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中國聯通研究院陳杲，唐雄燕，曹暢

5G是構筑萬物互聯的關鍵信息基礎設施，其已成為驅動全球經濟數字化轉型的動力引擎。5G-Advanced的泛在萬兆和千億連接能力，將成為支撐數字經濟持續高質量發展的中堅力量^[1]。伴隨行業數字化轉型加速，企業數字化已經從支撐系統逐漸進入到生產環節和決策系統等企業核心領域。相比互聯網時代，數字化對網絡能力的需求已經發生了本質變化。各種新型數字化業務的涌現，也催生出安全性、硬隔離、SLA可保障等多樣化的網絡能力需求，迫切需要一種新的商業范式幫助數字化業務能快速集成所需的網絡能力，“網絡即服務”（Net work as a Service，NaaS）由此應運而生。NaaS開創了一個全新的商業模式，但其應用程序接口（Application Program Interface，API）的實現需要跨運營商網絡和跨網絡設備協同，所以亟需構建一個統一的行業標準^[2]。

運營商邊緣計算平臺一般采用兩種方式構建：一是自主研發，例如國內的三大電信運營商都是采用這種方式^[3]；二是與云服務商合作，采用其提供的邊緣云平臺，例如AT&T與谷歌云合作，采用谷歌云的“Anthos for Telecom Platform”作為其邊緣計算平臺^[4]。盡管這些邊緣計算平臺都宣稱兼容歐洲電信標準化協會（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）定義的MEC參考架構，但是事實上并不支持平臺之間的互操作，無法實現互聯互通^[5]。而且在ETSI引入MEC聯盟（MEC Federation）之前，MEC系統的應用場景缺省限定于一個運營商網絡之內，根本不支持與其他運營商MEC系統的互聯互通。總之，由于邊緣計算的應用場景差異很大，各個廠商采用的架構、技術存在一定的差異，導致運營商采用的邊緣計算產品和應用無法跨平臺使用，因此迫切需要通過統一的技術規范和標準來實現互聯互通，促進互相協同工作。

為了解決上述不同邊緣計算平臺如何互聯互通的問題，并實現跨運營商網絡能力統一開放，全球移動通信系統協會（Global System for Mobile Communications Association，GSMA，GSMA）發出了GSMA Open Gateway倡議計劃，核心關鍵是采用電信運營商平臺（Operator Platform，OP）實現邊緣計算平臺互聯互通，并在Linux基金會（Linux Foundation，LF）成立CAMARA開源項目來對運營商網絡能力進行設計、文檔化和代碼開發，旨在為應用開發者提供CAMARA服務API（Service API）。下面本文將對其進行詳細分析和說明。

1　跨運營商網絡能力開放

不管是面向消費者的互聯網業務，還是面向企業的垂直行業業務，都需要跨運營商網絡提供給用戶。以車聯網業務為例，智能交通系統（Intelligent Transportation System，ITS）運營商需要通過不同的運營商網絡為用戶提供全國范圍的V2X服務（Country-wide V2X service），包括部署不同的MEC系統，為屬于不同原始設備制造商的車輛提供V2X服務^[6]。實現跨運營商的互聯互通，可以形成全國集中的公共數據資源池，杜絕數據孤島，為車聯網提供廣覆蓋、低成本、可快速落地的端到端解決方案^[7]。對于中國車聯網發展，院士專家提議采用鐵塔公司的模式，由國內三大運營商合資建立全國車聯網運營主體，提供跨運營商網絡的直連服務^[8]。

對于跨電信運營商或云服務商的業務平臺如何構筑，不僅在技術整合、云邊協同和生態聯合運營等方面提出了新的挑戰，還需要屏蔽不同運營商網絡的特性差異，將云端能力和多個運營商網絡的能力延伸到網絡邊緣，以統一的方式開放給應用開發者。下面我們從GSMA Open Gateway倡議計劃包含的核心項目（GSMA OP）、對應的ETSIMEC聯盟和的角度分別進行說明。

1.1　GSMA Open Gateway

GSMA Open Gateway是GSMA在2023年MWC（Mobile World Conference）巴塞羅那大會上推出的一個推動電信網絡能力開放、實現全球標準化的倡議計劃，目標是以可互操作的、直觀的和可編程的標準方式開放運營商網絡能力^[9]。截至目前，該倡議計劃獲得了全球42家移動運營商的支持，共237個移動網絡，占全球移動連接的65%^[10]。中國移動、中國電信和中國聯通都已經加入GSMA Open Gateway倡議。

GSMA Open Gateway倡議包含GSMA OP項目和CAMARA項目。GSMA OP是來源于GSMA未來網絡（Future Network）項目的研究課題。GSMA未來網絡是始于2013年的一個多年規劃項目，其2020～2021年的工作計劃主要包括如下三個方向：電信運營商平臺（GSMA OP）、開放網絡工程（Open Networking）和網絡經濟學（Network Economics）。GSMAOP項目的目標是通過OP平臺聯合運營商的邊緣計算和網絡基礎設施，打造統一的電信邊緣云（Universal Telco Edge Cloud），支持邊緣應用統一部署交付、運維和管控，促進邊緣計算在全球垂直行業的規模商用。

GSMA OP下設電信運營商平臺組（Operator Platform Group，OPG）和電信邊緣云（Telco Edge Cloud，TEC）兩個研究組。OPG主要負責定義OP技術框架，迭代制定相關技術要求規范，向標準組織輸出技術需求和組織進行平臺代碼開源等工作，目前全球已有四十多家電信運營商申請參加，包括西班牙電信、德國電信、英國電信和中國移動、中國聯通等。OPG還設立了OPAG（OP API Group）子組，專門負責定義、設計和開發OP接口相關的API。TEC主要負責研究OP的商用模式，組織測試，包括運營OP的實例定義等工作，目前已經有三十多家云廠商、電信設備商和信息通信技術（ICT）服務商參與，包括谷歌、亞馬遜、微軟、華為、愛立信和英特爾等國際國內知名企業。目前GSMA OP已經完成了第三階段的工作，如圖1所示。

圖1 GSMA OP項目發展階段

第一階段（2020年1月～10月），工作內容主要包括GSMA OP功能要求定義和應用場景分析，標志性成果是2020年10月發布的OPG和TEC白皮書。第二階段（2020年10月～2021年7月），主要工作內容是定義OP接口功能需求和進行OP與邊緣計算相關標準的功能映射對齊工作，并于2021年7月在世界移動通信大會（MWC 2021）上正式發布“GSMA OP Telco Edge Requirements PRD”。第三階段（2021年7月～至今），工作內容主要包括兩方面：一方面繼續增強OP功能需求定義和應用場景分析，例如針對跨電信運營商網絡帶來的業務服務連續性保障、計費和安全等系列問題進行深入討論和解決方案驗證分析；另一方面聯合國際標準組織（主要包括歐洲電信標準化協會（ETSI）和第三代合作伙伴計劃（3GPP）等）開展OP與各種邊緣計算標準架構之間的功能&模塊映射，設計OP相關的API。與此同時，GSMA還聯合開源社區（主要包括LF和云原生計算基金會（Cloud Native Computing Foundation，CNCF）），在LF設立開源項目CAMARA，進行OP API接口的開源實現工作^[11]。

中國聯通于2020年4月加入GSMA OP項目，全面參與了OP和TEC的需求討論、架構映射、接口定義、MEC平臺互聯互通測試和開源實現等工作，比如基于GSMA OP項目，中國聯通于2021年與西班牙電信Telefonica、韓國電信Korea Telecom和澳洲電信Telstra一起開展MOM（Multi-Operator MEC）項目合作，實現5G邊緣應用的互通和漫游對接^[12]。總之，中國聯通的主要目的是跟蹤和掌握GSMAOP項目中涉及的MEC平臺互聯互通核心關鍵技術，以支持不同廠家的異構邊緣計算平臺之間互聯互通，實現各種邊緣計算節點的共享，對外呈現一朵“統一”的邊緣云。

1.2　MEC Federation

從2020年GSMA OP項目啟動后不久，GSMA OPG就與邊緣計算相關的國際標準組織建立合作關系，包括ETSI IS GMEC和3GPP SA6（下面簡稱ETSI和3GPP），目的不僅是將OP項目中產生的新業務需求引入標準，同時將GSMA OP項目中的研究成果標準化，包括跨運營商網絡的邊緣應用部署需求、GSMA OP架構與ETSI、3GPP邊緣計算架構的功能映射、基于已有的邊緣計算標準規范制定統一的邊緣計算架構等內容。

目前ETSI已經在上述方面取得了部分階段性成果，例如為了滿足GSMA提出的跨運營商網絡或邊緣計算系統的新業務需求，ETSI成立了專門的研究課題（MEC#035）對多電信運營商網絡/多供應商環境場景下，跨MEC系統的邊緣計算服務和邊緣應用程序如何共享使用進行分析討論。參考GSMA OPG的研究成果，ETSI引入了MEC聯邦（MEC Federation）的概念來支持不同MEC系統之間的互聯互通，完成跨運營商網絡的邊緣計算服務&應用程序共享。MEC#035在原有的ETSI MEC參考架構基礎上引入了新的功能模塊MEC Federator（包括MEC Federation Manager和Broker兩個子模塊，如圖2中紅框所示）來完成不同MEC系統之間的互聯互通（即構建MEC Federation）。

圖2 支持MEC Federation的ETSIMEC參考架構

MEC#035研究課題結束之后，為了將研究成果盡快標準化，ETSI還專門成立了MEC#040工作組進行相關的標準化工作，包括制定MEC FederationAPIs標準等工作。總之，MEC Federator的引入使得滿足ETSI邊緣計算標準的MEC系統具備了互聯互通能力，MEC系統從此進入跨電信運營商的發展階段^[13]。

由于ETSI和3GPP已經分別提出各自的邊緣計算參考架構，在GSMA的牽頭協調下，雙方已經進行OP與邊緣計算架構的功能映射和對齊工作，目標是基于現有的邊緣計算標準規范制定統一的邊緣計算架構，對應用開發者屏蔽底層架構的區別，推動邊緣計算的規模部署^[14]。中國聯通不僅積極參與了上述架構映射工作，還在中國通信標準化協會互聯網與應用技術工作委員會云計算工作組（CCSA TC1 WG5）設立行業標準項目《面向電信行業的邊緣云平臺互聯互通技術要求》（2023年12月），在工業互聯網聯盟設立《工業互聯網邊緣計算平臺互聯互通技術要求》標準項目（2021年12月），目的就是引入GSMA OP/MEC Federation相關技術，從技術方面定義和規范邊緣計算平臺互聯互通的標準，支持打造公共的邊緣計算基礎設施。

1.3　CAMARA Service API

GSMA沒有延續使用傳統的電信標準制定方法，而是采用互聯網方式，聯合LF設立了開源項目CAMARA進行Service API的定義和實現，目的是加速技術開發迭代和API開放生態的建設。CAMARA項目目標是通過開發開放的、全球性的、可訪問的API解決方案，實現運營商網絡的能力開放，允許應用程序在不同國家的電信網絡之間一致運行，實現可以廣泛訪問運營商的功能^[11]。

CAMARA項目核心工作是Service API的定義和開源研發，在2023年MWC巴塞羅那大會上發布了八個Service API，包括位置驗證、設備狀態、QoD、邊緣站點選擇和路由、號碼驗證等，API功能描述和應用場景如表1所示。

表1 CAMARA Service API功能和應用場景&實例

中國聯通作為數字化轉型的業界領先運營商，一直在生態合作體系、行業賦能平臺等方面積極探索，例如聯合產業伙伴積極在CAMARA項目中牽頭多個運營商網絡Service API的立項工作，其中區域內用戶數（Region User Count）已經完成立項，用戶最近拜訪地（Device Visit Location）正在進行項目審核，網絡切片預約式（Network Slice Booking）在2024年2月的CAMARA TSC（Technical Steering Committee）會議上通過審議^[15]。以網絡切片預約式為例，通過調用該接口可以預定指定的服務時間、服務區域、保證終端數量和SLA（Service Level Agreement）目標的網絡切片服務，意味著運營商可以通過網絡切片來實現網絡能力變現，朝著運營商網絡價值釋放又邁出了實質性的一步^[16]。

中國聯通提出了以構建一種云原生PaaS平臺的方式來實現GSMA OP，即通過云原生PaaS平臺來解決跨電信運營商網絡特性差異的挑戰，該平臺整體邏輯架構圖如圖3所示。目前業界普遍采用開源合作項目的方式打造云原生PaaS平臺，例如Anuket、XGVela等^[17,18]。

圖3 GSMA OP實現方案之云原生PaaS平臺

基于統一邊緣云的理念，中國聯通還提出了一種云端PaaS+邊緣PaaS的兩級云原生PaaS平臺架構：通過云端PaaS打造統一邊緣云的管理面，屏蔽不同電信運營商網絡的特性差異，提供跨電信運營商的“統一”標準網絡能力服務；通過邊緣PaaS就近提供運營商網絡能力^[19]。兩級PaaS架構是針對跨運營商場景下的5GtoB網絡能力開放框架設計的一次探索。

2　跨網絡邊緣應用使能

對于行業應用程序，邊緣計算不僅需要提供按需擴容和縮容，還需要跨不同的電信邊緣的互通能力，這是運營商邊緣計算能否發展壯大的一個關鍵因素^[20]。受GSMA OP、LF CAMARA和GSMA Open Gateway的快速發展觸發，ETSI認為隨著MEC Federation的出現，邊緣原生應用的概念已經進入了跨運營商（多運營商）的新階段：邊緣應用不僅需要跨運營商網絡部署，甚至經常需要部署在運營商信任域之外^[21]。

根據邊緣應用是否需要跨運營商網絡部署的特性，我們可以將邊緣應用分為兩類：一類是傳統邊緣應用，只需要部署在一個運營商網絡中；另一類是跨網絡邊緣應用，同時需要部署在兩個或更多運營商網絡中。顯然對于跨網絡邊緣應用需要更多的應用使能功能，例如在應用隔離和安全、不同運營商的隱私保護，以及應用包的加載、應用程序注冊和實例化的應用生命周期管理都需要進行功能擴展和增強。下面將對跨網絡應用的隔離要求進行分析，并提出一個基于GSMA OP的解決方案。

2.1　跨運營商網絡場景下的應用隔離要求

ETSI認為隨著MEC Federation的引入，不僅分布式實體之間交互需要安全通信，而且客戶端設備/環境也是安全問題的另一個來源，導致安全決策非常復雜，跨網絡邊緣應用對應的工作負載可能需要在涉及多個利益相關者（例如多個電信運營商）的環境中執行，而每個環境都是整個邊緣計算部署方案的一部分^[22]。類似于分布式多云環境，用戶需要以最優成本更快地完成應用程序（工作負載）的通用交付，例如應用程序（工作負載）不僅能夠在不同公有云平臺之間遷移，甚至還需要同時跨多個公有云平臺運行（處理）。

GSMA OP平臺接口如圖4所示，其中OP之間（如圖4中OP1和OP2）通過東西向接口（East West Bound Interface，EWBI）相互連接，共同構建統一的電信邊緣云。OP的南向接口（Southbound Interface，SBI）是OP平臺與電信運營商的基礎設施平臺之間的接口，包括網絡資源接口（Network Resource，NR）和計算資源（Computing Resource，CR）接口兩部分。OP的用戶網絡接口（User-Network Interface，UNI）是用戶客戶端與OP平臺之間的連接交互接口。

圖4 GSMA OP接口關系示意圖

邊緣應用提供者不再需要了解邊緣應用需要部署的移動網絡或邊緣計算（平臺）資源屬于哪個運營商，只需要通過OP的北向接口（Northbound Interface，NBI）就可以完成邊緣應用的跨運營商網絡部署和交付、運維和管控。限于篇幅，本文不對OP平臺接口參數進行說明，詳細請參考相關GSMA PRD（Permanent Reference Document）規范^[23]。

由于跨網絡邊緣應用需要在多個電信運營商網絡內進行部署，所以其部署不僅包含傳統的用戶維度，還需要引入新的運營商維度來區分部署平臺是哪個運營商的邊緣計算平臺。本文參考ESTI標準支持邊緣計算聯盟的機制，提出了一種在邊緣應用程序包加載流程中引入運營商網絡標識來實現電信運營商維度上的應用隔離方法，詳細說明如下。

2.2　一種基于GSMA OP的邊緣應用程序包加載方案

首先，我們選擇中國聯通5G MEC平臺作為目標平臺進行方案分析。中國聯通5G MEC平臺支持多租戶模式，即為不同用戶分配裸機隔離的基礎資源和業務資源。例如在資源隔離上是通過底層IaaS堆棧來實現租戶隔離、計算隔離、網絡隔離和存儲隔離的能力，而且對于共享的邊緣計算節點，邊緣網絡側還可以通過平面隔離、引入防火墻、設置安全區域、防病毒網關等手段，確保該共享節點業務運行和維護安全^[24]。

其次，根據ETSI GS MEC 010-2^[25]的最新版本V3.1.8的更新內容，ETSIMEC標準不僅引入了邊緣計算聯盟相關的信息，即目標系統標識（Target System Identifier），還對Mm1接口進行了擴展，引入用于邊緣計算聯盟的API定義變體，支持傳遞MEC Federation相關性信息給MEO/MEAO（MEC Orchestrator/MEC Application  Orchestrator）。參考上述MEC 010-2的機制，擴展GSMA OP接口以支持運營商網絡ID，我們提出了一種跨網絡應用程序包加載方法，詳細流程如圖5所示。

圖5 跨運營商網絡場景下的邊緣應用程序包加載流程圖

對于第一類邊緣應用，即傳統邊緣應用程序。由于只需要部署在一個運營商網絡內，所以目標運營商網絡就是本地運營商網絡：

步驟1：運營商1（圖5中藍色框表示）的OSS向其所屬的MEO發出邊緣應用程序包加載請求。這里參考MEC 010-2V3.1.8類似的API變體方法，在API的URI（Uniform Resource Identifier）中引入op_target_systems和apptype關鍵詞如下：

{apiRootPrefix}/op_target_systems/{targetNetworkId}/apptype/{applicationType}

{targetNetworkId}表示運營商網絡ID，其值可以是GSMA OP ID或其他，例如PLMN（Public Land Mobile Network），用于標識目標運營商網絡。ApplicationType取值可以是：traditional/cross-network，分別表示上述傳統、跨網絡邊緣應用類型。

步驟2：由于是傳統邊緣應用程序，所以本地運營商網絡的MEO直接進行邊緣應用程序包的加載處理。詳細處理內容請參考ETSIMEC 010-2標準。

步驟3：由于是GSMA OP聯盟環境，所以這里要求MEO將應用程序包加載的事件通知MEPM和OP，分別進行相應的應用類型信息處理，限于篇幅，這里不進行說明，詳細參考ETSI和GSMA相關文檔[23,25]。

對于第二類邊緣應用，即跨網絡邊緣應用程序。由于該邊緣應用不僅需要部署在本地網絡，還需要部署到其他運營商網絡，所以需要明確給出目標運營商網絡ID。

步驟1：運營商1（圖5中藍色框表示）的OSS向其MEO發出邊緣應用程序包加載請求。如圖5所示，這里參考ETSI 10-2V3.1.8fed_target_systems，引入op_target_networks，其指出了目標運營商網絡為networkId2。

步驟2：由于跨網絡邊緣應用需要先在本地運營商網絡進行部署，所以本地運營商網絡（networkId1）的MEO需要進行處理。

步驟3：然后，本地運營商網絡的MEO再將該請求轉發給本地OP。

步驟4：本地運營商網絡（networkId1）的OP將該請求轉發給目標運營商網絡（networkId2）的OP。

步驟5：目標運營商網絡的OP向自己的MEO發出該跨網絡邊緣應用程序包的加載請求。由于該請求中的運營商網絡ID就是當前運營商網絡（networkId2），所以目標運營商網絡的MEO將進行本地邊緣應用程序包加載處理，與前面傳統邊緣應用類型的步驟1一致。

步驟6：與傳統邊緣應用類型的處理的流程步驟2類似，區別在于這里回復的是OP。

步驟7：目標運營商網絡（networkId2）的OP向發出邊緣應用程序包加載請求的運營商網絡（networkId1）的OP進行回復。

步驟8：本地運營商網絡（networkId1）的OP向自己的MEO轉發目標運營商網絡OP平臺的回復。

步驟9：本地運營商網絡（networkId1）的MEO向同一系統的OSS轉發目標運營商網絡OP平臺的回復。

滿足了上述應用隔離的功能擴展和增強要求，邊緣應用可以跨運營商網絡進行部署，即同時部署在兩個互聯互通的邊緣計算平臺之上。由于中國聯通的5G網絡是與中國電信共建共享的^[26]，所以在5GMEC部署模式有更多的選擇，包括在5G MEC的設計、部署和運營等方面采取更加敏捷、開放和靈活的方式，例如5GMEC共建共享的模式^[27]。總之，5G MEC互聯互通，或者5G MEC共建共享都是GSMA OP/MEC Federation的一次技術應用，也是對5G網絡共建共享網絡場景下如何部署MEC的一次有益探索。

3　結束語

5G-Advanced進一步提升了5G網絡能力，滿足了雙向全息通信、XR Pro、3D機器視覺、觸覺互聯網等全新應用的業務需求，將交互沉浸式體驗帶入現實。應用開發者更加迫切地需要一個通用API來實現對運營商網絡能力的統一訪問，以及支持邊緣應用的統一部署交付、運維和管控。隨著GSMA Open Gateway倡議被越來越多的運營商加入，信息通信行業對推動網絡架構和網絡能力的“開放性”正在不斷取得成果，逐步得到驗證，使得NaaS發展到了一個新的階段。另外從基礎設施實現集約綠色發展的趨勢來看，不僅運營商之間，同時運營商與云服務供應商之間也需要形成統一的資源共享模式，才能推動云網融合基礎設施的開放共享，形成類似于水網、電網、路網的社會化公共基礎設施。

本文只對跨運營商網絡能力開放和應用使能進行了初步的分析討論，還有很多技術難題和挑戰需要解決，包括如何融合和統一編排多個運營商的邊緣網絡網元/邊緣應用，運營商平臺之間如何合作提供跨運營商網絡的業務連續性保障，跨網絡邊緣應用如何計費，以及如何進行安全管控等等。這些問題涉及運營商幾乎所有的業務鏈條或環節，需要全行業一起參與進來，對相關系統和平臺進行深入分析和研究，才能獲得實際可行的解決方案。

作者簡介：

陳　杲，高級工程師，博士，現就職于中國聯通研究院，主要從事邊緣計算方面的相關技術研究及標準化工作。

唐雄燕，教授級高級工程師，博士，現就職于中國聯通研究院，主要研究方向為寬帶通信、互聯網/物聯網、新一代網絡等。

曹　暢，教授級高級工程師，博士，現就職于中國聯通研究院，主要從事未來網絡架構、算力網絡等前沿技術研究工作。

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摘自《自動化博覽》2024年第二期暨《邊緣計算2024專輯》