面向5G的边缘计算技术

Edge computing technology for 5g

5G 边缘计算
2G时代简单打开wap网页,3G时代出现了微博等社交,4G时代诞生了网红的视频,5G时代将产生VR、自动驾驶等新型的产业。 这些新业务对带宽、时延要求很高,而5G正好适用于最后一公里的解决方案,而集中式的云计算难以适用业务的发展需要,边缘计算的架构应运而生。 边缘计算对于运营商而言是一种网络架构和业务模式的创新。基于运营商的运维需求,针对5G的边缘计算提出了一套系统化的解决方案。5G 边缘计算的部署基于业务需求和场景,并结合网络需求、边缘基础设施、运营模式及维护管理需要,是性能与投资的均衡考虑。
基于5G边缘计算的三大能力、优势

Three capabilities and advantages based on 5G edge computing

面向5G的边缘计算为运营商提供了一个系统化解决方案
1、边缘计算相关标准在4G网络部署初期并未被考虑,欧洲电信标准化协会(ETSI)把移动网络和边缘计算的融合留给厂商实现也导致边缘计算方案各有不同。4G边缘计算以最小化网络影响为设计出发点,方案具有局限性。5G边缘计算由5G核心网(5GC)、边缘计算平台和用户设备(UE)协同实现,满足边缘场景下的计费、合法侦听、移动性管理和服务质量(QoS)需求。
2、为了更好地发挥边缘计算系统的能力,5G 边缘计算借鉴了 ETSI对边缘计算的参考架构和成熟理念,让用户平面功能(UPF)作为数据面锚点成为ETSI与第3代合作伙伴计划(3GPP)融合的关键点。在5G边缘计算中3GPP定义了网络架构,支持数据路由与能力开放;ETSI定义了平台架构,边缘计算平台实现 数 据 网 络(DN)和 应 用 功 能(AF)。
3、边缘计算功能在初期的5G网络中没有专属的网络功能(NF),而是分散在接入和移动性管理功能(AMF)、会话管理功能(SMF)、策略控制功能(PCF)、网络业务呈现功能(NEF)、AF、UPF的功能中。UPF的选择与控制通过边缘计算平台与5G核心网(5GC)交互完成,边缘计算业务受集中部署的5GC 统一管理和控制。边缘计算平台作为5G网络中的一个AF,通过NEF/PCF->SMF->UPF路径管理PDU会话、控制策略设置,部署在边缘计算平台上的边缘应用可以属于一个或多个网络切片。
5G为边缘计算提供了灵活可控的网络能力
5G网络采用C/U分离架构,用户面通过按需分布式部署,实现流量的本地卸载,从而支持端到端毫秒级时延。5G边缘计算为本地流量卸载提供了3种方案:上行分流、IPv6多归属以及本地数据网。
1、上行分流:上行分流根据SMF下发的过滤规则,通过检查数据包目的IP地址进行分流。上行分流方案中SMF 决定在 PDU 会话中插入上行分类器(UL-CL);UPF执行具体流程,支持 UL-CL 功能的 UPF 按照SMF 提供流量模板匹配业务流;UL-CL 功能提供到不同 PDU锚点的业务前传和下行流量汇聚。该方案中 1 个 PDU 会话仅 1 个 IP 地址(不考虑双栈),终端地址可以不变,减少应用层的交互。该方案适用于访问本地业务场景,如本地内容访问企业网、增强移动宽带(eMBB)场景本地分流业务、车联网等,通常采用隧道方式。
2、IPv6多归属:IPv6多归属方案中分支点(BP)根据SMF下发的过滤规则,通过检查数据包源IP地址进行分流。IPv6多归属主要解决1个PDU 会话、多个IPv6地址的问题。该方案适用于物联网、高可靠性专网等场景;但由于要采用IPv6,目前实施难度较大。
3、 本地数据网:本地数据网分流通过终端判断自身位置,如终端处在本地数据网络(LADN)服务范围,则发起携带LADN 数据网络名称(DNN)的会话建立请求。
能力开放和边缘智能是5G边缘计算的价值链延伸
5G边缘计算能力开放包括网络能力开放、信息技术(IT)资源开放以及管理开放三个方面。
1、网络能力开放:网络能力开放主要指网络及用户信息开放、业务及资源控制功能开放。例如,通过将移动用户的位置信息开放,将人、物和数据之间的连接情景化,进一步拓展基于位置的精准营销服务及室内定位业务;通过将无线小区的负载信息、链路质量的实时及统计信息、网络吞吐量的实时及统计信息开放开始实现业务及网络质量优化。 5G边缘计算的网络能力开放通过平台中间件获取底层网络信息,统一发送给NEF实现能力开放调度与分发,NEF再通过北向标准的Restful 应用程序编程接口(API)开放给第三方边缘应用。边缘应用将处理后的数据信息反馈给NEF,NEF基于服务化接口通过5GC下发给边缘计算平台及 UPF 执行相关策略。
2、资源开放:资源开放包括 IT 基础资源的开放、管理。边缘应用通过边缘计算的云管理系统实现底层IT资源规划部署、动态优化和业务编排。另外,考虑到5G边缘计算生态多样性,边缘计算还要提供图形处理器(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)等不同的硬件资源,同时还需叠加多种软、硬件加速技术,提供端到端的加速能力,以便更好地支撑资源能力开放。
3、管理开放:管理开放指5G边缘计算管理系统通过对控制模块进行路由策略设置,针对不同用户、设备或者第三方的应用需求,实现对移动网络数据平面的控制。管理开放系统包括边缘计算实例生命周期管理、边缘计算平台中间件的创建、消亡以及第三方调用授权。
边缘能力开放需要实现边缘计算平台API的丰富和统一:丰富指需要业务丰富多样,既能通过网络能力API提供网络能力,又能通过行业API提供应用辅助能力,有力地促进应用的创新;统一指接口标准统一,便于调用、易扩展、跨平台,实现规模化效益。
典型场景

Typical scene

智慧工业园
智慧医疗
二维码
公众号 小程序
联系我们

公司电话:023-6788 8897

工作时间:09:00--17:00

公司地址:重庆渝北区光电园重科智谷A座12层

置顶