5G边缘计算和网络切片技术

  导 读

  本文通过对 5G 网络边缘计算技术的阐述,详细分析了边缘化计算的接入网络切片。5G 边缘计算和网络切片技术是当前移动网络发展中的重要技术,该技术具有十分显著的优势,故而在 5G 技术的发展中值得被广泛应用。

  采用边缘化计算技术中的计算能力和服务能力,可满足 5G 技术低时延、海量连接业务等多种要求,从而减轻核心网及回传链路的负载。所以,边缘计算及网络切片技术的结合十分关键。

5G边缘计算和网络切片技术

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  概述

  边缘计算主要是指在接近人、物或数据源头的网络边缘侧实现网络、计算、存储等多种功能的平台,该平台具有开放性特征,以较近的距离提供高质量的边缘智能化服务,满足数字化在快速连接、数据改进、智能应用及安全保护等需求。在 3GPP R15 中,以服务化架构为基础,5G 协议能够按照业务的基本需求提高其应用的灵活性,从而建立相对完善的技术标准。且确保 MEC 在场景形式中灵活布置,实现无线云、边缘云和汇聚云的接入,满足不同网络运行过程中的需求。另外,MEC 可挖掘数据信息,保证上下文信息感知及分析的质量。且其可为第三方提供高质量服务,加强网络的智能化。

  在 5G 网络的发展中,网络切片技术可为运营商提供基于单一物理设施的多虚拟网络运行服务。5G 网络切片能够满足个性化的业务需求,顺应 SLA 的发展趋势。以需求为基础自动构建彼此隔离的网络实体。3GPP 所定义的网络切片管理功能主要由三部分内容构成,分别为通信业务管理、网络切片管理和网络切片子网管理。三者当中,通信业务管理功能可确保业务需求到网络需求映射的有效传递,且网络切片管理功能也可编排切片,并将整片网络切片的 SLA分解为不同的切片子网络的SLA。网络切片子网络管理功能可以满足将SLA 映射为网络服务实例以及配置的基本需求,并为 MANO 传递指令,以 MANO 为基础完成网络资源编排,从而在与承载网络管理系统的配合中实现承载网络资源调度功能。

  基于边缘计算的接入网络切片

  核心网络切片中的边缘计算表服务器设置的位置与客户有一定的距离,因此时延会受到一定的影响,不能满足低时延设备的运行要求。再者,多种业务数据需要在核心网络中处理,因此数据流量的规模较大,回传链路需要承受较大的负荷,消耗了较多的带宽。与垂直结构切片相比,短距离数据传输共享无需较高的计算能力,用户分布不是很广,可应用端到端的水平结构切片。为此,本文提出在边缘计算中接入网络切片,以网络边缘计算、存储和通信能力创设业务所在无线接入网络中接入网络切片,从而保证业务本地处理的质量,减少核心网络以及传输网络的成本费用,有效控制时延问题。

  在边缘计算基础上接入网络切片逻辑架构中,专业软件所定义的接入网络切片编排器主要的作用是供应切片动态,对切片的资源进行有效管理。在架构当中利用信息感知及数据挖掘接入网切片编排器能够获得接入网的各类业务请求以及不同类型的网络资源。接入网切片编排器可依据场景的基本需求和特征,生成接入网切片。确定切片实例后,编排器可结合实际为多个接入网切片实例分配资源,让所有的切片均可实现实例化处理。切片运行中,切片需及时向接入网编排器发送监测数据,做好切片实例监督和生命周期管理。(子午物联ziwuiot.com)

  按照应用场景的业务类型来划分,网络切片主要分为满足大连接需求的海量机器类通信(应该是 m MTC)、满足超低时延需求的超可靠低时延通信(应该是 uRLLC),以及满足大容量需求的增强移动宽带(eMBB),三种网络切片中,eMBB 切片为了满足大容量需求,其具有宽大频谱的特征,同时具备干扰协调、多站协作及传输空口协议。基带单元(BBU)-- ? CU和 DC 来分析池可实现无线信号处理与资源管理,从而提供集中型大规模协同信号处理及资源管理增益;分布式无线远端射频单元(RRH)-- ? 5G 称 AAU 设置在距离用户较近的位置,其可满足热点地区大规模数据的迅速传输需要。与 BBU 池共同通过链路连接的 HPN??可控制全网信息发布,为所有的用户终端(UE)提供控制指令以及小区指定的参考信号,并为用户提供基本比特速率无缝覆盖服务,进而简化转换的环节,打破同步的约束。合理应用网络边缘节点缓存能力可将边缘计算作用于热点区域容量的吸收上。如体育场观众多次下载相同内容,加大了连接 RRH 与 BBU 池去程回路的负载,对此,可将高流行度文件提前缓存至体育场附近的边缘节点当中,让用户能够直接获取所需的业务数据,不需要以 BBU 池为媒介集中缓存,从而降低 BBU 池的运行负荷。

  mMTC 和 eMTC—应该是 eMBB? 的网络切片通常采用边缘计算,mMTC 编码器生成切片编排时主要利用雾计算接入点(F-AP)中设置虚拟中继网开关,从而实现虚拟无线回传资源的配置。以 F-AP 控制为基础,UE 能够自动组网形成簇,簇内的多个节点所产生的数据能够利用终端传输到簇头位置,UE 和F-AP 均可为簇头。以 BBU 池和 F-AP 为基础,保证本地协作无线信号处理及协同无线资源管理的功能。

  此外,由于网络当中的连接点数量较多,所以需提供多接入调度机制。mMTC 节点的数据量不大,对时延的要求相对较低,所以可在 mMTC 切片的协议栈中配置低比特率和高时延容忍调制编码等多种虚拟控控资源。为了满足业务时延长的要求,在 eMTC--??--( 应该是mMTC) 切片中可结合实际配置 D2D 通信中需要的时频资源,从而确保附近的UE 可借助D2D 或中继模式直接通信。再者,缓存和计算处理能力对 UE 具有限制作用,因此可在业务分布区域当中设置边缘节点 F-AP 或MEC,从而实现 eMTC--?? 应该是 mMTC 管控等功能。

  结语

  综上所述,5G 边缘计算和网络切片技术是当前移动网络发展中的重要技术,该技术具有十分显著的优势,故而在 5G 技术的发展中值得被广泛应用。

  作者简介:

  刘健,女,广西广西壮族自治区桂林市人。硕士学位。研究方向为通信技术。目前在中国移动云南公司网络部。

  参考文献

  [1] 项弘禹 , 肖扬文 , 张贤 .5G 边缘计算和网络切片技术 [J]. 电信科学 ,2017(06).
  [2] 朱雪田 , 夏旭 , 齐飞 .5G 网络关键技术和业务 [J]. 电子技术应用 ,2018,44(09).
  [3] 王庆扬 , 谢沛荣 , 熊尚坤 .5G 关键技术与标准综述 [J]. 电信科学 ,2017(11).
  [4] 许明元 .5G 低时延技术的应用浅析 [J].移动通信 ,2017(09).
  [5] 邬贺铨 . 大数据驱动 5G 网络与服务优化

  作者:刘健

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