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为什么说5G网络离不开边缘计算?
日 期:2018-07-24   来源:

    随着4G与光纤通讯的商用化普及,人类已开始习惯于宽带服务与丰富应用带来的信息便利,并渴望更逼真丰富的交互体验。同时,伴随物联网的快速发展,原本独立分割的行业设备将逐步互联,从而提升综合效率。因此,未来信息社会注定将呈现十分多样化的需求。

3GPP顺应时代潮流,通过5G移动网络研究率先定义了三大应用场景,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)。

首先,eMBB场景实现10Gbit/s的传输速率,为用户提供超高清视频、VR/AR等身临其境的业务体验。其次,mMTC场景以每平方公里百万设备连接技术,支撑智慧城市、智能楼宇为代表的海量设备接入与互联。最后,uRLLC场景凭借超低时延超高可靠性的技术优势,深入到车联网、工业互联网等垂直行业应用,并大大提升行业运营效率。

与此同时,固定网络业务发展也呈现相同趋势,以8K视频、3D视频、工业控制、政企私有云等业务为突破方向,朝着大带宽、低时延和海量连接方向演进。

剑指运营商未来业务三大挑战

综合无线与固网发展趋势,未来业务需求将给运营商带来巨大挑战。

以8K视频、3D视频、VR/AR为代表的增强宽带业务将对网络带宽产生数百Gbit/s的超高需求,从而对回传网络造成巨大传输压力。单方面投资扩容汇聚与城域网络将大幅提高单位媒体流传输成本,无法实现投资收益。

以V2X、工业互联网为典型代表的超可靠低时延业务需要端到端1ms超低时延支撑。仅依赖无线与固网物理层与传输层技术进步,无法满足苛刻的时延需求。需要根据垂直行业特点,引入网络与行业应用部署创新。

以智慧城市、智能楼宇为典型代表的海量连接业务将产生海量数据,导致运营管理的巨大挑战。各种实践表明,仅由云端集中统一监控无法支撑如此复杂的物联系统,必须引入本地化的智能控制与管理技术。

降低CAPEX/OPEX是硬指标

从运营商角度,如何保证投资收益前提下,更好地支撑上述业务场景将成为一项巨大挑战。如图1所示,有效利用边缘业务平台提供的存储、计算、网络、加速等资源,将部分关键业务应用下沉到接入网络边缘,减少网络传输和多级转发带来的带宽与时延损耗,并借助统一边缘计算平台本地化管理与运维,降低CAPEX/OPEX的同时,满足未来5G与固定宽带业务发展的性能需求。

为了应对未来业务高带宽、低时延、本地管理的发展需求,3GPP 4G CUPS与5G New Core将控制面和转发面分离,使网络架构扁平化。转发面网关可下沉到无线侧,分布式按需部署,由控制平面集中调度。网关锚点与边缘计算技术结合,实现端到端低时延、高带宽、均负载海量业务,从而根本上解决传统移动网络竖井化单一业务流向造成的传输与核心网负荷过重、延迟瓶颈问题。

CORD成为固网领域有益尝试

无独有偶,固定网络为了应对政企、家庭按需灵活的网络服务需求,诸如HGU、OLT和BRAS等关键网元采用控制面与转发面分离理念演进。控制面集中化部署,转发面则进行模型简化与标准化,由SDN控制器通过NETCONF/Yang等统一管理控制,实现业务灵活高效编排。

由AT&T和Linux基金会主导的CORD项目就是这方面的典型尝试。如何在CORD项目已有成果的基础之上,进一步完善和优化系统架构,结合有线与无线的边缘通信云和边缘业务云需求,提出更加切合实际的,高效、快捷、集约的网络演进方案,已成为固网演进的一大课题。

如图2所示,伴随控制面与转发面分离的网络架构演进需求,传统专有封闭的设备体系也正在逐步瓦解,转向基于通用硬件+SDN/NFV的云化开放体系。基于虚拟机以及容器技术承载电信网络功能,使用MANO与云管协同统一编排业务与资源,并通过构建DevOps一体化能力,大幅缩短新业务面市周期,从而实现IT与CT技术深度融合,提高运营商业务竞争力。因此,从中心机房到边缘机房,借助云化技术重构电信基础设施将是必然选择。

边缘计算为运营商敞开网络能力大门

作为ICT融合产物,基于边缘计算平台不仅可以支撑Central Unit、UPF、vSGW-U/vPGW-U、vCPE、vBRAS、vOLT等网络功能虚拟化部署。同时电信运营商可以将平台存储、计算、网络与安全能力开放给第三方应用开发商和内容提供商,并提供OTT应用统一边缘部署与管理。另外,通过边缘计算平台可以将电信网络能力信息抽象成各种服务(例如无线信息服务、位置服务、带宽管理服务、TCP优化等),开放给第三方应用和垂直行业,帮助其改善业务性能,提高同业竞争力。

因此,借助云化技术构建的边缘计算业务平台,不仅让电信运营商实现灵活的网络功能部署与固移融合基础设施支撑,同时平台本身的托管与基础服务能力也可以帮助第三方应用提高用户体验,从而实现应用与网络价值最大化双赢。电信运营商由此实现从管道建设者到生态建设者的数字化转型。

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