多场景MEC用户面部署与加速 赋能5G边缘云

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mec(multi-access computing mec(multi-access edge computing))可被定义为部署在网络边缘并以一种或多种方式接入的系统，以向用户提供ict商业环境和云计算能力。mec的部署和建设正在全面展开。据统计，中国40多个城市同时实施了100多个微型计算机项目。

中兴通讯致力于运营商的数字化改造设计和建设，将运营商现有的网络架构与5g技术的发展趋势相结合，创新性地提出了部署和建设公共云的“4c”理念:“云”、“计算”、“连接”和“能力”。部署云化并统一操作和维护；专有硬件，异构加速；多标准、综合接入；开放式平台和生态共建的理念融入到mec部署解决方案中，为mec部署提供了商业解决方案，极大地方便了运营商因地制宜部署mec网络。本文将介绍中兴通讯围绕mec用户平面部署和硬件加速实现5g边缘云的通用功能方案。

mec的用户平面部署挑战

“超带宽”、“超多连接”和“超低延迟”的特性将开启物联网时代，新的数字服务将不断涌现，实现工业和生活的数字化，使连接和数据无处不在。Gsma预测，从2018年到2025年，中国运营商将投资2000多亿美元部署新的5g网络，5g将与以云为代表的新兴技术一起形成智能基础设施，为即将到来的智能社会提供动力。

新网络需要支持多址接入、快速处理、低延迟等特性。显然，传统的机房部署模式已经不能满足新网络的要求，核心机房的计算能力已经成为一种趋势。基于中心直流、区域直流和边缘直流的分层驱动直流机房布局模式已经成为5g网络直流布局的主流演进模式。

图1 1万兆网络部署机房位置

根据时延和计算能力的需要，mec可以部署在现场机房和edge dc，实现b2c到b2b和b2b2x的业务模式转换，满足不同领域的业务需求，包括汽车联网/工业控制、ar/vr、超高清视频、智能公园、智能港口、智能采矿和智能交通。如何将mec融入到更广阔的5g网络投资和建设中，明确mec用户更好的部署模式，使产业协同下沉，增强媒体娱乐和智慧城市产业对mec的关注，成为业界共同关注的问题。

中兴mec用户平面部署计划

在中兴mec用户平面gw-u/upf产品设计之初，它坚持兼容性的设计理念，并在3gppr15标准的基础上不断扩展其扩展。通过完全集成的upf，不仅可以满足中心区和区域区用户平面的部署需求，还可以满足边缘用户平面的高带宽、低延迟和灵活分流能力。

根据运营商现有网络的不同形式，中兴通讯的公共网络部署方案为4g/5g网络提供了灵活的分流策略，包括4g场景下的sgw+lbo(sgwlocalbreakout)，5g场景下的LADN(局域网)、ul-cl(上行链路分类器)和多归属。针对上述不同情况，引入了一系列定制化的分流策略，以满足不同垂直行业客户的定制化业务需求。

sgw+lbo方案

图2mec在epc网络中部署sgw+lbo

对于目前已经大规模商业化部署的4g网络，中兴通讯创新性地提出了本地流量卸载解决方案。通过sgw-u和lbo功能(增强型sgw-u功能)的结合，sgw-u分流的数据可以卸载到运营商的本地数据网络，本地下行数据流可以封装在相应的承载设备上，以gtp-u隧道包的形式传输到sgw-u。该方法还可以通过与上级机房的cg互通，为运营商提供灵活的计费功能。中兴通讯的sgw-lbo解决方案帮助运营商充分挖掘4g网络的股票价值，创造价值增长点。

5gupf分流方案

图3在5gsa中部署3毫秒

中兴通讯积极探索，不仅推出了面向4g网络的sgw-lbo边缘计算解决方案，还引入了rel-16第二阶段定义的i-smf和i-upf，并通过EtSun(SmFandPupin 5g网络的增强型拓扑)保证了用户在大规模移动场景下的业务连续性。对于现有网络中已经部署了upf的5g网络场景，可以直接在边缘侧部署边缘upf网络功能，通过运营商上级dc的smf选择策略选择边缘upf。对于非本地流量，它可以通过边缘upf到n9发送到本地upf，甚至中央/核心dc的upf。

图45gupf的三种分流模式

在5gsa场景下，中兴通讯upf可以实现三种不同的分流模式:ladn、ul_cl和多归属。为了应对未来5gmec的多样化应用场景，中兴通讯推出了三个upf分流方案，为运营商和第三方行业客户提供更加个性化的边缘云解决方案。

通过上述mec部署方案，用户平面可以下沉到靠近用户的边缘进行部署，有效降低了传输时延，但如何实现更高效的转发能力成为另一个亟待解决的难题。

mec的用户平面转发性能挑战

目前，业界主流的用户平面加速方案主要集中在软件层面，如sr-iov、dpdk、numa内核绑定、操作系统优化、巨型页面等软件技术。然而，随着5g网络对带宽需求的增加，仅靠软件加速技术很难满足5g应用的发展需求。因此，中兴通讯率先推出了基于fpga智能网卡的硬件加速方案，以满足边缘端的高性价比转发需求。

中兴通讯Edge upf硬件加速方案

根据mec应用场景，中兴通讯通过智能调度和卸载技术在用户平面上卸载gtpu(GPRS隧道协议的用户平面部分)流量，从而降低cpu负载。卸载的流量由服务器上的fpga和智能网卡高速转发。该方法能有效减少用户平面转发处理流程，消除内存瓶颈，提高单台服务器的性能密度，提高转发能力数倍，完全满足mec应用场景对高速转发的技术要求。

中兴通讯支持为mec用户平面部署构建5g边缘云，并为不同场景下的软硬件加速提供创新解决方案，这极大地促进了5gmec的商业部署。中兴通讯面向边缘的统一潮流坚持开放、简单、高效的设计理念，致力于为运营商打造一站式即插即用的通用边缘解决方案。中兴通讯将与更多的行业合作伙伴共同探讨5gmec的建设，推动5gmec在运营商、工业互联网、企业物联网等价值领域的规模化商业化，助力5g云时代。