邊緣計算背景下的5G增強技術(shù)與安全防護技術(shù)

靳宏堯，李敬義

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

5G網(wǎng)絡非常強大，其中網(wǎng)絡布局與外圍技術(shù)拓展衍生成為其不斷發(fā)展的關(guān)鍵點。例如，5G網(wǎng)絡在3GPP Re115初版標準中就能夠支持邊緣計算，與邊緣計算技術(shù)相互匹配實現(xiàn)版本技術(shù)強化。根據(jù)現(xiàn)有的Re117版本，希望深度研究邊緣計算技術(shù)在5G網(wǎng)絡中的增強過程，契合邊緣應用業(yè)務追求實現(xiàn)信息化開放，同時有效規(guī)范本地流量路由導向優(yōu)化，深度分析邊緣應用服務器中包含的各種技術(shù)模塊內(nèi)容，如遷移機制、發(fā)現(xiàn)機制、移動化邊緣計算標準動向技術(shù)機制等。簡言之，邊緣計算技術(shù)已經(jīng)全面融入5G承載網(wǎng)絡平臺，以助力5G增強技術(shù)與安全防護技術(shù)方面不斷發(fā)展。

1 邊緣計算技術(shù)

當前，我國存在CDN服務商邊緣節(jié)點部署相對分散的問題，指代的是同一位置的用戶之間依然存在較大距離。在5G承載網(wǎng)絡取代4G重新布局后，這一問題有望得到解決，因為新的CDN架構(gòu)中融入了移動邊緣計算技術(shù)聯(lián)合，可應對業(yè)務要求進行邊緣計算技術(shù)內(nèi)容的有效升級，且升級融合效果甚佳。

移動邊緣計算技術(shù)被稱為MEC（Mobile Edge Computing）。為了體現(xiàn)技術(shù)優(yōu)越性，該技術(shù)還升級提出了多接入邊緣計算技術(shù)。兩種技術(shù)都基于5G演進架構(gòu)設計展開，其移動接入網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務深度融合，是目前較為理想先進的技術(shù)類型。客觀上，該技術(shù)可有效節(jié)省帶寬資源，也能增加用戶體驗，為實現(xiàn)計算能力拓展合理化的移動邊緣節(jié)點。基于第三方應用集成，它還建立了一套移動邊緣入口服務技術(shù)體系，為隨后的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化提供了更多可能性。實際上，5G時代部署的初代CDN服務商已經(jīng)具備了邊緣計算技術(shù)優(yōu)勢。新技術(shù)在回源、部署、升級更新方面能夠?qū)崿F(xiàn)對技術(shù)內(nèi)容和核心資源效率的有效調(diào)整，同時能滿足適配性與后臺調(diào)度技術(shù)要求建立邊緣計算日志。軟件層面，它主要基于5G承載網(wǎng)絡配合物聯(lián)網(wǎng)定制軟件架構(gòu)，保證從回源層面上實現(xiàn)鏈路優(yōu)化，建立運營商分發(fā)通道，確保做到對回源體量的有效分流控制。整體上來，基于邊緣技術(shù)的5G承載網(wǎng)絡構(gòu)建是具有彈性的、自由開放性的、可靈活擴容的在線技術(shù)服務體系，目前甚至已經(jīng)建立了一套邊緣防護平臺體系，可實現(xiàn)對技相關(guān)數(shù)據(jù)技術(shù)內(nèi)容的安全有效保護，在深度屏蔽、清洗應用層攻擊與惡意流量方面非常到位，可實現(xiàn)對用戶的核心數(shù)據(jù)安全保障[1]。

2 基于5G技術(shù)的邊緣計算標準分析

早在2014年ETSI技術(shù)標準提出后，我國成立了移動邊緣計算規(guī)范工作小組，主要工作任務就是開展移動邊緣計算標準化工作，基于基本思想對云計算平臺移動核心網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù)內(nèi)容進行調(diào)整遷移，設計移動接入網(wǎng)邊緣內(nèi)容，并計算處理邊緣內(nèi)容，由此做到對某些邊緣存儲資源的彈性化利用。該標準化工作主要對5G承載網(wǎng)絡中的邊緣計算標準概念、內(nèi)容、需求、架構(gòu)、用例以及部署等進行確定，隨后深入研究技術(shù)內(nèi)容。需要明確，在邊緣計算標準MEC中，目前希望進一步定義、擴展“M”，確保其并不局限于M移動計入模式，而是更多涵蓋包括Wi-Fi接入、固定接入以及非3GPP接入模式。在移動邊緣計算過程中建立電信蜂窩網(wǎng)絡，確保移動邊緣計算概念真正實現(xiàn)有機轉(zhuǎn)化，而移動邊緣計算技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)化為多接入邊緣計算技術(shù)。

如今，5G承載網(wǎng)絡已經(jīng)可以支持邊緣計算所提出的會話管理架構(gòu)，更支持本地分流，這些都在Re115版本中有所體現(xiàn)。而在Re116版本中，則針對原有業(yè)務場景進行了有效改進，支持URLLC業(yè)務。目前，在Re117版本中則建立了邊緣計算特性增強項目，重點研究邊緣業(yè)務發(fā)現(xiàn)，合理應用遷移與高質(zhì)量網(wǎng)絡優(yōu)化邊緣計算效應，同時基于平臺提供的網(wǎng)絡信息內(nèi)容對邊緣計算技術(shù)體系中的諸多解決方案進行持續(xù)討論分析[2]。

3 基于5G技術(shù)的邊緣計算的增強技術(shù)與安全防護技術(shù)應用分析

在5G承載網(wǎng)絡技術(shù)支持下，邊緣計算技術(shù)應用會有所優(yōu)化，在增強技術(shù)與安全防護技術(shù)應用方面深入到位。

3.1 5G承載網(wǎng)絡背景下邊緣計算技術(shù)的架構(gòu)融合機制分析

在5G承載網(wǎng)絡背景下，邊緣計算技術(shù)的架構(gòu)融合機制建設已經(jīng)相當深入。它主要參考Re115、Re116和Re117標準設計邊緣計算架構(gòu)，同時凸顯架構(gòu)移動性、會話管理等多方面能力，結(jié)合5GC系統(tǒng)架構(gòu)設計架構(gòu)圖，同時融入ETSI邊緣計算平臺內(nèi)容，為5G網(wǎng)絡邊緣計算融合明確建立系統(tǒng)架構(gòu)，具體架構(gòu)組織體系如圖1所示。

結(jié)合圖1進行分析，建立ETSI規(guī)范與MEC邊緣計算系統(tǒng)非常必要，其中的5G邊緣計算內(nèi)容包括BOSS、NFVO系統(tǒng)等。它主要結(jié)合能力開放、安全、網(wǎng)絡支撐等建立技術(shù)組織模塊，實現(xiàn)對系統(tǒng)平臺的協(xié)同組織優(yōu)化。而基于UPF它可實現(xiàn)5G邊緣計算過程，凸顯數(shù)據(jù)邊緣計算高準確率、高強度，確保邊緣計算平臺系統(tǒng)應用滿足運行環(huán)境的諸多要求。具體來講，它結(jié)合應用場景需要建立平臺一體化部署機制，其中5G核心網(wǎng)絡依靠終端UPF，確保本地路由建立形成數(shù)據(jù)分流，保證5G本地分流滿足包括UL/CL在內(nèi)的多種技術(shù)要求。另外，在PCF本地數(shù)據(jù)應用方面，則專門為邊緣計算體系深度融合AF特殊形式，有效減少用戶業(yè)務交互端到端時延，保證5G移動網(wǎng)絡能夠與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務體系深度融為一體。同時，它希望為用戶提供更好的無線網(wǎng)絡交互體驗，始終為用戶提供網(wǎng)絡開放信息[3]。

圖1 基于5G承載網(wǎng)絡的邊緣計算技術(shù)融合架構(gòu)示意圖

從最新的Re117標準角度看，它希望基于多種邊緣應用部署場景優(yōu)化增強技術(shù)問題內(nèi)容，為5G承載網(wǎng)絡給出EAS多邊緣應用服務器內(nèi)容，確保網(wǎng)絡架構(gòu)假設到位。結(jié)合網(wǎng)絡中的分流UL、CL與BP技術(shù)要求，則可建立多種業(yè)務連續(xù)性模式狀態(tài)，以支持多邊緣計算環(huán)境建設，如圖2所示。

圖2 接入有UL/CL/BP的EAS 5G網(wǎng)絡示意圖

如圖2所示，基于EAS 5G承載網(wǎng)絡的邊緣計算增強技術(shù)應用豐富。它可圍繞分布式錨點進行5G承載網(wǎng)絡設計，建立PDU會話錨點，并在網(wǎng)絡中移動較遠位置建立本地站點。針對用戶PDU會話流量計算過程，還需要重新錨定移動長距離優(yōu)化內(nèi)容，保證在移動長距離過程中優(yōu)化應用程序，同時豐富流量路由內(nèi)容，以實現(xiàn)對分布式錨點增強技術(shù)的有效調(diào)整優(yōu)化。

在會話分流增強技術(shù)應用方面需要建立PDU會話機制，確保本地站點中至少保留一個PDU會話錨點，同時也要保證提供一個IP錨點，主要利用UL分類器對BP技術(shù)內(nèi)容進行整理分析。該過程中需要重新錨定本地PDU繪畫錨點，并進一步優(yōu)化用戶移動分流流量，以達到會話分流增強技術(shù)應用目標。而基于此所建立的多PDU會話優(yōu)化則希望保證中心PDU會話錨定到位，建立PDU會話映射關(guān)系，并利用URSP進行有效規(guī)劃與控制。

3.2 基于邊緣應用服務器EAS的增強發(fā)現(xiàn)機制

目前，5G承載網(wǎng)絡架構(gòu)支持多邊緣應用平臺和邊緣計算強化。例如，針對邊緣計算的無感知、有感知、應用無感知、應用有感知等體系可建立多種平臺服務端，為邊緣計算平臺提供更多差異化服務內(nèi)容。實際上，基于多邊緣計算環(huán)境還可優(yōu)化網(wǎng)絡運營商建設管理機制，實現(xiàn)對5G網(wǎng)絡平臺的多方控制（主要是第三方控制），實現(xiàn)增強技術(shù)優(yōu)化。在該增強技術(shù)應用中，可考慮持續(xù)接入多個PLMN平臺，并建立中心網(wǎng)絡連接，確保多種不同邊緣應用平臺場景技術(shù)應用到位。具體到5G承載網(wǎng)絡邊緣計算增強項目優(yōu)化應用方面，它主要提出以下兩方面關(guān)鍵技術(shù)問題。

一方面，在邊緣計算部署中，需要結(jié)合UE數(shù)據(jù)業(yè)務對不同站點的多個EAS服務器進行服務任務部署，保證承載業(yè)務內(nèi)容有效豐富。換言之，它需要建立單獨IP和多IP地址，確保UE業(yè)務流量傳輸?shù)轿弧Ｔ撨^程中主要結(jié)合服務器、業(yè)務時延、路由線路等優(yōu)化用戶體驗，保證邊緣應用程序服務器可代替?zhèn)鹘y(tǒng)舊邊緣應用程序服務器，實現(xiàn)5G承載網(wǎng)絡應用層的有效優(yōu)化，凸顯EAS增強發(fā)現(xiàn)機制優(yōu)勢價值。細致來講，可利用邊緣應用服務器EAS展開多種技術(shù)應用優(yōu)化：基于5G網(wǎng)絡構(gòu)建用戶平臺分析用戶平面數(shù)據(jù)變化，如移動事件數(shù)據(jù)分析、失敗事件觸發(fā)分析等；基于EAS的不可觸發(fā)事件分析，完全取決于UE業(yè)務容忍度展開，如果它能夠容忍服務器EAS更改，則可建立發(fā)現(xiàn)EAS體系，確保5G網(wǎng)絡技術(shù)研究應用到位。具體來講，它包括以下調(diào)整內(nèi)容：基于EAS服務器尋找發(fā)現(xiàn)新型的、適合的邊緣應用服務器；結(jié)合實際5G網(wǎng)絡需要建立感知或不感知邊緣主機環(huán)境，追求對應用服務器場景的有效優(yōu)化；應該思考基于不同信息環(huán)境優(yōu)化輔助發(fā)現(xiàn)機制，結(jié)合發(fā)現(xiàn)機制促進增強技術(shù)調(diào)整，為EAS服務器尋找額外的信息內(nèi)容。

另一方面，從增強技術(shù)優(yōu)化整體來看，它應該建立更好的、適用于所有邊緣主機的技術(shù)模型，結(jié)合解決方案重新優(yōu)化DNS體系，在充分考量業(yè)務內(nèi)容的同時建立EAS服務器新場景，持續(xù)強化發(fā)現(xiàn)機制內(nèi)容[4]。

3.3 基于邊緣應用服務器EAS的安全保護機制

基于邊緣應用服務器EAS建立安全保護機制十分必要，因為它分別引入了應用遷移、EAS重定向、業(yè)務連續(xù)性保障技術(shù)內(nèi)容，構(gòu)建了邊緣計算5G系統(tǒng)部署體系，深度考量UE移動性技術(shù)內(nèi)容，橫跨5G承載網(wǎng)絡系統(tǒng)建立移動通信技術(shù)體系，能夠?qū)崿F(xiàn)UE移動性的有效定向。如果UE位置發(fā)生任何變化，則需要通過網(wǎng)絡邊緣處理UE位置變化，并對應用服務器EAS重定向內(nèi)容、場景進行分析描述。在業(yè)務邊緣應用服務器改變過程中，需要結(jié)合服務器邊緣擁堵、停機狀態(tài)進行分析，建立相應的安全保護機制，同時假設服務器EAS IP地址已經(jīng)發(fā)生變化。

要結(jié)合5G承載網(wǎng)絡建立EAS服務器系統(tǒng)體系，確保訪問網(wǎng)絡信息與業(yè)務保證實現(xiàn)連續(xù)性優(yōu)化，建立公開交互信息平臺體系。這樣能夠有效調(diào)整5G承載網(wǎng)絡中的重要數(shù)據(jù)內(nèi)容，利用邊緣計算完成數(shù)據(jù)快速交換與傳輸、請求5G承載網(wǎng)絡監(jiān)聽QoS狀態(tài)信息以及接收QoS測量報告內(nèi)容等[5]。

4 結(jié) 論

目前，邊緣計算技術(shù)應用范圍廣、部署能力強，而面向邊緣計算機制的5G移動網(wǎng)絡標準也在持續(xù)推進完善。基于最新Re117標準的邊緣計算特性強化項目可深入發(fā)現(xiàn)、討論、解決相關(guān)技術(shù)方案問題，為邊緣計算體系的有效構(gòu)建創(chuàng)造了條件，使得5G移動承載網(wǎng)絡的未來發(fā)展更值得期待。