5G共建共享中MEC對接承載方案探討

馮忠義，李葉強，苗玉斌，楊福理，陳曉連（中國聯(lián)通江蘇分公司，江蘇南京 210000）

0 前言

目前，三大運營商正在加快5G 網(wǎng)絡(luò)的部署，已基本完成重點區(qū)域的全面網(wǎng)絡(luò)覆蓋。這將為企業(yè)數(shù)字化應(yīng)用提供可靠、高性能的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。2019年9月9日，中國電信與中國聯(lián)通簽署《5G網(wǎng)絡(luò)共建共享框架合作協(xié)議書》［1］，中國電信將與中國聯(lián)通在全國范圍內(nèi)合作共建一張5G 接入網(wǎng)絡(luò)。雙方劃定區(qū)域，分區(qū)建設(shè)，各自負(fù)責(zé)在劃定區(qū)域內(nèi)的5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)工作，5G網(wǎng)絡(luò)共建共享采用接入網(wǎng)共享方式，核心網(wǎng)各自建設(shè)，5G 頻率資源共享，雙方用戶歸屬不變，品牌和業(yè)務(wù)運營保持獨立［2］。

根據(jù)中國電信和中國聯(lián)通雙方共建共享合作協(xié)議，從建設(shè)區(qū)域劃分來看，以各自資源稟賦優(yōu)勢為參考，南北差異較大，南方省分以中國電信承建為主，如在江蘇省中國聯(lián)通只承建南京和蘇州各40%的區(qū)域，南京和蘇州的60%區(qū)域及其余11 個地（市）全部由中國電信承建。目前雙方合建累計開通5G 基站達(dá)到3.3萬座，建設(shè)進(jìn)度、網(wǎng)絡(luò)覆蓋水平與行業(yè)同步。全省市區(qū)及縣城主要熱點場景均已實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，比如發(fā)達(dá)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、高校、市內(nèi)地鐵、醫(yī)院、交通樞紐等。

隨著5G業(yè)務(wù)的發(fā)展，對于封閉的園區(qū)或企業(yè)網(wǎng)絡(luò)來說，分流解決方案能將園區(qū)或企業(yè)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)行本地分流，實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的本地管理和本地運營，滿足企業(yè)內(nèi)部的移動辦公、視頻監(jiān)控、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集等業(yè)務(wù)的實時性、高帶寬和高安全訴求。由于南方省分以中國電信承建為主，本文針對中國聯(lián)通5G MEC 如何對接中國電信承載5G 網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)承載，滿足2B客戶5G業(yè)務(wù)特性要求進(jìn)行了探討。

1 基于5G MEC業(yè)務(wù)分流基本架構(gòu)

1.1 5G MEC系統(tǒng)架構(gòu)

5G MEC 架構(gòu)是3GPP 在ETSI 所定義的MEC 框架和架構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加5G 網(wǎng)絡(luò)對MEC 的支撐和實現(xiàn)。5G 核心網(wǎng)是一種基于云原生的服務(wù)化架構(gòu)，5G 協(xié)議模塊可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活調(diào)用，為構(gòu)建邊緣網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。基于5G 核心網(wǎng)的C∕U 分離架構(gòu)，UPF 作為數(shù)據(jù)錨點，可以靈活部署到網(wǎng)絡(luò)邊緣的MEC 系統(tǒng)中。按照ETSI 定義，MEC 平臺是云化∕虛擬化架構(gòu)在邊緣的輕量化延伸，UPF 是數(shù)據(jù)流引入接口。從2 個標(biāo)準(zhǔn)組織對MEC的定義中可以看出，UPF是MEC標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)的交匯點［3］。MEC 平臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)作為5G 系統(tǒng)的邊緣網(wǎng)絡(luò)部署在N6接口上，由UPF負(fù)責(zé)將邊緣網(wǎng)絡(luò)的流量分發(fā)導(dǎo)流到MEC平臺業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

在5G 網(wǎng)絡(luò)中，MEC 與5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)深度融合，其業(yè)務(wù)分流、策略控制、QoS 保證等功能通過標(biāo)準(zhǔn)的5G網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)。由于靠近數(shù)據(jù)源頭，MEC 在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)融合計算、存儲、應(yīng)用等核心的IT 云平臺能力，結(jié)合5G 網(wǎng)絡(luò)特性（高帶寬、低時延、大連接），可滿足2B 行業(yè)在敏捷連接、低時延業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)分析處理、AI 應(yīng)用、安全等方面的關(guān)鍵需求，可實現(xiàn)豐富多樣的5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)［3］。

1.2 5G MEC對承載需求

5G MEC 承載接口如圖1 所示［5］。涉及承載傳輸?shù)南嚓P(guān)主要接口∕參考點如表1所示［6］。

表1 MEC相關(guān)主要接口∕參考點及作用

圖1 5G MEC承載接口圖

1.3 5G MEC的部署位置

MEC 的物理部署位置可以是基站側(cè)、核心網(wǎng)側(cè)或者兩者之間的任何位置。位置的選擇取決于具體的應(yīng)用需求，例如覆蓋范圍、時延要求以及數(shù)據(jù)不出園區(qū)的安全要求等，其中后面2 個要求是重要的影響因素。MEC可部署在基站機房或園區(qū)現(xiàn)場、本地網(wǎng)接入∕匯聚機房和地（市）級核心機房，部署成本依次降低、覆蓋范圍增大，時延逐步變大。影響回傳網(wǎng)絡(luò)時延的主要因素是光纖的傳輸路徑長度、無線空口時延和設(shè)備處理時延，傳輸環(huán)路越多，經(jīng)過的設(shè)備越多，時延就越大。對于時延要求不高的應(yīng)用，MEC 可以部署在本地網(wǎng)接入∕匯聚機房或者核心機房。但對時延要求高的應(yīng)用，MEC越靠近用戶，網(wǎng)絡(luò)鏈路越短越好。

2 中國聯(lián)通5G MEC業(yè)務(wù)典型部署方案

依據(jù)中國聯(lián)通MEC 邊緣云建設(shè)指導(dǎo)意見［7］，中國聯(lián)通MEC部署目標(biāo)是構(gòu)建以自研CUC-MEC平臺為核心，以5G 網(wǎng)絡(luò)為支撐的ICT 融合一體化架構(gòu)。中國聯(lián)通MEC 業(yè)務(wù)部署主要有3 種模式，分為獨享和共享2種形態(tài)，以滿足2B客戶的不同業(yè)務(wù)需求。

模式1：核心∕匯聚級共享MEC 節(jié)點——UPF 分流共享+MEC 平臺共享型部署模式。在該模式下，分流網(wǎng)元UPF 及MEC 平臺均部署在匯聚或本地網(wǎng)核心層機房。分流網(wǎng)元共享，為不同客戶配置不同的分流策略，平臺采用多租戶模式，為不同客戶分配邏輯隔離的基礎(chǔ)資源和業(yè)務(wù)資源［8］。

模式2：現(xiàn)場級專用MEC 節(jié)點——UPF分流專享+MEC 平臺專享型部署模式。在該模式下，分流網(wǎng)元UPF 及MEC 平臺都部署在靠近客戶的接入機房或客戶現(xiàn)場機房，分流網(wǎng)元、平臺均為某個客戶專享。對于需要本地分流的業(yè)務(wù)，分流網(wǎng)元將流量分流至本地平臺，為客戶提供專享服務(wù)［8］。

模式3：UPF 分流共享+MEC 平臺專享型部署模式。該種模式下，分流網(wǎng)元UPF部署在地（市）核心∕匯聚機房，MEC平臺部署在靠近客戶接入機房∕客戶現(xiàn)場機房，UPF與邊緣平臺之間采用專線（或承載網(wǎng)）對接。該種模式適用于客戶無流量不出園區(qū)要求，時延不太敏感，但是應(yīng)用要求部署在客戶本地的場景［8］。

3 中國聯(lián)通MEC對接承載方案分析和建議

根據(jù)中國電信5G 承載組網(wǎng)規(guī)范［9］，對于2B 場景的5G MEC 業(yè)務(wù)分流問題，中國電信和中國聯(lián)通主推的MEC承載對接方案如圖2所示。

圖2 中國電信與中國聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)共建共享承載網(wǎng)2B業(yè)務(wù)對接方案

本文根據(jù)中國聯(lián)通MEC 業(yè)務(wù)部署場景給出中國聯(lián)通MEC 在中國電信5G 網(wǎng)絡(luò)承建區(qū)域的對接承載建議方案，可用于中國聯(lián)通5G 2B業(yè)務(wù)發(fā)展過程中，雙方互聯(lián)互通參考（中國聯(lián)通5G 網(wǎng)絡(luò)自建區(qū)域的MEC 對接承載方案已非常成熟，本文不再贅述）。

3.1 中國聯(lián)通核心級共享MEC部署對接承載方案

本方案主要基于前文模式1 的部署方式，客戶通過中國電信承建的5G 無線網(wǎng)絡(luò)接入中國聯(lián)通MEC 業(yè)務(wù)，N3 接口由中國電信STN 網(wǎng)絡(luò)承載，其他接口由中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)承載，如圖3 所示。智能城域網(wǎng)核心設(shè)備MCR 與MEC 節(jié)點內(nèi)交換機∕路由器對接，利用智能城域網(wǎng)已配置的業(yè)務(wù)承載VPN 回傳相關(guān)接口信息，具體業(yè)務(wù)承載VPN 配置由中國電信和中國聯(lián)通雙方協(xié)商制定規(guī)范執(zhí)行，這里不展開詳細(xì)說明。

圖3 核心級共享MEC在中國電信承建區(qū)域?qū)臃桨?/p>

主要接口業(yè)務(wù)路徑如下。

a）N2 接口：共享RAN→中國電信A→中國電信B→中國電信ER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通5GC。

b）N3 接口：共享RAN→中國電信A→中國電信B→中國電信ER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通MEC。

c）N4∕N9 接口：中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通5GC。

d）管理接口：中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通骨干網(wǎng)→MEPM∕MEAO。

3.2 中國聯(lián)通匯聚級共享MEC場景對接承載方案

3.2.1 MEC雙掛承載網(wǎng)匯聚層方式

承載方案采用MEC 雙掛中國電信和中國聯(lián)通5G承載網(wǎng)匯聚層方式，MEC 相關(guān)的N3∕N2 業(yè)務(wù)由中國電信STN 網(wǎng)絡(luò)承載，其他接口由中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)承載，如圖4 所示。MEC 節(jié)點交換機∕路由器與中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚設(shè)備MER、中國電信STN 網(wǎng)絡(luò)B 設(shè)備分別對接，利用中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)已有業(yè)務(wù)承載VPN 回傳相關(guān)接口信息。中國聯(lián)通側(cè)也可以利舊原有IPRAN 網(wǎng)絡(luò)來節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資成本，如原IPRAN 網(wǎng)絡(luò)無法利舊，則新建智能城域網(wǎng)匯聚設(shè)備。

圖4 中國聯(lián)通匯聚級共享MEC在電信承建區(qū)域?qū)臃桨?

主要接口業(yè)務(wù)路徑如下。

a）N2 接口：共享RAN→中國電信A→中國電信B→中國電信ER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)MCR→中國聯(lián)通5GC。

b）N3 接口：共享RAN→中國電信A→中國電信B→L3→中國聯(lián)通MEC。

c）N4∕N9 接口：中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通5GC 或者中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通IPRAN 匯聚→中國聯(lián)通IPRAN 核心→中國聯(lián)通核心MCR→中國聯(lián)通5GC。

d）管理接口：MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通骨干網(wǎng)→MEPM∕MEAO 或者中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通IPRAN 匯聚→中國聯(lián)通IPRAN 核心→中國聯(lián)通核心MCR→骨干網(wǎng)→MEPM∕MEAO。

3.2.2 MEC單掛承載網(wǎng)匯聚層方式

當(dāng)匯聚層存在多個共享MEC 節(jié)點需要對接時，承載方案可采用MEC 單掛中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)，中國電信STN 網(wǎng)絡(luò)和中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)在匯聚層互通，專門承載MEC的互通業(yè)務(wù)流量，簡化網(wǎng)絡(luò)配置。MEC相關(guān)的N3業(yè)務(wù)由STN網(wǎng)絡(luò)承載，并通過匯聚層互通電路流轉(zhuǎn)到中國聯(lián)通MEC，N2業(yè)務(wù)仍由中國電信STN網(wǎng)絡(luò)承載，并通過核心層互通電路流轉(zhuǎn)到中國聯(lián)通5GC；N4∕N6∕N9 以及MEC 管理接口由中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)絡(luò)承載，如圖5 所示。中國聯(lián)通側(cè)需要新建智能城域網(wǎng)匯聚設(shè)備，以便與中國電信STM網(wǎng)絡(luò)對接。

圖5 中國聯(lián)通匯聚級共享MEC在電信承建區(qū)域?qū)臃桨?

主要接口業(yè)務(wù)路徑如下。

a）N2 接口：共享RAN→中國電信A→中國電信B→中國電信ER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通5GC。

b）N3 接口：共享RAN→中國電信A→中國電信B→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通MEC。

c）N9∕N4 接口：中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通5GC。

d）中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通骨干網(wǎng)→MEPM∕MEAO。

3.3 現(xiàn)場專用MEC場景承載對接方案

3.3.1 MEC雙掛方式

對于中國電信承建區(qū)域的中國聯(lián)通現(xiàn)場級MEC對接需求，承載方案采用MEC 雙掛方式，如圖6 所示。MEC 節(jié)點交換機∕路由器與中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚設(shè)備、中國電信STN 網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備分別對接。MEC 相關(guān)的N2∕N3 業(yè)務(wù)由中國電信STN 網(wǎng)絡(luò)承載，MEC 相關(guān)的其他接口由中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)承載。中國聯(lián)通側(cè)也可以利舊原有IPRAN 網(wǎng)絡(luò)來節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資成本，如原IPRAN網(wǎng)絡(luò)無法利舊，則新建智能城域網(wǎng)。

圖6 中國聯(lián)通現(xiàn)場級專用MEC在電信承建區(qū)域?qū)臃桨?

主要接口業(yè)務(wù)路徑如下。

a）N2 接口：共享RAN→中國電信A→中國電信B→中國電信ER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)MCR→中國聯(lián)通5GC。

b）N3 接口：共享RAN→中國電信A→L3→中國聯(lián)通現(xiàn)場級MEC。

c）N4∕N9 接口：MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通5GC 或者M(jìn)EC→中國聯(lián)通IPRAN 匯聚→中國聯(lián)通IPRAN 核心→中國聯(lián)通核心MCR→中國聯(lián)通5GC（中國聯(lián)通IPRAN）。

d）MEC 管理接口：MEC→中國聯(lián)通匯聚MER→中國聯(lián)通核心MCR→中國聯(lián)通骨干網(wǎng)→MEPM∕MEAO或者M(jìn)EC→中國聯(lián)通IPRAN 匯聚→中國聯(lián)通IPRAN核心→中國聯(lián)通核心MCR→中國聯(lián)通骨干網(wǎng)→MEPM∕MEAO。

3.3.2 BBU雙掛方式

考慮在中國電信承建區(qū)域發(fā)展現(xiàn)場級MEC 業(yè)務(wù)時，中國聯(lián)通作為共享方依然需要進(jìn)行承載網(wǎng)建設(shè)（接入層和匯聚層都要部署到位），才能實現(xiàn)現(xiàn)場級MEC 網(wǎng)絡(luò)部署。因此，在共享方完成企業(yè)園區(qū)承載網(wǎng)建設(shè)、無線覆蓋范圍明確且區(qū)域不大的情況下，可考慮無線側(cè)BBU 設(shè)備雙掛兩方的承載網(wǎng)接入設(shè)備，從而解決承載側(cè)對接問題。如圖7 所示，業(yè)務(wù)路由全部從共享方承載網(wǎng)進(jìn)行疏通。在這種情況下，共享方需在承建方BBU 機房安裝承載網(wǎng)接入設(shè)備，布放光纜至承建方機房。該方案需要無線設(shè)備版本支持，不同業(yè)務(wù)路由如何疏通事先要商定（存在2 個承載網(wǎng)），比如2B業(yè)務(wù)全部由共享方的承載網(wǎng)疏通，2C 業(yè)務(wù)維持原有共建共享路由方案。

圖7 中國聯(lián)通現(xiàn)場級專用MEC在電信承建區(qū)域?qū)臃桨?

主要接口業(yè)務(wù)路徑如下。

a）N2 接口：共享BBU→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)接入MAR→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通5GC。

b）N3 接口：共享BBU→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)接入MAR→中國聯(lián)通MEC。

c）N4∕N9 接口：中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)接入MAR→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通5GC。

d）管理接口：中國聯(lián)通MEC→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)接入MAR→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)匯聚MER→中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)核心MCR→中國聯(lián)通骨干網(wǎng)→MEPM∕MEAO。

3.4 MEC邊緣云平臺專享部署

針對客戶對時延要求不高、對數(shù)據(jù)安全要求比較高的業(yè)務(wù)場景，運營商可以在地（市）核心機房進(jìn)行UPF 分流共享部署，將MEC 平臺部署在客戶現(xiàn)場，通過專線實現(xiàn)對接。

對于中國電信承建區(qū)域，N2∕N3 接口由中國電信STN網(wǎng)絡(luò)承載，與中國聯(lián)通智能城域網(wǎng)在核心層互通。N4∕N6∕N9 及MEC 管理接口均由智能城域網(wǎng)承載。對接承載方案如圖8 所示，N2∕N3 接口回傳業(yè)務(wù)可使用已有的共建共享移動回傳VPN承載，并與MEC站點交換機∕路由器對接，位于邊緣的MEC 平臺就近接入到匯聚節(jié)點，IPRAN 網(wǎng)絡(luò)，如原網(wǎng)絡(luò)無法利舊，也可新建智能城域網(wǎng)匯聚設(shè)備或者通過專線接入MEC。

圖8 分流共享MEC平臺單獨部署場景在電信承建區(qū)域?qū)映休d方案

3.5 方案比較分析

中國聯(lián)通MEC 業(yè)務(wù)部署主要有3 種模式，以滿足2B客戶的不同業(yè)務(wù)需求。

a）核心級共享MEC節(jié)點場景，完全利用中國電信和中國聯(lián)通5G承載網(wǎng)互聯(lián)互通對接方案，可以快速實現(xiàn)，建設(shè)和維護(hù)都比較簡單。對于需要低成本滿足2B客戶業(yè)務(wù)需求的場景，建議積極推薦使用該方案。

b）對匯聚級共享MEC 節(jié)點場景，有2種對接承載方案，各有利弊，要根據(jù)MEC 節(jié)點數(shù)量和2B 客戶需求選擇合適方案，在中國電信的指導(dǎo)意見中，主推共享方MEC雙掛匯聚層設(shè)備方案。

c）對于現(xiàn)場級MEC 節(jié)點場景，也有2 種對接承載方案可以實現(xiàn)，但從網(wǎng)絡(luò)成本和滿足2B 客戶需求來看，在無線設(shè)備版本支持的情況下，優(yōu)先使用BBU 雙掛模式，時延最小，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量最好，如版本不支持，則考慮MEC節(jié)點雙掛接入網(wǎng)設(shè)備。

d）對于UPF 分流共享，MEC 現(xiàn)場專享部署場景，與方案a）基本相同，按照現(xiàn)有5G 承載網(wǎng)互聯(lián)互通對接方案疏通業(yè)務(wù)，成本低，開通效率高。6種MEC對接承載方案比較如表2所示。

表2 MEC對接承載方案比較

4 結(jié)束語

在中國電信和中國聯(lián)通共建共享5G 接入網(wǎng)絡(luò)情況下，MEC 接入承載網(wǎng)的方案對于客戶2B 業(yè)務(wù)發(fā)展和MEC 分流需求的影響很大，《中國電信5G 承載組網(wǎng)規(guī)范》沒有細(xì)化給出中國電信承載區(qū)域內(nèi)中國聯(lián)通5G MEC 應(yīng)如何接入。本文根據(jù)中國聯(lián)通5G MEC 業(yè)務(wù)不同應(yīng)用場景需求，分別給出在中國電信5G接入網(wǎng)絡(luò)承建區(qū)域的對接承載方案，特別是對于2B業(yè)務(wù)的現(xiàn)場級MEC 對接承接方案，具體實現(xiàn)依賴于中國電信、中國聯(lián)通共建共享部門間的溝通和協(xié)商，但總體方案架構(gòu)基本不會有太大變化。本方案只是給出邏輯架構(gòu)，真正實施過程中，雙方要協(xié)調(diào)對接參數(shù)、VPN 配置、IP 地址和路由發(fā)布等，以確保5G MEC 的承載質(zhì)量滿足客戶業(yè)務(wù)需求。