中兴通讯提出了面向5G的MEC边缘云部署方案

随着移动互联网和物联网的快速发展，5G业务呈现出需求多样性的特点。3GPP定义了5G应用有三大场景：eMBB（增强移动宽带）、URLLC（极可靠低延迟通信）和mMTC（海量机器通讯），其中eMBB场景提供大流量移动宽带业务，峰值速率超过10Gbps，带宽的要求高达几十Gbit/s，如高速下载、高清视频、VR/AR等，满足人们对数字化生活的更高要求，这将对无线回传网络造成巨大的压力。因此需要将业务尽可能下沉至网络边缘，以实现业务的本地分流。而URLLC场景提供超高可靠超低时延通信，如自动驾驶、工业控制、远程医疗等，要求端到端99.999%高可靠和端到端小于1ms超低时延，满足人们数字化工业的更高要求。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。

针对5G的这两个场景的应用特点，传统大规模集中建设的电信云已经无法满足，需要改变电信云的部署形式以适应5G时代不同场景的业务需求。而MEC（Mobile/Multi-access Edge Computing）边缘云正好可以满足这样的需求。MEC作为5G演进的关键威廉希尔官方网站 ，可以在更靠近客户的移动网络边缘，并为边缘应用提供云计算能力和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。一方面，MEC部署在网络边缘位置，边缘服务在终端设备上运行，反馈更迅速，解决了时延问题；另一方面，MEC将内容与计算能力下沉，提供智能化的流量调度，将业务本地分流，内容本地缓存，使得部分区域性业务能够在本地终结，即提升了用户的业务体验，也减少了对骨干传输网以及上层核心网的资源占用。因此在5G时代，MEC将是5G网络边缘云部署的最佳选择。

MEC边缘云的部署位置

MEC边缘云不限制网络的部署方式，总的来讲，可以按照不同业务场景以及时延方面的需求进行灵活的部署，通常可部署在接入机房、汇聚机房、地市核心机房等位置，如下图所示：

图1  MEC边缘云的部署位置

通过在边缘部署MEC平台，能够有效的实现将云的计算能力从中心延伸到边缘，实现业务快速处理和就近转发，来满足5G多样化的应用场景。

MEC边缘云的部署形态

由于受限边缘站点机房的环境（比如空间、散热、承重等）以及部署成本等因素的限制，MEC边缘云的硬件基础设施通常采用基于X86处理器的通用服务器，这类服务器具有尺寸小，功耗低、计算密度高等特点，适合在环境要求较低的边缘机房部署。

MEC边缘云通常基于特定的云平台（例如openstack）为上层MEC应用提供统一的虚拟化软件环境和资源管理。MEC应用以虚拟机的形式部署于边缘云平台之上，根据不同的场景需要可以进行灵活的部署，比如在边缘DC通常部署与流量转发强相关的应用，包括vCPE，OLT-U，DU，BNG-U, UPF/GW-U，MEP等，满足大带宽、低时延的业务需求。

中兴通讯MEC边缘云部署方案

为了更好的契合5G时代多业务场景需求，中兴通讯提出了完整的、面向5G的MEC边缘云部署方案，该方案有以下5大亮点：

1. 部署轻量化的边缘云平台

由于受限于边缘站点机房的环境，MEC边缘云的部署规模通常较小，单站点部署的服务器数量较少，可提供的硬件资源有限，而安装Openstack等基础设施平台及管理模块时会占用大量资源，造成边缘云上的资源浪费。因此需要为MEC边缘云进行“瘦身”，进行轻量化部署，减少平台和管理部分占用的资源，提高边缘云的资源利用率。“瘦身”主要包括以下几种举措：

● 首先要对Openstack进行裁剪，只保留必要的组件，去掉多余组件，减少对边缘云上计算和存储资源的占用。

● 其次可以采用虚机+容器双核方案实现上层应用的轻量化部署，便于快速部署和升级。

● 另外瘦身后的Openstack与边缘云上的计算节点合设，不独占物理资源，以减少控制部分的资源占用。

中兴通讯轻量化MEC边缘云部署方案如图2所示，通过部署轻量化Openstack比优化前的组件数量减少了60%，配置所需的资源数减少了75%，管理资源减少了10%，不仅大大降低了对边缘云的资源需求，也大大提高了对MEC边缘云的管理效率。

图2  轻量化的MEC边缘云部署方案

另外为了提高MEC边缘云部署的适应性和资源密度，中兴通讯联合英特尔共同推出了一款MEC边缘云专用的服务器平台OEP600（Open Edge Platform 600）。该平台采用小尺寸一体机设计，机箱深度仅为450mm；CPU采用英特尔最新至强可扩展处理器，为边缘计算提供更强的计算性能；同时支持宽温工作，散热能力强，维护方便，满足MEC部署的多种环境要求，实现性能与成本的最佳匹配。在2019年MEC威廉希尔官方网站 与产业发展峰会上，中兴通讯MEC边缘云服务器平台OEP600获得了“2018-2019年度MEC威廉希尔官方网站 创新奖”，充分展示了中兴通讯在边缘计算领域领先的创新能力和威廉希尔官方网站 水平。

2. 部署统一的MEC边缘云管理系统

由于边缘云的规模通常较小，数量较多且位置分散，这给边缘云的规划、部署、运维、运营带来了极大大的复杂性，因此需要在上级汇聚站点部署MEC边缘云统一管理平台（如图2所示），对下级边缘站点进行统一的管理，各边缘云上只部署计算节点和存储节点，减少管理模块的资源占用。

对MEC边缘云的统一管理主要表现在资源管理和运维管理两方面：

● 统一的资源管理

对所有边缘节点上的资源池 （如计算、存储、网络等）进行统一管理和分配，提供统一的界面集中监控各边缘节点上物理资源的拓扑、告警、性能、容量等信息，并为基础设施管理员提供日志和告警分析等故障定位手段。NFVO只部署在上层的汇聚节点，直接对接边缘云统一管理平台，避免和所有边缘节点的资源池进行对接，对所有边缘节点上部署的虚机(VM)/容器进行统一编排和部署。

● 统一运维管理

为各边缘云内的VIM提供统一的运维管理平台，包括站点管理，用户/租户管理，功能配置、镜像分发，集中备份，升级/补丁管理、巡检、API分发等；提供统一的FCAPS管理，统一的告警、配置和性能统计；提供智能简便的自动化工具快速实现安装和升级、快速巡检和开局检查、快速故障分析和定位、日志分析等，提升运维效率。

3. 将5G用户面UPF下沉部署实现本地分流

为了满足5G应用场景大带宽和低时延的特性要求，MEC边缘云在部署时将与5G网络架构深度融合，其业务分流、策略控制、Qos保证等功能，都将通过标准的5G网络功能实现。基于5G核心网的C/U分离式架构，用户面功能UPF（User Plane Function）需要下沉到网络边缘部署，以减少传输时延，实现数据流量的本地分流。控制面功能网元如SMF则在中心DC集中部署，便于统一控制部署在MEC的UPF，统一配置和下发分流策略。

5G用户面UFP下沉部署实现本地分流方案如图3所示。本地 MEC上UPF需要的分流规则，通过接口告知PCF，PCF将分流策略配置给SMF，SMF对所有流量进行集中调度，可采用 UL CL“上行分类”或IPv6多归属等方案实现边缘UPF的选择，并将需要分流的本地流量通过本地边缘UPF卸载，对于非本地流量则通过本地UPF发送到中心UPF处理，这样避免所有流量都迂回中心网络，减轻骨干网传输的压力和建网成本，提升网内分组数据的承载效率与用户业务体验。

图3  5G UPF本地分流方案

4. 为MEC边缘云提供硬件加速提高性能

MEC边缘云硬件普遍采用x86通用服务器，而x86通用服务器对于特定的业务需求处理性能低下，导致性价比很低 ，无法满足5G 场景的商用部署要求，需要考虑针对不同的业务采用不同的软硬件加速方案：

● 对于计算密集型的业务：如5G CU PDCP空口加解密处理，MEC定位算法，对CPU消耗极大，需要有专用硬件加速

● 对于流量转发型的业务：如5G UPF/GW-U、MEC本地分流以及CDN、BRAS-U等业务对网络转发能力要求很高，需要对数据转发软硬件加速

● 对于视频相关类的业务：如AR/VR、视频直播等业务需要对视频渲染、转码进行硬件加速；

● AI领域：涉及的训练、推理操作需要引入GPU进行硬件加速

中兴通讯硬件加速方案目前已经支持基于FPGA的GTP业务加速，基于GPU的视频音频业务加速及QAT加解密加速。特别是对5G用户面UPF采用智能网卡硬件加速，将大部分流量从CPU卸载到智能网卡上，以获得更高的转发性能。特别是在上海举行的MWC世界移动大会上海展上，中兴通讯成功演示了基于边缘开放硬件加速平台的5G用户面UPF解决方案，该方案较不带加速的虚拟化UPF转发时延降低了90%，吞吐量提高了200%，同时功耗可以减少55%，更好地满足5G URLLC和eMBB对边缘数据中心转发能力的特殊要求。

5. 提供API实现5G网络业务能力开放

业务能力开放是MEC应用的另一大特色。MEC在网络边缘部署，为无线网络信息的实时感知获取提供了便利条件，再通过开放接口将这些信息开放给第三方业务应用，可以优化业务应用、提升用户体验、实现网络和业务深度融合。

为了实现5G网络的能力开放，边缘计算体系中引入了边缘计算应用（ME APP），通过NEF（Network Exposure Function，网络能力开放）与5G网络进行实时交互。一方面，NEF将感知的UE和业务流相关测量信息，比如UE实时位置、无线链路质量、漫游状态等传递给MEC服务器，MEC服务器基于上述测量信息通过智能分析和抽象，对应用的业务性能进行优化（例如调整视频播放码率），进而提升服务质量；另一方面，NEF将感知的应用服务相关信息，比如业务时长、业务周期、移动模式等传递给网络，网络感知分析应用提供的这些信息，进一步优化其UE资源配置（例如为VIP用户分配合适的带宽资源）与会话管理。

中兴通讯MEC能力开放架构如下图所示，依托MEC边缘业务平台，开放网络能力（LBS位置能力、RNIS无线网络信息能力、QoS能力、带宽能力等），为用户提供差异化的体验，挖掘网络价值，提高运营商增值收入。同时通过开放接口的研究及标准化，加速创新型业务应用的开发及上线，打造良好的 MEC 产业生态链。

图4   MEC能力开放架构

中兴通讯的面向5G的 MEC解决方案，将平台设计、虚拟化、 MEP、硬件加速等多种软硬件威廉希尔官方网站 与 5G 网络架构相结合，提供轻量化的、统一管理的，高性能、灵活开放的MEC边缘云， 使应用、服务和内容可以实现本地化、近距离、分布式部署，从而一定程度解决了 5G 网络 eMBB、URLLC、mMTC 等威廉希尔官方网站 场景的业务需求，增进用户体验。中兴通讯希望能够携手更多的行业合作伙伴，共同探讨边缘云的合作模式，共建面向5G的边缘生态系统，全面推动MEC边缘云商用步伐，共同促进5G边缘业务的蓬勃发展。