分享

5G经常提到的CUPS&MEC,华为专家来讲解

 通信跟班工 2021-10-16
https://www./article-155798-1.html
CUPS的定义
CUPS,即控制面和用户面分离。在5G以前,核心网包含C面和U面功能,集成交织在一起, C面负责建立和管理转发业务数据的通道,U面负责转发用户的业务数据。

在4G网络3GPP R14标准定义了CUPS(Control and User Plane Separation)架构,将SGW和PGW的网络功能拆分为C面和U面,到了5G网络,5G核心网通过SBA等技术,彻底将C面和U面分离,C面功能由多个NF承载,U面功能由UPF承载,UPF作为独立个体,既可以灵活部署于核心网,也可以部署于更靠近用户的无线接入网络。






MEC的定义
随着5G的到来,应用领域进一步向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)拓展,产生了如车联网、云AR/VR、云游戏、无人机、高清直播、工业控制等新场景。

这些新应用领域对网络能力提出了更高要求,不仅要求更低的业务时延,同时也要求业务能感知用户的具体位置,根据用户所在位置进行具体业务优化,而另一些应用要求业务在网络边缘具备移动能力。

这种情况下,MEC的出世为满足日益增长的业务需求提供了很好的技术和架构支撑。


MEC(Multi-access Edge Computing)是ETSI标准组织提出的概念,即多接入边缘计算,一种在相比中心DC(Data Center)更靠近终端用户的边缘位置提供用户所需服务和云端计算功能的网络架构,将应用、内容和MBB核心网部分业务处理和资源调度的功能一同部署到靠近终端用户的网络边缘,通过业务靠近用户处理,以及应用、内容与网络的协同,来提供可靠、极致的业务体验。
那么到底什么是MEC呢,我们先从它自身的三个词来说。

Multi-access,多接入技术。
它的前身是Mobile,随着网络架构的演进,5G网络下,用户可以通过不同接入网络统一接入5G核心网,接受网络的统一管理控制,MEC作为统一业务平台,可以承接多种接入方式下的应用。
多接入可以实现无处不在的一致性用户体验。



Edge,边缘。
那就是让网络靠
边」站,譬如将腾讯的服务器和中国移动的核心网网关合在一起放到家门口,就像小区里有了ATM,取钱再也不用到银行柜台了,想什么时候取就什么时候取,想取多少就取多少,这种结构叫从中心到边缘,就是
网络功能和应用的边缘部署来实现超低时延。

Computing,计算。
就是网络的计算能力一起下放到边缘,譬如视频编解码处理、VR/AR渲染、视频分析、AI等。

举个例子,譬如在做警务安保、车牌识别等的视频监控时,这类应用的视频回传流量通常比较大,但大部分画面又是静止不动的,没有价值,利用MEC的计算能力,可以对视频内容进行分析,动态编解码,提取有变化有价值的画面和片段进行上传,大量无价值的监控内容暂存在本地,定期删除,从而有效地优化了视频流量,节省了传输带宽。


MEC的应用场景
MEC到底有哪些神奇的魔力呢?让我们一起来看看它的无限应用。
ETSI定义了MEC七大应用场景:
  • 视频优化
  • 增强现实
  • 企业分流
  • 车联网
  • 物联网
  • 视频流分析
  • 辅助敏感计算





华为根据产业成熟度,按照由近及远给出了主要的应用场景:
1、企业园区本地分流

企业园区/校园等大流量企业业务主要在本地产生、本地终结,数据不外发。同时基于MEC实现低时延、高带宽的虚拟局域网体验。
2、CDN

OTT CDN,如爱奇艺、腾讯、阿里等CDN节点已经下沉到地市,如果移动网关还在骨干网位置,会导致传输浪费和体验不佳,MEC部署到地市,可进一步降低传输迂回,降低时延,提升用户体验。



3、视频监控

监控视频的回传流量通常比较大,但是大部分画面又都是静止不动或没有价值的,所以在RAN网络中部署MEC服务器进行视频内容分析和处理,把监控画面有变化的事件和视频片段进行回传能够有效的节省传输。


4、云VR/AR

云VR有效解决了终端能力不足的问题,加速了VR产业的进展。VR的大带宽,低时延要求需要5G网络来承载,产业预期2019年VR应用的需求大约是50Mbps带宽和约20ms时延,未来带宽需求会到200Mbps以上,时延在5ms左右。


譬如,在大型球赛直播现场,通过MEC平台,可以调取全景摄像头拍摄的视频进行清晰实时回放,观众可以通过VR设备提升观看体验。同时,MEC的低时延高带宽特点可以有效解决观看VR时的眩晕感。


5、车联网V2X

V2X是车辆通过车载终端进行车辆间的通信,车辆可以实时获取周围车辆的车速、位置、行车情况等信息,并进行实时的数据处理和决策,避免或减少交通事故。此时需要网络具有大带宽、低时延和高可靠性,3GPP定义的场景中时延需求低至3ms。

6、工业控制

结合蜂窝网络和MEC本地工业云平台,可在工业4.0时代实现机器和设备相关生产数据的实时分析处理和本地分流,实现生产自动化,提升生产效率。

除了以上应用场景外,整个产业的应用数量众多,一个应用场景内部因为技术的不同又划分为不同的子类型,每种子类型的端到端产业发展成熟度是不同的,这样商用时间点也不一样。

例如云VR场景有4k VR、8k VR等子类型,由于4k VR对配套设备的要求较低,生态成熟早,所以能较早在市场上商用。根据以上分析,汇总形成三个发展阶段:





MEC网络架构
华为提供的MEC解决方案中,将CU分离后的核心网用户面功能下沉到靠近终端用户的网络边缘,与增值业务(VAS,如NAT、FireWall、DNS等)、移动边缘应用(MEAPP,如视频监控APP、VR APP、V2X APP)、网络能力开放接口(API)一起部署在MEC平台中,就近提供前端服务。




MEC Hardware/MEC IaaS: 提供MEC硬件和IaaS。


5G核心网U面:SGW-U/PGW-U/UPF,将核心网U面下沉到边缘。


MEP: MEC Platform,提供服务注册、发现、注销以及平台能力开放。


VAS:Value-added Service,集成在MEP平台上,由运营商对APP提供的增值业务,例如TO/NAT/FW等。


ME APP:集成在MEP平台上,由OTT开发的边缘应用,例如V2X server/CDN/AR VR等。API: 网络能力开放、平台能力开放。

MEC的关键技术
1、本地流量卸载

对于区域性的业务,下沉部署的MEC可以将本地业务的数据直接分流到本地部署的服务器,避免了流量在核心网的迂回,减少了业务传输时延。如在视频监控数据上传场景,通过下移部署的MEC,某场地的视频监控器,监控的数据可以直接上传到本地服务器,
而不需要上传远端的因特网,增强了监控的实时性。




2、边缘计费和控制

对边缘部署的MEC支持与核心网的控制面对接协同,实现对本地流量的计费和策略控制。



3、网络信息能力开放

边缘与核心网协同的网络能力开放主要包含如下三方面:
(1)无线网络能力开放API
RAN与MEC API GW协同,将用户位置信息、Cell\用户\承载带宽信息开放给本地APP。
(2)核心网的能力开放

  • MEC API GW向中心NEF(Network Exposure Function)获取用户计费、QoS、业务控制等策略。
  • 用户策略更新,中心NEF同步下发到MEC API GW或SMF下发到UPF。

(3)MEC平台能力开放
MEC平台能力:编解码转换、IPSec、AI等,通过MEP开放Restful API的方式供本地APP调用。





4、开放平台能力

在边缘节点的MEC平台上可以集成不同种类的第三方APP,来应对不同的MEC商业场景,且MEC平台包含了FW、NAT等网络功能,不需要额外部署,从而减少了网络设备投资;同时,APP的统一运维、生命周期管理均可以托管给MEC平台。

MEC的部署
面对如此多的业务场景,都需要下沉部署到边缘吗?

并非如此,用户的大部分U面数据由边缘MEC就近处理,快速向用户提供服务,还有少部分U面数据仍然会送到核心网进行全局业务处理。那么哪些业务需要部署MEC,哪些业务不需要部署MEC?

我们可以针对不同的业务诉求,如时延要求、本地分流要求,制定不同的MEC部署策略,使MEC和用户面网关部署在不同的位置。




MEC的演进
华为在4G网络时采用了RGW(Remote Gateway)进行边缘部署,初尝了MEC给用户带来的价值;华为网关设备CU分离后,将分离后的U面设备(DGW,Distributed Gateway)部署在边缘或区域,为用户提供极致的业务体验;演进到5G时,天然CU分离,将U面的UPF和MEC平台共同部署在边缘或区域,结合5G的强大网络能力,可以开展和创新更多的MEC业务。




MEC技术的逐步成熟将为我们的移动互联生活带来更加极致体验,并且将一些科幻电影中的情节变为现实,就让我们拭目以待吧!




『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多