隨著云計算的深入應用，5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術的快速發(fā)展，高帶寬、低時延、海量連接的新型應用不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的“云-端”業(yè)務服務、管理和部署模式，正逐步走向“云-邊-端”業(yè)務服務、管理和部署模式，在網(wǎng)絡側邊緣的云和網(wǎng)的關聯(lián)性越來越緊密。

多接入邊緣計算（MEC）是5G時代融合業(yè)務和網(wǎng)絡的關鍵技術。邊緣計算通過將云計算中心的計算、存儲等資源和能力平臺下沉延伸到運營商網(wǎng)絡側邊緣，在靠近移動用戶的位置上提供網(wǎng)絡能力開放以及IT服務、環(huán)境和云計算能力。邊緣計算的就近服務特點滿足了業(yè)務層面實時數(shù)據(jù)處理的需求以及客戶層面數(shù)據(jù)安全可靠的要求。

邊緣計算應用場景和部署要求

歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）定義了7類典型的邊緣計算應用場景，涵蓋了當前最主流的邊緣計算產(chǎn)品內(nèi)涵和垂直行業(yè)應用場景：視頻優(yōu)化加速、監(jiān)控視頻流分析、增強現(xiàn)實AR、車聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)專網(wǎng)、IoT/工業(yè)互聯(lián)、輔助敏感計算。

邊緣計算網(wǎng)絡部署的特點和要求

邊緣計算是泛概念，“邊緣”也是相對位置。站在最終客戶、服務提供商、電信運營商等角度對邊緣計算特點和邊緣部署的理解并不完全相同，各有側重，如圖1所示。

l???企業(yè)客戶角度

“邊緣”聚焦在企業(yè)分支和廣泛“物”的連接，如攝像頭、汽車、無人機等，關注現(xiàn)場級的網(wǎng)關設備和解決方案。

l???OTT服務商角度

從終端/數(shù)據(jù)源到云計算中心路徑之間任意節(jié)點均可定義為“邊緣”，邊緣可以是純軟件形態(tài)，或是集成中間件的硬件網(wǎng)關。例如阿里的物聯(lián)邊緣計算LinkEdge、百度的智能邊緣BIE、亞馬遜的AWS Greengrass，都是利用自身的公有云服務優(yōu)勢，將具有低時延、大帶寬特性的業(yè)務，逐步下沉到邊緣網(wǎng)關設備上進行數(shù)據(jù)處理，但數(shù)據(jù)分析挖掘等業(yè)務仍在云端處理。

圖1 未來“邊緣”的網(wǎng)絡位置理解（資料來源：ONF）

l???電信運營商角度

“邊緣”更多體現(xiàn)在網(wǎng)絡側邊緣的無線/有線網(wǎng)絡和信息基礎設施上，涵蓋接入-匯聚-城域等本地網(wǎng)范圍，重點解決高帶寬、低時延、本地化處理等邊緣計算訴求，并且在“終端-邊緣-云中心”等方面實現(xiàn)全面協(xié)同、開放和合作。

NB-IoT終端、5G終端等符合3GPP標準的終端為運營商邊緣網(wǎng)絡開放提供了“終端”基礎；融合5G CU、UPF、MEC、邊緣云和邊緣數(shù)據(jù)中心等彈性網(wǎng)絡資源及寬帶固網(wǎng)資源，為運營商開展邊緣業(yè)務經(jīng)營和平臺經(jīng)營提供了“邊緣”保障；IDC/公有云等是運營商開展“中心云”服務和提供企業(yè)服務的優(yōu)質(zhì)資源。

“云-邊-端”模式下的5G網(wǎng)絡和邊緣計算，將推動運營商邊緣數(shù)據(jù)中心的建設布局，最終形成全網(wǎng)統(tǒng)一管理、靈活部署、高度自動化運維的全網(wǎng)性經(jīng)營性資源。

適應“云-邊-端”模式的靈活部署

5G網(wǎng)絡以應用為本，強化固移融合、云網(wǎng)融合，是運營商推進網(wǎng)絡重構的最佳機會?！霸?邊-端”模式的邊緣計算網(wǎng)絡和能力開放，將加速以DC為中心的新一代分布式基礎設施構建。總體上，融合網(wǎng)絡架構以光纜/傳輸網(wǎng)絡、IP RAN和IP網(wǎng)絡等基礎網(wǎng)絡為傳送承載，以全國/省級DC、地市核心DC、地市邊緣DC，及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心IDC為布局依托，以接入光纜/接入機房為網(wǎng)絡接入延伸，實施5G業(yè)務、控制云、轉發(fā)云、接入云及第三方應用部署，如圖2所示。

圖2 以DC為中心的融合網(wǎng)絡架構模型

l???全國/省級DC

服務于全國/大區(qū)或全省范圍，提供5G業(yè)務（VoLTE/物聯(lián)網(wǎng)等）、控制面網(wǎng)元、資源編排和能力開放等。

l???地市核心DC

服務于本地網(wǎng)范圍，提供融合業(yè)務（CDN/VAS）、控制面網(wǎng)元、和部分用戶面網(wǎng)元（UPF/GW-U）等。

l???地市邊緣DC

面向城域邊緣的業(yè)務接入和本地數(shù)據(jù)處理，典型如UPF/MEC、vBRAS-U、vCPE、第三方應用等部署。

l???接入局所

按接入-匯聚邏輯可再劃分接入點機房、綜合業(yè)務局站，滿足基站、專線、家庭寬帶等各類業(yè)務接入需求，及更靠近用戶側的業(yè)務布放。

以DC為中心的分層架構布局，可有效適應未來的固移融合網(wǎng)絡架構演進，如融合網(wǎng)絡的控制面統(tǒng)一集中、用戶面分布部署，并且固移用戶面（寬帶BRAS-U、移動UPF/GW-U）在網(wǎng)絡邊緣融合；同時也能適應業(yè)務云和網(wǎng)絡云的融合要求，如業(yè)務云側重于中心DC，網(wǎng)絡云側重于邊緣DC；業(yè)務云和網(wǎng)絡云在邊緣融合和統(tǒng)一部署，承接網(wǎng)絡能力下沉和邊緣計算業(yè)務要求。

應該說，地市核心DC、地市邊緣DC、接入局所等都屬于業(yè)界所提的廣義“邊緣數(shù)據(jù)中心”所指范圍。

邊緣業(yè)務、邊緣網(wǎng)絡、邊緣云和邊緣機房的建設探討

邊緣計算業(yè)務規(guī)劃優(yōu)先

業(yè)務應用多樣化是5G時代的最大特點：既有話音、上網(wǎng)、專線等5G基礎業(yè)務，也有視頻、游戲、無人機/車聯(lián)網(wǎng)等5G通用業(yè)務，還有包括面向電力、交通、醫(yī)療、工業(yè)制造等場景的5G垂直行業(yè)應用。5G通用業(yè)務、5G垂直行業(yè)應用的開展路徑和規(guī)模驅動是影響邊緣數(shù)據(jù)中心建設進度和規(guī)模的主要原因。

l???業(yè)務路徑規(guī)劃

業(yè)務優(yōu)先，首先應明確5G業(yè)務規(guī)劃，特別是省級/本地范圍的5G業(yè)務路徑和實施計劃。典型的邊緣計算類業(yè)務，應從時延、帶寬、可靠性等指標要求、客戶需求和行業(yè)市場成熟度、建設部署成本和最終收益等，綜合評估確定實施路徑。結合實際需求和技術實現(xiàn)看，視頻/游戲CDN、視頻監(jiān)控、企業(yè)專網(wǎng)、IoT/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應用，在近階段試點商用和小范圍推廣的可行性更大些。新型業(yè)務的邊緣化部署分析如圖3所示。

圖3 新型業(yè)務的邊緣化部署分析（資料來源：ZTE）

l???業(yè)務規(guī)模評估

通用類業(yè)務和垂直行業(yè)應用，決定著5G網(wǎng)絡能力下沉范圍及邊緣計算平臺部署的量化要求，決定著邊緣數(shù)據(jù)中心的布局規(guī)模。在業(yè)務路徑規(guī)劃基礎上，應綜合考量最終用戶和企業(yè)客戶規(guī)模、OTT合作伙伴訴求等，為后續(xù)網(wǎng)絡資源量化建設提供決策評估依據(jù)。

產(chǎn)業(yè)合作方面，特別是OTT服務提供商在視頻/游戲的CDN下沉、IoT/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)關設備的布放，對運營商網(wǎng)絡側邊緣Iass/Pass資源甚至DC機房/IDC機架資源租用需求潛力更大，運營商應對各類開放合作方式提前做好策略和計劃。

MEC應按需靈活部署在不同層邊緣數(shù)據(jù)中心

邊緣計算解決方案涉及到邊緣網(wǎng)絡、MEC管理平臺及MEC應用等組成部分。隨著U面的下沉，應結合業(yè)務本地化部署、緩存加速、網(wǎng)絡能力開放等能力，實現(xiàn)云網(wǎng)融合。

l???多接入邊緣計算MEC平臺

完整的MEC解決方案包括邊緣網(wǎng)絡、MEC管理平臺和MEC APP應用三大部分。

圖4 面向固移融合的多接入邊緣計算MEC

邊緣網(wǎng)絡中MEC應支持移動、固網(wǎng)、WLAN等多種接入，靈活路由是部署MEC的前提。其中5G核心網(wǎng)絡實現(xiàn)用戶面UPF下沉，主要解決分流、計費、QoS、移動性管理等問題，5G接入網(wǎng)絡實現(xiàn)CU集中，實現(xiàn)靈活的擴展能力；固網(wǎng)重點是與寬帶接入BRAS/vBRAS設備對接分流固網(wǎng)接入流量。面向固移融合的多接入邊緣計算MEC如圖4所示。

MEC管理平臺提供APP生命周期管理、用戶及流程等運維管理，以及網(wǎng)絡能力開放，如終端認證、位置能力等。

MEC APP應用提供具體業(yè)務服務，如mCDN、AR/VR、車聯(lián)網(wǎng)服務等，初期可能是MEC集成類業(yè)務，及CDN/視頻類為主，后續(xù)將逐步納入第三方應用。

l???適應業(yè)務場景，MEC按需靈活部署

與運營商傳送網(wǎng)絡和機房設施架構對應，5G CU、UPF/MEC的部署位置本身是靈活的，無論是地市核心DC、地市邊緣DC、綜合業(yè)務局站，甚至客戶機房（現(xiàn)場級解決方案）都可以部署，這取決于具體邊緣業(yè)務和體驗要求、部署成本和機房條件。

5G建設初期，MEC可先集中在部分地市核心DC，或少量業(yè)務需求集中地市邊緣DC，重點滿足該區(qū)域范圍的5G業(yè)務開展覆蓋要求，以小規(guī)模邊緣云部署為主；對于面向企業(yè)集中的開發(fā)區(qū)/科技園區(qū)等，可在綜合業(yè)務局所部署小型化的UPF/MEC設備，甚至在企業(yè)客戶單獨部署，采用專用定制化設備。

邊緣電信云部署

邊緣電信云既要滿足新型邊緣計算業(yè)務的高計算、高轉發(fā)要求，又要滿足不同MEC APP（特別是合作第三方的產(chǎn)品解決方案）部署的硬件/軟件環(huán)境要求，同時還要有效適應本地網(wǎng)不同層級機房物理條件（建筑/配電/制冷）的差異。相比于傳統(tǒng)IT云和核心電信云，邊緣電信云應兼容業(yè)務和技術雙驅動原則，動態(tài)迭代演進，并在物理硬件、資源異構、遠程運維管理上做好特別考慮。

l???物理和虛擬資源異構

服務器應優(yōu)先采用適用于NFV的服務器，以主機集群為建設單位，邊緣存儲設備優(yōu)選采用FC/IP-SAN。服務器還需要從硬件和軟件層面提供加速能力，如高速網(wǎng)卡配置、轉發(fā)性能調(diào)優(yōu)，滿足電信云和IT云融合承載及OTT廠商邊緣網(wǎng)關設備部署。邊緣電信云還需要支持虛機、容器和裸金屬等資源部署。

l???邊緣電信云統(tǒng)一管理

邊緣云/邊緣數(shù)據(jù)中心部署采用層級方式，機房分散且位置偏遠，特別是綜合業(yè)務局站/接入點機房的現(xiàn)場運維條件有限，需盡可能實現(xiàn)遠程運營運維和無人值守。在區(qū)域DC集中部署云管平臺VIM、編排器、NFVM，統(tǒng)一管理全網(wǎng)資源，提供分權分域管理門戶，并通過分別部署在地市核心、地市邊緣云資源池的OpenStack適配層，接入多廠家計算/存儲/網(wǎng)絡虛擬化產(chǎn)品。配合NFVO和VNFM，實現(xiàn)上層業(yè)務和NFVI資源間的映射和關聯(lián)，實現(xiàn)自動部署和運維業(yè)務流程。分層邊緣云的統(tǒng)一云管思路如圖5所示。

圖5 分層邊緣云的統(tǒng)一云管思路

l???邊緣電信云組網(wǎng)方案

DC內(nèi)部組網(wǎng)，在服務器規(guī)模較大時可采用Spine-leaf交換架構，并按照業(yè)務類型劃分多個POD區(qū)域，不同區(qū)域間通過防火墻安全隔離。DC之間互聯(lián)應采用SDN架構，DC外部互聯(lián)、地市核心DC和城市邊緣DC主要通過城域網(wǎng)承載互聯(lián)，結合流量流向特征采用Hub或環(huán)型組網(wǎng)。

邊緣數(shù)據(jù)中心的機房設施

邊緣數(shù)據(jù)中心與機房的地理位置是相對的，國內(nèi)運營商傳統(tǒng)通信機房的位置并非一一對應關系。各類機房基礎設施的布局選址、資源規(guī)模，及基礎設施DC化改造要求，會隨著5G業(yè)務開展和網(wǎng)絡建設的階段特點而不斷提升。

l???機房選址及目標布局

5G建設初期，機房需求主要來自地市核心機樓，滿足部分UPF/MEC部署，以及5G無線接入機房和綜合業(yè)務局站，承接5G DU/CU和相應接入傳輸設備的需求。從中長期演進看，應做好現(xiàn)有通信機房的優(yōu)質(zhì)退網(wǎng)資源儲備計劃。

基于核心機樓的DC機房設置以本地網(wǎng)為單位進行規(guī)劃，按用戶規(guī)模可選擇2~4個所在機樓作為目標DC，實現(xiàn)負載均衡和部分業(yè)務備份，預計2020-2022年將逐步大范圍啟用。

基于一般機樓的DC機房設置需綜合考慮本地網(wǎng)的區(qū)縣行政劃分、城區(qū)和農(nóng)村的用戶/基站密集分布、現(xiàn)有機房位置和物理條件、光纜匯接資源（2個以上中繼路由），優(yōu)選現(xiàn)BRAS/MSE所在機樓作為目標DC機房。預計該機房2021年后初期按需小范圍，2022-2025年進入規(guī)模啟用。

l???機房基礎設施DC化改造

新建數(shù)據(jù)中心采用新標準，而現(xiàn)有通信機房演進則要兼顧現(xiàn)實條件。機房基礎設施DC化重構是一個系統(tǒng)性工程，應通過合理分析、統(tǒng)籌，適當改造、優(yōu)化，可實現(xiàn)整體效益最大化。

圖6 機房基礎設施DC化改造的系統(tǒng)思維

實際改造中宜統(tǒng)籌平衡機房現(xiàn)有限制條件（承重、凈高、面積、電力、空調(diào)等），綜合考慮改造需求承接（機柜數(shù)量和單機功耗）和性價比等因素，選擇最適合的機架規(guī)格、供電和制冷技術實施方案，如圖6所示。

小結

以應用為驅動，適應“云-邊-端”業(yè)務模式特點，推進5G邊緣網(wǎng)絡下沉和邊緣計算部署，逐步構建以UPF/MEC網(wǎng)絡功能、邊緣電信云資源、邊緣數(shù)據(jù)中心機房等為基礎，形成全網(wǎng)統(tǒng)一管理、靈活部署、高度自動化運維的邊緣網(wǎng)絡經(jīng)營性資源，是5G網(wǎng)絡規(guī)劃建設的關鍵之一。

同時，運營商5G網(wǎng)絡連接能力和邊緣計算資源，疊加互聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)領域各方服務提供商的產(chǎn)品服務能力，將有助于共同拓展信息化服務范圍，推動“云-邊-端”模式的新型業(yè)務、客戶服務創(chuàng)新，推動垂直行業(yè)的數(shù)字化轉型，構筑更加健康的5G生態(tài)圈。