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MEC業(yè)務(wù)連續(xù)性 助力無限制空間移動

2020-07-03 09:27 C114通信網(wǎng)
關(guān)鍵詞:MEC5G云計算

導(dǎo)讀:隨著5G/IoT的成熟商用,MEC具備低時延、低成本、優(yōu)算力的特性,將成為新興的熱點技術(shù),使能5G新商業(yè)。

中興通訊電信云及核心網(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、無人機巡檢等新興應(yīng)用。這些低時延和高帶寬的業(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,是云計算向邊緣的延伸,可以在接近數(shù)據(jù)側(cè)提供低時延的連接和海量的計算能力。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、降低響應(yīng)時延。隨著5G/IoT的成熟商用,MEC具備低時延、低成本、優(yōu)算力的特性,將成為新興的熱點技術(shù),使能5G新商業(yè)。

MEC移動性難題

低時延高速移動性的業(yè)務(wù),要求端到端的超低時延,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)標識(包括身份標識、位置標識等)和IP綁定,在移動通信網(wǎng)絡(luò)中最直接的體現(xiàn)就是位置標識和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)用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū),涉及重定位和切換,移動錨點的變化對應(yīng)IP地址的改變,會對應(yīng)用時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,連接點的切換和MEC重定位會導(dǎo)致較高的時延。

邊緣移動性作為MEC的一個重要特性,為邊緣高速移動業(yè)務(wù)的連續(xù)性提供支持,當(dāng)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中移動超出了當(dāng)前MEC服務(wù)覆蓋范圍時,涉及到了跨MEC之間的切換,此時IP地址變化會影響終端業(yè)務(wù)的QoE(Quality of Experience),對于要求超低時延和高可靠性的應(yīng)用是不可接受的。因此為了支持低時延應(yīng)用的移動連續(xù)性,MEC移動性需要能夠解決以下難題,從而將切換引起的時延降到最低,甚至達到無縫水平:

l網(wǎng)絡(luò)側(cè):實時保證網(wǎng)絡(luò)連接的高可靠和IP會話的連續(xù)性,應(yīng)用的移動性感知,實時和超精準的重定位,并能將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息開放出去;l應(yīng)用側(cè):上層應(yīng)用平臺能夠做到在業(yè)務(wù)忍受的中斷時間范圍內(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)用平臺切換能夠做到20ms以內(nèi)),采用無狀態(tài)設(shè)計做到應(yīng)用和數(shù)據(jù)分離,數(shù)據(jù)獨立遷移,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平臺遷移時的同步,降低對源和目的CPU一致性的要求;l應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同:網(wǎng)絡(luò)感知應(yīng)用的位置變化時通知應(yīng)用平臺,通過應(yīng)用平臺和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同快速在目標MEC節(jié)點上分配新應(yīng)用實例,實現(xiàn)新UPF錨點和目標應(yīng)用的位置一致性;3GPP移動會話連續(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)會話和服務(wù)連續(xù)模式。

lSSC mode1:始終保持PDU會話建立時的錨點UPF不變;lSSC mode2:網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)PDU會話的釋放,并指示UE立即建立到同一PDN的PDU會話連接;lSSC mode3:網(wǎng)絡(luò)在釋放先前的PDU會話之前,先建立到同一PDN的PDU會話連接;SSC mode1移動錨點固定的方式,終端IP地址不變化,在移動過程中,流量存在迂回,傳輸時延大,滿足不了低時延業(yè)務(wù)需求。SSC mode2/3移動錨點變化的方式,終端IP隨錨點變化,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,需要移動性和低時延的業(yè)務(wù)則需要上層應(yīng)用結(jié)合SSC mode2/3解決移動業(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),冗余用戶面路徑機制,實現(xiàn)PSA(PDU Session Anchor)重定位、UL CL(Uplink Classifier)重定位等移動性流程中的用戶會話連續(xù)性增強。通過端到端用戶面冗余方案,在應(yīng)用層進行數(shù)據(jù)報文的復(fù)制和消除重復(fù)報文,相同的數(shù)據(jù)報文在兩個PDU會話間進行傳輸,基站利用雙連接或者CU/DU技術(shù),將兩個PDU會話通過兩個不同基站實現(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高速移動連續(xù)性業(yè)務(wù),場景包括車路協(xié)同安全輔助、自動駕駛協(xié)同感知控制、交通管理等,移動性強、低時延、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網(wǎng)絡(luò)中的低時延應(yīng)用,除了下沉到MEC部署,還涉及多個MEC之間業(yè)務(wù)連接的連續(xù)性,應(yīng)用實例跨MEC的快速實例化和狀態(tài)信息同步也至關(guān)重要。在高速移動過程中,不論是太遲/太早定位,還是重定位到錯誤的MEC節(jié)點,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)同機制來加快和優(yōu)化應(yīng)用跨MEC的切換處理,以滿足低時延、空間無限移動的業(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能力來解決移動性和低時延業(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、低時延的業(yè)務(wù)需要跨MEC切換時,網(wǎng)絡(luò)側(cè)實時感知并上報終端的位置、狀態(tài)等信息,應(yīng)用平臺通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)的信息提前在目標MEC上創(chuàng)建新的應(yīng)用實例,并同步應(yīng)用上下文信息,完成到目標MEC新的應(yīng)用實例的切換。從而解決低時延、高速移動過程中因PDU會話錨點導(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間使用兩條獨立的網(wǎng)絡(luò)路徑,一條路徑上任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點故障,UE和DN間數(shù)據(jù)幀零丟失;

跨MEC快速實例化: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,能夠在目標MEC上快速分配新的應(yīng)用,秒級實例化;

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,使上層應(yīng)用更輕薄。無狀態(tài)邊緣應(yīng)用的移動,不需要傳遞終端的狀態(tài)信息給目標的MEC應(yīng)用實例;

高精度定位:精準的感知應(yīng)用位置信息,基于AI的移動軌跡預(yù)測,并通過標準化接口開放網(wǎng)絡(luò)的實時狀態(tài)信息,包括無線網(wǎng)絡(luò)信息、位置信息、用戶信息等;

MEC和移動應(yīng)用的融合:MEC為應(yīng)用提供輔助計算、數(shù)據(jù)存儲等支持,滿足實時交互的應(yīng)用,對于應(yīng)用平臺中心控制系統(tǒng)移至集中部署,進行統(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)同處理機制,共同解決在移動過程中業(yè)務(wù)連續(xù)性問題,助力工業(yè)互聯(lián)、XR等場景實現(xiàn)對未來網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低時延、高可靠、無限制空間移動的需求。