黃倩 黃蓉

摘要：分析5G共建共享后邊緣云共享對邊緣云建設的可能影響。基于接入網(wǎng)共享和異網(wǎng)漫游兩種5G共建共享主流策略，介紹5G非獨立組網(wǎng)（NSA）/獨立組網(wǎng)（SA）下邊緣云的組網(wǎng)架構，以及承建方與共享方運營商用戶在不同情況下訪問共享邊緣云的方式，并從用戶身份鑒權、計費方式、服務質(zhì)量（QoS）策略等方面剖析相應的網(wǎng)絡能力要求。

關鍵詞：5G；SA；NSA；共建共享；邊緣云共享

Abstract： The possible impact of edge cloud sharing on edge cloud construction after 5G coconstruction and sharing is anlalyzed. Based on the two mainstream 5G co-construction and sharing strategies of access network sharing and off-network roaming， the network architecture of edge cloud under 5G non-standalone （NSA） / standalone （SA）， as well as the ways for users of the contractor and the sharing operator to access the shared edge cloud under different circumstances is introduced. Besides， the corresponding network capability requirements from the aspects of user authentication， billing method， and quality of service（QoS） strategy are also analyzed.

Keywords： 5G； SA； NSA； co-construction and sharing； edge cloud sharing

在5G牌照發(fā)放以后，運營商緊鑼密鼓地推進5G網(wǎng)絡建設。為降低網(wǎng)絡建設和運維成本，提升網(wǎng)絡效益和資產(chǎn)運營效率，運營商將共同承建5G網(wǎng)絡。運營商在某個信號覆蓋區(qū)域內(nèi)，可以允許其他用戶進行5G接入。5G共建共享的方式可快速形成5G服務能力。其中，作為5G網(wǎng)絡的重要組成部分，邊緣云通常被部署在運營商基站接入側、匯聚機房或更高層級的區(qū)域數(shù)據(jù)中心。在5G共建共享后，某一區(qū)域內(nèi)可能只存在一家運營商基站接入。這種部署僅能滿足5G一般業(yè)務的需求，當面臨訪問邊緣云平臺或本地分流等場景時，還存在一些不足。

這里，我們提出兩種假設。（1）假設5G共建共享，邊緣云不共享。首先，承建方擁有5G基站和機房資源，可同步部署邊緣云擴展業(yè)務。然而，共享方只能共享使用承建方的5G基站。是否在基站側部署邊緣云與基站互通，目前仍無法確定。其次，如果邊緣云不共享，那么業(yè)務流將依賴承載網(wǎng)進行互通。在哪一層級實現(xiàn)互通與邊緣云實際部署的位置有關。不同層級承載網(wǎng)互通的難度和成本均不相同。最后，邊緣云的相關平臺能力的實現(xiàn)，如業(yè)務分流、無線信息開放等，是否會受到5G共享的影響，尚未明確。（2）假設5G共建共享，邊緣云也共享。這種情況勢必會對邊緣云相關技術和策略產(chǎn)生影響。

本文中，我們重點討論在第2種假設情形下，5G共建共享網(wǎng)絡策略、邊緣云組網(wǎng)架構、邊緣云共享對共享方和承建方用戶訪問移動邊緣計算（MEC）方式的影響和存在的問題，并從用戶身份鑒權、計費方式、服務質(zhì)量（QoS）策略等方面剖析相應的網(wǎng)絡能力要求。

1 5G共建共享網(wǎng)絡策略

5G非獨立組網(wǎng)（NSA）/獨立組網(wǎng)（SA）下的網(wǎng)絡共建共享存在兩種方式：接入網(wǎng)共享和異網(wǎng)漫游。這兩種方式也是主流共建共享方案，具有較強的實際指導意義。

1.1 接入網(wǎng)共享

5G NSA下的接入網(wǎng)共享方案是指，運營商A和運營商B共享接入網(wǎng)，雙方的運營商用戶均可接入共享基站，并且各自接入核心網(wǎng)，如圖1所示。為使不同運營商用戶接入各自的核心網(wǎng)，承載網(wǎng)需要被共享，即在承載網(wǎng)的某層實現(xiàn)東西向互通。從用戶體驗來講，這基本等同于自建網(wǎng)絡。在接入網(wǎng)共享方案中，由于NSA架構仍然需要4G作為錨點站，以實現(xiàn)控制面和用戶面的信令傳輸，因此，4G和5G基站均共享。

1.2 異網(wǎng)漫游

5G NSA異網(wǎng)漫游方案是指，5G基站僅接入承建方核心網(wǎng)，雙方核心網(wǎng)對接互通，如圖2所示。在異網(wǎng)漫游方案中，運營商A和運營商B的用戶均接入共享接入網(wǎng)。然而，非承建方用戶需經(jīng)過建設方核心網(wǎng)，并通過漫游方式訪問核心網(wǎng)。這就像用戶通過國際漫游的方式來享受5G服務一樣。在異網(wǎng)漫游方案中，由于NSA架構仍然需要4G作為錨點站，以實現(xiàn)控制面和用戶面的信令傳輸，因此，4G和5G基站也均共享。

在5G SA架構下，共享方案也分為基站共享和異網(wǎng)漫游方案。相比于5G NSA下的兩種共建共享方案，它們的總體架構相同，唯一的區(qū)別在于：由于5G SA共享方案不需要將4G作為錨點站，因此，僅需要所有的5G基站共享建設，運營商各自的4G基站無須共享。

實際上，基于建設成本和業(yè)務開展的綜合考慮，目前中國運營商采用接入網(wǎng)共享方案。

1.3邊緣云組網(wǎng)架構

1.3.1 5G NSA MEC組網(wǎng)架構

如圖3所示，NSA下MEC邊緣云的部署位置與4G相同，即依然串接在S1-U接口上，并在核心分組網(wǎng)（EPC）和新空口（NR）之間。MEC邊緣云部署可以是分流+業(yè)務服務器分開部署，也可以是一體化部署，以實現(xiàn)計費等功能。

1.3.2 5G SA MEC組網(wǎng)架構

5G網(wǎng)絡架構下，MEC邊緣云平臺一般以虛擬化的形式部署，如圖4所示。MEC與網(wǎng)絡功能虛擬化（NFV）技術相融合，可以實現(xiàn)按需調(diào)用和靈活部署。MEC邊緣云部署位置在用戶面功能（UPF）后面。因此我們可以根據(jù)UPF位置和業(yè)務要求來部署 MEC邊緣云。在5G SA中，UPF和MEC平臺（MEP）將作為兩個部分各自部署對接。

2 對邊緣云建設影響

2.1 訪問邊緣云方式

在5G共建共享后，某一區(qū)域內(nèi)可能只存在一家運營商的基站接入。此時，邊緣云的訪問方式是一個亟待解決的問題。假設在共建共享后，邊緣云也共享，其中MEC邊緣云由運營商A建設，并且存在3類用戶訪問該邊緣云的方式。

以下內(nèi)容僅為預研使用，實際內(nèi)容以建設為準。

2.1.1 在A運營商基站接入的A用戶

這種情況下，用戶可直接通過光纖直連鏈路訪問MEC邊緣云。這是目前運營商建設和訪問MEC邊緣云最基本的方式。

2.1.2 在B運營商基站接入的A用戶

此時需要考慮建立不同的互通雙跨機制。5G NSA可能存在如下幾種方式[4]：

（1）MEC雙跨。如圖5所示，如果運營商A用戶訪問MEC邊緣云，則需要通過運營商B的基站接入。當流量來到運營商B的MCE（承擔多個VPN實例的CE）/CE（用戶端路由器邊緣）層時，由于運營商B的MCE/ CE層同運營商A的MEC邊緣云實現(xiàn)了雙跨，因此，在運營商B的5G覆蓋下的運營商A用戶，可以直接訪問運營商A的邊緣云，也可以被分流至本地網(wǎng)。

（2）基站雙跨。如圖6所示，運營商B的基站，通過光纖直連的方式，與運營商A的CE設備相連，然后再復用運營商A的CE設備與MCE或A設備的連接鏈路，實現(xiàn)對MEC邊緣云的訪問和本地分流。

（3）傳輸互通。如圖7所示，運營商A和運營商B的MCE/CE傳輸設備進行互通。所有訪問運營商A的MEC邊緣云的流量均通過運營商A的傳輸設備。這種方式需要將運營商A和運營商B的綜合接入機房或匯聚機房的傳輸設備打通。

5G SA可能存在UPF雙跨、基站雙跨、傳輸互通等方式[4]。其中，基站雙跨、傳輸互通方式與5G NSA類似。這里我們將重點討論UPF雙跨。

運營商A用戶如果訪問MEC邊緣云，則需要通過運營商B基站完成接入。當流量來到運營商B的MCE/CE層時，由于運營商B的MCE/CE層與運營商A的UPF實現(xiàn)了雙跨，流量會先通過光纖直連的方式同UPF相連，再復用UPF到邊緣云的連接，如圖8所示。

2.1.3 在A運營商基站接入的B用戶

運營商B的用戶直接訪問運營商A的MEC邊緣云，可實現(xiàn)本地分流和使用邊緣云平臺等功能。對于這種情況，有3點需要明確：（1）運營商B接入的用戶是否能夠?qū)ぶ返竭\營商A的MEC邊緣云設備；（2）運營商A的邊緣云能夠?qū)\營商B接入的用戶進行分流，并能進行無差別的IP五元組或域名系統(tǒng)（DNS）解析分流；（3）運營商A的邊緣云平臺應該能夠?qū)\營商B用戶進行鑒權和注冊，以確保該用戶為合法用戶[5-7]。

總之，對于運營商A而言，雙跨的方案可以實現(xiàn)承建區(qū)域和共享區(qū)域內(nèi)自身用戶的接入。對于運營商B而言，共享方區(qū)域的用戶可直接訪問承建方MEC邊緣云，以盡可能避免流量繞經(jīng)的問題。但雙方運營商之間需要討論合作分成的問題。

2.2 存在的問題

（1）MEC雙跨存在交換機路由策略控制困難的問題。一方面，哪些用戶需要接入MEC，哪些用戶不需要接入，都要進行路由策略的控制；另一方面，由于MEC雙跨涉及的互通位置在運營商承載的接入層，場景位置太低，雖然在技術上實現(xiàn)沒有問題，但是實際施工較為困難。

（2）對于基站雙跨來說，基站部署的位置多樣化，數(shù)量較多，分布也比較廣，需要打通的鏈路和環(huán)節(jié)也較多。

（3）在傳輸互通方面，互通層級的提高可以減少互通接口數(shù)量。雖然傳輸以上互通可以減少跟基站的連接，使接口數(shù)大大減少，但是互通傳輸位置的變高會導致流量繞經(jīng)。

3 對網(wǎng)絡能力的要求

3.1 用戶身份鑒權

由于MEC邊緣云會對第三方應用的身份進行認證，因此只有經(jīng)過授權的第三方應用發(fā)出的應用程序接口（API）請求，才會被MEC平臺接納，并被轉(zhuǎn)發(fā)到MEC內(nèi)部的服務中去。經(jīng)過授權的MEC應用實例，可根據(jù)用戶身份激活或者去激活與之關聯(lián)的配置規(guī)則。利用身份識別服務，第三方應用可將外部應用標識映射為用戶在移動網(wǎng)絡內(nèi)部的標識，并實現(xiàn)面向特定用戶的數(shù)據(jù)操作。因此，在5G MEC邊緣云共享中，運營商的MEC邊緣云平臺需要對雙方運營商的用戶都進行身份注冊和鑒權，以保證雙方用戶可接入共享平臺[8]。

3.2計費方式

5G共建共享下MEC的計費主要包括兩個方面：

（1）邊緣側消耗的網(wǎng)絡流量

5G NSA下，由于承建方的MEC邊緣云平臺可能同時接受承建方和共享方兩類用戶，因此，MEC平臺需要對不同運營商的用戶進行區(qū)分。對此，可以在承建方MEC邊緣云生成話單，即采取承建方計費方式。為解決流量區(qū)分困難的問題，可考慮采用包月方式。此外，在共享方接入承建方MEC邊緣云平臺之前，設置流量網(wǎng)關，將有助于對整體進入承建方的流量進行統(tǒng)計[8]。

5G SA下，流量統(tǒng)計和計費均由UPF、切片選擇功能（NSSF）來完成，并形成話單，無須打通計費網(wǎng)關（CG）。另外，UPF還需要對不同運營商用戶進行區(qū)分，并進行流量統(tǒng)計，以生成話單和其他計費詳情。

（2）用戶向邊緣云請求的云資源

MEC邊緣云資源的計費相對簡單。例如，可以依據(jù)一定的物理資源分配、虛擬機或容器數(shù)量、API調(diào)用次數(shù)、使能平臺能力次數(shù)等，并按照用戶級進行計費。如果雙方運營商用戶具有相同的等級計費，則無須修改。如果計費方式有差異，則MEC平臺應首先識別來自運營商的用戶，然后再使用計費的模板進行計費[9-10]。

3.3 QoS策略方式

在5G共建共享中，NSA架構以承載的形式進行QoS保障。對于SA架構，由于存在共享的可能，因此，UPF在雙方運營商網(wǎng)絡架構中需要同時進行質(zhì)量保證。對于OTT（指互聯(lián)網(wǎng)公司越過運營商）的切片組業(yè)務，我們建議根據(jù)本身簽約信息來選擇對應的AMF，并由各自運營商來完成QoS的差異化保障。共建共享運營商之間應事先商定好一致的QoS保障策略，以獲得更好的協(xié)同保障效果。

4 結束語

本文中，我們以5G NSA架構為例進行說明。對于部署在綜合接入機房以上位置的MEC分流網(wǎng)關和MEP平臺，我們建議各家獨立部署。MEP平臺位于MEC分流網(wǎng)關之后，不受共建共享影響。承載網(wǎng)互通位置決定用戶訪問MEP業(yè)務流量的走向?；ネㄎ恢迷礁?，流量迂回就越大，對MEC業(yè)務、本地化業(yè)務、低時延業(yè)務的影響也就越大。然而，對于綜合接入機房來說，在基站側部署的MEC業(yè)務，可共用MEC分流網(wǎng)關。將共享方MEP平臺部署至承建方基站機房內(nèi)的商務模式需要做進一步討論。此外，在共建共享的背景下，為解決用戶訪問共享邊緣云方式變化帶來的影響，除了要考慮組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡能力保障外，還需要考慮交換機、UPF等網(wǎng)絡設備。

致謝

本研究得到中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司研究院王友祥博士、陳杲博士的幫助，謹致謝意！

參考文獻

[1] 3GPP. System architecture for the 5G system： 3GPP TR 23.501 [S]. 2019

[2] 3GPP. Network sharing： architecture and functional description： 3GPP TR 23.251 [S]. 2015

[3] ETSI. Mobile edge computing （MEC）： framework and reference architecture： ETSI GS MEC003 [S]. 2019

[4] 黃倩. 5G共享邊緣云技術研究： GB/T B04-2021 [S]. 北京： 中華人民共和國工業(yè)和信息化部， 2021

[5] ETSI. Mobile edge computing （MEC）： general principles for mobile edge service APIs： ETSI GS MEC009 [S]. 2017

[6] ETSI. Mobile edge computing （MEC）： mobile edge management； part 2： application lifecycle， rules and requirements management： ETSI GS MEC010-2 [S]. 2017

[7] ETSI. Mobile edge computing （MEC）： mobile edge platform application enablement： ETSI GS MEC010-1 [S]. 2017

[8] ETSI. Mobile edge computing （MEC）： bandwidth management API： ETSI GS MEC015 [S]. 2017

[9] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局， 中國國家標準化管理委員會. 信息技術 云計算 參考架構： GB/T 32399—2015 [S]. 北京： 中國標準出版社， 2017

[10] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會. 信息技術 云計算概覽與詞匯： GB/T 32400—2015 [S]. 北京： 中國標準出版社， 2017

作者簡介

黃倩，中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司研究院工程師；主要從事邊緣計算、開源技術、5G標準化研究、5G垂直行業(yè)咨詢等工作。

黃蓉，中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司研究院高級工程師；主要從事白盒基站、邊緣計算的研究。