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2020/6/4 11:25

MEC業務連續性 助力無限制空間移動

C114通信網  中興通訊電信云及核心網產品規劃經理 毛磊

5G萬物互聯,催生了眾多類似云XR、云游戲、V2X、無人機巡檢等新興應用。這些低時延和高帶寬的業務要求數據能夠在本地消化,一跳入云和網,而傳統集中式的算力處理模式難以滿足5G新應用差異化的需求。

MEC作為5G的核心技術之一,是云計算向邊緣的延伸,可以在接近數據側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,結合云邊協同顯著提升網絡效率、用戶體驗、降低響應時延。隨著5G/IoT的成熟商用,MEC具備低時延、低成本、優算力的特性,將成為新興的熱點技術,使能5G新商業。

MEC移動性難題

低時延高速移動性的業務,要求端到端的超低時延,還要求網絡通信具備高可靠性和可用性的特性。傳統TCP/IP網絡標識(包括身份標識、位置標識等)和IP綁定,在移動通信網絡中最直接的體現就是位置標識和IP地址綁定,即終端所在的位置確定了對應的IP地址。當用戶從一個小區移動到另一個小區,涉及重定位和切換,移動錨點的變化對應IP地址的改變,會對應用時延和可靠性造成影響,應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,為邊緣高速移動業務的連續性提供支持,當應用在網絡中移動超出了當前MEC服務覆蓋范圍時,涉及到了跨MEC之間的切換,此時IP地址變化會影響終端業務的QoE(Quality of Experience),對于要求超低時延和高可靠性的應用是不可接受的。因此為了支持低時延應用的移動連續性,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網絡側:實時保證網絡連接的高可靠和IP會話的連續性,應用的移動性感知,實時和超精準的重定位,并能將網絡狀態信息開放出去;l應用側:上層應用平臺能夠做到在業務忍受的中斷時間范圍內完成應用層的業務遷移(例如XR業務通常需要應用平臺切換能夠做到20ms以內),采用無狀態設計做到應用和數據分離,數據獨立遷移,保證源和目的一致性,應用本地加載可降低有狀態的數據在跨MEC平臺遷移時的同步,降低對源和目的CPU一致性的要求;l應用和網絡協同:網絡感知應用的位置變化時通知應用平臺,通過應用平臺和網絡協同快速在目標MEC節點上分配新應用實例,實現新UPF錨點和目標應用的位置一致性;3GPP移動會話連續性探索

3GPP從網絡側角度出發,定義了三種SSC mode(Session and Service Continuity Mode)會話和服務連續模式。

lSSC mode1:始終保持PDU會話建立時的錨點UPF不變;lSSC mode2:網絡觸發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:網絡在釋放先前的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,滿足不了低時延業務需求。SSC mode2/3移動錨點變化的方式,終端IP隨錨點變化,業務鏈接存在拆鏈和重建的過程,業務連續性、可靠性難保證。因此,通常Voice/HTTPS加密類業務采用SSC mode1,需要移動性和低時延的業務則需要上層應用結合SSC mode2/3解決移動業務連續性。

此外,3GPP R16 uRLLC支持雙連接來構建高可靠低延遲網絡,冗余用戶面路徑機制,實現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性增強。通過端到端用戶面冗余方案,在應用層進行數據報文的復制和消除重復報文,相同的數據報文在兩個PDU會話間進行傳輸,基站利用雙連接或者CU/DU技術,將兩個PDU會話通過兩個不同基站實現冗余數據傳遞,滿足數據通信的高可靠性。

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業務連續性優化方案

車聯網是一種典型的MEC高速移動連續性業務,場景包括車路協同安全輔助、自動駕駛協同感知控制、交通管理等,移動性強、低時延、云邊協同和網絡高可靠是車聯網的核心。

表1:V2X場景和關鍵需求

對于這類在高速移動網絡中的低時延應用,除了下沉到MEC部署,還涉及多個MEC之間業務連接的連續性,應用實例跨MEC的快速實例化和狀態信息同步也至關重要。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節點,都是不可接受的。

中興通訊MEC業務連續性優化方案,通過網絡側和應用側之間的協同機制來加快和優化應用跨MEC的切換處理,以滿足低時延、空間無限移動的業務場景需求。上層應用側結合網絡側SSC mode2/3能力來解決移動性和低時延業務的連續性,并采用uRLLC雙連接特性保障高可靠。當高速、低時延的業務需要跨MEC切換時,網絡側實時感知并上報終端的位置、狀態等信息,應用平臺通過網絡側的信息提前在目標MEC上創建新的應用實例,并同步應用上下文信息,完成到目標MEC新的應用實例的切換。從而解決低時延、高速移動過程中因PDU會話錨點導致UE IP地址變化后上層業務連續性的問題。

圖2:MEC高速移動業務連續性解決方案

高可靠保障:結合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絡路徑,一條路徑上任意網絡節點故障,UE和DN間數據幀零丟失;

跨MEC快速實例化:支持承載容器化邊緣網元和IT業務,應用跨MEC切換時,能夠在目標MEC上快速分配新的應用,秒級實例化;

減少狀態信息的同步:提供PaaS公共組件,助力第三方應用無狀態設計,使上層應用更輕薄。無狀態邊緣應用的移動,不需要傳遞終端的狀態信息給目標的MEC應用實例;

高精度定位:精準的感知應用位置信息,基于AI的移動軌跡預測,并通過標準化接口開放網絡的實時狀態信息,包括無線網絡信息、位置信息、用戶信息等;

MEC和移動應用的融合MEC為應用提供輔助計算、數據存儲等支持,滿足實時交互的應用,對于應用平臺中心控制系統移至集中部署,進行統一調度和決策;

中興通訊攜手第三方應用和科研機構一同探索MEC業務的連續性,通過網絡側和應用側之間的協同處理機制,共同解決在移動過程中業務連續性問題,助力工業互聯、XR等場景實現對未來網絡高帶寬、低時延、高可靠、無限制空間移動的需求。

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寫得不太好

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