高校信息化建设的5G切片+MEC及防疫常态化下应用研究

1 引言
  2019 年 11 月 1 日我国正式进入 5G 商用时代，在新基建国家战略的大力推动下，5G 建设如火如荼， 围绕 5G 的一系列新技术、新应用也有了更大的发挥空间。目前已有的文献不乏涉及基于 5G 的智慧校园研究，这些研究有的仅关注基于 5G 的网络资源、计算资源对智慧校园的支撑，如 5G 给边缘计算赋能支撑智慧校园建设[1]，并未提及具体网络架构也未考虑上层应用；有的考虑应用设计并非适用疫情防控，如仅仅考虑监测作息和监测消防隐患的基于 5G 的健康监测[2]。因此，本文希望填补这一空白，利用 5G 切片加多接入边缘计算技术（multi-access edge computing，MEC）的网络架构，补充校园原有信息基础建设，并提出疫情防控常态化下基于其的高校信息化应用研究。

2 5G 切片+MEC 的高校移动专网新基建
考虑到未来学校发展对大规模在线教学、物联感知和 VR/AR 浸入式教育等需求，建议采用 5G 切片技术MEC 作为校园新型基础设施建设。一方面，利用切片技术实现对不同业务场景需求定制网络，保障被逻辑隔离承载的网络应用服务的带宽、时延和安全性等；另一方面，MEC 将原本云的功能“下沉”到移动网络边缘距离用户终端或物联传设备终端更近的地方，提供计算、存储、网络通信资源，以提高部署在 MEC 中应用服务的响应时间、保障这部分应用服务的本地数据不出本地的安全需求，并减轻网络负荷等。
作为 5G 区别与 4G 的标志性技术之一，5G 网络切片旨在基于统一基础设施和统一的网络，利用NFV/SDN 将单个物理网络划分为多个虚拟网络，提供多种端到端逻辑“专用网络”，**适配行业用户的各种业务需求。网络切片分为 L0-L4 五个等级，相关功能都由运营商提供，涉及的无线、传输、核心网和管理四个领域对应每个等级都有能力要求。如果对所有领域的能力排列组合，将会形成非常多的组合选择。因此，在确定切片等级时，现阶段只能选择一个可以尽量匹配大部分行业应用需求的等级[3]。
考虑到高校业务存在一定的隔离、业务质量保障需求，在连接管理等方面有定制化差异，建议采用L2 的行业网-普通用户的切片网络。L2 等级的网络切片在无线侧采用 RB 资源共享，QoS 区分切片；在 RAN 与CN 之间的传输网采用 VPN 隔离+FlexE/MTN 接口隔离（隧道隔离)；对核心网的硬件资源层、虚拟资源层、网元功能层等采取共享或部分独占的方式。目前 5G 运营商已具备 E2E 切片的商用交付能力。学校师生的移动终端、校园里的 4G/5G 行业终端可以走切片网络通过学校云网融合网关（GW）接到学校多接入边缘计算平台（multi-access edge computing platform，MEP）或通过 5G 核心网接入远端云，如图 1 所示。



图 1 5G 切片+MEC 的学校移动专网架构
MEC 的“M”最早代表“Mobile”，后延伸为“Multi-Access”，即从 4G、5G 等 3GPP 定义的移动网络场景拓展到Wi-Fi 等非 3GPP 接入的场景的多接入方式。在图 1 的架构中，与 5G 核心网网元 UPF 等协同管理本地学校和师生设备的接入权限、识别接入设备业务类型的 GW 部署在运营商机房，MEP 主机和应用等可部署在学校 IDC 机房等距离用户较近的地方。MEP 如图 2 所示，将计算/存储/网络能力与业务服务能力根据业务需求下沉到网络边缘，承接 GW 分流到本地的行业数据，可与学校原有的 IDC 对接，为学校用户提供丰富的专属行业能力集成与统一开放平台，以满足本地专网对高容量、低功耗、大连接、低时延、高可靠等技术场景的业务需求。
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3 基于 5G 切片+MEC 的防疫常态化下高校智慧校园创新应用研究
  5G 切片+MEC 的网络架构可以支持保障大量对高带宽、低时延、大计算量、安全性等有部分或全部需求的应用服务，在现阶段可以支撑新冠疫情防控常态化下的高校教学和管理工作。
3.1 防疫常态化下高校教学管理困境

资讯来源：范文酒吧