5G共建共享中MEC对接承载方案探讨

2022-02-02 13:36冯忠义李叶强苗玉斌杨福理陈晓连中国联通江苏分公司江苏南京210000
邮电设计技术 2022年11期
关键词:城域网中国联通中国电信

冯忠义,李叶强,苗玉斌,杨福理,陈晓连(中国联通江苏分公司,江苏南京 210000)

0 前言

目前,三大运营商正在加快5G 网络的部署,已基本完成重点区域的全面网络覆盖。这将为企业数字化应用提供可靠、高性能的5G网络服务。2019年9月9日,中国电信与中国联通签署《5G网络共建共享框架合作协议书》[1],中国电信将与中国联通在全国范围内合作共建一张5G 接入网络。双方划定区域,分区建设,各自负责在划定区域内的5G 网络建设相关工作,5G网络共建共享采用接入网共享方式,核心网各自建设,5G 频率资源共享,双方用户归属不变,品牌和业务运营保持独立[2]。

根据中国电信和中国联通双方共建共享合作协议,从建设区域划分来看,以各自资源禀赋优势为参考,南北差异较大,南方省分以中国电信承建为主,如在江苏省中国联通只承建南京和苏州各40%的区域,南京和苏州的60%区域及其余11 个地(市)全部由中国电信承建。目前双方合建累计开通5G 基站达到3.3万座,建设进度、网络覆盖水平与行业同步。全省市区及县城主要热点场景均已实现5G网络全覆盖,比如发达乡镇、高校、市内地铁、医院、交通枢纽等。

随着5G业务的发展,对于封闭的园区或企业网络来说,分流解决方案能将园区或企业内部的网络流量进行本地分流,实现企业网络的本地管理和本地运营,满足企业内部的移动办公、视频监控、现场数据采集等业务的实时性、高带宽和高安全诉求。由于南方省分以中国电信承建为主,本文针对中国联通5G MEC 如何对接中国电信承载5G 网络,实现业务承载,满足2B客户5G业务特性要求进行了探讨。

1 基于5G MEC业务分流基本架构

1.1 5G MEC系统架构

5G MEC 架构是3GPP 在ETSI 所定义的MEC 框架和架构的基础上,增加5G 网络对MEC 的支撑和实现。5G 核心网是一种基于云原生的服务化架构,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技术标准。基于5G 核心网的C∕U 分离架构,UPF 作为数据锚点,可以灵活部署到网络边缘的MEC 系统中。按照ETSI 定义,MEC 平台是云化∕虚拟化架构在边缘的轻量化延伸,UPF 是数据流引入接口。从2 个标准组织对MEC的定义中可以看出,UPF是MEC标准架构的交汇点[3]。MEC 平台业务系统作为5G 系统的边缘网络部署在N6接口上,由UPF负责将边缘网络的流量分发导流到MEC平台业务系统。

在5G 网络中,MEC 与5G 网络架构深度融合,其业务分流、策略控制、QoS 保证等功能通过标准的5G网络功能实现。由于靠近数据源头,MEC 在网络边缘侧融合计算、存储、应用等核心的IT 云平台能力,结合5G 网络特性(高带宽、低时延、大连接),可满足2B 行业在敏捷连接、低时延业务、数据分析处理、AI 应用、安全等方面的关键需求,可实现丰富多样的5G网络服务[3]。

1.2 5G MEC对承载需求

5G MEC 承载接口如图1 所示[5]。涉及承载传输的相关主要接口∕参考点如表1所示[6]。

表1 MEC相关主要接口∕参考点及作用

图1 5G MEC承载接口图

1.3 5G MEC的部署位置

MEC 的物理部署位置可以是基站侧、核心网侧或者两者之间的任何位置。位置的选择取决于具体的应用需求,例如覆盖范围、时延要求以及数据不出园区的安全要求等,其中后面2 个要求是重要的影响因素。MEC可部署在基站机房或园区现场、本地网接入∕汇聚机房和地(市)级核心机房,部署成本依次降低、覆盖范围增大,时延逐步变大。影响回传网络时延的主要因素是光纤的传输路径长度、无线空口时延和设备处理时延,传输环路越多,经过的设备越多,时延就越大。对于时延要求不高的应用,MEC 可以部署在本地网接入∕汇聚机房或者核心机房。但对时延要求高的应用,MEC越靠近用户,网络链路越短越好。

2 中国联通5G MEC业务典型部署方案

依据中国联通MEC 边缘云建设指导意见[7],中国联通MEC部署目标是构建以自研CUC-MEC平台为核心,以5G 网络为支撑的ICT 融合一体化架构。中国联通MEC 业务部署主要有3 种模式,分为独享和共享2种形态,以满足2B客户的不同业务需求。

模式1:核心∕汇聚级共享MEC 节点——UPF 分流共享+MEC 平台共享型部署模式。在该模式下,分流网元UPF 及MEC 平台均部署在汇聚或本地网核心层机房。分流网元共享,为不同客户配置不同的分流策略,平台采用多租户模式,为不同客户分配逻辑隔离的基础资源和业务资源[8]。

模式2:现场级专用MEC 节点——UPF分流专享+MEC 平台专享型部署模式。在该模式下,分流网元UPF 及MEC 平台都部署在靠近客户的接入机房或客户现场机房,分流网元、平台均为某个客户专享。对于需要本地分流的业务,分流网元将流量分流至本地平台,为客户提供专享服务[8]。

模式3:UPF 分流共享+MEC 平台专享型部署模式。该种模式下,分流网元UPF部署在地(市)核心∕汇聚机房,MEC平台部署在靠近客户接入机房∕客户现场机房,UPF与边缘平台之间采用专线(或承载网)对接。该种模式适用于客户无流量不出园区要求,时延不太敏感,但是应用要求部署在客户本地的场景[8]。

3 中国联通MEC对接承载方案分析和建议

根据中国电信5G 承载组网规范[9],对于2B 场景的5G MEC 业务分流问题,中国电信和中国联通主推的MEC承载对接方案如图2所示。

图2 中国电信与中国联通5G网络共建共享承载网2B业务对接方案

本文根据中国联通MEC 业务部署场景给出中国联通MEC 在中国电信5G 网络承建区域的对接承载建议方案,可用于中国联通5G 2B业务发展过程中,双方互联互通参考(中国联通5G 网络自建区域的MEC 对接承载方案已非常成熟,本文不再赘述)。

3.1 中国联通核心级共享MEC部署对接承载方案

本方案主要基于前文模式1 的部署方式,客户通过中国电信承建的5G 无线网络接入中国联通MEC 业务,N3 接口由中国电信STN 网络承载,其他接口由中国联通智能城域网承载,如图3 所示。智能城域网核心设备MCR 与MEC 节点内交换机∕路由器对接,利用智能城域网已配置的业务承载VPN 回传相关接口信息,具体业务承载VPN 配置由中国电信和中国联通双方协商制定规范执行,这里不展开详细说明。

图3 核心级共享MEC在中国电信承建区域对接方案

主要接口业务路径如下。

a)N2 接口:共享RAN→中国电信A→中国电信B→中国电信ER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通5GC。

b)N3 接口:共享RAN→中国电信A→中国电信B→中国电信ER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通MEC。

c)N4∕N9 接口:中国联通MEC→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通5GC。

d)管理接口:中国联通MEC→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通骨干网→MEPM∕MEAO。

3.2 中国联通汇聚级共享MEC场景对接承载方案

3.2.1 MEC双挂承载网汇聚层方式

承载方案采用MEC 双挂中国电信和中国联通5G承载网汇聚层方式,MEC 相关的N3∕N2 业务由中国电信STN 网络承载,其他接口由中国联通智能城域网承载,如图4 所示。MEC 节点交换机∕路由器与中国联通智能城域网汇聚设备MER、中国电信STN 网络B 设备分别对接,利用中国联通智能城域网已有业务承载VPN 回传相关接口信息。中国联通侧也可以利旧原有IPRAN 网络来节省网络投资成本,如原IPRAN 网络无法利旧,则新建智能城域网汇聚设备。

图4 中国联通汇聚级共享MEC在电信承建区域对接方案1

主要接口业务路径如下。

a)N2 接口:共享RAN→中国电信A→中国电信B→中国电信ER→中国联通智能城域网MCR→中国联通5GC。

b)N3 接口:共享RAN→中国电信A→中国电信B→L3→中国联通MEC。

c)N4∕N9 接口:中国联通MEC→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通5GC 或者中国联通MEC→中国联通IPRAN 汇聚→中国联通IPRAN 核心→中国联通核心MCR→中国联通5GC。

d)管理接口:MEC→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通骨干网→MEPM∕MEAO 或者中国联通MEC→中国联通IPRAN 汇聚→中国联通IPRAN 核心→中国联通核心MCR→骨干网→MEPM∕MEAO。

3.2.2 MEC单挂承载网汇聚层方式

当汇聚层存在多个共享MEC 节点需要对接时,承载方案可采用MEC 单挂中国联通智能城域网,中国电信STN 网络和中国联通智能城域网在汇聚层互通,专门承载MEC的互通业务流量,简化网络配置。MEC相关的N3业务由STN网络承载,并通过汇聚层互通电路流转到中国联通MEC,N2业务仍由中国电信STN网络承载,并通过核心层互通电路流转到中国联通5GC;N4∕N6∕N9 以及MEC 管理接口由中国联通智能城域网络承载,如图5 所示。中国联通侧需要新建智能城域网汇聚设备,以便与中国电信STM网络对接。

图5 中国联通汇聚级共享MEC在电信承建区域对接方案2

主要接口业务路径如下。

a)N2 接口:共享RAN→中国电信A→中国电信B→中国电信ER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通5GC。

b)N3 接口:共享RAN→中国电信A→中国电信B→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通MEC。

c)N9∕N4 接口:中国联通MEC→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通5GC。

d)中国联通MEC→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通骨干网→MEPM∕MEAO。

3.3 现场专用MEC场景承载对接方案

3.3.1 MEC双挂方式

对于中国电信承建区域的中国联通现场级MEC对接需求,承载方案采用MEC 双挂方式,如图6 所示。MEC 节点交换机∕路由器与中国联通智能城域网汇聚设备、中国电信STN 网络接入设备分别对接。MEC 相关的N2∕N3 业务由中国电信STN 网络承载,MEC 相关的其他接口由中国联通智能城域网承载。中国联通侧也可以利旧原有IPRAN 网络来节省网络投资成本,如原IPRAN网络无法利旧,则新建智能城域网。

图6 中国联通现场级专用MEC在电信承建区域对接方案1

主要接口业务路径如下。

a)N2 接口:共享RAN→中国电信A→中国电信B→中国电信ER→中国联通智能城域网MCR→中国联通5GC。

b)N3 接口:共享RAN→中国电信A→L3→中国联通现场级MEC。

c)N4∕N9 接口:MEC→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通5GC 或者MEC→中国联通IPRAN 汇聚→中国联通IPRAN 核心→中国联通核心MCR→中国联通5GC(中国联通IPRAN)。

d)MEC 管理接口:MEC→中国联通汇聚MER→中国联通核心MCR→中国联通骨干网→MEPM∕MEAO或者MEC→中国联通IPRAN 汇聚→中国联通IPRAN核心→中国联通核心MCR→中国联通骨干网→MEPM∕MEAO。

3.3.2 BBU双挂方式

考虑在中国电信承建区域发展现场级MEC 业务时,中国联通作为共享方依然需要进行承载网建设(接入层和汇聚层都要部署到位),才能实现现场级MEC 网络部署。因此,在共享方完成企业园区承载网建设、无线覆盖范围明确且区域不大的情况下,可考虑无线侧BBU 设备双挂两方的承载网接入设备,从而解决承载侧对接问题。如图7 所示,业务路由全部从共享方承载网进行疏通。在这种情况下,共享方需在承建方BBU 机房安装承载网接入设备,布放光缆至承建方机房。该方案需要无线设备版本支持,不同业务路由如何疏通事先要商定(存在2 个承载网),比如2B业务全部由共享方的承载网疏通,2C 业务维持原有共建共享路由方案。

图7 中国联通现场级专用MEC在电信承建区域对接方案2

主要接口业务路径如下。

a)N2 接口:共享BBU→中国联通智能城域网接入MAR→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通5GC。

b)N3 接口:共享BBU→中国联通智能城域网接入MAR→中国联通MEC。

c)N4∕N9 接口:中国联通MEC→中国联通智能城域网接入MAR→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通5GC。

d)管理接口:中国联通MEC→中国联通智能城域网接入MAR→中国联通智能城域网汇聚MER→中国联通智能城域网核心MCR→中国联通骨干网→MEPM∕MEAO。

3.4 MEC边缘云平台专享部署

针对客户对时延要求不高、对数据安全要求比较高的业务场景,运营商可以在地(市)核心机房进行UPF 分流共享部署,将MEC 平台部署在客户现场,通过专线实现对接。

对于中国电信承建区域,N2∕N3 接口由中国电信STN网络承载,与中国联通智能城域网在核心层互通。N4∕N6∕N9 及MEC 管理接口均由智能城域网承载。对接承载方案如图8 所示,N2∕N3 接口回传业务可使用已有的共建共享移动回传VPN承载,并与MEC站点交换机∕路由器对接,位于边缘的MEC 平台就近接入到汇聚节点,IPRAN 网络,如原网络无法利旧,也可新建智能城域网汇聚设备或者通过专线接入MEC。

图8 分流共享MEC平台单独部署场景在电信承建区域对接承载方案

3.5 方案比较分析

中国联通MEC 业务部署主要有3 种模式,以满足2B客户的不同业务需求。

a)核心级共享MEC节点场景,完全利用中国电信和中国联通5G承载网互联互通对接方案,可以快速实现,建设和维护都比较简单。对于需要低成本满足2B客户业务需求的场景,建议积极推荐使用该方案。

b)对汇聚级共享MEC 节点场景,有2种对接承载方案,各有利弊,要根据MEC 节点数量和2B 客户需求选择合适方案,在中国电信的指导意见中,主推共享方MEC双挂汇聚层设备方案。

c)对于现场级MEC 节点场景,也有2 种对接承载方案可以实现,但从网络成本和满足2B 客户需求来看,在无线设备版本支持的情况下,优先使用BBU 双挂模式,时延最小,网络质量最好,如版本不支持,则考虑MEC节点双挂接入网设备。

d)对于UPF 分流共享,MEC 现场专享部署场景,与方案a)基本相同,按照现有5G 承载网互联互通对接方案疏通业务,成本低,开通效率高。6种MEC对接承载方案比较如表2所示。

表2 MEC对接承载方案比较

4 结束语

在中国电信和中国联通共建共享5G 接入网络情况下,MEC 接入承载网的方案对于客户2B 业务发展和MEC 分流需求的影响很大,《中国电信5G 承载组网规范》没有细化给出中国电信承载区域内中国联通5G MEC 应如何接入。本文根据中国联通5G MEC 业务不同应用场景需求,分别给出在中国电信5G接入网络承建区域的对接承载方案,特别是对于2B业务的现场级MEC 对接承接方案,具体实现依赖于中国电信、中国联通共建共享部门间的沟通和协商,但总体方案架构基本不会有太大变化。本方案只是给出逻辑架构,真正实施过程中,双方要协调对接参数、VPN 配置、IP 地址和路由发布等,以确保5G MEC 的承载质量满足客户业务需求。

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