電信云及核心網(wǎng)產(chǎn)品規(guī)劃經(jīng)理 毛磊
5G萬物互聯(lián)，催生了眾多類似云XR、云游戲、V2X、無人機(jī)巡檢等新興應(yīng)用。這些低時(shí)延和高帶寬的業(yè)務(wù)要求數(shù)據(jù)能夠在本地消化，一跳入云和網(wǎng)，而傳統(tǒng)集中式的算力處理模式難以滿足5G新應(yīng)用差異化的需求。
MEC作為5G的核心技術(shù)之一，是云計(jì)算向邊緣的延伸，可以在接近數(shù)據(jù)側(cè)提供低時(shí)延的連接和海量的計(jì)算能力。算力通過中心云下沉到用戶邊緣，結(jié)合云邊協(xié)同顯著提升網(wǎng)絡(luò)效率、用戶體驗(yàn)、降低響應(yīng)時(shí)延。隨著5G/IoT的成熟商用，MEC具備低時(shí)延、低成本、優(yōu)算力的特性，將成為新興的熱點(diǎn)技術(shù)，使能5G新商業(yè)。
MEC移動(dòng)性難題
低時(shí)延高速移動(dòng)性的業(yè)務(wù)，要求端到端的超低時(shí)延，還要求網(wǎng)絡(luò)通信具備高可靠性和可用性的特性。傳統(tǒng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)（包括身份標(biāo)識(shí)、位置標(biāo)識(shí)等）和IP綁定，在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中最直接的體現(xiàn)就是位置標(biāo)識(shí)和IP地址綁定，即終端所在的位置確定了對應(yīng)的IP地址。當(dāng)用戶從一個(gè)小區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)小區(qū)，涉及重定位和切換，移動(dòng)錨點(diǎn)的變化對應(yīng)IP地址的改變，會(huì)對應(yīng)用時(shí)延和可靠性造成影響，應(yīng)用也需要重新放置到貼近用戶的位置，連接點(diǎn)的切換和MEC重定位會(huì)導(dǎo)致較高的時(shí)延。
邊緣移動(dòng)性作為MEC的一個(gè)重要特性，為邊緣高速移動(dòng)業(yè)務(wù)的連續(xù)性提供支持，當(dāng)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)超出了當(dāng)前MEC服務(wù)覆蓋范圍時(shí)，涉及到了跨MEC之間的切換，此時(shí)IP地址變化會(huì)影響終端業(yè)務(wù)的QoE（Quality of Experience），對于要求超低時(shí)延和高可靠性的應(yīng)用是不可接受的。因此為了支持低時(shí)延應(yīng)用的移動(dòng)連續(xù)性，MEC移動(dòng)性需要能夠解決以下難題，從而將切換引起的時(shí)延降到最低，甚至達(dá)到無縫水平：
● 網(wǎng)絡(luò)側(cè)：實(shí)時(shí)保證網(wǎng)絡(luò)連接的高可靠和IP會(huì)話的連續(xù)性，應(yīng)用的移動(dòng)性感知，實(shí)時(shí)和超精準(zhǔn)的重定位，并能將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息開放出去；
● 應(yīng)用側(cè)：上層應(yīng)用平臺(tái)能夠做到在業(yè)務(wù)忍受的中斷時(shí)間范圍內(nèi)完成應(yīng)用層的業(yè)務(wù)遷移（例如XR業(yè)務(wù)通常需要應(yīng)用平臺(tái)切換能夠做到20ms以內(nèi)），采用無狀態(tài)設(shè)計(jì)做到應(yīng)用和數(shù)據(jù)分離，數(shù)據(jù)獨(dú)立遷移，保證源和目的一致性，應(yīng)用本地加載可降低有狀態(tài)的數(shù)據(jù)在跨MEC平臺(tái)遷移時(shí)的同步，降低對源和目的CPU一致性的要求；
● 應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同：網(wǎng)絡(luò)感知應(yīng)用的位置變化時(shí)通知應(yīng)用平臺(tái)，通過應(yīng)用平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同快速在目標(biāo)MEC節(jié)點(diǎn)上分配新應(yīng)用實(shí)例，實(shí)現(xiàn)新UPF錨點(diǎn)和目標(biāo)應(yīng)用的位置一致性；
3GPP移動(dòng)會(huì)話連續(xù)性探索
3GPP從網(wǎng)絡(luò)側(cè)角度出發(fā)，定義了三種SSC mode（Session and Service Continuity Mode）會(huì)話和服務(wù)連續(xù)模式。
● SSC mode1：始終保持PDU會(huì)話建立時(shí)的錨點(diǎn)UPF不變；
● SSC mode2：網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)PDU會(huì)話的釋放，并指示UE立即建立到同一PDN的PDU會(huì)話連接；
● SSC mode3：網(wǎng)絡(luò)在釋放先前的PDU會(huì)話之前，先建立到同一PDN的PDU會(huì)話連接；
SSC mode1移動(dòng)錨點(diǎn)固定的方式，終端IP地址不變化，在移動(dòng)過程中，流量存在迂回，傳輸時(shí)延大，滿足不了低時(shí)延業(yè)務(wù)需求。SSC mode2/3移動(dòng)錨點(diǎn)變化的方式，終端IP隨錨點(diǎn)變化，業(yè)務(wù)鏈接存在拆鏈和重建的過程，業(yè)務(wù)連續(xù)性、可靠性難保證。因此，通常Voice/HTTPS加密類業(yè)務(wù)采用SSC mode1，需要移動(dòng)性和低時(shí)延的業(yè)務(wù)則需要上層應(yīng)用結(jié)合SSC mode2/3解決移動(dòng)業(yè)務(wù)連續(xù)性。
此外，3GPP R16 uRLLC支持雙連接來構(gòu)建高可靠低延遲網(wǎng)絡(luò)，冗余用戶面路徑機(jī)制，實(shí)現(xiàn)PSA（PDU Session Anchor）重定位、UL CL(Uplink Classifier)重定位等移動(dòng)性流程中的用戶會(huì)話連續(xù)性增強(qiáng)。通過端到端用戶面冗余方案，在應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)文的復(fù)制和消除重復(fù)報(bào)文，相同的數(shù)據(jù)報(bào)文在兩個(gè)PDU會(huì)話間進(jìn)行傳輸，基站利用雙連接或者CU/DU技術(shù)，將兩個(gè)PDU會(huì)話通過兩個(gè)不同基站實(shí)現(xiàn)冗余數(shù)據(jù)傳遞，滿足數(shù)據(jù)通信的高可靠性。
圖1：基于雙連接的端到端用戶面冗余方案（雙PDU會(huì)話）
中興通訊MEC業(yè)務(wù)連續(xù)性優(yōu)化方案
車聯(lián)網(wǎng)是一種典型的MEC高速移動(dòng)連續(xù)性業(yè)務(wù)，場景包括車路協(xié)同安全輔助、自動(dòng)駕駛協(xié)同感知控制、交通管理等，移動(dòng)性強(qiáng)、低時(shí)延、云邊協(xié)同和網(wǎng)絡(luò)高可靠是車聯(lián)網(wǎng)的核心。
表1：V2X場景和關(guān)鍵需求
對于這類在高速移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的低時(shí)延應(yīng)用，除了下沉到MEC部署，還涉及多個(gè)MEC之間業(yè)務(wù)連接的連續(xù)性，應(yīng)用實(shí)例跨MEC的快速實(shí)例化和狀態(tài)信息同步也至關(guān)重要。在高速移動(dòng)過程中，不論是太遲/太早定位，還是重定位到錯(cuò)誤的MEC節(jié)點(diǎn)，都是不可接受的。
中興通訊MEC業(yè)務(wù)連續(xù)性優(yōu)化方案，通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)和應(yīng)用側(cè)之間的協(xié)同機(jī)制來加快和優(yōu)化應(yīng)用跨MEC的切換處理，以滿足低時(shí)延、空間無限移動(dòng)的業(yè)務(wù)場景需求。上層應(yīng)用側(cè)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)側(cè)SSC mode2/3能力來解決移動(dòng)性和低時(shí)延業(yè)務(wù)的連續(xù)性，并采用uRLLC雙連接特性保障高可靠。當(dāng)高速、低時(shí)延的業(yè)務(wù)需要跨MEC切換時(shí)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)實(shí)時(shí)感知并上報(bào)終端的位置、狀態(tài)等信息，應(yīng)用平臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)的信息提前在目標(biāo)MEC上創(chuàng)建新的應(yīng)用實(shí)例，并同步應(yīng)用上下文信息，完成到目標(biāo)MEC新的應(yīng)用實(shí)例的切換。從而解決低時(shí)延、高速移動(dòng)過程中因PDU會(huì)話錨點(diǎn)導(dǎo)致UE IP地址變化后上層業(yè)務(wù)連續(xù)性的問題。
圖2：MEC高速移動(dòng)業(yè)務(wù)連續(xù)性解決方案
高可靠保障：結(jié)合uRLLC雙鏈路特性，采用雙PDU session不同切片，UE和DN間使用兩條獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)路徑，一條路徑上任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障，UE和DN間數(shù)據(jù)幀零丟失；
跨MEC快速實(shí)例化：支持承載容器化邊緣網(wǎng)元和IT業(yè)務(wù)，應(yīng)用跨MEC切換時(shí)，能夠在目標(biāo)MEC上快速分配新的應(yīng)用，秒級實(shí)例化；
減少狀態(tài)信息的同步：提供PaaS公共組件，助力第三方應(yīng)用無狀態(tài)設(shè)計(jì)，使上層應(yīng)用更輕薄。無狀態(tài)邊緣應(yīng)用的移動(dòng)，不需要傳遞終端的狀態(tài)信息給目標(biāo)的MEC應(yīng)用實(shí)例；
高精度定位：精準(zhǔn)的感知應(yīng)用位置信息，基于AI的移動(dòng)軌跡預(yù)測，并通過標(biāo)準(zhǔn)化接口開放網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，包括無線網(wǎng)絡(luò)信息、位置信息、用戶信息等；
MEC和移動(dòng)應(yīng)用的融合：MEC為應(yīng)用提供輔助計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等支持，滿足實(shí)時(shí)交互的應(yīng)用，對于應(yīng)用平臺(tái)中心控制系統(tǒng)移至集中部署，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和決策；
中興通訊攜手第三方應(yīng)用和科研機(jī)構(gòu)一同探索MEC業(yè)務(wù)的連續(xù)性，通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)和應(yīng)用側(cè)之間的協(xié)同處理機(jī)制，共同解決在移動(dòng)過程中業(yè)務(wù)連續(xù)性問題，助力工業(yè)互聯(lián)、XR等場景實(shí)現(xiàn)對未來網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低時(shí)延、高可靠、無限制空間移動(dòng)的需求。
