2022邊緣計(jì)算平臺(tái)創(chuàng)新行業(yè)新場(chǎng)景應(yīng)用

邊緣計(jì)算平臺(tái)創(chuàng)新行業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用202210月目錄概述 5背景及行業(yè)現(xiàn)狀 5中國(guó)聯(lián)通5GMEC演進(jìn)方向 6中國(guó)聯(lián)通邊緣計(jì)算平臺(tái)V3.0架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù) 8中國(guó)聯(lián)通邊緣計(jì)算平臺(tái)V3.0整體架構(gòu) 9邊緣異構(gòu)算力關(guān)鍵技術(shù) 10在邊緣虛擬機(jī)算力上的應(yīng)用 11Kube-OVN在邊緣虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用 12邊緣算力虛擬機(jī)存儲(chǔ)方案 13DPU/IPU在邊緣計(jì)算中的探索 15邊緣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化關(guān)鍵技術(shù) 16中國(guó)聯(lián)通邊緣計(jì)算平臺(tái)V3.0架構(gòu)升級(jí)帶來(lái)的變化 18中國(guó)聯(lián)通邊緣算網(wǎng)架構(gòu)助力創(chuàng)新實(shí)踐 20邊緣CDN創(chuàng)新實(shí)踐 20中國(guó)聯(lián)通基于MEC的CDN基本架構(gòu) 20CDN容器化技術(shù)路線 21容器化CDN產(chǎn)品實(shí)踐 23車聯(lián)網(wǎng)邊緣創(chuàng)新實(shí)踐 24中國(guó)聯(lián)通基于MEC的車聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu) 24車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景化產(chǎn)品介紹 25車聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景化產(chǎn)品實(shí)踐 27工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣創(chuàng)新實(shí)踐 29中國(guó)聯(lián)通基于MEC的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu) 29工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景化產(chǎn)品介紹 30工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景化產(chǎn)品實(shí)踐 31總結(jié)與展望 34PAGEPAGE10概述背景及行業(yè)現(xiàn)狀2022112“”用、產(chǎn)業(yè)等發(fā)展需求優(yōu)化數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局。加快實(shí)施“東數(shù)西算”工程，推進(jìn)云網(wǎng)協(xié)同發(fā)展，提升數(shù)據(jù)中心跨網(wǎng)絡(luò)、跨地域數(shù)據(jù)交互能5G5G5G“”“邊緣計(jì)算平臺(tái)”為核心，推進(jìn)“云網(wǎng)邊端業(yè)”產(chǎn)業(yè)協(xié)同，實(shí)施算網(wǎng)融合發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃，打造邊緣計(jì)算全場(chǎng)景、CDNCDN5G源在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)企業(yè)內(nèi)各層數(shù)據(jù)的縱向集成及實(shí)時(shí)高效處5GMEC演進(jìn)方向5GMECMP22017MWC世界MWC15202045G結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)推廣和業(yè)務(wù)應(yīng)用情況，平臺(tái)的建設(shè)和迭代秉承“源于標(biāo)v1.02020ETSIMEAOMEPMMEPIaaS三層對(duì)MECv2.0MEAO5GMECv3.0Kubernetes結(jié)合KubeVirtKube-OVN5G撐算網(wǎng)一體,網(wǎng)邊端業(yè)”靈活協(xié)同和網(wǎng)絡(luò)功能快速上線能力，更好地應(yīng)對(duì)邊緣場(chǎng)景v3.0架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)2020MEC計(jì)算平臺(tái)v3.0邊緣算力平臺(tái)虛擬化技術(shù)的演進(jìn)：隨著邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的不斷開(kāi)展和推進(jìn)，邊緣應(yīng)用對(duì)算力需求呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)，如圖形設(shè)計(jì)、AI類應(yīng)用需要能提供高算力的GPU密集型企業(yè)應(yīng)用需要輕量級(jí)且快速啟停的容器來(lái)承擔(dān)邊緣工作負(fù)載v2.0IaaS,邊緣組網(wǎng)設(shè)備虛擬化技術(shù)的演進(jìn)：邊緣業(yè)務(wù)正值大力推廣階段，對(duì)組網(wǎng)需求呈現(xiàn)快速部署和簡(jiǎn)易運(yùn)維趨勢(shì)。當(dāng)前MECSDNSDN“云”v3.0v3.0支撐“”邊緣算力：面向異構(gòu)算力網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)并進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。MECIaaSKubernetes統(tǒng)的適配，以及對(duì)CPU/GPUKubeVirtDPUDPU上的卸載，提高虛擬化性能，構(gòu)建低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)。邊緣組網(wǎng)SDN+NFV+Overlay基于云化資源構(gòu)建云化網(wǎng)關(guān)，以軟件的方式實(shí)現(xiàn)交換機(jī)、OverlaySDN/“”在上述MEC算力平臺(tái)和MEC組網(wǎng)升級(jí)下，形成了如下的MEC3.0整體架構(gòu)：圖2-1MEC3.0整體架構(gòu)邊緣異構(gòu)算力關(guān)鍵技術(shù)5GMECKubernetes結(jié)合KubeVirtKube-OVN1~N形式存器的算力在5G邊緣計(jì)算環(huán)境下共管共存成為急待解決的需求。KubeVirtRedHatKubeVirtKubeVirt技術(shù)棧以容器方式運(yùn)行虛擬機(jī)，利用Kubernetes的CRD（自定義資源VirtualMachineInstance（ImageRegistry（2-2KubeVirt技術(shù)棧架構(gòu)圖（KubeVirt官網(wǎng)）OpenStackLibvirtQemuvirt-launcherlibvirt一一virt-launcherpodKubernetesControllervirt-controllerpodvirt-controllervirt-apiserver發(fā)的作用等等；在每個(gè)工作負(fù)載節(jié)點(diǎn)即Node節(jié)點(diǎn)會(huì)有一個(gè)命名為virt-handlerPodNodevirt-launcher互NodePod與VirtualMachineInstancevirt-handler的libvirtdKube-OVN根據(jù)KubernetesKubernetesKube-OVNKubernetesCNI（5GOVSOVN作為集中的OVSSDN控制器的功能，實(shí)現(xiàn)5G邊緣計(jì)算平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)功能及編排功能。Kube-OVN2-3Kube-OVN將相同Namespace下PodvSwtich上，vSwitchvRouterVPCIP圖2-3Kube-OVN架構(gòu)圖（摘自靈雀云官網(wǎng)）IPIPOVS的VPCVPC5G邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)場(chǎng)景越來(lái)越豐富，對(duì)平臺(tái)的敏捷性、擴(kuò)展性和KubernetesPVCKubeVirtPVC在提升KubeVirt在虛擬機(jī)存儲(chǔ)的使用性能上，目前正在探討的后端存儲(chǔ)方案包括Rook-Ceph方案和OpenEBSMayastor：Rook-CephRook-CephOpenEBSOpenEBS（2-4）CAS()理展OpenEBSMayastorKubevirtVMKubevirtVM提供服務(wù)，滿足虛擬機(jī)熱遷移需求，支持應(yīng)用程序有狀態(tài)服務(wù)。OeEBSMyaor整合了存儲(chǔ)性能套件SP（利用NVMe-oF來(lái)提供一種低性能開(kāi)銷的存儲(chǔ)抽象，后續(xù)考慮將OpenEBSMayastor和CSAL()圖2-4OpenEBS分布式存儲(chǔ)架構(gòu)（摘自O(shè)penEBS官網(wǎng)）DPU/IPU中國(guó)聯(lián)通基于對(duì)邊緣算力平臺(tái)的算力資源優(yōu)化考慮，開(kāi)始了對(duì)DPU/IPUDPU/IPUCPUCPU在硬件選型方面SoC（ArmASIC）、FPGAASICDPU/IPUFPGADPU/IPUASIC的DPU/IPUSoCDPU/IPU在軟件生態(tài)方面IP（）CPUIPU/DPU使用SPDKP42-5”，“”SDKRPC圖2-5IPDK架構(gòu)圖（摘自英特爾IPDK官網(wǎng)）邊緣網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化關(guān)鍵技術(shù)CT業(yè)務(wù)功能已經(jīng)部署到VMMEC構(gòu)建基于NFVSDN+”的“”2021MECSDN“”2022AWS2-6所示。圖2-6邊緣節(jié)點(diǎn)云網(wǎng)絡(luò)平面架構(gòu)圖①N6Local②③④以O(shè)verlaySDNeBGP+BFDBFD圖2-7中國(guó)聯(lián)通云化網(wǎng)關(guān)架構(gòu)SDN云網(wǎng)邊端”v3.020229月，中國(guó)聯(lián)通通過(guò)支持Kubernetes+KubeVirt的SDN+NFV+Overlay7230%75%15%“中國(guó)聯(lián)通邊緣計(jì)算產(chǎn)品通過(guò)對(duì)多樣化邊緣應(yīng)用需求的廣泛支持，在工業(yè)制造、電力能源、醫(yī)療健康、智慧交通、能源礦山等重點(diǎn)行業(yè)快速商業(yè)擴(kuò)展，新增客戶500+，業(yè)務(wù)保持兩位數(shù)增長(zhǎng)，大幅提升5G網(wǎng)絡(luò)和邊緣計(jì)算商業(yè)價(jià)值。中國(guó)聯(lián)通邊緣算網(wǎng)架構(gòu)助力創(chuàng)新實(shí)踐邊緣CDN創(chuàng)新實(shí)踐MEC的CDN中國(guó)聯(lián)通邊緣CDN采用兩級(jí)部署架構(gòu)（如圖3-1），把來(lái)自遠(yuǎn)端的源服務(wù)數(shù)據(jù)緩存在靠近用戶的邊緣端，實(shí)現(xiàn)高吞吐和低延遲訪問(wèn)。CDN3-1CDN基本架構(gòu)圖邊緣CDN主要包含三個(gè)功能（如圖3-2）：XDPeXpressDataNginx（RAM圖3-2邊緣CDN功能架構(gòu)圖CDNCDN服務(wù)以裸金屬和虛擬機(jī)部署，帶來(lái)一些資源和性能問(wèn)題。CDN（CDN圖3-3容器化CDN功能架構(gòu)圖CDNPodKubernetesCDNCDNOperator提供CDN和現(xiàn)有的XDPCDNbcachePV（）4CiliumQoS，VPC4層負(fù)載eBPFKube-OVNCDNCDNSmartEdgeOpenOpenEBSLocalPV了LVMZFSHostpathCSI動(dòng)態(tài)創(chuàng)建容器化CDN容器化CDNCDN（3-4）。3-4CDN性能測(cè)試環(huán)境搭建通過(guò)驗(yàn)證，我們發(fā)現(xiàn)邊緣CDN容器化方案存在諸多優(yōu)勢(shì)：Kube-OVNKube-OVN集成的Cilium4OpenEBSbcacheKbeNIPOpenEBS通過(guò)OperatorKube-OVN多CNITelemetry（Prometheus、Grafana）車聯(lián)網(wǎng)邊緣創(chuàng)新實(shí)踐MECMECQoS5G能力，提供低時(shí)延、高可靠、彈性算力的邊緣計(jì)算環(huán)境，提出基于5G+C-V2X+MEC融合組網(wǎng)的“端-管-云”一體化車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)（如圖3-5）“的快圖3-5 “5G+C-V2X”車路協(xié)同融合組網(wǎng)方案架構(gòu)通過(guò)“端”、“管”、“云”實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知、數(shù)據(jù)融合計(jì)算和決策控制，從而提供安全、高效、便捷的智慧交通服務(wù)。其中：端側(cè)是OBURSU管側(cè)是“車路-人-云5GC-V2X及云側(cè)是“5GMEC的AIMEC邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，為業(yè)務(wù)平臺(tái)提供敏捷、安全的彈性算力支持。圖3-65G車路協(xié)同網(wǎng)絡(luò)能力服務(wù)平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維管理子系統(tǒng)5GRSURSUOBU5OTA715網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及能力調(diào)用子系統(tǒng)5GV2X22010MQTTRSU/OBU5GV2X-PC5RSRP、SINR、QoS融合業(yè)務(wù)使能子系統(tǒng)融合業(yè)務(wù)使能子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)在聯(lián)通MEC5GMEC5G/V2X20211217“5G5G圖3-7 “5G車路協(xié)同聯(lián)合測(cè)試研究中心”發(fā)布會(huì)5GMEC）（3-8）3.485G14RSU342127個(gè)CPE5G行業(yè)專網(wǎng)“5G4.53ms，0.2ms0圖3-8 “5G智能車路協(xié)同測(cè)試床現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試床依托“5G車路協(xié)同網(wǎng)絡(luò)能力服務(wù)平臺(tái)”實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及能力調(diào)用、邊緣AI融合使能業(yè)務(wù)服務(wù)，基于AI5GV2X103-9）。（a）車輛碰撞提醒 （b）車輛逆行提醒（c）限速提醒 （d）紅綠燈提醒圖3-9 “5G智能車路協(xié)同測(cè)試床業(yè)務(wù)場(chǎng)景測(cè)試工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣創(chuàng)新實(shí)踐MEC3-10OT和ICT圖3-10中國(guó)聯(lián)通工業(yè)邊緣計(jì)算平臺(tái)功能架構(gòu)圖目前，中國(guó)聯(lián)通積極響應(yīng)國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+智能制造”5GPLC平臺(tái)5GMEC5GMECPLCL1~L3層的PLCPLCPLCPLCPLC20PLCIEC61131-3DMP平臺(tái)MEC運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)5GOT+IT+CTMECMEC運(yùn)5G+AI用能力為工業(yè)SAAS中國(guó)聯(lián)通和合作汽車制造廠商共同打造5G智慧工廠（如圖3-5GOPC、Enternet、MODBUS5G5G+ARAR安裝指導(dǎo) 遠(yuǎn)程監(jiān)控系圖3-11汽車領(lǐng)域智慧工廠G+”如圖-1，5G5G+AGVORC5G+AR AGV調(diào)度 自動(dòng)化質(zhì)檢 巡檢AR指導(dǎo)圖3-12智能制造領(lǐng)域智慧工廠中國(guó)聯(lián)通協(xié)助合作伙伴在智能制造領(lǐng)域不斷探索前進(jìn)，通過(guò)MEC總結(jié)與展望”5GMEC99項(xiàng)（41），17