基于邊緣計算的接入網(wǎng)絡(luò)切片
2019/10/23 13:09:18點擊：
1、概述
邊緣計算主要是指在接近人、物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等多種功能的平臺，該平臺具有開放性特征，以較近的距離提供高質(zhì)量的邊緣智能化服務(wù)，滿足數(shù)字化在快速連接、數(shù)據(jù)改進、智能應(yīng)用及安全保護等需求。在3GPPR15中，以服務(wù)化架構(gòu)為基礎(chǔ)，5G協(xié)議能夠按照業(yè)務(wù)的基本需求提高其應(yīng)用的靈活性，從而建立相對完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。且確保MEC在場景形式中靈活布置，實現(xiàn)無線云、邊緣云和匯聚云的接入，滿足不同網(wǎng)絡(luò)運行過程中的需求。另外，MEC可挖掘數(shù)據(jù)信息，保證上下文信息感知及分析的質(zhì)量。且其可為第三方提供高質(zhì)量服務(wù)，加強網(wǎng)絡(luò)的智能化。
在5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可為運營商提供基于單一物理設(shè)施的多虛擬網(wǎng)絡(luò)運行服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)切片能夠滿足個性化的業(yè)務(wù)需求，順應(yīng)SLA的發(fā)展趨勢。以需求為基礎(chǔ)自動構(gòu)建彼此隔離的網(wǎng)絡(luò)實體。3GPP所定義的網(wǎng)絡(luò)切片管理功能主要由三部分內(nèi)容構(gòu)成，分別為通信業(yè)務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)切片管理和網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)管理。三者當(dāng)中，通信業(yè)務(wù)管理功能可確保業(yè)務(wù)需求到網(wǎng)絡(luò)需求映射的有效傳遞，且網(wǎng)絡(luò)切片管理功能也可編排切片，并將整片網(wǎng)絡(luò)切片的SLA分解為不同的切片子網(wǎng)絡(luò)的SLA。網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)絡(luò)管理功能可以滿足將SLA映射為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實例以及配置的基本需求，并為MANO傳遞指令，以MANO為基礎(chǔ)完成網(wǎng)絡(luò)資源編排，從而在與承載網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的配合中實現(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度功能。
2、基于邊緣計算的接入網(wǎng)絡(luò)切片
核心網(wǎng)絡(luò)切片中的邊緣計算表服務(wù)器設(shè)置的位置與客戶有一定的距離，因此時延會受到一定的影響，不能滿足低時延設(shè)備的運行要求。再者，多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要在核心網(wǎng)絡(luò)中處理，因此數(shù)據(jù)流量的規(guī)模較大，回傳鏈路需要承受較大的負(fù)荷，消耗了較多的帶寬。與垂直結(jié)構(gòu)切片相比，短距離數(shù)據(jù)傳輸共享無需較高的計算能力，用戶分布不是很廣，可應(yīng)用端到端的水平結(jié)構(gòu)切片。為此，本文提出在邊緣計算中接入網(wǎng)絡(luò)切片，以網(wǎng)絡(luò)邊緣計算、存儲和通信能力創(chuàng)設(shè)業(yè)務(wù)所在無線接入網(wǎng)絡(luò)中接入網(wǎng)絡(luò)切片，從而保證業(yè)務(wù)本地處理的質(zhì)量，減少核心網(wǎng)絡(luò)以及傳輸網(wǎng)絡(luò)的成本費用，有效控制時延問題。
在邊緣計算基礎(chǔ)上接入網(wǎng)絡(luò)切片邏輯架構(gòu)中，專業(yè)軟件所定義的接入網(wǎng)絡(luò)切片編排器主要的作用是供應(yīng)切片動態(tài)，對切片的資源進行有效管理。在架構(gòu)當(dāng)中利用信息感知及數(shù)據(jù)挖掘接入網(wǎng)切片編排器能夠獲得接入網(wǎng)的各類業(yè)務(wù)請求以及不同類型的網(wǎng)絡(luò)資源。接入網(wǎng)切片編排器可依據(jù)場景的基本需求和特征，生成接入網(wǎng)切片。確定切片實例后，編排器可結(jié)合實際為多個接入網(wǎng)切片實例分配資源，讓所有的切片均可實現(xiàn)實例化處理。切片運行中，切片需及時向接入網(wǎng)編排器發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，做好切片實例監(jiān)督和生命周期管理。
按照應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)類型來劃分，網(wǎng)絡(luò)切片主要分為滿足大連接需求的海量機器類通信（應(yīng)該是mMTC）、滿足超低時延需求的超可靠低時延通信（應(yīng)該是uRLLC），以及滿足大容量需求的增強移動寬帶（eMBB），三種網(wǎng)絡(luò)切片中，eMBB切片為了滿足大容量需求，其具有寬大頻譜的特征，同時具備干擾協(xié)調(diào)、多站協(xié)作及傳輸空口協(xié)議�；鶐卧˙BU）--？CU和DC來分析池可實現(xiàn)無線信號處理與資源管理，從而提供集中型大規(guī)模協(xié)同信號處理及資源管理增益；分布式無線遠(yuǎn)端射頻單元（RRH）--？5G稱AAU設(shè)置在距離用戶較近的位置，其可滿足熱點地區(qū)大規(guī)模數(shù)據(jù)的迅速傳輸需要。與BBU池共同通過鏈路連接的HPN？？可控制全網(wǎng)信息發(fā)布，為所有的用戶終端（UE）提供控制指令以及小區(qū)指定的參考信號，并為用戶提供基本比特速率無縫覆蓋服務(wù)，進而簡化轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，打破同步的約束。合理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點緩存能力可將邊緣計算作用于熱點區(qū)域容量的吸收上。如體育場觀眾多次下載相同內(nèi)容，加大了連接RRH與BBU池去程回路的負(fù)載，對此，可將高流行度文件提前緩存至體育場附近的邊緣節(jié)點當(dāng)中，讓用戶能夠直接獲取所需的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，不需要以BBU池為媒介集中緩存，從而降低BBU池的運行負(fù)荷。
mMTC和eMTC—應(yīng)該是eMBB?的網(wǎng)絡(luò)切片通常采用邊緣計算，mMTC編碼器生成切片編排時主要利用霧計算接入點（F-AP）中設(shè)置虛擬中繼網(wǎng)開關(guān)，從而實現(xiàn)虛擬無線回傳資源的配置。以F-AP控制為基礎(chǔ)，UE能夠自動組網(wǎng)形成簇，簇內(nèi)的多個節(jié)點所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠利用終端傳輸?shù)酱仡^位置，UE和F-AP均可為簇頭。以BBU池和F-AP為基礎(chǔ)，保證本地協(xié)作無線信號處理及協(xié)同無線資源管理的功能。
此外，由于網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的連接點數(shù)量較多，所以需提供多接入調(diào)度機制。mMTC節(jié)點的數(shù)據(jù)量不大，對時延的要求相對較低，所以可在mMTC切片的協(xié)議棧中配置低比特率和高時延容忍調(diào)制編碼等多種虛擬控控資源。為了滿足業(yè)務(wù)時延長的要求，在eMTC--??--(應(yīng)該是mMTC)切片中可結(jié)合實際配置D2D通信中需要的時頻資源，從而確保附近的UE可借助D2D或中繼模式直接通信。再者，緩存和計算處理能力對UE具有限制作用，因此可在業(yè)務(wù)分布區(qū)域當(dāng)中設(shè)置邊緣節(jié)點F-AP或MEC，從而實現(xiàn)eMTC--??應(yīng)該是mMTC管控等功能。
3、結(jié)語
綜上所述，5G邊緣計算和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是當(dāng)前移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的重要技術(shù)，該技術(shù)具有十分顯著的優(yōu)勢，故而在5G技術(shù)的發(fā)展中值得被廣泛應(yīng)用。
邊緣計算主要是指在接近人、物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等多種功能的平臺，該平臺具有開放性特征，以較近的距離提供高質(zhì)量的邊緣智能化服務(wù)，滿足數(shù)字化在快速連接、數(shù)據(jù)改進、智能應(yīng)用及安全保護等需求。在3GPPR15中，以服務(wù)化架構(gòu)為基礎(chǔ)，5G協(xié)議能夠按照業(yè)務(wù)的基本需求提高其應(yīng)用的靈活性，從而建立相對完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。且確保MEC在場景形式中靈活布置，實現(xiàn)無線云、邊緣云和匯聚云的接入，滿足不同網(wǎng)絡(luò)運行過程中的需求。另外，MEC可挖掘數(shù)據(jù)信息，保證上下文信息感知及分析的質(zhì)量。且其可為第三方提供高質(zhì)量服務(wù)，加強網(wǎng)絡(luò)的智能化。
在5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中，網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)可為運營商提供基于單一物理設(shè)施的多虛擬網(wǎng)絡(luò)運行服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)切片能夠滿足個性化的業(yè)務(wù)需求，順應(yīng)SLA的發(fā)展趨勢。以需求為基礎(chǔ)自動構(gòu)建彼此隔離的網(wǎng)絡(luò)實體。3GPP所定義的網(wǎng)絡(luò)切片管理功能主要由三部分內(nèi)容構(gòu)成，分別為通信業(yè)務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)切片管理和網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)管理。三者當(dāng)中，通信業(yè)務(wù)管理功能可確保業(yè)務(wù)需求到網(wǎng)絡(luò)需求映射的有效傳遞，且網(wǎng)絡(luò)切片管理功能也可編排切片，并將整片網(wǎng)絡(luò)切片的SLA分解為不同的切片子網(wǎng)絡(luò)的SLA。網(wǎng)絡(luò)切片子網(wǎng)絡(luò)管理功能可以滿足將SLA映射為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)實例以及配置的基本需求，并為MANO傳遞指令，以MANO為基礎(chǔ)完成網(wǎng)絡(luò)資源編排，從而在與承載網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的配合中實現(xiàn)承載網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度功能。
2、基于邊緣計算的接入網(wǎng)絡(luò)切片
核心網(wǎng)絡(luò)切片中的邊緣計算表服務(wù)器設(shè)置的位置與客戶有一定的距離，因此時延會受到一定的影響，不能滿足低時延設(shè)備的運行要求。再者，多種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要在核心網(wǎng)絡(luò)中處理，因此數(shù)據(jù)流量的規(guī)模較大，回傳鏈路需要承受較大的負(fù)荷，消耗了較多的帶寬。與垂直結(jié)構(gòu)切片相比，短距離數(shù)據(jù)傳輸共享無需較高的計算能力，用戶分布不是很廣，可應(yīng)用端到端的水平結(jié)構(gòu)切片。為此，本文提出在邊緣計算中接入網(wǎng)絡(luò)切片，以網(wǎng)絡(luò)邊緣計算、存儲和通信能力創(chuàng)設(shè)業(yè)務(wù)所在無線接入網(wǎng)絡(luò)中接入網(wǎng)絡(luò)切片，從而保證業(yè)務(wù)本地處理的質(zhì)量，減少核心網(wǎng)絡(luò)以及傳輸網(wǎng)絡(luò)的成本費用，有效控制時延問題。
在邊緣計算基礎(chǔ)上接入網(wǎng)絡(luò)切片邏輯架構(gòu)中，專業(yè)軟件所定義的接入網(wǎng)絡(luò)切片編排器主要的作用是供應(yīng)切片動態(tài)，對切片的資源進行有效管理。在架構(gòu)當(dāng)中利用信息感知及數(shù)據(jù)挖掘接入網(wǎng)切片編排器能夠獲得接入網(wǎng)的各類業(yè)務(wù)請求以及不同類型的網(wǎng)絡(luò)資源。接入網(wǎng)切片編排器可依據(jù)場景的基本需求和特征，生成接入網(wǎng)切片。確定切片實例后，編排器可結(jié)合實際為多個接入網(wǎng)切片實例分配資源，讓所有的切片均可實現(xiàn)實例化處理。切片運行中，切片需及時向接入網(wǎng)編排器發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)，做好切片實例監(jiān)督和生命周期管理。
按照應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)類型來劃分，網(wǎng)絡(luò)切片主要分為滿足大連接需求的海量機器類通信（應(yīng)該是mMTC）、滿足超低時延需求的超可靠低時延通信（應(yīng)該是uRLLC），以及滿足大容量需求的增強移動寬帶（eMBB），三種網(wǎng)絡(luò)切片中，eMBB切片為了滿足大容量需求，其具有寬大頻譜的特征，同時具備干擾協(xié)調(diào)、多站協(xié)作及傳輸空口協(xié)議�；鶐卧˙BU）--？CU和DC來分析池可實現(xiàn)無線信號處理與資源管理，從而提供集中型大規(guī)模協(xié)同信號處理及資源管理增益；分布式無線遠(yuǎn)端射頻單元（RRH）--？5G稱AAU設(shè)置在距離用戶較近的位置，其可滿足熱點地區(qū)大規(guī)模數(shù)據(jù)的迅速傳輸需要。與BBU池共同通過鏈路連接的HPN？？可控制全網(wǎng)信息發(fā)布，為所有的用戶終端（UE）提供控制指令以及小區(qū)指定的參考信號，并為用戶提供基本比特速率無縫覆蓋服務(wù)，進而簡化轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，打破同步的約束。合理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點緩存能力可將邊緣計算作用于熱點區(qū)域容量的吸收上。如體育場觀眾多次下載相同內(nèi)容，加大了連接RRH與BBU池去程回路的負(fù)載，對此，可將高流行度文件提前緩存至體育場附近的邊緣節(jié)點當(dāng)中，讓用戶能夠直接獲取所需的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，不需要以BBU池為媒介集中緩存，從而降低BBU池的運行負(fù)荷。
mMTC和eMTC—應(yīng)該是eMBB?的網(wǎng)絡(luò)切片通常采用邊緣計算，mMTC編碼器生成切片編排時主要利用霧計算接入點（F-AP）中設(shè)置虛擬中繼網(wǎng)開關(guān)，從而實現(xiàn)虛擬無線回傳資源的配置。以F-AP控制為基礎(chǔ)，UE能夠自動組網(wǎng)形成簇，簇內(nèi)的多個節(jié)點所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠利用終端傳輸?shù)酱仡^位置，UE和F-AP均可為簇頭。以BBU池和F-AP為基礎(chǔ)，保證本地協(xié)作無線信號處理及協(xié)同無線資源管理的功能。
此外，由于網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的連接點數(shù)量較多，所以需提供多接入調(diào)度機制。mMTC節(jié)點的數(shù)據(jù)量不大，對時延的要求相對較低，所以可在mMTC切片的協(xié)議棧中配置低比特率和高時延容忍調(diào)制編碼等多種虛擬控控資源。為了滿足業(yè)務(wù)時延長的要求，在eMTC--??--(應(yīng)該是mMTC)切片中可結(jié)合實際配置D2D通信中需要的時頻資源，從而確保附近的UE可借助D2D或中繼模式直接通信。再者，緩存和計算處理能力對UE具有限制作用，因此可在業(yè)務(wù)分布區(qū)域當(dāng)中設(shè)置邊緣節(jié)點F-AP或MEC，從而實現(xiàn)eMTC--??應(yīng)該是mMTC管控等功能。
3、結(jié)語
綜上所述，5G邊緣計算和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是當(dāng)前移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的重要技術(shù)，該技術(shù)具有十分顯著的優(yōu)勢，故而在5G技術(shù)的發(fā)展中值得被廣泛應(yīng)用。
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