基于邊緣計算的接入網絡切片
2019/10/23 13:09:18點擊：
1、概述
邊緣計算主要是指在接近人、物或數據源頭的網絡邊緣側實現網絡、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量的邊緣智能化服務，滿足數字化在快速連接、數據改進、智能應用及安全保護等需求。在3GPPR15中，以服務化架構為基礎，5G協議能夠按照業務的基本需求提高其應用的靈活性，從而建立相對完善的技術標準。且確保MEC在場景形式中靈活布置，實現無線云、邊緣云和匯聚云的接入，滿足不同網絡運行過程中的需求。另外，MEC可挖掘數據信息，保證上下文信息感知及分析的質量。且其可為第三方提供高質量服務，加強網絡的智能化。
在5G網絡的發展中，網絡切片技術可為運營商提供基于單一物理設施的多虛擬網絡運行服務。5G網絡切片能夠滿足個性化的業務需求，順應SLA的發展趨勢。以需求為基礎自動構建彼此隔離的網絡實體。3GPP所定義的網絡切片管理功能主要由三部分內容構成，分別為通信業務管理、網絡切片管理和網絡切片子網管理。三者當中，通信業務管理功能可確保業務需求到網絡需求映射的有效傳遞，且網絡切片管理功能也可編排切片，并將整片網絡切片的SLA分解為不同的切片子網絡的SLA。網絡切片子網絡管理功能可以滿足將SLA映射為網絡服務實例以及配置的基本需求，并為MANO傳遞指令，以MANO為基礎完成網絡資源編排，從而在與承載網絡管理系統的配合中實現承載網絡資源調度功能。
2、基于邊緣計算的接入網絡切片
核心網絡切片中的邊緣計算表服務器設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，不能滿足低時延設備的運行要求。再者，多種業務數據需要在核心網絡中處理，因此數據流量的規模較大，回傳鏈路需要承受較大的負荷，消耗了較多的帶寬。與垂直結構切片相比，短距離數據傳輸共享無需較高的計算能力，用戶分布不是很廣，可應用端到端的水平結構切片。為此，本文提出在邊緣計算中接入網絡切片，以網絡邊緣計算、存儲和通信能力創設業務所在無線接入網絡中接入網絡切片，從而保證業務本地處理的質量，減少核心網絡以及傳輸網絡的成本費用，有效控制時延問題。
在邊緣計算基礎上接入網絡切片邏輯架構中，專業軟件所定義的接入網絡切片編排器主要的作用是供應切片動態，對切片的資源進行有效管理。在架構當中利用信息感知及數據挖掘接入網切片編排器能夠獲得接入網的各類業務請求以及不同類型的網絡資源。接入網切片編排器可依據場景的基本需求和特征，生成接入網切片。確定切片實例后，編排器可結合實際為多個接入網切片實例分配資源，讓所有的切片均可實現實例化處理。切片運行中，切片需及時向接入網編排器發送監測數據，做好切片實例監督和生命周期管理。
按照應用場景的業務類型來劃分，網絡切片主要分為滿足大連接需求的海量機器類通信（應該是mMTC）、滿足超低時延需求的超可靠低時延通信（應該是uRLLC），以及滿足大容量需求的增強移動寬帶（eMBB），三種網絡切片中，eMBB切片為了滿足大容量需求，其具有寬大頻譜的特征，同時具備干擾協調、多站協作及傳輸空口協議。基帶單元（BBU）--？CU和DC來分析池可實現無線信號處理與資源管理，從而提供集中型大規模協同信號處理及資源管理增益；分布式無線遠端射頻單元（RRH）--？5G稱AAU設置在距離用戶較近的位置，其可滿足熱點地區大規模數據的迅速傳輸需要。與BBU池共同通過鏈路連接的HPN？？可控制全網信息發布，為所有的用戶終端（UE）提供控制指令以及小區指定的參考信號，并為用戶提供基本比特速率無縫覆蓋服務，進而簡化轉換的環節，打破同步的約束。合理應用網絡邊緣節點緩存能力可將邊緣計算作用于熱點區域容量的吸收上。如體育場觀眾多次下載相同內容，加大了連接RRH與BBU池去程回路的負載，對此，可將高流行度文件提前緩存至體育場附近的邊緣節點當中，讓用戶能夠直接獲取所需的業務數據，不需要以BBU池為媒介集中緩存，從而降低BBU池的運行負荷。
mMTC和eMTC—應該是eMBB?的網絡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）中設置虛擬中繼網開關，從而實現虛擬無線回傳資源的配置。以F-AP控制為基礎，UE能夠自動組網形成簇，簇內的多個節點所產生的數據能夠利用終端傳輸到簇頭位置，UE和F-AP均可為簇頭。以BBU池和F-AP為基礎，保證本地協作無線信號處理及協同無線資源管理的功能。
此外，由于網絡當中的連接點數量較多，所以需提供多接入調度機制。mMTC節點的數據量不大，對時延的要求相對較低，所以可在mMTC切片的協議棧中配置低比特率和高時延容忍調制編碼等多種虛擬控控資源。為了滿足業務時延長的要求，在eMTC--??--(應該是mMTC)切片中可結合實際配置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，因此可在業務分布區域當中設置邊緣節點F-AP或MEC，從而實現eMTC--??應該是mMTC管控等功能。
3、結語
綜上所述，5G邊緣計算和網絡切片技術是當前移動網絡發展中的重要技術，該技術具有十分顯著的優勢，故而在5G技術的發展中值得被廣泛應用。
邊緣計算主要是指在接近人、物或數據源頭的網絡邊緣側實現網絡、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量的邊緣智能化服務，滿足數字化在快速連接、數據改進、智能應用及安全保護等需求。在3GPPR15中，以服務化架構為基礎，5G協議能夠按照業務的基本需求提高其應用的靈活性，從而建立相對完善的技術標準。且確保MEC在場景形式中靈活布置，實現無線云、邊緣云和匯聚云的接入，滿足不同網絡運行過程中的需求。另外，MEC可挖掘數據信息，保證上下文信息感知及分析的質量。且其可為第三方提供高質量服務，加強網絡的智能化。
在5G網絡的發展中，網絡切片技術可為運營商提供基于單一物理設施的多虛擬網絡運行服務。5G網絡切片能夠滿足個性化的業務需求，順應SLA的發展趨勢。以需求為基礎自動構建彼此隔離的網絡實體。3GPP所定義的網絡切片管理功能主要由三部分內容構成，分別為通信業務管理、網絡切片管理和網絡切片子網管理。三者當中，通信業務管理功能可確保業務需求到網絡需求映射的有效傳遞，且網絡切片管理功能也可編排切片，并將整片網絡切片的SLA分解為不同的切片子網絡的SLA。網絡切片子網絡管理功能可以滿足將SLA映射為網絡服務實例以及配置的基本需求，并為MANO傳遞指令，以MANO為基礎完成網絡資源編排，從而在與承載網絡管理系統的配合中實現承載網絡資源調度功能。
2、基于邊緣計算的接入網絡切片
核心網絡切片中的邊緣計算表服務器設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，不能滿足低時延設備的運行要求。再者，多種業務數據需要在核心網絡中處理，因此數據流量的規模較大，回傳鏈路需要承受較大的負荷，消耗了較多的帶寬。與垂直結構切片相比，短距離數據傳輸共享無需較高的計算能力，用戶分布不是很廣，可應用端到端的水平結構切片。為此，本文提出在邊緣計算中接入網絡切片，以網絡邊緣計算、存儲和通信能力創設業務所在無線接入網絡中接入網絡切片，從而保證業務本地處理的質量，減少核心網絡以及傳輸網絡的成本費用，有效控制時延問題。
在邊緣計算基礎上接入網絡切片邏輯架構中，專業軟件所定義的接入網絡切片編排器主要的作用是供應切片動態，對切片的資源進行有效管理。在架構當中利用信息感知及數據挖掘接入網切片編排器能夠獲得接入網的各類業務請求以及不同類型的網絡資源。接入網切片編排器可依據場景的基本需求和特征，生成接入網切片。確定切片實例后，編排器可結合實際為多個接入網切片實例分配資源，讓所有的切片均可實現實例化處理。切片運行中，切片需及時向接入網編排器發送監測數據，做好切片實例監督和生命周期管理。
按照應用場景的業務類型來劃分，網絡切片主要分為滿足大連接需求的海量機器類通信（應該是mMTC）、滿足超低時延需求的超可靠低時延通信（應該是uRLLC），以及滿足大容量需求的增強移動寬帶（eMBB），三種網絡切片中，eMBB切片為了滿足大容量需求，其具有寬大頻譜的特征，同時具備干擾協調、多站協作及傳輸空口協議。基帶單元（BBU）--？CU和DC來分析池可實現無線信號處理與資源管理，從而提供集中型大規模協同信號處理及資源管理增益；分布式無線遠端射頻單元（RRH）--？5G稱AAU設置在距離用戶較近的位置，其可滿足熱點地區大規模數據的迅速傳輸需要。與BBU池共同通過鏈路連接的HPN？？可控制全網信息發布，為所有的用戶終端（UE）提供控制指令以及小區指定的參考信號，并為用戶提供基本比特速率無縫覆蓋服務，進而簡化轉換的環節，打破同步的約束。合理應用網絡邊緣節點緩存能力可將邊緣計算作用于熱點區域容量的吸收上。如體育場觀眾多次下載相同內容，加大了連接RRH與BBU池去程回路的負載，對此，可將高流行度文件提前緩存至體育場附近的邊緣節點當中，讓用戶能夠直接獲取所需的業務數據，不需要以BBU池為媒介集中緩存，從而降低BBU池的運行負荷。
mMTC和eMTC—應該是eMBB?的網絡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）中設置虛擬中繼網開關，從而實現虛擬無線回傳資源的配置。以F-AP控制為基礎，UE能夠自動組網形成簇，簇內的多個節點所產生的數據能夠利用終端傳輸到簇頭位置，UE和F-AP均可為簇頭。以BBU池和F-AP為基礎，保證本地協作無線信號處理及協同無線資源管理的功能。
此外，由于網絡當中的連接點數量較多，所以需提供多接入調度機制。mMTC節點的數據量不大，對時延的要求相對較低，所以可在mMTC切片的協議棧中配置低比特率和高時延容忍調制編碼等多種虛擬控控資源。為了滿足業務時延長的要求，在eMTC--??--(應該是mMTC)切片中可結合實際配置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，因此可在業務分布區域當中設置邊緣節點F-AP或MEC，從而實現eMTC--??應該是mMTC管控等功能。
3、結語
綜上所述，5G邊緣計算和網絡切片技術是當前移動網絡發展中的重要技術，該技術具有十分顯著的優勢，故而在5G技術的發展中值得被廣泛應用。
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