中国联通:运营商MEC边缘云平台架构分析
时间: 2024-06-07 09:36:17 |   作者: 湿式球磨机

 

  

  随着5G商用的推进,以及大视频、大数据、物联网等业务的蓬勃发展,慢慢的变多的新应用对网络时延、带宽和安全性提出更加高的要求。行业一致认为,多接入边缘计算(Multi-Access Edge Computing,MEC)是应对“海量数据、超低时延、数据安全”发展要求的关键。作为率先规划建设MEC平台的电信运营商,中国联通以“敏捷、弹性、高效、开放”为宗旨,匠心打造“CUC-MEC”边缘智能业务平台,至今已逐步形成了一个包含完整业务平台和运营平台的“云网边端”一体的可商用MEC系统。本文介绍了中国联通MEC边缘云的发展定位和整体架构,分析了后续开放体系和开放平台建设的思路。

  MEC是CT联接和IT计算融合的产物,MEC的价值在于通过CT联接和IT计算承载的业务,加上运营商的一体化服务能力,实现最终独特的价值交付。

  中国联通将MEC边缘云作为发展5G 2B/2C高价值业务的重要战略,充分的发挥5G MEC的价值,以CT的联接能力和IT的计算能力为切入点,联合合作伙伴构建开放生态,创造性地赋能垂直行业,提供丰富、低时延的边缘应用,使能5G应用场景渗透到“应用和能力”,构建“云、网、边、端”一体化的5G MEC服务能力,为用户更好的提供真正具备价值的B/C端应用和能力,如图1所示。

  MEC平台是网络与业务融合的桥梁,是应对5G大带宽、低时延、本地化垂直行业应用的关键。凭借独有的“5G+边缘网络”优势,运营商掌控着5GMEC的“入场券”。中国联通将MEC边缘云作为实现CT+IT+OT融合的锚点,基于边缘云平台结合网络联接的控制与管理能力,融合分流能力/RNIS等CT能力和云IT能力,向应用能力和创新产品做渗透。

  为了更好地满足业务实时响应、一体化交付实施的需求,中国联通集团智能网络中心与政企客户事业群联合成立MEC BU,全国统筹调度;成立1个MEC业务运营中心、N个创新业务孵化基地、X个省分专项拓展组,全力推进全国MEC边缘云节点规划、建设、运维、运营及MEC业务拓展的工作。网络与业务有效协同,力出一孔,快速在人机一体化智能系统、智慧交通、智慧教育、智能安防、智慧医疗、新媒体等领域实现以MEC边缘云撬动5G项目落地形成收入。

  在生态构建方面,中国联通充分的发挥“云网边端”一体化优势,构筑“一点创新,全国复制”的边缘应用商店生态,以“边缘业务平台+行业应用”为中心打通前端市场需求,助力形成高价值行业云,实现行业应用百花齐放。目前,“中国联通MEC生态实验室”可为全球合作伙伴提供MEC试验床节点,端到端网络环境、产品调测、产品入库上架、产品全国推广和运营支撑等服务。

  中国联通依托CUC-MEC平台,通过“集团+运营中心+孵化基地”的组织架构,构建边缘云整体网络架构,推动实现MEC业务的“规建维研营”一体化,如图2所示。

  在部署架构上,中国联通MEC边缘云大致上可以分为三大层级,分别为全网中心节点、区域中心/省会节点、本地核心/边缘节点。

  在广东/河南部署集团级边缘业务运营平台(包含MEAO),对接集团OSS、BSS、政企营销门户、NFVO、统一云管,对外提供开放接口供开发者及客户上传业务能力和应用。广东、河南之间实现应用同步,共同完成联通全网边缘业务应用的编排和管理。

  区域中心/省会节点已在广东、上海、北京、浙江、福建、吉林、重庆等地部署,区域中心/省会节点目前还在持续地补充完善,未来将扩展到全国31个省市自治区。

  区域中心/省会节点是作为中国联通MEC业务孵化基地的核心,将部署MEPM、MEP等系统或者网元。MEPM负责该节点区域/省内所有边缘节点的ME_ICTIaaS虚拟化资源管理、MEP接入协同平台、节点业务管理等功能。MEP则可以为客户提供集享型业务。

  本地核心节点/边缘节点对应各个部署MEC地市的核心/汇聚/现场接入机房节点,节点内部署ME_ICTIaaS、MEP、ME-VAS,承载客户的具体业务应用。

  核心/汇聚节点一般承载布局类/共享型业务,现场接入节点则一般承载某个客户的专享型业务。

  中国联通MEC节点部署采用“网络+平台”的ICT融合部署模式,网络侧提供分流及分流配置能力、平台采用中国联通自研CUC-MEC平台。中国联通客户的自有应用也可基于CUC-MEC平台部署。

  模式1下,分流网元UPF/GW-U及平台均部署在汇聚或地市核心层机房。分流网元共享、为不一样的客户配置不同的分流策略;平台采用多租户模式、为不一样的客户分配逻辑隔离的基础资源和业务资源,如图3所示。

  网元及平台部署层级越高,机房整体条件越好,硬件资源相对来说更加丰富,维护力量也更加完备,因此能为客户提供更好的业务保障。由于采用资源共享模式,资费相对低廉,对客户也更有吸引力。在客户对时延及本地化要求不强烈时,中国联通将主要是采用该种模式部署。

  模式2下,分流网元UPF/GW-U及平台均部署在客户侧接入机房或现场级客户机房,分流网元、平台均为某个客户专享。对需要本地分流的业务,分流网元将流量分流至本地平台,本地为客户提供服务,如图4所示。

  该种模式一般部署在边缘机房或者客户侧,对维护水平要求比较高,需要更高的业务保障和响应。对于时延及本地化要求强烈的行业客户,中国联通推荐采用模式2部署。

  模式3下,分流网元UPF/GW-U部署在核心/汇聚机房,平台部署在客户侧接入/现场级边缘机房。UPF/GW-U与边缘平台之间采用承载网或者专线不一样的客户之间共享了UPF/GW-U分流网元,但是应用可以按需部署在客户本地。如图5所示。

  模式3主要优点是可以共享分流网元,降低客户的业务分流成本,同时保障业务应用部署在客户侧。中国联通将对成本敏感且有本地应用部署需求的客户推荐采用模式3。

  针对4G/NSA业务,中国联通CUC-MEC平台的DP(Data Plane)功能模块也能够给大家提供分流功能,DP模块一般都会采用二层模式串接在S1接口上,对S1流量进行包解析分流。由于采用二层串接模式,因此部署位置应比较靠下,仅面向专享型客户。

  布局类:2020年底,中国联通将在全国所有省份省会及重点城市的核心DC/汇聚DC完成MEC布局类建设,重点面向视频监控、AI分析、图像渲染等2C、2B2C类业务场景;2022年底,中国联通将在全国所有地市核心DC/汇聚DC完成MEC布局类建设。

  现场级:中国联通现场级边缘节点主要是采用按需部署的模式,可以为客户提供EdgePOD等一体化标准解决方案,也可以灵活按照客户的真实需求提供各种定制化的软硬件产品。2020年底,中国联通现场级部署节点预计将超千个,2022年预计将达到5000个以上。

  中国联通MEC边缘云利用互联网下沉贴近用户和业务,支撑人机一体化智能系统、智能港口、智能教育、智能医疗等各类2B业务,以及云游戏、VR/AR应用等各类2C业务,部署场景和业务需求的多样化要求开放的网络来承载。中国联通MEC边缘云开放的网络体现在四个方面:

  (1)网络能力开放,便于网业联动部署。MEC节点内2B和2C业务种类非常之多,对网络部署的要求差异大,这要求与MEC对接的网络必须支持能力开放,向MEC提供各类网络信息,并根据上层业务的变化使能新的网络特性。中国联通正与华为、中兴等厂家联合推动RNIS、LBS、无线网络带宽管理等网络能力在联通MEC上的开放,以支撑2B、2C丰富的业务应用。

  (2)设备提供商多元化,形成设备能力/成本按需搭配。随着5G的推广,UPF等网元会慢慢的多地面向中小型企业客户,部署在边缘节点。这类节点覆盖范围较小、服务客户规模小,往往一定要通过一至两台服务器为数百甚至数千位客户提供服务,传统面向2C的百万级用户规模、数百G流量的UPF网元设计不足以满足这类场景需求。面向中小型MEC节点的网络设备要求尽量地轻量化部署,需引入多元化的设备提供商来提供形态多样的设备,形成设备能力/成本高低的按需搭配,降低综合建网成本。

  (3)推动UPF软硬件解耦和开放,提升部署灵活性。当前主流CT厂家对UPF的硬件大多进行了增强型设计,如特殊的网卡、特殊的虚拟资源流量疏导策略等,这些设计满足了大流量UPF部署需求,却缺乏了面向边缘节点的灵活性。中国联通当前正积极推动UPF软硬解耦工作,目标是使UPF和中国联通CUC-MEC平台可以共Iaas部署,并通过EdgePOD等一体化即插即用产品的模式,给边缘节点带来更强的便利性,更好地实现用户需求。

  (4)推动N4等设备接口开放,实现异厂家解耦部署。5G控制面SMF与UPF的N4接口解耦还在验证中,当前各厂家对N4接口理解不同且普遍进行了私有扩展,实际部署过程中,N4接口无法完全做到解耦。对于中大型运营商而言,5G网络普遍采用的大区制建设模式,在N4接口不解耦的前提下,UPF与核心层网络事实上构成了绑定关系,边缘节点所带来的大量UPF需求无法灵活异厂家开放部署。N4接口解耦有利于UPF厂家多元化,中国联通呼吁业界共同对N4接口标准加强完善、推动N4接口的异厂家对接验证工作,提升运营商边缘节点UPF部署的选择度和灵活性。

  中国联通与西班牙电信Telefonica、韩国电信Korea Telecom和澳洲电信Telstra达成协议,将在增强多个国际运营商之间多接入边缘计算(GMEC)平台体验方面展开合作。该合作内容是GSMA运营商平台计划的一部分,旨在为运营商设计一个跨国的MEC平台解决方案,将国际间运营商的网络能力开放,前期着重关注于边缘计算,后期将会延伸至网络切片服务等相关内容。

  通过测试MEC平台边缘计算的功能和互连互通的能力,以及验证MEC平台对应用程序研发人员的友好程度,依托于GSMA的跨国运营商平台将研究成果共享,并为开发不同MEC组件的标准组织和开源社区做出贡献。本次合作涉及四个阶段,分别为:

  此外,中国联通将在应用标准、调度规范、模块形态三个方面,与国际运营商等平台加深合作,制定标准,支持边缘计算业务快速地推广及增长。

  (1)应用标准:全球边缘应用描述符(Edge Application Deor)的统一规范。中国针对AppD做了明确的实现,能支持基于VM的应用描述符(TOSCA)和基于容器的云原生(Cloud Native)应用描述符(YAML)。

  (2)全球应用标准库和跨运营商调度标准:构建全球统一的共享边缘应用库,各大运营商通过边缘应用调度接口的统一,实现边缘应用的“一国创新,全球复制”调度。

  (3)ETSI核心MP2接口的规范:统筹规范化MP2接口,规避设备商私有化接口弊端,实现边缘网元和MEP之间在边缘侧支持更加高效和规范地交互。

  在平台方面,中国联通统筹全局发展,开展5G行业登攀计划,依托业务运营中心+孵化基地的架构,项目式+产品式投资的建设模式,双轮驱动边缘业务发展,旨在构建丰富的业务能力、高质量的网络能力和完备的安全能力。支撑全国一体化运营,实现业务一点创新、全国复制、统一管理。5G的商用与MEC的发展将促进各行业的结合,同时也带来了业务场景的多样性与复杂性,以中国联通为首的运营商,通过在边缘云商用平台上的实践,基于ETSI和3GPP标准上的增强以及开放的边缘能力,携手国际合作伙伴,打造面向国际的开放平台,为全球致力于边缘云创新的合作伙伴提供孵化、支持和商用落地。

  ★项目支持:本文获得“2018年工业互联网创新发展工程(网络和安全方向)-工业互联网边缘计算基础标准和试验验证”项目的支持。

  陈丹(1986-),女,高级工程师,博士,现任中国联通集团边缘计算高级总监,主要研究方向为边缘计算和边缘云、5G网络与专网架构、网络技术演进等。

  肖羽(1984-),女,高级工程师,硕士,现就职于中国联通集团智网创新中心,主要研究方向为边缘计算和边缘云、工业边缘计算平台架构设计、车联网技术探讨研究等。

  胡翔(1993-),男,工程师,硕士,现就职于中国联通集团智网创新中心,主要研究方向为边缘计算和边缘云、5G网络架构设计、智慧医疗和智慧楼宇方案与架构设计等。