基于共建模式下共享方MEC部署方案研究

薛松荃 李瞻宇 邹宇辰

摘  要：MEC作为云计算产品，其核心是要降低传输时延、减少网络拥堵问题，同时带来更灵活和便捷的管理方式。在5G时代，MEC的应用将会越来越广泛，协助通信运营商数字化转型，实现从接入管道向信息化服务使能平台的跨域。但在5G的建设中，其建设成本远超4G，国内运营商为了降低建设成本，采取共建共享的方式建设5G网络，MEC的部署也可以采用共建共享的模式开展，从而最大限度地在保证业务低时延、高速稳定接入的同时，减少运营商网络设备的建设成本，进一步释放运营商网络的传输带宽资源。

关键词：MEC;5G;低时延;边缘云计算;UPF;共建共享

中图分類号：TN929.5      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）06-0057-04

Abstract：MEC，as a cloud computing product，its core is to reduce the transmission delay and network congestion，and to bring more flexible and convenient management. In the 5G era，MEC will be more and more widely used to assist communication operators in digital transformation and realize cross domain transformation from access pipeline to information service enabling platform. However，in the construction of 5G，the construction cost is far more than 4G. In order to reduce the construction cost，domestic operators adopt the way of co construction and sharing to build 5G network. The deployment of MEC can also adopt the mode of co-construction and sharing，so as to minimize the construction cost of network equipment of operators and further release the construction cost of operatorsnetwork while ensuring the low delay，high-speed and stable connection of business transfer bandwidth resources.

Keywords：MEC;5G;low latency;edge cloud computing;UPF;co-construction and sharing

0  引  言

随着信息技术的高速发展，人们对网络传输速度要求越来越高。我国网络技术也由4G向更加快速的5G跨进，基于5G演进架构的MEC（Mobile Edge Computing，移动边缘计算）技术将存储、计算、处理等部分下沉到移动边缘节点，有效地把无线网络和互联网深度融合，在高流量需求的场景下可大量节省传输资源，提升网络效率;在低时延需求的场景下因为减少了中间层级、缩短了传输距离从而使毫秒级时延得以实现。而MEC所处的位置由资产归属、时延体验、物理基础设施等相关因素共同决定，需要满足逻辑或物理上的数据不出园区需求，起到安全和隔离作用，减少骨干网传输资源抢占，降低光纤和网络的时延。目前各大运营商都在加快5G网络的部署。但在5G建设中，所需要费用十分庞大。因此，怎样在节约成本的前提下建设高速的5G系统是我们当前应解决的首要问题。目前共享经济在各大行业应用都比较多，5G网络建设也可以利用共建共享的先进理念，各大运营商应结合自身网络特点，寻找本地承载网互通点，从而达到5G网络的共建共享目的，为人们提供高速的传输网络，实现共赢。

1  运营商MEC共建部署趋势研判

在传统网络结构中，信息的处理主要位于核心网的数据中心机房内，所有信息必须从网络边缘传输到核心网进行处理之后再返回网络边缘，整个过程耗时较长且大量消耗传输带宽。为了满足低时延，大带宽的本地应用需求，5G时代的MEC边缘云技术应运而生。

MEC目的是将中心云的部分核心功能下沉至网络边缘侧，靠近数据产生的源头，在靠近业务接入侧的边缘机房部署MEC网关、服务器等设备，增加计算能力，将低时延业务、局域性数据、低价值量数据等数据在边缘机房进行存储、处理和传输，不需要返回核心网处理，进而降低传输时延、减少运营商回传带宽压力，同时可以利用5G无线接入网络就近获取相关智能互联服务，满足2B、2C等行业客户在数字化变革过程中对业务的实时、智能、数据聚合与互操作、安全与隐私保护等方面的关键需求，从而创造出一个具备高带宽、低延迟与高可靠的电信级服务环境，让消费者能够享有高质量的业务体验。

众所周知，5G的建设成本远超4G，国内运营商在基于降本增效的大环境下采取共建共享的方式建设5G网络，5G网络的大带宽、大规模连接、超低时延和高可靠的特点和MEC应用技术的初衷不谋而合，因此在共建共享5G网络的过程中，MEC的部署也将采用共建共享的模式开展，最大限度地在保证业务低时延、高速稳定接入的同时，减少运营商网络设备的建设成本和进一步释放运营商网络的传输带宽资源。

2  共建模式下共享方MEC方案及策略

MEC所处的位置由资产归属、时延体验、物理基础设施等相关因素共同决定，需要满足逻辑或物理上的数据不出园区需求，起到安全和隔离作用，减少骨干网传输资源抢占，降低光纤和网络的时延，因此在共建共享模式下，运营商本地承载网互通点的位置选取是建设方案的核心，本文分五种建设情况进行论述。

2.1  自建MEC部署在共享方的AR机房

共享方和主建方在承载核心层进行打通，若共享方的MEC部署在自己的AR机房，则业务的数据分流流向为：主建方5G基站——主建方汇聚——主建方AR——共享方AR——自建MEC服务器。当远端用户需要调用MEC服务器的数据时，数据流向为：5G终端——主建方承载网——共享方AR——回传至MEC服务器，和共享方核心侧的MEC建立通话连接后，MEC的数据信息重新经主建方承载网下载至本地终端。共享方MEC部署在核心侧结构如图1所示。

此种方式下，用户数据流传输侧时延计算如下：

（1）光缆线路距离时延：结合各运营商核心机房实际地理位置分布，客户侧数据业务节点至核心MEC服务器节点的光缆总长度范围一般在10～100 km之间，单向时延约为0.05～0.50 ms，业务双向触发时延为0.10～1.00 ms。

（2）设备节点时延：结合各运营商目前本地传送网络架构，客户侧数据业务节点至核心MEC服务器节点一般需经过5～15跳，业务双向触发时延在1.00～3.00 ms之间。

综上所述，此种方式下传输侧时延范围极限值在1.10～

4.00 ms之间。如果MEC服务器部署在主建方核心机房，全程可减少4跳设备节点，设备侧时延降至0.80 ms，可减少5 km左右光缆距离，线路侧时延降至0.05 ms，则全程时延对比部署在共享方核心机房减少0.85 ms，传输侧时延范围极限值在0.25～3.15 ms之间。

2.2  自建MEC部署在共享方DC机房

共享方的MEC部署在自己的DC机房，若共享方的汇聚层不和主建方汇聚层打通，则业务的数据分流流向：主建方5G基站——主建方承载——主建方AR——共享方AR——共享方DC机房——回传至MEC服务器。当远端用户需要调用MEC服务器的数据时，数据流向为：5G终端——主建方承载——共享方AR——共享方DC，和DC侧的MEC服务器建立通话连接后，MEC的相关数据信息原路返回，经主建方承载网下载至本地终端。共享方MEC部署在DC侧结构如图2所示。

此种方式下，用户数据流传输侧时延计算如下：

（1）光缆线路距离时延：结合各运营商核心、汇聚机房（DC节点）的实际地理位置分布，客户侧数据业务节点至核心MEC服务器节点的光缆总长度一般在15～150 km之间，单向传输时延为0.15～1.50 ms，业务双向触发时延为0.30～3.00 ms。

（2）设备节点时延：结合各运营商目前本地传送网络架构，客户侧数据业务节点至核心MEC服务器节点一般需经过10～30跳，业务双向触发时延为2.00～6.00 ms之间。

此种方式下传输侧时延范围极限值在2.30～9.00 ms之间，时延过大，故不推荐此种模式。

若共享方DC机房的汇聚层和主建方汇聚层打通，则业务的数据分流流向：主建方5G基站——主建方汇聚——共享方DC机房——回传至MEC服务器。当远端用户需要调用MEC服务器的数据时，数据流向为：5G终端——主建方承载网——共享方AR——共享方DC，和DC侧的MEC服务器建立通话连接后，MEC的相关数据信息由共享方DC机房——主建方汇聚——主建方5G基站——用户终端。

相比上述模式中減少了本地传送网汇聚节点至核心节点的光缆和传输时延，其中减少光缆距离5～20 km，时延在0.05～0.20 ms之间，减少传输设备节点在4～8跳，时延在0.80～1.60 ms之间，理论时延减少0.85～1.80 ms之间，最终触发理论时延在0.25～2.20 ms之间。

2.3  自建MEC部署在客户端

若共享方自建MEC部署在客户端，则业务数据分流上传至本地的MEC服务器，当客户需要调用MEC服务器的数据时，数据分流流向为：5G终端——本地5G基站——本地MEC服务器，可直接获取本地MEC服务器数据。当远端用户需要调用MEC服务器的数据时，数据流向为：5G终端——主建方承载网——共享方AR——主建方AR——主建方承载——客户端，将本地的MEC的相关数据信息下载使用。共享方MEC部署在客户端结构如图3所示。

此方式若共享方没有同步部署自有承载网络，则会造成数据流跨越整个主建方和共享方承载网，与MEC的低时延初衷背道而驰，故不推荐。

2.4  共享部署在主建方DC机房（或基站）的MEC设备

若共享方共享主建方DC机房（或基站）的MEC设备或者在主建方机房新建自己的MEC设备，由于业务的数据分流流向是上传至同一个物理地点的MEC服务器，故双方5G终端用户下载MEC服务器数据的传输时延基本无区别。但是共享主建方的MEC设备，在MEC服务器下挂主建方和共享方的业务，涉及到双方无线核心网的融合打通，需要接入核心网控制面（SMF）。MEC网关（DGW/UFU）属于核心网网元，如果MEC设备要跨运营商控制面接入，则主建方和共享方之间的无线核心网需要进行互通，形成1+1互为备份的核心网控制面，实现无线核心网工作状态同步、控制面切换同步、MEC节点调度机制协同等能力，这就需要在跨运营商的核心网互通上新增互通网关，具体方案实施复杂，目前各厂家暂无此类产品推出。

如果共享方在主建方机房单独新增MEC设备，每套MEC服务器由唯一的云资源管理网元进行硬件及能力编排管理，这样就要新建两套管理网元（共享方和主建方各一套），从硬件上实现物理划分，分别接入各自的管理网元，在数据安全层面上也是单独进行配置和管理，不互相影响，只是共用主建方的承载回传，但是这种方式需要和主建方就机房或者基站的使用成本、租金和后期维护界面进行磋商。此种方式与部署在共享方DC节点与主建方DC机房互通方式的传输时延基本一致，仅仅减少了DC机房之间的互联光缆和1跳设备，传输时延范围在0.22～2.00 ms之间，共享方MEC部署在主建方机房结构如图4所示。

2.5  共享方自建MEC专属承载网

共享方在本地新建一张专供MEC业务接入的承载网络，和主建方的5G基站打通，共享方自建MEC专属承载网结构如图5所示。

这种方式下共享方自建的MEC服务器可部署于自有网络的任意节点，理论上和主建方的业务接入时延保持基本一致，该模式下传输线路侧距离一般为1～5 km，理论时延为0.01～0.05 ms，設备侧仅1跳设备，时延为0.20 ms，此种方式下传输时延理论值为0.21～0.25 ms，但是传输承载网络的建设需要更多的投资，在目前运营商投资收紧的大环境下，较难实现。

3  共享侧运营商本地近期、中远期的MEC业务发展规划及组网建议

目前在5G网络部署中，从基站到承载网均为主建方进行建设，共享方仅在承载网络核心层AR与主建方进行互通，此种建设环境下，对于大量2B/2C业务的发展，必须充分结合现有应用场景进行细分研究。结合MEC部署位置分析，各种MEC部署方式的承载网络时延如表1所示。

MEC的部署需结合具体业务场景要求进行具体分析，由于共享方的5G承载网络目前使用主建方资源，数据流将经过主建方承载网络再到共享方核心层进行数据的交换、转换和控制，承载侧时延理论上可控制在4.00 ms，对于大部分时延要求10.00 ms的5G场景业务均可以保证，建议MEC近期先行部署在共享方AR核心机房，满足eMBB大带宽和对时延要求不敏感的业务接入，中远期针对具体的2B/2C客户要求，针对时延、安全、维护、成本、数据逻辑物理出园区等不同的需求进行映射匹配，选择适合的MEC部署方式，MEC部署场景建议如表2所示。

4  结  论

综上所述，MEC是基于5G演进架构体系的技术，但由于其架构和平台是开放的，在共建模式下共享方MEC方案有多种形式，本文主要讨论了常用的五种形式，否决了自建MEC专属承载网、自建MEC部署在客户端这两种方案，并对共享侧运营商本地近期、中远期的MEC业务发展规划及组网建议进行了综合论述，旨在协助通信运营商数字化转型，实现从接入管道向信息化服务使能平台的跨域。

参考文献：

[1] 张建敏，杨峰义，武洲云，等.多接入边缘计算（MEC）及关键技术 [M].北京：人民邮电出版社，2019.

[2] 俞一帆，任春明，阮磊峰，等.5G移动边缘计算 [M].北京：人民邮电出版社，2017.

[3] 卜向红，杨爱喜，古家军.边缘计算5G时代的商业变革与重构 [M].北京：人民邮电出版社，2019.

[4] 刘耕，苏郁.5G赋能行业应用与创新 [M].北京：人民邮电出版社，2020.

作者简介：薛松荃（1973.12-），男，汉族，广东佛山人，工程师，研究生，研究方向：通信网络管理;李瞻宇（1981.12-），男，满族，广东东莞人，高级工程师，本科，研究方向：通信网络规划与建设;邹宇辰（1991.05-），男，汉族，广东揭西人，工程师，本科，研究方向：通信传送网络规划。