来源:中国电信5G定制网产品手册(2020年11月)
版本说明:
- 2021年11月4日初稿。网络能力(N)产品化比较清晰。边缘智能(I)、云边协同(C)、应用随选(E)还需要了解实际情况。
文章目录
- 1 5G定制网总体认识
- 2 5G定制网三种服务模式
- 2.1 致远模式—广域优先、成本最低
- 2.2 比邻模式—超低时延、数据自主
- 2.3 如翼模式—完全定制、成本最高
- 3 产品和能力组件NICES
- 3.1 定制“网络”的能力(已全部产品化)
- 3.2 定制边缘的能力(也就是MEC的能力,尚未产品化)
- 3.2.1 MEC提供的5G网络能力(网络即服务NaaS)
- 3.2.2 MEC提供的业务/应用/服务能力(应用即服务SaaS)
- 3.2.3 MEC提供的平台能力(平台即服务PaaS)
- 3.2.4 MEC产品化
- 3.2.5 MEC部署方案
- 3.3 云边协同(定制)
- 3.4 应用随选(产品化+定制开发)
- 3.5 服务保障(传统电信服务包装升级再出发)
- 4 安全保障
1 5G定制网总体认识
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对5G网络的认识:5G是新一代移动通信网,具有大带宽、低时延、广连接三大特点,未来是一个万物感知(各种传感器上传数据)、万物互联、万物智联(云计算+大数据+AI)的世界。
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对5G和4G进行比较:4G是给人用的,5G不是给人用的!
(1)4G带宽够用了,5G带宽2Gbps我根本用不上!——多路高清视频监控回传用得着。
(2)超低时延没关系,不影响我看视频。——自动驾驶、工业控制等等要求毫秒级控制。
(3)每人都能上网,这连接不是挺广的嘛?!——体育馆人多密集的时候呢?无人机编队等单位面积设备数量巨大的时候4G完全不够用!
- 对5G定制网的认识:中国电信5G定制网不仅是一张通信网络,更是“网边云用服”五位一体综合解决方案:
(1)网络定制:提供网络切片、边缘计算、独立定制等三类网络方案,分别对应致远、比邻和如翼三种网络服务模式;
(2)边缘智能:靠近用户的边缘计算,提供智能化的应用;
(3)云边协同:中心云和边缘云、公有云和私有云等多云之间,统一管理、协同提供应用服务;
(4)应用随选:提供多种原子能力应用,以及软件定制开发等服务等;
(5)综合服务:将电信传统的规划、建设、维护、优化和保障(规建维优保)打包提供的综合服务。
2 5G定制网三种服务模式
2.1 致远模式—广域优先、成本最低
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定义:
面向广域优先型行业客户提供的定制网服务模式。通过QoS、DNN定制和切片等技术,为行业客户提供端到端差异化保障的网络连接和行业应用服务。
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QoS服务质量保障:全程设置速率,保障带宽;选用适当时延的网元或服务,保障时延;
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DNN数据网络名:同一客户可区分不同应用网络DNN,应用互不干扰;
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切片(Network Slicing):(详见HCIA-5G网络架构及关键技术第1.5节)
无线接入网切片是指频率、时间分段,或协议选择。
承载网络切片是指带宽切分、预留。
核心网络切片是指核心网服务选择,如低时延、用户速率、连接密度、频谱效率、移动性、能量效率等
- 服务特征
以客户为维度,具有广域跨省、公专协同、业务加速、业务隔离等差异化特征。
- 广域覆盖:公网打底、局部增强覆盖,支持4G、5G互操作
- 公专协同:可接入5G公网,也可通过VPDN接入企业内网
- 业务加速:QoS定制提供优先调度、GBR(Guranteed Bit Rate)参数定制提供带宽保障
- 业务隔离:切片、DNN、专线等隔离保障安全和用户体验
- 连接管理:支持单卡多DNN,定向访问可以在线编排
- 固移协同(FMC):5G+OTN/IPRAN/DN2-DCI (Data Center Interconnect, 莫名其妙的缩写层出不穷)
- 运营服务:即开即用,自服务门户可自助管理
- 快速开通:配置网络数据即可快速开通服务
- 产品和能力要素
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5G网络能力N1-N5:N1流量基础、N2定制号卡(物联网定制卡)、N3业务加速(带宽保留)、N4业务隔离(切片、DNN、专线等隔离业务)、N5入云专线(无源光网络PON、光传输网OTN、智能传输网STN,以及基于切片的逻辑专线)等。网络能力代码说明详见3.1
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服务要素:建、维、保
- 计费方式:网络资源计费 + 网络服务计费
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网络资源计费:参照现有5G通信业务定价模型,即:以流量、带宽计费为基础,按档次计费;
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网络服务计费:重保、安全等计费
2.2 比邻模式—超低时延、数据自主
- 定义
面向时延敏感、数据自主型行业客户提供的定制网服务模式。通过QoS增强、DNN、切片、多频协同、载波聚合、超级上行、边缘节点、无线资源预留等技术定制,提供带宽增强、低时延、数据本地流转的专有网络,配合MEC、天翼云,发挥云边协同优势,为行业客户数字化应用赋能。
- 多频协同:低频(2.1G)补点、中频(3.5G)覆盖、高频(毫米波)高速
- 载波聚合Carrier Aggregation:多波段、多载波捆绑提高下行带宽(载波聚合应该不包括多波段捆绑?),包括4G、5G双连接Dual Connectivity
- 超级上行:增加2.1GHz时分用于上行载波。2020年3月中国电信在海螺集团实现全球首次商用部署。“超级上行”在靠近基站区域上行速率可提升20~60%,在偏远弱覆盖区域最大可提升300%,为5G带来了更高的上行体验速率以及更广的覆盖范围。(5G超级上行全球首商用)
- MEC:Multi-access Edge Computing多接入边缘计算,”边智能“的核心,是在靠近数据源头的边缘侧部署的融合网络、计算、存储、应用的分布式平台/服务。MEC很重要,后续再专门整理一篇。
- 与致远模式的不同:UPF下沉到客户本地(电信机房或客户园区),以及(可选)部署MEC
- 适用场景
对网络性能尤其是时延要求高,要求企业数据自主管控的行业客户,如工业视觉检测、工业数据采集、云化PLC(Programmable Logic Control可编程控制器)、设备远程控制、移动诊疗车、AGV(Automated Guided Vehicle自动导引车)调度与导航、机器人巡检等
- 服务特征
除了与致远相同的加速、隔离等特征之外,还具有高带宽、低时延、数据不出场等特征。
- 数据不出场:在电信边缘机房部署用户面数据网元UPF,实现用户数据本地流转(不经过核心网其他设备);或者直接部署在客户园区内,数据不出场/园区,保障客户业务数据安全。
- 低时延:UPF本地部署减少端到端时延,从几十毫秒减少到10毫秒以内。
- 高带宽:结合超级上行、载波聚合等技术,大幅提高上下行带宽。
- 优化覆盖:园区专属勘察、优化空口资源,提供更优质的无线覆盖。
- 算力下沉:通过边缘计算MEC将算力下沉到本地,大带宽消耗和时延敏感的计算在边缘完成,提高效率。
- 产品和能力要素
- 5G网络要素(N1-N8):除了与致远模式相同的N1流量基础、N2定制号卡、N3业务加速、N4业务隔离、N5入云专线之外,增加N6无线增强(无线资源预留、无线网络优化,以及超级上行、载波聚合等无线带宽增强)、N7本地业务保障(UPF下沉)、N8数据不出场
- 边缘计算要素:边缘云计算IaaS、PaaS和SaaS,云边协同(详见下文~)
- 服务要素:规、建、维、优、保
2.3 如翼模式—完全定制、成本最高
- 定义
面向安全敏感、高度自主型行业客户提供的定制网服务模式。通过多频协同、载波聚合、超级上行、边缘节点、QoS增强、无线资源预留、DNN、切片和干扰规避等技术,定制核心网5GC、用户面功能UPF和基站并采用专用频率,提供完全独立、结构完整的高性能专用无线网络,同时定制MEC与行业应用,提供专属运维支撑服务。
- 与比邻模式的不同:核心网5GC(含UPF)下沉,以及专用频率等规避干扰。
- 适用场景
具有传统无线专网建设或应用经验,对安全、性能、自主管理要求极高的行业客户,如矿山(井下采矿、矿车无人驾驶)、港口(吊机远程控制、自动集装箱卡车)、大型工厂、电网等。
- 服务特征
除了与比邻相同的业务加速、业务隔离、高带宽、低时延、数据不出场、无线资源预留、本地业务保障等特征之外,还具有无线专用(专用基站和频率)、高安全性、完全自主控制等特征。
- 高隔离:专用基站,独享无线资源,定制园区专用UPF,业务相关网元与公网完全隔离。
- 高安全:用户专用网络设备和接入,保障企业生产安全和业务数据安全。
- 连接管理:支持多量纲(多维度/多要素)计费、自动化规则引擎。多量纲计费是指在考虑按流量、时长等常规方式之外,增加按上下行速率、时延等要素的计费模式。
- 计费方式—钱不是问题,问题是没钱
网络资源计费 + 网络定制计费(如UPF定制网元使用计费) + 网络服务计费 + 边缘节点服务计费(边缘节点的设施IaaS,边缘节点的平台PaaS,边缘节点的应用SaaS) + 云资源计费 + 系统集成计费。
或者采用ICT项目制计费。
3 产品和能力组件NICES
中国电信“网边云用服”对应产品和能力组合,分别简化表示为11项定制网能力(N)、8项定制边缘能力(I stands for Intelligence)、5项云边协同能力(C stands for Cloud computing)、N项应用随选能力(E,Elements?求指点)和5项服务保障能力(S),合称NICES,客户可以“灵活组合、按需订购”。
5G 定制网“致远”、“比邻”、“如翼”三种服务模式,正是由这些NICES产品或能力组合在一起,匹配客户需求,最终落地实现。
3.1 定制“网络”的能力(已全部产品化)
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流量基础(N1):不管2G3G4G5G,流量是基础。有基础包,有加装包;有单个流量包,有共享流量池。总之,目前定制网主套餐流量包资费与物联网5G业务资费一致。
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定制号卡(N2):同现有物联网卡,包括插拔卡、贴片卡、eSIM电子卡等。码号统一从物联网专用号段中分配,由电信集团统一的UDM(Unified Data Management统一数据管理)和AUSF(Authentication Server Function认证服务)网元承载。
- UICC:Universal Integrated Circuit Card,就是通常所说的IC卡,承载SIM卡、UIM卡、银行卡等应用的物理卡。一块芯片包含CPU、ROM、RAM、数据存储器 EEPROM 和串行通信单元等 5 个模块。插入手机后由手机供电。一张 UICC 卡可以包括多种应用,如SIM、USIM、电子钱包等。
- UIM:User Identity Module,2G时代的CDMA使用。开始时在北美是机卡一体,到中国分离,才有了UIM卡
- SIM:Subscriber Identity Module,2G时代GSM标准使用一直到现在,到3G则升级一个名词叫USIM(Universal SIM)卡。现在应该都用SIM卡统称了。
- 物联网插拔卡、贴片卡:分为消费级和工业级,性能有区别。查不到插拔卡的MP、贴片卡的MS代表什么?求指点。
- eSIM:Embedded-SIM。不是无形卡,也是固定在设备上的实物卡,只是号码可以在线更改。
号卡增强服务(要收费吗?):区域限制、定向访问、定制DNN、VPDN接入、机卡绑定、达量断网、达量限速,重定向、定位服务、行业短信、RCS富媒体通信等。
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业务加速(N3):传输带宽保障,按保障带宽规格(Mbps)收费。
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业务隔离(N4):网络切片、DNN、VPDN等方式定制业务数据通道,实现不同客户以及同一客户不同业务之间的隔离。默认切片免费,定制切片收费。人用DNN免费,物用DNN收费。VPDN按域名数量收费,目前广东仅支持L2TP二层隧道协议,稍后将支持GRE((General Routing Encapsulation)隧道协议。
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入云专线(N5):智能传输网络STN专线、光传输网OTN专线、IPRAN?等。在N3接口(5G的N3接口是3GPP标准组织定义的RAN与UPF之间的接口,也写成NG3)侧,CPE与UPF之间建立GPRS Tunnel Protocol(GTP)隧道,通过PDU Session(Protocol Data Unit Session, UE to Data Network (DN) through UPF) 实现业务隔离。在N6接口(5G的N6接口是3GPP标准组织定义的UPF与DN之间的接口,也写成NG6)侧,通过数据中心DC内交换网互通,基于VxLAN实现业务承载、隔离和保障。如果UPF和MEC分别在不同机房部署,则这两个网元之间通过L2/L3专线进行对接。入云专线具有可编程能力(不太敢相信)。
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无线增强(N6):包括超级上行、专属上行和下行多载波聚合(CA)等能力。超级上行基于3.5G大带宽和2.1G广覆盖优势,上行选择发射频率实现TDD/FDD协同、高低频互补,提升上行带宽,同时降低空口演示,提升边缘速率。专属上行定制3.5G TDD帧结构,提升上行带宽。下行多载波聚合捆绑不同波段、多载波捆绑,提高下行速率。在6GHz以下频段(Sub6G),单载波带宽最大100MHz,16个载波聚合就是1.6GHz带宽;在毫米波频段,单载波带宽最大400MHz,16个载波聚合一共就有6.4GHz带宽!目前已经商用的是2个百兆聚合,下行速度实测超过3Gbps!不过后续还需要更先进的芯片才能支持更多的载波聚合。载波聚合后续再专门整理一篇。
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本地业务保障(N7):本地共享UPF或MEC(可选)。在电信边缘机房部署用户面数据网元UPF和MEC(可选),实现用户数据本地流转(不经过核心网其他设备)。
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数据不出场(N8):UPF和MEC(可选)直接部署在客户园区内,客户独享,且数据不出园区,保障客户业务数据安全。
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无线专用:包括专用室分(N9)、专用宏站(N10)和定制5GC(N11)。
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小结:致远模式包含N1-N5;比邻模式包含N1-N8;如翼模式包含N1-N11
3.2 定制边缘的能力(也就是MEC的能力,尚未产品化)
3.2.1 MEC提供的5G网络能力(网络即服务NaaS)
- 流量引导:配置分流策略,实现特定业务分流,保障业务被就近访问。
- 流量管理:提供流量统计、计费等管理能力,供客户分析、计费。
- 位置订阅:提供核心网元UDM(Unified Data Management统一数据管理)、AMF(Access and Mobility Management Function接入和移动管理)等位置服务能力,供客户对终端进行定位管理。
- QoS保障:提供PCF策略控制服务能力,实现特定业务的带宽、资源优先级等QoS保障。
- 固移融合:提供固定、移动等网络协同管理能力,供客户自主管理带宽和路由。
- 云边高速:提供边缘节点和云资源池之间的专线管理,供客户自主管理高速专线。
3.2.2 MEC提供的业务/应用/服务能力(应用即服务SaaS)
- AI识别:工业视觉、人脸识别、行为识别、对象识别、文字识别等AI应用,影像处理大部分在MEC本地完成,适用于各类视频应用。
- 远程控制:对工业使用的机器人、可编程控制器PLC、自动导引车AGV、天车、无人机等设备远程控制。
- 视频编解码:对新媒体业务提供视频拼接、实时转码等能力,视频在边缘得到快速处理,降低对终端硬件的性能要求。
- 虚拟/增强现实VR/AR:提供VR/AR等大量数据视频渲染能力,满足VR教学、AR远程辅助等强交互应用的大带宽、低时延需求。
- 虚拟化CDN(vCDN):边缘虚拟化分发视频,通过云边协同实现内容高效调度和就近访问。
3.2.3 MEC提供的平台能力(平台即服务PaaS)
- 应用便捷加载:以容器、虚机形式统一编排管理客户自有应用,一点加载,全网部署。
- 业务接口开放能力:能力注册、能力调用、多量纲计费等接口,供客户二次开发。
- 客户自助服务:提供自服务门户,供客户对资源、能力、应用等进行管控。
- 专业运维服务:各地市专业运维平台和团队,为客户提供集成、交付及运维服务。
3.2.4 MEC产品化
- 通用MEC产品:中国电信MEC平台软件支持x86/ARM等CPU,可在不同厂商公私云部署;支持多CPU负载均衡,也可以部署GPU服务器满足视频加速、AI等大计算需求。在电信边缘机房或条件较好的客户机房,优先采用通用MEC产品。
- 边缘一体化MEC产品:中国电信基于OTII(Open Telecom IT Infrastructure,国内运营商组织的开放数据中心委员会ODCC提出的概念)提供的软硬件一体化服务器,按需提供远程运维服务。客户通过自服务管理系统进行管理和运营。
- 客户定制MEC产品。
3.2.5 MEC部署方案
- 共享式部署:UPF共享+MEC共享。UPF和MEC部署在电信边缘机房。多客户共享UPF和MEC(虚拟化)。
- 独享式部署:UPF共享+MEC专享。UPF部署在电信边缘机房,多客户共享。MEC部署在电信机房或客户机房,单一客户专享。MEC与UPF之间通过二层或三层专线连接。
- 专享式部署:UPF专享+MEC专享。UPF和MEC部署在电信机房或客户机房,单一客户专享。
3.3 云边协同(定制)
- 为什么要云边协同
- 网络能力升级,支撑云边能力协同:天翼云具备完善的基础链路条件,并建成新一代运营系统,综合网络管理和云管理平台,可提供企业入云、云间互联、企业组网、多云接入等全场景云网应用支持。
- 云边生态一致,提升业务开发效率:天翼云和边缘服务的底层技术完全一致,方便实现云、边协同部署,发挥边缘低延迟、云端海量计算存储的特性;生态合作能力无缝延伸。
- 云边统一管理,简化业务运营管理:将天翼云平台管理能力延伸到边缘,依托大数据和AI能力,提供业务统一交付、应用自动化迁转等管理服务。
- 云边协同的应用场景实例
- 边缘提供和云端一致的基础资源服务:实现客户数据不出场和低时延等要求
- 边缘AI应用和云端模型训练的协同服务:在云端实现海量数据处理和模型训练,边缘轻量部署实现AI应用。
- 边缘快速处理和云端直存和海量存储的智能视频应用。
3.4 应用随选(产品化+定制开发)
- 中国电信原子能力平台www.atom.189.cn
涵盖智能连接、通信、PaaS组件、大数据、AI、视频处理、金融、安全、通用类、行业等十大类能力和百余项具体能力,通过API/SDK和组件等方式向内外部提供,助力客户快速构建应用。
- 5G应用能力平台(是不是分散在不同的开发运营实体?在哪里有更详细的信息?)
包括公安立体巡防平台、远程教育平台、城市管理平台、工业视觉平台、交通管理平台、远程医疗平台等六大行业能力平台,以及无人机平台、机器人平台和视图云平台等专业能力平台。
3.5 服务保障(传统电信服务包装升级再出发)
为客户定制的电信综合服务保障,不同服务模式提供的服务不同。
- 规划
- 建设
- 维护
- 优化
- 保障
4 安全保障
- 端到端隔离的专属网络:切片保障网络资源隔离,VPN和数据加密保障数据传输安全,对边缘MEC和企业网实施安全隔离和访问控制。
- 云管边端安全防护:
- 网络接入与通信安全防护:对用户在运营商网络侧和用户网络侧进行二次认证,并隐藏用户身份标识。无线空口、网元之间接口、漫游接口、专网与客户网络接口的通信均提供双向认证等安全防护能力。对网元进行安全评测和定期安全加固。
- 云化网络与MEC安全防护:对标等保2.0基本要求和云计算安全扩展要求进行规划建设,保障基础设施安全。对MEC相关系统和组件等定期开展基线核查、漏洞扫描、安全审计等网络安全运维工作。对MEC应用部署在不同的安全子域,域间采取资源隔离和访问控制,并根据需要提供DDOS防护等安全服务。
- 安全感知、防护与管控:异常流量检测、攻击溯源分析等安全检测分析。防火墙、IPS、云堤等安全防御。4A集中管理服务器等安全管控。
- 定制安全服务:联合安全专业厂家,提供代维代管、应急响应、等保测评等定制安全服务。