5G边缘计算将云计算和 5G 核心网带到了网络边缘，带来了新的流量模型和部署模型，5G 边缘计算网络不是 4G 移动承载网的简单升级，而是 4G网络的全新演绎，运营商 IP 网络面临来自 5G 边缘计算的四大新挑战。
以下节选自《边缘计算2.0：网络架构与技术体系》一书。
—— 正文 ——
▊ 5G 边缘计算网络不是 4G 移动承载网的简单升级
4G 核心网是集中部署模式，一般是一个省（或大区）部署一张 4G 核心网，所以 4G 移动承载网的流量模型是南北向为主，运营商也倾向于采用比较简单的接入网设计，如有运营商采用 L2（VPN）+L3（VPN）组网模式，即接入网采用相对简单的 L2VPN 网络。
5G 核心网是 CUPS 架构，控制面被集中部署，一般是一个省或一个大区部署一张网。而 UPF 是分布式部署的，一般一个城市或一个大区会部署一个锚点 UPF（Anchor UPF）和很多边缘计算 UPF。5G 边缘计算系统可以部署在运营商的边缘机房或企业园区的企业机房中（见下图）。5G UPF 在移动承载网上的分布式部署，改变了 4G 时代承载网的数据模型和承载方式，即流量从 4G 时代的集中式南北向模型，转变为 5G 时代的分布式多向模型。
在 4G 时代，4G 核心网网元间流量是在 IP 骨干网上，而不是在移动承载网上承载的；在 5G 时代，5G 核心网网元间流量随着 UPF 下移，移动承载网也需要承载 5G 核心网网元间流量。而且，5G 边缘计算经常下沉到接入层（如现场边缘计算），增加了对 5G 移动承载接入网的功能要求，具体的 UPF业务流需求分析见后面内容。5G 边缘计算网络需要一个功能更强大、支持企业业务的网络架构和方案，不是 4G 现有移动承载网架构通过简单带宽升级能达到的。
▊ 5G 边缘计算网络的四大新挑战
5G 边缘计算带来了新的应用场景和通信需求。5G 时代，运营商边缘计算网络主要面临以下四大新挑战。
1．现场边缘计算新场景
现场边缘计算（部署在企业园区）是 5G 边缘计算带来的一个新的应用场景，如图 4-4 所示。5G 边缘计算系统位于企业园区机房里面，一般由运营商代为建设和代为维护。企业借助 5G 边缘计算系统进行生产控制、远程监控、物流管理和智慧安防等生产活动。很多生产业务对延迟时间有严格要求，如远程塔吊控制信息流的端到端延迟要小于 18ms，即生产设备（塔吊等）通过无线基站、IP RAN 网络、5G 边缘计算系统到企业应用系统（远程控制）的端到端通信要保证低时延。对运营商网络的要求是，企业园区内的 5G 基站和 5G 边缘计算系统之间的网络，以及 5G 边缘计算系统到企业网的连接都要保证低时延。
另外，由于数据安全原因，企业重要的业务数据要求不能出园区，在边缘计算项目试点中，绝大多数企业都对运营商提出了这个要求。
现场边缘计算场景对运营商的接入网提出了新的挑战，需要接入网提供低延迟 SLA 和数据不出园区这两项保证。
2．5G 核心网下移
UPF 随边缘计算下移，带动 UPF 相关业务端口下移（如 N4、N6、N9、5GC OAM 等接口）到 5G 移动承载网。边缘计算系统中的 UPF 特点主要有以下几点。
- 通过 N4 控制接口从 5GC 的 SMF 接收控制信息。
- 通过 OAM 接口接收管理信息。
- N9 是 UPF 和 UPF 间的数据接口，可以是边缘计算 UPF 到锚点 UPF的数据接口，也可以是边缘计算 UPF 间的数据接口。
- N6 是 UPF 的 Internet 数据出口，到企业网或边缘计算系统内应用的数据都是从 N6 出来的，无线核心网到 Internet 的数据一般都是汇聚到一个统一出口，经过防火墙后传输到 Internet 端口。
- 边缘计算系统间业务数据流，可以通过 N6 或 N9 接口互通。通过 N6接口意味着和对方边缘计算系统的应用层互通；通过 N9 接口意味着和对方边缘计算系统的 UPF 互通。
4G 核心网集中部署在省骨干网以上，4G 核心网网元间接口是通过骨干网提供 VPN 来互通的，和 4G 移动承载网（IP RAN）没有关系。5G UPF业务接口对外可靠通信是 5G 边缘计算对移动承载网（IP RAN）的新要求。有些运营商采用 5GC 控制面集中到大区域的部署方案，这会导致一些业务接口（如 N4 和 5GC OAM 接口）通信需要跨越 IP RAN 和 IP 骨干网两个网段。
UPF 的大量分布式部署，以及 UPF 业务接口互通关系的复杂性，增加了5G 移动承载网的业务流量模型的复杂度和多点通信的网络覆盖范围（基本上是全网范围覆盖）。在 4G 时代，L2+L3 网络设计的初衷是在汇聚层以上提供多点通信能力，这种网络架构不能满足 5G 边缘计算的通信需求。同时，一些业务接口有传输延迟的要求，如 N6、N9 这样的数据接口，这需要 5G 边缘计算承载网提供 SLA 保证。
5G 核心网下移使无线核心网承载从骨干网延伸到 IP RAN 上，一直到 IP RAN 的接入网，对运营商 5G 边缘计算网络提出了支持复杂的多点通信和SLA 保证的新挑战，如下图所示。
3．云边协同通信
5G 边缘计算系统包括下沉的 5G 核心网网元 UPF，和（云）边缘计算应用。5G 边缘计算系统的 UPF 需要与中心云里 5G 核心网的控制面及管理应用系统通信，如前面所述。部署在 5G 边缘计算中的应用，有的是中心云计算（运营商中心云、OTT 中心云等）的一部分，有的需要和企业应用系统（云）或其他边缘计算应用系统（云）协作，搭建一个完整的业务应用（见下图）。这些通信连接有些按需实时建立，有些有 SLA 保证要求。
这些通信需求是 5G 边缘计算下移带来的新需求，这对运营商网络提出了支持边云协同和边边协同通信的新挑战。
4．边缘计算的无缝 FMC 业务
边缘计算系统连接的设备和应用系统接入方式是多种多样的，可以是 5G接入，也可以是固网接入（包括 xPON、专线、WiFi 等），通信目标是连接所有相关应用部件，共同提供一个完整的边缘计算应用，即提供无缝连接的FMC（固移融合）业务应用（见下图）。
这样，5G 边缘计算的接入网就可能包括移动承载网和固定承载网，需要连接两个城域网网络平面。同时，5G 边缘计算系统和中心云（5GC、运营商云、第三方云）及相关业务云（可能部署在固网 MAN 上）间的通信，有些通过移动承载网、有些通过固定承载网。5G 边缘计算网络不局限于移动承载网，网络连接可能涉及移动承载和固网承载两个城域网平面，以及IP 骨干网。
5G 边缘计算对网络 FMC 通信提出了新挑战，特别对于拥有移动承载城域网和固定承载城域网双平面的运营商，在网络架构和网络互通方面都提出了新的挑战。目前，中国三大运营商（中国移动、中国联通和中国电信）都有两个城域网平面。
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▊《边缘计算2.0：网络架构与技术体系》
雷波 等 著
这是一本由国内当前首先成立的边缘计算组织——边缘计算产业联盟（ECC）和运营商边缘计算网络技术编委会官方组织整理出版，讲述边缘计算网络架构与体系的图书。
边缘计算，是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的一个分布式开放平台，其业务本质是云计算在数据中心之外汇聚节点的延伸和演进，主要包括云边缘、边缘云和边缘网关三类落地形态。
《边缘计算2.0：网络架构与技术体系》分为7章。第1～2章介绍边缘计算的技术体系和网络体系中的ECA、ECN等典型特征；第3～4章介绍边缘计算网络关键技术和5G边缘计算网络的体系架构；第5～6章介绍边缘计算场景和网络场景；第7章介绍边缘计算的未来发展及技术展望。
全书条理清晰，针对性强，不仅适用于想了解边缘计算、边缘计算网络的用户，也适用于从事边缘计算的人员，更适用于高校相关专业的师生。
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