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多场景MEC用户面部署与加速 赋能5G边缘云

2020年05月19日 来源:C114通信网


         MEC(Multi-access Edge Computing 多接入边缘计算)可以定义为一种部署在网络边缘侧,通过一种或多种方式接入,为用户提供ICT业务环境和云计算能力的系统。MEC的部署建设正在如火如荼的进行中,据ECC( Edge Computing Consortium ) 统计数据显示,目前有超过100个MEC项目正在中国40多个城市同步实施。中兴通讯致力于运营商的数字化转型设计与建设,将运营商现网架构与5G技术发展趋势相结合,创新性的提出了“4C”的Common Edge MEC部署建设理念:“Cloud”、“Compute”、“Connection”、“Capability”。将云化部署,统一运维;专有硬件,异构加速;多种制式,融合接入;开放平台、共建生态的理念融入到MEC部署解决方案中来,为MEC的部署提供了可商用落地的解决思路,极大的方便了运营商因地制宜部署MEC网络。本文将围绕MEC的用户面部署以及硬件加速两个方面,介绍中兴通讯Common Edge特色方案,赋能5G边缘云。

MEC的用户面部署挑战

         “超大带宽”、“超多连接”和“超低延时”的特性将开启万物互联时代,新型数字化业务也将不断涌现,实现产业数字化、生活数字化,让连接和数据无处不在。GSMA预测从2018年到2025年期间,中国运营商将投入超过2000亿美金来部署新的5G网络,5G将与以云为代表的新兴技术一起组成智能化基础设施,为即将到来的智慧社会赋能。

         新网络需要支持多接入、快处理、低时延等特性,传统的机房部署模式显然已经不能满足新网络的要求,核心机房的算力下沉已成趋势,以中心DC、区域DC、边缘DC为基础架构的分层驱动DC化机房布局模式成为面向5G网络的DC布局的主流演进方式。

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图1  MEC网络的部署机房位置

         根据时延以及算力的需要,MEC可以部署在站点机房、边缘DC,赋能B2C到B2B以及B2B2X的商业模式的转型,满足包括车联网/工业控制、AR/VR、超高清视频、智慧园区、智慧港口、智能采矿和智能交通等不同领域的商业需求。如何将MEC整合到更广义的5G网络投资建设中去,明确MEC用户面最佳部署模式,使产业协同下沉,提升媒体娱乐、智慧城市产业对MEC的关注度,成为业界普遍关注的问题。

中兴通讯MEC用户面部署方案

         中兴通讯MEC用户面GW-U/UPF产品设计伊始就秉承兼容并济的设计理念,在遵循3GPP R15的标准基础上,不断扩展外延,通过全融合的UPF,不仅满足在中心DC以及区域DC的用户面部署需求,同时可以满足边缘用户面的高带宽、低时延和灵活分流的能力。

         根据运营商现有网络的不同形态,中兴通讯的Common Edge网络部署方案为4G/5G网络提供了灵活的分流策略,包括4G场景下的SGW+LBO (SGW Local Break Out) ,以及5G场景下的LADN (Local Area Data Network)、UL-CL (Uplink Classifier)、Multi-home。并针对以上不同场景,推出了一系列定制化的分流策略,满足不同垂直行业客户的定制化业务需求。

SGW+LBO方案

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图2  MEC在EPC网络中部署SGW+LBO

         对于目前已经大规模商用部署的4G网络,中兴通讯创新性地提出了本地流量卸载解决方案,通过SGW-U与LBO功能合设(SGW-U功能增强),实现将SGW-U分流出的数据,卸载到运营商本地的数据网络中,将本地下行数据流封装到对应承载设备上,并以GTP-U隧道包的形式传递给SGW-U。该方式还可以通过与上级机房的CG互通,为运营商提供灵活的计费功能。中兴通讯SGW-LBO解决方案,帮助运营商充分挖掘4G网络存量价值,创造的价值增长点。

5G UPF分流方案

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图3  MEC在5G SA的部署

         中兴通讯积极探索,不但推出了针对4G网络的SGW-LBO边缘计算方案,还引入了Rel-16第二阶段定义的I-SMF和I-UPF,通过ETSUN(Enhancing Topology of SMF and UPF in 5G Networks)来保障用户在大范围移动场景下的业务连续性。对于现网已经部署了UPF的5G网络场景, 可直接在边缘侧部署边缘UPF网络功能,通过运营商上级DC的SMF选择策略,选择边缘UPF。对于非本地的流量,可依靠边缘UPF通过N9发送给本地UPF,甚至是中心/核心DC的UPF。

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图4  5G UPF的三种分流方式

         在5G SA场景下,中兴通讯UPF可实现三种不同的分流方式:LADN、UL_CL和Multi-home。应对未来5G MEC多元化的应用场景,中兴通讯三种UPF分流方案,为运营商及第三方行业客户提供更加定制化的边缘云解决方案。

         通过以上MEC的部署方案,可以使用户面下沉到靠近用户的边缘进行部署,有效降低传输时延,但如何实现更高效率的转发能力成为另一个亟待解决的难题。

MEC的用户面转发性能挑战

         目前业界主流的用户面加速方案主要还是集中在软件层面,例如通过SR-IOV、DPDK、NUMA绑核、OS优化、巨页等软件技术来实现。但是随着5G网络对带宽的要求越来越高,仅靠软件加速技术难以满足5G应用的发展需要,为此中兴通讯在软件加速的基础上,在业界率先推出了基于FPGA智能网卡的硬件加速方案,满足边缘侧的高性价比的转发需求。

中兴通讯边缘UPF硬件加速方案

         中兴通讯针对MEC应用场景,通过智能编排分流技术,将用户面的GTPU(User Plane Part of GPRS Tunneling Protocol)流量进行分流卸载,减轻了CPU负荷,卸载后的流量由FPGA和服务器上的智能网卡共同完成高速转发。该方式可有效降减少用户面转发处理流程,消除内存瓶颈,提升单服务器性能密度,使转发能力提升数倍,充分满足MEC应用场景对高速转发的技术需求。

         中兴通讯针对不同场景下的MEC用户面部署以及软硬件加速的创新解决方案,赋能5G边缘云建设,极大推动了5G MEC的商用部署。中兴通讯面向边缘的UPF,秉承开放、极简、高效的设计理念,致力于为运营商打造一站式即插即用的Common Edge解决方案。中兴通讯将与更多的行业伙伴携手,探讨5G MEC的建设,推动5G MEC在运营商、工业互联网、企业IoT等价值领域的规模商用,赋能5G云时代。