中興通訊MEC業(yè)務(wù)連續(xù)性優(yōu)化方案，滿足5G新應(yīng)用差異化的需求

5G萬物互聯(lián)，催生了眾多類似云XR、云游戲、V2X、無人機(jī)巡檢等新興應(yīng)用。這些低時延和高帶寬的業(yè)務(wù)要求數(shù)據(jù)能夠在本地消化，一跳入云和網(wǎng)，而傳統(tǒng)集中式的算力處理模式難以滿足5G新應(yīng)用差異化的需求。

MEC作為5G的核心技術(shù)之一，是云計算向邊緣的延伸，可以在接近數(shù)據(jù)側(cè)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(jié)合云邊協(xié)同顯著提升網(wǎng)絡(luò)效率、用戶體驗、降低響應(yīng)時延。隨著5G/IoT的成熟商用，MEC具備低時延、低成本、優(yōu)算力的特性，將成為新興的熱點技術(shù)，使能5G新商業(yè)。

MEC移動性難題

低時延高速移動性的業(yè)務(wù)，要求端到端的超低時延，還要求網(wǎng)絡(luò)通信具備高可靠性和可用性的特性。傳統(tǒng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識（包括身份標(biāo)識、位置標(biāo)識等）和IP綁定，在移動通信網(wǎng)絡(luò)中最直接的體現(xiàn)就是位置標(biāo)識和IP地址綁定，即終端所在的位置確定了對應(yīng)的IP地址。當(dāng)用戶從一個小區(qū)移動到另一個小區(qū)，涉及重定位和切換，移動錨點的變化對應(yīng)IP地址的改變，會對應(yīng)用時延和可靠性造成影響，應(yīng)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(dǎo)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(yè)務(wù)的連續(xù)性提供支持，當(dāng)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)中移動超出了當(dāng)前MEC服務(wù)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(yè)務(wù)的QoE（Quality of Experience），對于要求超低時延和高可靠性的應(yīng)用是不可接受的。因此為了支持低時延應(yīng)用的移動連續(xù)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(dá)到無縫水平：

l網(wǎng)絡(luò)側(cè)：實時保證網(wǎng)絡(luò)連接的高可靠和IP會話的連續(xù)性，應(yīng)用的移動性感知，實時和超精準(zhǔn)的重定位，并能將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息開放出去；l應(yīng)用側(cè)：上層應(yīng)用平臺能夠做到在業(yè)務(wù)忍受的中斷時間范圍內(nèi)完成應(yīng)用層的業(yè)務(wù)遷移（例如XR業(yè)務(wù)通常需要應(yīng)用平臺切換能夠做到20ms以內(nèi)），采用無狀態(tài)設(shè)計做到應(yīng)用和數(shù)據(jù)分離，數(shù)據(jù)獨立遷移，保證源和目的一致性，應(yīng)用本地加載可降低有狀態(tài)的數(shù)據(jù)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(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同：網(wǎng)絡(luò)感知應(yīng)用的位置變化時通知應(yīng)用平臺，通過應(yīng)用平臺和網(wǎng)絡(luò)協(xié)同快速在目標(biāo)MEC節(jié)點上分配新應(yīng)用實例，實現(xiàn)新UPF錨點和目標(biāo)應(yīng)用的位置一致性；3GPP移動會話連續(xù)性探索

3GPP從網(wǎng)絡(luò)側(cè)角度出發(fā)，定義了三種SSC mode（Session and Service Continuity Mode）會話和服務(wù)連續(xù)模式。

lSSC mode1：始終保持PDU會話建立時的錨點UPF不變；lSSC mode2：網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)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(wǎng)絡(luò)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(yè)務(wù)需求。SSC mode2/3移動錨點變化的方式，終端IP隨錨點變化，業(yè)務(wù)鏈接存在拆鏈和重建的過程，業(yè)務(wù)連續(xù)性、可靠性難保證。因此，通常Voice/HTTPS加密類業(yè)務(wù)采用SSC mode1，需要移動性和低時延的業(yè)務(wù)則需要上層應(yīng)用結(jié)合SSC mode2/3解決移動業(yè)務(wù)連續(xù)性。

此外，3GPP R16 uRLLC支持雙連接來構(gòu)建高可靠低延遲網(wǎng)絡(luò)，冗余用戶面路徑機(jī)制，實現(xiàn)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(xù)性增強(qiáng)。通過端到端用戶面冗余方案，在應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)報文的復(fù)制和消除重復(fù)報文，相同的數(shù)據(jù)報文在兩個PDU會話間進(jìn)行傳輸，基站利用雙連接或者CU/DU技術(shù)，將兩個PDU會話通過兩個不同基站實現(xiàn)冗余數(shù)據(jù)傳遞，滿足數(shù)據(jù)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(yè)務(wù)連續(xù)性優(yōu)化方案

車聯(lián)網(wǎng)是一種典型的MEC高速移動連續(xù)性業(yè)務(wù)，場景包括車路協(xié)同安全輔助、自動駕駛協(xié)同感知控制、交通管理等，移動性強(qiáng)、低時延、云邊協(xié)同和網(wǎng)絡(luò)高可靠是車聯(lián)網(wǎng)的核心。

表1：V2X場景和關(guān)鍵需求

對于這類在高速移動網(wǎng)絡(luò)中的低時延應(yīng)用，除了下沉到MEC部署，還涉及多個MEC之間業(yè)務(wù)連接的連續(xù)性，應(yīng)用實例跨MEC的快速實例化和狀態(tài)信息同步也至關(guān)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(jié)點，都是不可接受的。

中興通訊MEC業(yè)務(wù)連續(xù)性優(yōu)化方案，通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)和應(yīng)用側(cè)之間的協(xié)同機(jī)制來加快和優(yōu)化應(yīng)用跨MEC的切換處理，以滿足低時延、空間無限移動的業(yè)務(wù)場景需求。上層應(yīng)用側(cè)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)側(cè)SSC mode2/3能力來解決移動性和低時延業(yè)務(wù)的連續(xù)性，并采用uRLLC雙連接特性保障高可靠。當(dāng)高速、低時延的業(yè)務(wù)需要跨MEC切換時，網(wǎng)絡(luò)側(cè)實時感知并上報終端的位置、狀態(tài)等信息，應(yīng)用平臺通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)的信息提前在目標(biāo)MEC上創(chuàng)建新的應(yīng)用實例，并同步應(yīng)用上下文信息，完成到目標(biāo)MEC新的應(yīng)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(dǎo)致UE IP地址變化后上層業(yè)務(wù)連續(xù)性的問題。

圖2：MEC高速移動業(yè)務(wù)連續(xù)性解決方案

高可靠保障：結(jié)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(wǎng)絡(luò)路徑，一條路徑上任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點故障，UE和DN間數(shù)據(jù)幀零丟失；

跨MEC快速實例化：支持承載容器化邊緣網(wǎng)元和IT業(yè)務(wù)，應(yīng)用跨MEC切換時，能夠在目標(biāo)MEC上快速分配新的應(yīng)用，秒級實例化；

減少狀態(tài)信息的同步：提供PaaS公共組件，助力第三方應(yīng)用無狀態(tài)設(shè)計，使上層應(yīng)用更輕薄。無狀態(tài)邊緣應(yīng)用的移動，不需要傳遞終端的狀態(tài)信息給目標(biāo)的MEC應(yīng)用實例；

高精度定位：精準(zhǔn)的感知應(yīng)用位置信息，基于AI的移動軌跡預(yù)測，并通過標(biāo)準(zhǔn)化接口開放網(wǎng)絡(luò)的實時狀態(tài)信息，包括無線網(wǎng)絡(luò)信息、位置信息、用戶信息等；

MEC和移動應(yīng)用的融合：MEC為應(yīng)用提供輔助計算、數(shù)據(jù)存儲等支持，滿足實時交互的應(yīng)用，對于應(yīng)用平臺中心控制系統(tǒng)移至集中部署，進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和決策；

中興通訊攜手第三方應(yīng)用和科研機(jī)構(gòu)一同探索MEC業(yè)務(wù)的連續(xù)性，通過網(wǎng)絡(luò)側(cè)和應(yīng)用側(cè)之間的協(xié)同處理機(jī)制，共同解決在移動過程中業(yè)務(wù)連續(xù)性問題，助力工業(yè)互聯(lián)、XR等場景實現(xiàn)對未來網(wǎng)絡(luò)高帶寬、低時延、高可靠、無限制空間移動的需求。

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