系復雜。這些5G標準中的業務接口，除了N3，都是新下移的核心網接口，5G承載網架構中需要重點考慮這些新增業務接口及流量模型。
邊云協同：MEP平臺支持運行運營商或第三方的業務，可能是復雜云業務的實時處理部分（云邊緣），需要和中心云實時交互。圖3上部的業務和通信系統，分布在城域網中心到區域中心間，各運營商的部署會略有不同。
上述5G MEC網絡通信模型，要求運營商在建設MEC Ready的承載網時，要重點落實以下六大關鍵點：
1）最短MEC接入網：從基站到MEC UPF的N3業務流，運營商應該提供最短路徑業務轉發，在現場MEC場景應該通過在園區里的移動承載路由器直接把N3業務流轉發給MEC，而不應該讓N3業務流在運營商的網絡中繞行。業務流無繞行的需求，一方面是為了低延遲和節約運營商網絡帶寬，另一方面是為了保證企業關鍵業務數據不出園區，如圖4所示。這要求MEC接入點路由器能就近轉發數據報文，因此運營商接入網設備具有路由能力（L3到邊緣）是支持業務流無繞行傳輸的一個基本要求。
圖4 MEC需要無繞行，低延遲接入網
2）低延遲分片：為滿足MEC應用的低延遲和安全可靠性需求，運營商承載網需要為企業用戶提供低延遲分片網絡服務。MEC分片網絡包括無線基站、移動承載網（基站到MEC間）和UPF系統，即企業業務流到MEC所經過的所有網元。經過的網元越少，分片的復雜度就約低，越有利于保證傳輸的低延遲。
3）MEC對外的多點通信：MEC和5G核心網（N4，OAM）、MEP管理平臺以及其他MEC間的業務流都是多點到多點通信模式，都需要通過L3 VPN來支持。MEC的承載網絡需要全網提供L3 VPN能力，包括接入網絡在內，即L3 VPN能力延伸到邊緣；而且L3 VPN需要跨越城域網和骨干網等多網段。MEC承載網無論在網元數量（大量UPF下移）還是網絡覆蓋面（從接入到骨干），都比4G承載網復雜很多，所以需要靈活、功能強大的L3 VPN來支持多點通信（如圖5）。
圖5 管控業務接口穿越多段網絡
4）MEC系統中路由器的集成通信能力：小微型MEC是當前5G MEC的主流模式，因為成本和通信需求，MEC一般采用一層集成網絡模型（如圖6所示），而不像數據中心采用復雜的多層網絡架構，但仍要提供所需的所有通信功能，如MEC中各設備間互通以及服務中VM間的L2和L3可靠連接，完成MEC和外部IP網絡（IP RAN）的路由互通和可靠通信，以及邊云協調通信。 一個UPF NFV（如UPF）可以運行多個VM來提高性能和可靠性， MEC路由器要提供多路負載均衡（ECMP），當前MEC的需求是16路負載均衡。
圖6 ECN模型
5）邊云協同：MEC UPF作為5G核心網的一個下沉數據面， MEC中的應用作為云業務的一個下沉實時處理單元，都需要運營商承載網提供可靠的云邊通信能力，還需要在自動化部署和運維方面支持邊云協同。UPF的云邊協同可以參考電信云的承載方案。
6）兩網安全互通：運營商MEC網絡需要和企業網互通，讓企業可以把5G通信能力和MEC應用集成到企業的業務系統中?，F在一般是通過MEC里面的路由器來和企業網互通，網絡安全是企業網和運營商網絡都非常關注的問題，需要采用基于防火墻的網絡安全方案。
邊緣計算網絡基礎設施組（ECNI）助力MEC產業發展
2016年11月邊緣計算領域影響力最大的產業聯盟-邊緣計算聯盟（ECC）成立，當前企業成員超過250家，涵蓋工業制造、智慧城市、能源、ICT和學術等生態合作伙伴。
為了推動邊緣計算承載網以及邊緣計算產業發展，ECC和網絡5.0聯合成立了邊緣計算物理基礎設施聯合工作組（ECNI），凝聚共識，結合網絡5.0技術，聚焦邊緣計算三大網絡融合場景（運營商FMC場景、運營商網絡&行業園區網融合場景、企業/工業現場網絡IT/OT融合場景），構建邊緣計算網絡基礎設施技術體系。ECNI以技術規范、白皮書、Testbed/PoC、Best Practice等為載體，以MEC Ready測試認證為抓手，通過外部組織協同（CCSA、ETSI、ITU等主陣地）布局標準，推動承載網規范化建設以支持邊緣計算產業發展。2019年11月ECNI發布了運營商邊緣計算網絡白皮書。
結束語
5G移動通信系統在支持垂直行業方面做了很多改進，如低延遲無線通信、靈活的核心網架構、超級上行等，是區別于4G的最主要特征。 MEC是運營商助力垂直行業數字化和智能化的新模式。MEC是智能在網絡上廣泛分布的開始，在未來萬物互聯的智能世界里，基于邊緣計算的智能會在網絡上星羅棋布。 4G承載網是基于2C（面向普通手機用戶）思路建設，流量模型是簡單的南北向、無線核心網集中模型，沒有考慮面向垂直行業的MEC網絡需求，因此5G MEC承載網絡建設不是4G網絡的簡單帶寬升級。
責任編輯：ct
工商網監
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