藍天的自由之路

Core-Network Evaluation 這篇我們來講一講核心網路(Core Network)的演進 CUPS  為了擺脫專用硬件，增加Operator在服務的擴增和傳輸設備擴建上的彈性，降低CAPEX以及OPEX，我們在現有的核心網路(EPC)中引進了SDN的概念，將Control Plane和Data plane進行分離，3GPP把他稱為CUPS：Control and User Plane Separation，CUPS可以有以下的特性/優勢： Reducing Latency on application service, e.g. by selecting User plane nodes which are closer to the RAN or more appropriate for the intended UE usage type without increasing the number of control plane nodes. Supporting Increase of Data Traffic, by enabling to add user plane nodes without changing the number of SGW-C, PGW-C and TDF-C in the network. Locating and Scaling the CP and UP resources of the EPC nodes independently. Independent evolution of the CP and UP functions. Enabling Software Defined Networking to deliver user plane data more efficiently. 3GPP於2017年6月的CT#76會議上，完成Release 14的CUPS標準，CPUS主要針對的Component為核網中的S-GW、P-GW以及TDF， 下圖 是經過CUPS後的S-GW、P-GW以及TDF-C，新增了三個Sx介面。 其實核心網路一直以來的演進，都是朝向CUPS的方向， 下圖 是從3GPP R6到R8的核網架構演進，

前一篇 提到了5G可能應用的場景，以及在通訊技術上的演進，達到更高速(eMBB)的需求，接著，我們來提一下，可以在現有架構上進行什麼更動，達成更低延遲(URLLC)，服務的擴增更加的有彈性等等，這部分會分為兩個部分說明，此篇說明MEC的架構，下一篇會說明5G核心網路的SBA架構。 Edge-Computing 利用Edge-Cloud概念降低延遲: MEC (Multi-access Edge Computing) IMT-2020中提到，5G網路需要能夠滿足延時要求在1ms以內的應用(可參考 前一篇 的IMT-2020 8 KPIs)，也就是5G三大應用場景中的URLLC (Ultra-reliable and Low Latency Communications)，要達成這樣的低延時需求，可以使用一個概念：Edge-Computing，其想法是利用如電腦中的memory和cache的概念，達到降低用戶存取網路資訊/服務的延遲，同時降低核心網路的流量/負擔。 ETSI針對Edge-computing定義了一個名詞：MEC，Multi-access Edge Computing或Mobile Edge Computing，下圖是ETSI在 MEC white paper 中列出的MEC相關應用，包含了遠程手術(Remote surgery)、自動駕駛車(Autonomous car)、AR等等要求低延時的應用。 要說明Edge的概念，我們先來看下面這張 圖 ，這張圖是電腦科學中的Memory Hierarchy架構，為了使電腦加速，我們存取常用的資料，並不是都直接讀取硬碟，而是讀取速度更快、離CPU更近的cache和memory，因為作業系統知道哪些資料最常被存取，所以將這些資料預先放到了memory和cache中。 Edge的角色類似於cache跟memory，我們將用戶常用到的資料，放在離用戶比較近的Edge-cloud中，同樣的概念現在已經有在使用了，像是CDN(Content Delivery Network)，如 下圖 所示： 針對不同延時需求的應用，我們將Content/Service放在距離用戶/核網不同的位置，就如同Memory Hierarchy距離CPU的距

國際電信聯盟 (ITU ，International Telecommunication Union ) 針對每一個新世代的網路，都會開出所需的需求以及應用場景，而各大電信標準組織，再依照 ITU 所提出的需求，訂定標準並向 ITU 提交標準，供 ITU 審訂，以下為 ITU 從 3G 到 5G 所提出的需求 : 3G: IMT-2000 4G: IMT-Advance 5G:  IMT-2020 ITU在IMT-2020中訂定了八個主要的KPI(參考自 NMGM 5G White Paper )，請參閱下圖: 八個KPI如下: 更好的使用者傳輸速率體驗(User Experienced Data Rate): 100 Mb/s以上 更高的峰值傳輸速率(Peak Data Rate): 20 Gb/s 單位面積在單位時間內更高的傳輸資料量(Traffic Capacity): 10~100 Mb/s/m 2 更高的頻譜使用率(Spectrum Effiency): 3倍以上 更快的移動速度(Mobility): 500 km/h 更低的延遲(Latency): 1ms以下 更高密度的裝置連線(Connection Dencity): 100萬 devices/km 2  更低的耗能(Network Energy Efficiency): 電力消耗為1/100以下  這八個KPI主要是要滿足三大場景的應用: eMBB(Enhanced Mobile Broadband): eMBB 指的是更快速的傳輸速率以及 更好的使用者上網體驗 URLLC(Ultra-reliable and Low Latency Communications): URLLC 指的是更低的延遲，像是自動駕駛車和遠端醫療手術等應用 mMTC( Massive Machine Type Communications ):  指的是更大量、更密集的機器通訊 ( 每平方公里 100 萬個以上的裝置進行連線 ) 更細節的應用場景可參考以下的圖片: 三個角落分別代表三種場景 由左而右分別為eMBB、mMTC以及URLLC(來源:  ofcom ) 為了使5G網路架構滿足上述的需求及應用場景，我們就