5-MEC---陈旭9.6(1)

5G/MEC融合关键技术培训第一节CUPS与MEC5G-连接人，也连接物，基于服务的模块化设计5G网络架构—服务化架构方式呈现驱动技术历史-SIPTO：网关直接下移，限制多，没有真正落地问题：众多的信令接口无法下移，SGW下移后带来频繁切换的问题，只能基于APN来选择网关不够灵活现在-C/U分离：在用户面下移部署下保持集中信令控制CGW准入控制承载管理鉴权和授权移动性管理接入控制地址分配合法监听计费管理策略管理路由管理DGW承载管理合法监听计费信息收集Qos控制DPI路由转发报表头增强URL过滤重定向Sx1.网关的控制面和用户面分离：SGW拆分成SGW-C和SGW-U，PGW拆分成PGW-C和PGW-U；同时仍支持SGW/PGW合一场景，此时网关拆分为GW-C(SGW-C/PGW-C)和GW-U(SGW-U/PGW-U)；2.与现有网络兼容：CU分离后网关(GW-C+GW-U)的网元功能和外部业务接口无变化，无需改变周边网元（UE、RAN等），可以与现有网络各网元正常对接。3.GW-C集中部署：GW-C统一出信令接口连接周边设备，简化网络部署；4.GW-U分布部署：GW-U可贴近用户，部署到城域甚至更低，缩短业务访问路径，提升用户业务体验。SGiS12Operator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)S11S5/8-CServingPDNS1-US4-CGyGzGateway-UGateway-US2a-CS2b-CS4-US2a-US2b-US6bGn/Gp-CGn/Gp-UGxS5/8-UPDNGateway-CServingGateway-CSxaSxbGwSource:3GPP23.214UPfunction2.SxSessionEstablishmentRequest(CreatePDR/FAR/URR/QER/BAR)CPfunction3.SxSessionEstablishmentResponse1.TriggertoestablishnewPDNconnectionorTDFsession4.SxSessionModificationRequest(Create/Remove/UpdatePDR/FAR/URR/QER/BAR)5.SxSessionModificationResponse6.SxSessionReportRequest7.SxSessionReportResponse6.SxSessionDeletionRequest7.SxSessionDeletionResponsePFCP基本思路是借鉴openflow协议的match/action结构，PDR作为匹配域，FAR/QER/URR/BAR作为Action动作。这种模式要求一种功能(Action)的扩展要C/U之间同步支持，必然导致C/U之间的耦合。数据流处理-PCC预定义规则不同厂家配置形式、含义不同，不论是CP预定义还是UP预定义，异厂家对接都存在问题-Action需要针对特定功能进行扩展，如HTTP错误码触发的重定向UsageReport和计费数据上报特性强关联：Sx接口信令消息协议栈1.Sx接口信令协议栈新引入PFCP（PacketForwardingControlProtocol）协议，替代GTP-C协议。2.PFCP主要完成：1)类似GTP-C，CP通知UP创建、更新、删除Sxsession。但下发的Sxsession只是作为流处理策略的装载节点，没有完整用户会话信息，不能支撑UP自主完成数据流量转发。2)CP通知UP安装perSxsession的或者整机的流处理策略（由PDR/FAR/等一系列rule组成），UP对数据流量不再有自主处理动作，对数据流量执行的所有处理动作都来源于流处理策略的匹配结果，例如：GTP加/解封装，计费，QoS，上送CP等。Sx接口基于C/U分离的5G网络架构的定义•基于C/U分离架构在网络功能上做了重新的定义•AMF--MME•SMF--SGW-C+PGW-C•UPF--SGW-U+PGW-U•N4接口应该会基于R14的CUPS的Sx接口进行扩展和增强，同时支持4GCU分离的架构向5G融合核心网的平滑演进。4GArchitecture5GArchitectureSMFPCFUDMAMFUPFNGRUESGW-CPGW-CPCRFHSSMMESGW-UPGW-UE-UTRANUEUserplaneControlplane5GCU分离定义的增强:ULCLUPF标准,内置层次化的UPFUEANDNN1N2N4N4N4N6N6DNN9N9N3UPFUplinkClassifierN11AMFSMFUPFPDUsessionanchor1UPFPDUsessionanchor2ULCL提供向不同PDU会话锚定点的上行流量转发。以及讲来自不同PDU会话锚定点的下行流量进行合并后转发给接入侧。ULCL的转发规则可以是基于目的IP地址或者IP地址前缀等信息，转发规则可以由SMF进行控制。•分层化部署•中间节点具备基于流的分层路由能力（ULCL）•ULCLUPF可以动态插入到用户面流中MEC场景大网流量本地流量MEC定义MEC（Multi-accessEdgeComputing）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（DataCenter）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。MEC定义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。MEC定义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。MEC定义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对于5G网络的潜在价值与意义•增强移动宽带（eMBB）•为了满足未来5G网络1000倍的流量增长以及100倍的用户体验速率，现有物理层和网络层技术的后续演进以及全新的技术需要同时考虑，如大规模天线（massiveMIMO）、毫米波（mmWave）、超密集组网（ultradensenetwork，UDN）等。此类技术的主要目标是通过拓宽频谱带宽以及提高频谱利用率等方式提升无线接入网系统容量。然而，未来5G网络数据流量密度和用户体验速率的急剧增长，除了对无线接入网带来极大挑战，核心网同样也经受着更大数据流量的冲击。传统LTE网络中，数据面功能主要集中在LTE网络与互联网边界的PGW上，并且要求所有数据流必须经过PGW。即使是同一小区用户间的数据流也必须经过PGW，从而给网络内部新内容应用服务的部署带来困难。同时数据面功能的过度集中也对PGW的性能提出了更高的要求，且易导致PGW成为网络吞吐量的瓶颈。•因此，MEC技术通过业务本地化、缓存加速以及本地分流、灵活路由等技术可以有效降低网络回传带宽需求，缓解核心网的数据传输压力，从而进一步避免了核心网传输资源的进一步投资。换句话说，业务应用本地化、缓存加速和本地分流、灵活路由是实现未来5G网络业务应用近距离部署/访问、用户面灵活高效分布式按需部署的有效手段，可为用户提供低时延高带宽的传输能力，打造虚拟的RAN。值得注意的是，5G控制面的主要功能依然采用集中控制的方式。MEC对于5G网络的潜在价值与意义•低时延高可靠（uRLLC）•低时延高可靠场景主要是指对时延极其敏感并且对可靠性要求严格的场景，例如远程医疗、车联网、工业控制等。其中，低时延高可靠场景中对空口时延的要求甚至为1ms量级。对于5G网络的低时延要求，需要从物理层技术（广义频分复用技术等）以及网络层技术（业务应用本地化、缓存等）两个角度出发，进行网络架构的设计与系统开发。基于MEC提供的边缘云计算服务，可以将传统的部署在Internet或者远端云计算中心的业务应用，迁移至无线网络边缘部署。此时，特定业务或者将非常受欢迎的内容可以部署或者缓存在靠近无线接入网以及终端用户的位置，从而可以有效降低网络端到端时延，提升用户的QoS。•因此，基于MEC的业务应用本地化、缓存加速等功能可以有效降低或者消除回传带来的时延影响，一定程度上满足5G网络对于网络时延的要求。MEC对于5G网络的潜在价值与意义•大规模MTC终端连接（mMTC）•为了解决移动终端（尤其是低成本MTC终端）有限的计算、存储能力以及功耗问题，需要将高复杂度、高能耗计算任务迁移至云计算数据中心的服务器端完成，从而降低低成本终端的能耗，延长其待机时间。然而传统的通过将高耗能任务卸载到远程云端的方法，在降低终端能耗、延长待机时间的同时，却带来了传输时延的增加。•此时，基于MEC的边缘计算与存储能力，通过将高能耗计算任务卸载/迁移至MEC服务器，可有效解决计算任务迁移到远端云计算中心带来的时延问题。同时，MEC服务器可以作为MTC终端的汇聚节点，完成信令以及数据的本地汇聚、存储与处理等任务，降低MTC终端存储资源的需求以及网络负荷。MEC的应用场景•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，视频流分析和辅助敏感计算。MEC的应用场景•根据产业成熟度，可以按照由近及远给给出如下主要的应用场景：•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。MEC的应用场景•2、CDN（ContentDeliveryNetwork）下沉•OTTCDN，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。MEC的应用场景•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。MEC的应用场景•4、云VR•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。MEC的应用场景•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。MEC的应用场景•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。MEC的应用场景•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