边缘计算白皮书.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.72M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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中国联通边缘计算技术白皮书目录 1 概述 ........................................................................................................................... 1 1.1 白皮书愿景及目标................................................................................................................. 1 1.2 白皮书状态 ............................................................................................................................ 2 2 MEC 驱动力及挑战分析 ........................................................................................ 3 2.1 行业及市场发展需求............................................................................................................. 3 2.1.1 业务及技术驱动 ........................................................................................................... 3 2.1.2 商业及产业驱动 ........................................................................................................... 5 2.2 电信运营商网络挑战分析 ..................................................................................................... 6 2.2.1 竖井式网络架构难以满足业务发展需求.................................................................... 6 2.2.2 ICT 融合驱动运营商改变“哑管道运营”格局 .............................................................. 7 3 中国联通 MEC 平台能力和应用需求 ................................................................... 8 3.1 MEC 平台能力需求 .............................................................................................................. 8 3.1.1 业务域 ........................................................................................................................... 8 3.1.2 管理域 ........................................................................................................................... 9 3.2 MEC 典型应用需求 ............................................................................................................... 10 4 中国联通 LTE 网络 MEC 部署策略 .................................................................... 14 4.1 LTE 网络 MEC 组网架构 ................................................................................................... 14 4.2 中国联通 LTE 网络 MEC 部署方案 .................................................................................. 14 4.2.1 部署位置 ..................................................................................................................... 14 4.2.2 计费方案 ..................................................................................................................... 16 4.3 MEC 部署存在的问题分析 ................................................................................................ 16 5 MEC 技术演进路线及规划 .................................................................................. 17 5.1 面向 5G 网络的 MEC 关键技术演进 ................................................................................ 17 5.1.1 流量疏导方案 ............................................................................................................. 17 5.1.2 业务连续性方案 ......................................................................................................... 18 5.1.3 智能感知与优化方案 ................................................................................................. 18 5.2 中国联通 MEC 组网架构演进 ........................................................................................... 19 5.3 中国联通 5G 网络 MEC 部署规划 .................................................................................... 21 6 总结和展望 ............................................................................................................. 23

中国联通边缘计算技术白皮书中国联通边缘计算技术白皮书 1 概述 1.1 白皮书愿景及目标当前，信息通信技术向各行各业融合渗透，数字化信息已成为关键生产要素，经济社会各领域向数字化转型升级的趋势愈发明显。5G 网络与云计算、大数据、虚拟增强现实、人工智能等技术深度融合，将连接人和万物，成为各行业数字化转型的关键基础设施。5G 包括三大应用场景：eMBB（增强移动宽带）、mMTC （海量机器类通信）和 uRLLC（超可靠低时延通信）。其中， eMBB 聚焦对带宽有极高需求的业务，例如高清视频、VR（虚拟现实）和 AR（增强现实）等，满足人们对于数字化生活的需求；mMTC 聚焦对连接密度要求较高的业务，例如智慧城市、智慧农业、智能家居等，满足人们对于数字化社会的需求；uRLLC 聚焦对时延极其敏感的业务，例如自动驾驶、工业控制、远程医疗等，满足人们对于数字化工业的需求。IDC 最新统计报告显示，到 2020 年将有超过 500 亿的终端与设备联网，而到 2018 年，就将有 50%的物联网网络将面临网络带宽的限制，40%的数据需要在网络边缘侧分析、处理与储存。多接入边缘计算（Multi-Acess Edge Computing，MEC）是在靠近人、物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。在 3GPP R15 中，基于服务化架构， 5G 协议模块可以根据业务需求灵活调用，为构建边缘网络提供了技术标准，从而使得 MEC 可以按需、分场景灵活部署在无线接入云、边缘云或者汇聚云。 MEC 可为移动运营商提供以下价值：  通过对 4K/8K、VR/AR 等高带宽业务的本地分流，降低对核心网络及骨干传输网络的占用，有效提升运营商网络的利用率；  通过内容与计算能力的下沉，运营商网络将有效支撑未来时延敏感型业务（车联网、远程控制等）以及大计算和高处理能力需求的业务（视频监控与分析等），助力运营商实现从连接管道向信息化服务使能平台的转型；  MEC 作为边缘云计算环境和网络能力开放平台，将为运营商构建网络边缘生态奠定基础。 1 版权所有 ©中国联通网络技术研究院，2017

中国联通边缘计算技术白皮书 MEC 虽然是 5G 网络的使能技术，但由于架构及平台的开放性，MEC 亦可在现阶段部署于 LTE 网络，为移动运营商提供增值服务。2017 年 6 月，中国联通携手诺基亚、腾讯、INTEL 首次在上海“梅赛德斯-奔驰文化中心”成功搭建网络边缘云系统，。利用 LTE 现网验证了基于 MEC 的多角度视频直播和主播互动业务。测试数据表明，场馆内直播时延仅有 0.5 秒，相比时延大于 30 秒的传统互联网直播方式，大幅度改善了用户的实时观看体验，也为中国联通面向 5G 网络的智能场馆解决方案推广与建设打下坚实的基础。本白皮书基于 5G 业务需求及 MEC 产业进展，定义了中国联通对 MEC 平台能力和应用场景的需求，给出了中国联通 4G 网络 MEC 部署策略建议，及面向 5G 网络的演进规划。我们期望与产业各界共同探讨 MEC 商业合作模式，共建网络边缘生态，全面推动 5G 业务的蓬勃发展。 1.2 白皮书状态本白皮书为 1.0 版本，虽然还不够全面，并可能存在需要继续修订的地方，但仍希望这一版本的发布能对产业界有所帮助。随着 MEC 技术标准的冻结及 5G 试商用网络的部署，新的研究内容可能会被加入到后续版本中，欢迎各界同仁提出修改意见和建议。 2 版权所有 ©中国联通网络技术研究院，2017

中国联通边缘计算技术白皮书 2 MEC 驱动力及挑战分析 2.1 行业及市场发展需求 2.1.1 业务及技术驱动（1）业务驱动 LTE 网络的设计目标及用途十分单一，即以尽可能高的无线速率交付高速移动宽带服务，而伴随着移动互联网和物联网的快速发展，5G 业务将呈现出需求多样性的特点。如图 2.1 所示，3GPP 定义了 5G 的三大应用场景，即 eMBB （增强移动宽带）、mMTC（海量机器类通信）和 uRLLC（超可靠低时延通信）。一方面，5G 将为用户提供超高清视频、下一代社交网络、VR 和 AR 等更加身临其境的业务体验，促进人类交互方式再次升级。另一方面，5G 将以智慧城市、智能家居为代表的典型应用场景与移动通信深度融合，预计千亿量级的设备将接入 5G 网络。此外，5G 还将以超低时延、超高可靠性等优势，与车联网、工业互联网、移动医疗、能源等垂直行业应用相结合。总体上看，5G 业务的多样性决定了 5G 网络有能力支持极速移动超大宽带、物联网海量连接、超可靠超低时延连接的需求，同时提供一个更灵活、更智能、可编程、可拓展的网络，以应对新业务和新应用。图 2.1 5G 三大应用场景在 5G 网络高容量热点场景中，用户体验速率达 1Gbit/s，峰值速率达 10Gbit/s，流量密度达 10Tbit/s 每平方千米以上。例如，高清视频、智慧城市、B2B 业务等对宽带接入需求是几十到数百 Mbit/s，而 4K 视频、3D 视频、AR、VR 等对网络带宽的要求高达几十 Gbit/s，这将对无线回传网络造成巨大的压力。因此需要将业务向网络边缘尽可能下沉（例如，边缘云数据中心或更靠近基站侧），以实现 3 版权所有 ©中国联通网络技术研究院，2017

中国联通边缘计算技术白皮书业务的本地分流。此外，在 5G uRLLC 低时延场景中，所期望的端到端时延在毫秒数量级上（目前 LTE 网络端到端传输时延和业务处理时延在 50ms 以上），这也需要将业务下沉至网络边缘，以减少网络传输和多级业务转发带来的网络时延。 MEC 作为 5G 演进的关键技术，可以在更靠近客户的移动网络边缘提供云计算能力和 IT 服务的环境，具备超低时延、超大带宽、本地化、高实时性分析处理等特点，从而降低对核心网络及骨干传输网络的占用，并降低端到端时延。（2）技术驱动 5G 网络通过大数据、云计算技术使能移动网络能力的对外开放，实现业务面向平台化的运营。图 2.2 从四个维度构建了 5G 电信云架构，分别为虚拟化的网络功能（NFV）、软件定义的网络（SDN）、无线网络的云化（Cloud-RAN），以及自动管理与协同系统。NFV 通过硬件和软件的解耦合，实现了网络功能和网管的虚拟化。SDN 通过控制和业务的分离，实现了在数据中心和传输节点传输和控制资源的按需重分配，使网络具备可编程能力。Cloud RAN 基于通用的 IT 硬件架构，通过集中化管理以及虚拟化的软件功能，提供面向移动业务的前传和回传网络。自动管理和协同系统通过业务和网络的全局协同，管理云网络业务的生命周期、优先级和服务品质。图 2.2 5G 电信云架构逻辑图云计算、NFV、SDN 和 ICT 等技术催生了 MEC 的发展。MEC 系统的核心设备是基于 IT 通用硬件平台构建的 MEC 服务器，通过部署于无线基站内部或者无线接入网边缘的云计算设施（即边缘云）提供本地化的公有云服务，并可连接其他网络（如企业网）内部的私有云实现混合云服务。RAN 的云化（Cloud-RAN）及虚拟化（V-RAN）为 MEC 的部署提供了一个合适的切入点。例如，部署在一个零售中心的小型 Cloud-RAN 可以同时部署 MEC 功能来管理本地化的应用，使得应用、服务和内容在位置上更贴近终端用户。5G 网络架构本身就是面向业务和用户的网络，通过网络切片可以根据业务的需求对网络资源进行灵活编排和弹 4 版权所有 ©中国联通网络技术研究院，2017

中国联通边缘计算技术白皮书性化资源管理，如 uRLLC 业务可以通过边缘网络切片来实现。 2.1.2 商业及产业驱动移动业务的快速增长和运营成本的压力倍增促使整个电信业寄希望于新技术和新产品的引入，以提升用户体验、增加利润、优化网络运营和提升资源利用效率。面对 eMBB 的高流量和 mMTC 的海量连接，网络运营商不得不考虑网络拥塞的可能，并思考如何通过本地分析和处理的方式来减缓其对网络安全和业务回传的影响。企业客户也希望能够提供给他们的客户更加有效、更加安全和更低时延的网络连接。内容与服务供应商也面临网络延时过大对用户体验的挑战，而这些挑战在某些应用中是至关重要且必须解决的。另外，越来越多的智能手机应用和内容被移到云端，终端客户接入云端服务器的时延和带宽必须被优化，以保证消费者丰富多彩的应用和内容体验，而这需要网络运营商和应用服务提供商的更紧密合作。这种合作很自然地导致应用/内容在更贴近客户的网络边缘进行部署。为此，MEC 产业参与者正在积极进行新技术和新产品的验证、测试和部署，着眼于降低网络时延、提高网络安全，同时提供更加敏捷的新功能开发和部署平台等，这些通力合作对提高终端用户体验和网络效率起到了很大的帮助。为了吸引更多参与者的加入以推动整个 MEC 产业发展，MEC 产业标准化也在稳步推进中。从 2014 年 10 月 MEC 产业化标准组成立至今，已经有超过 70 家的标准化成员单位，涵盖了主流运营商、通信和网络设备供应商、IT/中间件厂商、软件厂商和 OTT 应用厂商等，几乎包括了完整的移动互联网产业。成员单位共同提出并设计了丰富的应用场景，充分发掘了移动网络边缘计算的独特价值潜力。 2016 年 4 月 3GPP SA2 已经正式接受 MEC 为 5G 架构之关键技术。 MEC 商业和产业的发展将得益于商业转型、技术演进和产业协作，最终这些努力将体现在越来越广泛的创新市场，比如智慧医疗、车联网、工业自动化、虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、游戏和 IoT 服务等领域。 MEC 通过部署在 RAN 边缘的 IT 服务环境提供了基于位置的云计算能力和实时的内容信息。这种开放的 IT 服务环境将使移动运营商和内容服务供应商提供的应用和服务集成到更多的供应商的 MEC 平台上，这种通用架构将促使更多创新的应用在更广领域进行快速部署，并给相关参与者提供更多的价值。终端用户通过 MEC 实时的网络连接和内容获取，可获得极速的个性化用户体验；移动运营商通过将 MEC 平台计算能力开放给第三方 OTT 提供商或者应用开发者，并提供服务给移动用户、企业和垂直行业，从而可以重新定义其在整个产业链中 5 版权所有 ©中国联通网络技术研究院，2017

中国联通边缘计算技术白皮书的角色，带来新的收入和提供更多高附加值的服务，并开拓新的市场机会；OTT 提供商和独立的应用开发商通过 MEC 开放标准的平台可以快速开发新的应用、缩短开发周期，为终端用户提供近乎零延时的极速体验。所有 MEC 价值链中的参与者最终将得益于 MEC 创造的市场环境，并通过覆盖众多行业的应用促使经济的持续发展。 2.2 电信运营商网络挑战分析 2.2.1 竖井式网络架构难以满足业务发展需求伴随着移动互联网、物联网及行业应用的爆发式增长，未来移动通信网络将面临千倍数据流量增长和千亿设备互联需求，传统的 4G 竖井化架构已不能满足业务的发展需求，正在向扁平化的端管云架构下演进。 5G 网络采用 NFV 和 SDN 技术，进行网元功能的分解、抽象和重构，5G 网络将形成由接入平面、控制平面和转发平面构成的 IT 化的新型扁平化平台，网络向控制功能集中化和转发功能分布化的趋势演进。转发面将专注于业务数据的路由转发、具有简单、稳定和高性能等特点，以满足未来海量移动流量的转发需求；控制面采用逻辑集中的方式实现统一的策略控制，保证灵活的移动流量调度和连接管理，集中部署的控制面通过移动流控制接口实现对转发面的可编程控制。 5G 网络控制面和转发面的分离，使网络架构更加扁平化，转发面网关设备可以采用分布式按需的部署方式，通过多元化、多级的业务流向从根本上解决 4G 网络竖井化单一业务流向造成的传输和核心网负担过重的问题。在控制平面的集中调度下，转发平面通过灵活的网关锚点、边缘内容与计算等技术实现端到端海量业务数据流的低时延、高带宽、均负载的传输，从而提升网内分组数据的承载效率与用户业务体验。 ETSI、3GPP、NGMN 等 5G 组织已经将边缘计算作为 5G 架构的一部分，并开展了研究和标准化工作。边缘计算可驱动电信网络架构分布化，实现运营商业务本地化处理，提升网络数据处理效率，满足终端用户的极致体验，并满足垂直行业网络低时延、大流量、高安全性等诉求。例如，低时延的自动驾驶业务要求核心网的网络功能和业务处理功能下沉到靠近接入网的边缘，以减少中间层级，实现低时延的业务处理；在需要大带宽的 AR/VR 视频播放场景中，需要把视频缓存在靠近接入侧边缘的节点，以节省大量的传输带宽，提升网络处理效率；在需要通过视频加速提升用户体验，或者通过 Toobar 植入推送信息的应用场景中，可以通过 MEC 的开放平台快速集成第三方应用。 6 版权所有 ©中国联通网络技术研究院，2017

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