2024年5月12日发(作者：镜玮奇)
第40卷 第5期
2022年 5月
数字技术与应用
Digital Technology &Application
Vol.40 No.5
May 2022
中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:
1007-9416(2022)05-0196-03
DOI:10.19695/12-1369.2022.05.60
5G定制网MEC与UPF部署方案
中国电信股份有限公司廊坊分公司 沈景悦
3GPP中5G核心网控制面与用户面分离，用户面可
按需灵活下沉。随着物联网、大数据、大视频等业务的
发展，现有的网络和云资源的集中式部署将难以完全满
足新兴业务需求，需要通过边缘计算，使网络和云资源
向边缘迁移。多接入边缘计算（MEC）和UPF下沉是
5G定制网的关键，可根据行业用户需求灵活部署。
主机与外部的连通情况。
3 MEC与5G网络的融合
在5G系统中网络功能及其提供的服务在NRF中注
册，NRF提供可用的服务列表。与之对应的，在MEC
系统中，MEC应用提供的服务在MEC平台的服务注册
表中进行注册，服务注册表提供了MEC服务器上可用
服务的可见性。MEC系统级功能实体MEC编排器作为
AF可用与5G核心网NEF网元进行通信，MEC主机级功
能实体MEC平台作为应用功能实体可以直接与5G网络
功能实体进行通信，MEC业务系统作为5G系统的边缘
网络部署在N6参考点上，由UPF负责将边缘网络的流
量分发导流到MEC业务系统。基于5G核心网的CUPS
架构，UPF可以灵活部署到网络边缘的MEC系统，对
MEC而言，UPF是分布式的、可配置的数据平面。
MEC可在中心云或边缘云提供服务，因此SMF对UPF
的选择、管理以及流量规则配置起到关键作用，SMF允
许MEC作为5G应用功能管理PDU会话、控制策略设定
和流量规则。在5G网络中部署MEC时，数据平面角色
由UPF担任，MEC通过5G核心网的功能来影响UPF。
为利用MEC在优化应用性能和提升用户体验质量上的
优势，MEC主机通常部署在5G RAN边缘
[1]
。
1 基本概念
5G核心网UPF网元是控制面和用户面分离（CUPS）
架构的用户面部分，主要负责数据包（媒体流）的路
由和转发、数据包的检测、用户面策略的实施、QoS的
执行等。针对增强移动宽带（eMBB）场景，UPF通常
设置在省会城市或省内的大城市，此类UPF称之为核
心UPF。针对多接入边缘技术（MEC）场景，由于低
时延大带宽需求，UPF需要就近接入MEC，一般UPF
与MEC紧密关联部署在一起，此类UPF称之为边缘
UPF。多接入边缘技术（MEC）在靠近用户的位置提
供信息技术服务环境和云计算能力，并将内容转发推送
到用户周围，使应用、服务、内容部署在高度分布的环
境中，支持5G低时延高带宽要求。UPF是MEC的入口
和锚点，UPF与MEC平台松耦合相对独立部署，UPF
下沉是MEC业务分流的关键。
2 MEC系统框架和功能实体
MEC系统划分为MEC系统级、MEC主机级和MEC
网络级3个层级。MEC系统级管理单元对MEC系统资
源进行全面管理并接收来自终端和第三方的业务请求。
MEC主机级由MEC主机和MEC主机级管理两个单元组
成。MEC主机级管理单元对MEC主机的资源以及MEC
平台、应用配置进行管理。MEC网络级包含3GPP网
络、本地网络、外部网络等外部网络实体，表示MEC
4 MEC在5G网络中的部署
4.1 MEC在5G网络中的部署位置
MEC主机部署在边缘或者核心数据网络中，而
UPF负责牵引用户平面流量到目标MEC应用所在的数
据网络。运营商除了选择数据网络和UPF之外，还需
要根据技术和商业因素（例如站点设置、应用需求、用
户负载实测值或估算值）来选择物理计算资源的部署
位置。MEC离用户越近，终端发起的业务经过基站、
收稿日期:2022-02-11
作者简介:沈景悦(1980—),女,河北昌黎人,硕士研究生,工程师,研究方向:移动核心网技术及维护。
196
沈景悦：5G定制网MEC与UPF部署方案
2022年第 5 期
MEC主机到本地网络时延越低，可满足新型超低时延
业务需求场景，时延可控制在1～10m/s内，例如自动
驾驶、智慧场馆、远程医疗等
[2]
。
4.2 MEC与UPF的合设问题
逻辑上MEC与UPF是分离的、松耦合的，但在实
际建设时，两者是否合设或共享基础设施可选择三种方
案：（1）MEC与UPF合设，共用基础设施。两者由同
一个厂商建设，共享NFV边缘云基础设施，进行统一
管理，此方案可节约投资并节约边缘接入点的接入资
源。（2）MEC与UPF分设，不共用基础设施。两者支
持分别由不同厂商建设，UPF作为5G核心网网元，与
承载第三方业务的MEC物理隔离有利于保障5G网络安
全。（3）MEC与UPF部分合设。根据MEC业务系统应
用服务的不同，分为CT类应用和IT类应用，其中CT类
应用可与UPF合设并共享NFV边缘云，IT类应用独立
建设，满足IT类边缘业务部署的灵活性需求。
如图1所示，客户本地数据中心下沉MEC和UPF合
设部署，具备网络能力调用功能，可实现本地分流、位
置订阅、QoS、流量计费等。本地数据中心通过边缘数
据中心直接访问公有云，支持云边高速专线连接。边缘
MEC应用平台可实现多类型云部署，支持容器/虚机镜
像形式，一点加载、全网部署。边缘MEC能力平台可
实现业务能力开放，支持第三方能力注册、接口封装、
能力调用、能力鉴权等。核心层MEC业务管理平台提供
可视化门户，实现客户自助服务，支持客户自助管理。
图1 MEC与UPF在5G网络中的部署
Fig.1 Deployment of MEC and UPF in 5G network
该部署方式可实现按客户需求，提供定制化、集成化交
付，并提供统一的平台运营维护，可实现远程维护。
5 5G定制网基本场景
(1)低时延、大流量本地业务。该类业务需要移
动网络具备本地分流能力，如驾校考试场景，在边缘
MEC/UPF部署前，存在大流量视频数据回传带宽消耗
过大、传输时延大、业务体验不佳等问题。部署边缘
MEC/UPF一方面可以降低端到端时延，提升用户体
验；另一方面可以减小回传网络开销，降低网络成本，
用户可以根据不同的时延要求对UPF和MEC的部署位
置灵活部署，越靠近用户时延越小。(2)物联网业务。
物联网业务需要数据本地汇聚处理能力，物联网终端直
接上传至云端方式存在传输时延大响应慢、终端数量大
增加网络负荷、大量数据直接传输增加传输带宽降低传
输效率等问题。
6 定制网MEC与UPF部署模式
MEC与UPF部署位置综合考虑客户的业务诉求和
应用场景，如位置、时延、安全、机房、运维、成本等
因素。UPF应尽量靠近MEC平台（同局址优先），避
免迂回路由，针对严格要求数据不出场，可在客户本
地部署一体化MEC、UPF。MEC与UPF部署模式有三
种，如表1所示
[3]
。
7 定制网业务分流方案
(1)DNN方案。园区终端及工作人员手机签约专用
DNN，用户PDU直接建立并锚定在客户侧UPF，适用
于数据不出园区场景，如视频监控、工业控制等。(2)
UL/CL方案。终端在园区外建立PDU会话时，会话锚
定在大网UPF，当终端移动到园区内后，新增客户侧
UPF锚点并插入ULCL。该方案下终端在园区外通过
大网DNN使用Internet业务，在园区内可访问园区内应
用。(3)LADN方案。园区终端及工作人员手机签约专
用LADN DNN，用户PDU会话直接建立锚定在客户
侧UPF。该方案下大网终端在园区内可以通过LADN
DNN直接访问园区网络，同时可以通过大网DNN使用
Internet业务。
8 UPF配置规划原则
UPF的能力指标包括同时处理的吞吐量和流数量，
在计算UPF的配置时，通常以这两个指标来衡量。
UPF配置计算见如表2所示。
197
第 40 卷数字技术与应用
表1 MEC与UPF部署模式
Tab.1 MEC and UPF deployment mode
部署模式适用场景
1.对本地化需求不高
2.资费更低，性价比更高
MEC平台和UPF均共享:
、MEC平台均部署在运营商边缘机房
为不同客户配置不同的分流策略；MEC平台采用多租户
模式，为不同客户分配逻辑隔离的基础资源和业务资源
MEC平台独享、UPF共享:
平台部署在客户机房、UPF部署在运营商边缘机房
平台与UPF之间通过VPN、专线等连接
MEC平台和UPF均独享：
、MEC平台下沉部署在客户机房
表2 UPF配置计算
Tab.2 UPF configuration calculation
指标因素
单套UPF支持吞吐量
单套UPF支持的流数量
总附着用户数
忙时平均每用户速率
忙时平均每用户并发流数
吞吐量维度
流数量维度
UPF套数
UPF套数（“N+1”备份）
配置计算
A1
A2
B1
B2
B3
N1=向上取整（B1×B2/A1）
N2=向上取整（B1×B3/A2）
N3=MAX（N1，N2）
N4=N3+1
1.对时延、本地化处理要求较高
2.共享UPF，降低部署成本
1.对时延、数据隔离安全要求高
表2中，A1和A2来自设备商性能测试或运营商现网
实测数据；B1为辖区的预测用户数
×
预测开机率；B2
和B3由现有业务模型计算得出。
9 MEC配置规划原则
各层级MEC推荐资源配置如表3所示，具体业务应
用资源根据业务场景和相关业务需求测算，在基础资源
上叠加。
10 安全部署方案
组网安全方面，可采用独立的存储、计算、网络资
源部署，整体架构支持容灾备份，按功能划分不同安
全域，域间通过独立VLAN隔离；平台安全方面，可部
署专业扫描器对平台自身、租户虚拟机进行基线漏洞核
查及镜像安全核查，对平台日志具备日志记录和审计能
力；网络边界安全方面，可串行部署防火墙、IPS实现
对MEC平台的访问控制和安全防护，UPF互通提供防
火墙及访问控制白名单等。
引用
[1] 吴成林,陶伟宜,张子扬,等.5G核心网规划与应用[M].北京:人
民邮电出版社,2020.
[2] 王敏,陆晓东,沈少艾.5G组网与部署探讨[J].移动通信,2019,
43(1):7-14.
[3] 陈云斌,王全,黄强,等.5G MEC UPF选择及本地分流技术分
析[J].移动通信,2020,44(1):48-53.
表3 MEC配置推荐
Tab.3 MEC configuration recommendation
用途
核心层MEC
虚拟机数量
36
单机推荐资源配置
CPU：186C
内存：560G
存储：9300G
CPU：136C
内存：384G
存储： 9100G
CPU：Intel
5218R(20
Cores,2.10 GHz)×2
内存：512GB
系统盘:2×480GB
数据盘:8×1.8TB
边缘MEC22
下沉客户侧MEC标准服务器
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2024年5月12日发(作者：镜玮奇)
第40卷 第5期
2022年 5月
数字技术与应用
Digital Technology &Application
Vol.40 No.5
May 2022
中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:
1007-9416(2022)05-0196-03
DOI:10.19695/12-1369.2022.05.60
5G定制网MEC与UPF部署方案
中国电信股份有限公司廊坊分公司 沈景悦
3GPP中5G核心网控制面与用户面分离，用户面可
按需灵活下沉。随着物联网、大数据、大视频等业务的
发展，现有的网络和云资源的集中式部署将难以完全满
足新兴业务需求，需要通过边缘计算，使网络和云资源
向边缘迁移。多接入边缘计算（MEC）和UPF下沉是
5G定制网的关键，可根据行业用户需求灵活部署。
主机与外部的连通情况。
3 MEC与5G网络的融合
在5G系统中网络功能及其提供的服务在NRF中注
册，NRF提供可用的服务列表。与之对应的，在MEC
系统中，MEC应用提供的服务在MEC平台的服务注册
表中进行注册，服务注册表提供了MEC服务器上可用
服务的可见性。MEC系统级功能实体MEC编排器作为
AF可用与5G核心网NEF网元进行通信，MEC主机级功
能实体MEC平台作为应用功能实体可以直接与5G网络
功能实体进行通信，MEC业务系统作为5G系统的边缘
网络部署在N6参考点上，由UPF负责将边缘网络的流
量分发导流到MEC业务系统。基于5G核心网的CUPS
架构，UPF可以灵活部署到网络边缘的MEC系统，对
MEC而言，UPF是分布式的、可配置的数据平面。
MEC可在中心云或边缘云提供服务，因此SMF对UPF
的选择、管理以及流量规则配置起到关键作用，SMF允
许MEC作为5G应用功能管理PDU会话、控制策略设定
和流量规则。在5G网络中部署MEC时，数据平面角色
由UPF担任，MEC通过5G核心网的功能来影响UPF。
为利用MEC在优化应用性能和提升用户体验质量上的
优势，MEC主机通常部署在5G RAN边缘
[1]
。
1 基本概念
5G核心网UPF网元是控制面和用户面分离（CUPS）
架构的用户面部分，主要负责数据包（媒体流）的路
由和转发、数据包的检测、用户面策略的实施、QoS的
执行等。针对增强移动宽带（eMBB）场景，UPF通常
设置在省会城市或省内的大城市，此类UPF称之为核
心UPF。针对多接入边缘技术（MEC）场景，由于低
时延大带宽需求，UPF需要就近接入MEC，一般UPF
与MEC紧密关联部署在一起，此类UPF称之为边缘
UPF。多接入边缘技术（MEC）在靠近用户的位置提
供信息技术服务环境和云计算能力，并将内容转发推送
到用户周围，使应用、服务、内容部署在高度分布的环
境中，支持5G低时延高带宽要求。UPF是MEC的入口
和锚点，UPF与MEC平台松耦合相对独立部署，UPF
下沉是MEC业务分流的关键。
2 MEC系统框架和功能实体
MEC系统划分为MEC系统级、MEC主机级和MEC
网络级3个层级。MEC系统级管理单元对MEC系统资
源进行全面管理并接收来自终端和第三方的业务请求。
MEC主机级由MEC主机和MEC主机级管理两个单元组
成。MEC主机级管理单元对MEC主机的资源以及MEC
平台、应用配置进行管理。MEC网络级包含3GPP网
络、本地网络、外部网络等外部网络实体，表示MEC
4 MEC在5G网络中的部署
4.1 MEC在5G网络中的部署位置
MEC主机部署在边缘或者核心数据网络中，而
UPF负责牵引用户平面流量到目标MEC应用所在的数
据网络。运营商除了选择数据网络和UPF之外，还需
要根据技术和商业因素（例如站点设置、应用需求、用
户负载实测值或估算值）来选择物理计算资源的部署
位置。MEC离用户越近，终端发起的业务经过基站、
收稿日期:2022-02-11
作者简介:沈景悦(1980—),女,河北昌黎人,硕士研究生,工程师,研究方向:移动核心网技术及维护。
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沈景悦：5G定制网MEC与UPF部署方案
2022年第 5 期
MEC主机到本地网络时延越低，可满足新型超低时延
业务需求场景，时延可控制在1～10m/s内，例如自动
驾驶、智慧场馆、远程医疗等
[2]
。
4.2 MEC与UPF的合设问题
逻辑上MEC与UPF是分离的、松耦合的，但在实
际建设时，两者是否合设或共享基础设施可选择三种方
案：（1）MEC与UPF合设，共用基础设施。两者由同
一个厂商建设，共享NFV边缘云基础设施，进行统一
管理，此方案可节约投资并节约边缘接入点的接入资
源。（2）MEC与UPF分设，不共用基础设施。两者支
持分别由不同厂商建设，UPF作为5G核心网网元，与
承载第三方业务的MEC物理隔离有利于保障5G网络安
全。（3）MEC与UPF部分合设。根据MEC业务系统应
用服务的不同，分为CT类应用和IT类应用，其中CT类
应用可与UPF合设并共享NFV边缘云，IT类应用独立
建设，满足IT类边缘业务部署的灵活性需求。
如图1所示，客户本地数据中心下沉MEC和UPF合
设部署，具备网络能力调用功能，可实现本地分流、位
置订阅、QoS、流量计费等。本地数据中心通过边缘数
据中心直接访问公有云，支持云边高速专线连接。边缘
MEC应用平台可实现多类型云部署，支持容器/虚机镜
像形式，一点加载、全网部署。边缘MEC能力平台可
实现业务能力开放，支持第三方能力注册、接口封装、
能力调用、能力鉴权等。核心层MEC业务管理平台提供
可视化门户，实现客户自助服务，支持客户自助管理。
图1 MEC与UPF在5G网络中的部署
Fig.1 Deployment of MEC and UPF in 5G network
该部署方式可实现按客户需求，提供定制化、集成化交
付，并提供统一的平台运营维护，可实现远程维护。
5 5G定制网基本场景
(1)低时延、大流量本地业务。该类业务需要移
动网络具备本地分流能力，如驾校考试场景，在边缘
MEC/UPF部署前，存在大流量视频数据回传带宽消耗
过大、传输时延大、业务体验不佳等问题。部署边缘
MEC/UPF一方面可以降低端到端时延，提升用户体
验；另一方面可以减小回传网络开销，降低网络成本，
用户可以根据不同的时延要求对UPF和MEC的部署位
置灵活部署，越靠近用户时延越小。(2)物联网业务。
物联网业务需要数据本地汇聚处理能力，物联网终端直
接上传至云端方式存在传输时延大响应慢、终端数量大
增加网络负荷、大量数据直接传输增加传输带宽降低传
输效率等问题。
6 定制网MEC与UPF部署模式
MEC与UPF部署位置综合考虑客户的业务诉求和
应用场景，如位置、时延、安全、机房、运维、成本等
因素。UPF应尽量靠近MEC平台（同局址优先），避
免迂回路由，针对严格要求数据不出场，可在客户本
地部署一体化MEC、UPF。MEC与UPF部署模式有三
种，如表1所示
[3]
。
7 定制网业务分流方案
(1)DNN方案。园区终端及工作人员手机签约专用
DNN，用户PDU直接建立并锚定在客户侧UPF，适用
于数据不出园区场景，如视频监控、工业控制等。(2)
UL/CL方案。终端在园区外建立PDU会话时，会话锚
定在大网UPF，当终端移动到园区内后，新增客户侧
UPF锚点并插入ULCL。该方案下终端在园区外通过
大网DNN使用Internet业务，在园区内可访问园区内应
用。(3)LADN方案。园区终端及工作人员手机签约专
用LADN DNN，用户PDU会话直接建立锚定在客户
侧UPF。该方案下大网终端在园区内可以通过LADN
DNN直接访问园区网络，同时可以通过大网DNN使用
Internet业务。
8 UPF配置规划原则
UPF的能力指标包括同时处理的吞吐量和流数量，
在计算UPF的配置时，通常以这两个指标来衡量。
UPF配置计算见如表2所示。
197
第 40 卷数字技术与应用
表1 MEC与UPF部署模式
Tab.1 MEC and UPF deployment mode
部署模式适用场景
1.对本地化需求不高
2.资费更低，性价比更高
MEC平台和UPF均共享:
、MEC平台均部署在运营商边缘机房
为不同客户配置不同的分流策略；MEC平台采用多租户
模式，为不同客户分配逻辑隔离的基础资源和业务资源
MEC平台独享、UPF共享:
平台部署在客户机房、UPF部署在运营商边缘机房
平台与UPF之间通过VPN、专线等连接
MEC平台和UPF均独享：
、MEC平台下沉部署在客户机房
表2 UPF配置计算
Tab.2 UPF configuration calculation
指标因素
单套UPF支持吞吐量
单套UPF支持的流数量
总附着用户数
忙时平均每用户速率
忙时平均每用户并发流数
吞吐量维度
流数量维度
UPF套数
UPF套数（“N+1”备份）
配置计算
A1
A2
B1
B2
B3
N1=向上取整（B1×B2/A1）
N2=向上取整（B1×B3/A2）
N3=MAX（N1，N2）
N4=N3+1
1.对时延、本地化处理要求较高
2.共享UPF，降低部署成本
1.对时延、数据隔离安全要求高
表2中，A1和A2来自设备商性能测试或运营商现网
实测数据；B1为辖区的预测用户数
×
预测开机率；B2
和B3由现有业务模型计算得出。
9 MEC配置规划原则
各层级MEC推荐资源配置如表3所示，具体业务应
用资源根据业务场景和相关业务需求测算，在基础资源
上叠加。
10 安全部署方案
组网安全方面，可采用独立的存储、计算、网络资
源部署，整体架构支持容灾备份，按功能划分不同安
全域，域间通过独立VLAN隔离；平台安全方面，可部
署专业扫描器对平台自身、租户虚拟机进行基线漏洞核
查及镜像安全核查，对平台日志具备日志记录和审计能
力；网络边界安全方面，可串行部署防火墙、IPS实现
对MEC平台的访问控制和安全防护，UPF互通提供防
火墙及访问控制白名单等。
引用
[1] 吴成林,陶伟宜,张子扬,等.5G核心网规划与应用[M].北京:人
民邮电出版社,2020.
[2] 王敏,陆晓东,沈少艾.5G组网与部署探讨[J].移动通信,2019,
43(1):7-14.
[3] 陈云斌,王全,黄强,等.5G MEC UPF选择及本地分流技术分
析[J].移动通信,2020,44(1):48-53.
表3 MEC配置推荐
Tab.3 MEC configuration recommendation
用途
核心层MEC
虚拟机数量
36
单机推荐资源配置
CPU：186C
内存：560G
存储：9300G
CPU：136C
内存：384G
存储： 9100G
CPU：Intel
5218R(20
Cores,2.10 GHz)×2
内存：512GB
系统盘:2×480GB
数据盘:8×1.8TB
边缘MEC22
下沉客户侧MEC标准服务器
198