5G MEC融合架構(gòu)及部署策略

張建敏，謝偉良，楊峰義，武洲云

（中國電信股份有限公司技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100031）

1 引言

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及各種新型業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，促使移動(dòng)通信在過去的10年間經(jīng)歷了爆炸式增長。預(yù)計(jì)到2020年，各類新型業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，將帶來1 000倍的數(shù)據(jù)流量增長以及超過500億量級的終端設(shè)備連接[1,2]。為了有效解決其快速發(fā)展帶來的高網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、高帶寬以及低時(shí)延等要求，MEC概念得以提出并得到了廣泛關(guān)注[3-8]。

歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ETSI）于2014年9月成立了MEC（mobile/multi-access edge computing，移動(dòng)/多接入邊緣計(jì)算）工作組，針對 MEC技術(shù)的服務(wù)場景、技術(shù)要求、框架以及參考架構(gòu)等開展深入研究[3]。根據(jù)ETSI的定義，MEC技術(shù)主要是指通過在無線接入側(cè)部署通用服務(wù)器，從而為無線接入網(wǎng)提供IT和云計(jì)算的能力。即MEC技術(shù)使得傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)具備了業(yè)務(wù)本地化、近距離部署的條件，無線接入網(wǎng)由此具備了低時(shí)延、高帶寬的傳輸能力，有效緩解了未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對于傳輸帶寬以及時(shí)延的要求。除此之外，由于MEC靠近無線網(wǎng)絡(luò)及用戶本身，更易于實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)上下文信息（位置、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、無線資源利用率等）的感知和利用，并通過開放給第三方業(yè)務(wù)提供商，從而可以有效提升用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的深度融合。目前，MEC概念已經(jīng)從立項(xiàng)初期針對3GPP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，擴(kuò)展至對非3GPP網(wǎng)絡(luò)（Wi-Fi、有線網(wǎng)絡(luò)等）的支持，其名稱也從移動(dòng)邊緣計(jì)算修改為多接入邊緣計(jì)算。

除此之外，IMT-2020（5G）推進(jìn)組、3GPP、CCSA等國內(nèi)外研究及標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)組織也開展了MEC的研究推進(jìn)工作。其中，3GPP已經(jīng)完成的下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究項(xiàng)目（TR23.799）以及正在制定中的 5G系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)（TS23.501）均將MEC作為5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要目標(biāo)予以支持[9,10]。同時(shí)，CCSA也于2017年8月開始了“5G邊緣計(jì)算核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究”以及“5G邊緣計(jì)算平臺能力開放技術(shù)研究”課題的立項(xiàng)研究。

由于ETSI MEC工作組重點(diǎn)關(guān)注MEC平臺、基于MEC平臺的網(wǎng)絡(luò)能力開放以及基于MEC平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用運(yùn)營部署等方面，并希望MEC的引入不給具體的網(wǎng)絡(luò)接入制式帶來影響。而 3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)研究與制定則主要從5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)趨勢出發(fā)，通過支持用戶面分布式下沉部署、靈活路由等功能，實(shí)現(xiàn)支持MEC的目標(biāo)，并未考慮基于MEC的網(wǎng)絡(luò)能力開放。因此，如何將MEC平臺的網(wǎng)絡(luò)能力開放與具體的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)功能相結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的深度融合及落地應(yīng)用，成為運(yùn)營商重點(diǎn)關(guān)注的問題。

綜上所述，本文將首先根據(jù)5G三大典型應(yīng)用場景，分析MEC對于5G的價(jià)值。其次，基于ETSI和3GPP的研究進(jìn)展，本文將給出5G MEC融合架構(gòu)，并討論分析其總體部署策略。更進(jìn)一步，針對MEC技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可能存在的問題與挑戰(zhàn)進(jìn)行了討論，為后續(xù)研究發(fā)展提供參考。

2 MEC價(jià)值分析

根據(jù)ETSI定義，MEC通過為無線接入網(wǎng)提供IT和云計(jì)算的能力，從而使得MEC具備如下技術(shù)特征：

· 業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、緩存加速；

· 本地分流、靈活路由；

· 網(wǎng)絡(luò)信息感知與開放；

· 邊緣計(jì)算、存儲能力；

· 基于IT通用平臺。

下面將從 5G的三大典型應(yīng)用場景（eMBB、uRLLC、mMTC）出發(fā)，討論分析 MEC對于 5G網(wǎng)絡(luò)的潛在價(jià)值與意義。

2.1 增強(qiáng)移動(dòng)寬帶（eMBB）

為了滿足未來5G網(wǎng)絡(luò)1 000倍的流量增長以及100倍的用戶體驗(yàn)速率，現(xiàn)有物理層和網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)的后續(xù)演進(jìn)以及全新的技術(shù)需要同時(shí)考慮，如大規(guī)模天線（massive MIMO）、毫米波（mmWave）、超密集組網(wǎng)（ultra dense network，UDN）等。此類技術(shù)的主要目標(biāo)是通過拓寬頻譜帶寬以及提高頻譜利用率等方式提升無線接入網(wǎng)系統(tǒng)容量。然而，未來5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量密度和用戶體驗(yàn)速率的急劇增長，除了對無線接入網(wǎng)帶來極大挑戰(zhàn)，核心網(wǎng)同樣也經(jīng)受著更大數(shù)據(jù)流量的沖擊。傳統(tǒng)LTE網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)面功能主要集中在LTE網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)邊界的PGW（PDN gataway）上，并且要求所有數(shù)據(jù)流必須經(jīng)過PGW。即使是同一小區(qū)用戶間的數(shù)據(jù)流也必須經(jīng)過PGW，從而給網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部新內(nèi)容應(yīng)用服務(wù)的部署帶來困難。同時(shí)數(shù)據(jù)面功能的過度集中也對 PGW 的性能提出了更高的要求，且易導(dǎo)致PGW成為網(wǎng)絡(luò)吞吐量的瓶頸。

因此，MEC技術(shù)通過業(yè)務(wù)本地化、緩存加速以及本地分流、靈活路由等技術(shù)可以有效降低網(wǎng)絡(luò)回傳帶寬需求，緩解核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸壓力，從而進(jìn)一步避免了核心網(wǎng)傳輸資源的進(jìn)一步投資。換句話說，業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、緩存加速和本地分流、靈活路由是實(shí)現(xiàn)未來5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用近距離部署/訪問、用戶面靈活高效分布式按需部署的有效手段，可為用戶提供低時(shí)延高帶寬的傳輸能力，打造虛擬的RAN（radio access network，無線接入網(wǎng)）。值得注意的是，5G控制面的主要功能依然采用集中控制的方式。

以企業(yè)/學(xué)校為例，通過業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化以及本地分流技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)/學(xué)校內(nèi)部高效辦公、本地資源訪問、內(nèi)部通信等，從而為用戶提供免費(fèi)/低資費(fèi)、高體驗(yàn)的本地連接以及本地業(yè)務(wù)訪問能力。也就是說，通過MEC技術(shù)可以為企業(yè)/校園等熱點(diǎn)高容量場景提供一個(gè)虛擬的本地RAN，實(shí)現(xiàn)了MEC本地業(yè)務(wù)本地解決的主要思想。

2.2 低時(shí)延高可靠（uRLLC）

低時(shí)延高可靠場景主要是指對時(shí)延極其敏感并且對可靠性要求嚴(yán)格的場景，例如遠(yuǎn)程醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等。其中，低時(shí)延高可靠場景中對空口時(shí)延的要求甚至為1 ms量級。對于5G網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延要求，需要從物理層技術(shù)（廣義頻分復(fù)用技術(shù)等）以及網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)（業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、緩存等）兩個(gè)角度出發(fā)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)開發(fā)。

基于MEC提供的邊緣云計(jì)算服務(wù)，可以將傳統(tǒng)的部署在 Internet或者遠(yuǎn)端云計(jì)算中心的業(yè)務(wù)應(yīng)用，遷移至無線網(wǎng)絡(luò)邊緣部署。此時(shí)，特定業(yè)務(wù)或者將非常受歡迎的內(nèi)容可以部署或者緩存在靠近無線接入網(wǎng)以及終端用戶的位置，從而可以有效降低網(wǎng)絡(luò)端到端時(shí)延，提升用戶的 QoE（quality of service，服務(wù)質(zhì)量）。

因此，基于 MEC的業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、緩存加速等功能可以有效降低或者消除回傳帶來的時(shí)延影響，一定程度上滿足5G網(wǎng)絡(luò)對于網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的要求。

2.3 大規(guī)模MTC終端連接（mMTC）

為了解決移動(dòng)終端（尤其是低成本 MTC終端）有限的計(jì)算、存儲能力以及功耗問題，需要將高復(fù)雜度、高能耗計(jì)算任務(wù)遷移至云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器端完成，從而降低低成本終端的能耗，延長其待機(jī)時(shí)間。然而傳統(tǒng)的通過將高耗能任務(wù)卸載到遠(yuǎn)程云端的方法，在降低終端能耗、延長待機(jī)時(shí)間的同時(shí)，卻帶來了傳輸時(shí)延的增加。

此時(shí)，基于MEC的邊緣計(jì)算與存儲能力，通過將高能耗計(jì)算任務(wù)卸載/遷移至 MEC服務(wù)器，可有效解決計(jì)算任務(wù)遷移到遠(yuǎn)端云計(jì)算中心帶來的時(shí)延問題。同時(shí)，MEC服務(wù)器可以作為 MTC終端的匯聚節(jié)點(diǎn)，完成信令以及數(shù)據(jù)的本地匯聚、存儲與處理等任務(wù)，降低MTC終端存儲資源的需求以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

2.4 QoE優(yōu)化

顯而易見，業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化使得業(yè)務(wù)應(yīng)用更加靠近無線接入網(wǎng)以及終端用戶本身，此時(shí)實(shí)時(shí)的無線網(wǎng)絡(luò)上下文信息（小區(qū)ID、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、無線資源利用率等）可以被業(yè)務(wù)應(yīng)用有效感知并加以充分利用，從而為終端用戶提供更加差異化的服務(wù)和業(yè)務(wù)體驗(yàn)，提升用戶的 QoE（quality of experience，體驗(yàn)質(zhì)量）。

更進(jìn)一步，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也可以將部分/全部無線網(wǎng)絡(luò)的能力向第三方內(nèi)容提供商/軟件開發(fā)商等開放，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的深度融合，從而加速創(chuàng)新型業(yè)務(wù)的開發(fā)和部署。

綜上所述，MEC通過將計(jì)算存儲能力與業(yè)務(wù)服務(wù)能力向網(wǎng)絡(luò)邊緣遷移，使應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容可以實(shí)現(xiàn)本地化、近距離、分布式部署，從而在一定程度解決了5G網(wǎng)絡(luò)eMBB、uRLLC、mMTC等技術(shù)場景的業(yè)務(wù)需求。同時(shí)MEC通過充分挖掘移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和信息，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上下文信息的感知和分析并開放給第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用，有效提升了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的智能化水平，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的深度融合。

3 5G MEC融合架構(gòu)及部署策略

3.1 5G MEC融合架構(gòu)

如前所述，目前 3GPP 僅通過支持用戶面分布式下沉部署、靈活路由等功能，實(shí)現(xiàn)支持MEC的目標(biāo)。然而，除了用戶面分布式下沉部署、靈活路由外，為了能夠更好地支持5G業(yè)務(wù)應(yīng)用的本地化部署、緩存加速、網(wǎng)絡(luò)邊緣信息的感知與開放以及邊緣計(jì)算/存儲能力，緩解 5G移動(dòng)增強(qiáng)寬帶業(yè)務(wù)以及超低時(shí)延高可靠場景的時(shí)延要求、大規(guī)模 MTC終端連接信令/數(shù)據(jù)匯聚處理要求以及通過網(wǎng)絡(luò)邊緣信息感知并開放給第三方業(yè)務(wù)服務(wù)商實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)深度融合的需求，本文給出了5G MEC融合架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 5G MEC融合架構(gòu)

其中，5G MEC平臺根據(jù)其平臺應(yīng)用相關(guān)信息（應(yīng)用標(biāo)識、IP地址+port（端口）等、數(shù)據(jù)流規(guī)律規(guī)則等）通過5G 控制面應(yīng)用功能（AF）直接或者間接地傳遞給策略控制功能單元（PCF），從而影響會話管理功能單元（SMF）進(jìn)行用戶面功能單元（UPF）的選擇/重選以及數(shù)據(jù)分組（PDU）會話的建立，如圖 2所示。具體包括根據(jù)用戶/應(yīng)用所在位置、本地接入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識（LADN）等信息選擇邊緣的 UPF以及在一個(gè)PDU會話的場景下選擇合適的邊緣UPF并根據(jù)預(yù)先配置的分流策略進(jìn)行數(shù)據(jù)分流（包括上行流量分類UL-CL以及IPv6多歸屬分流方案等），從而滿足UPF分布式下沉部署、靈活路由的需求，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流根據(jù)需求轉(zhuǎn)發(fā)至本地網(wǎng)絡(luò)或者 MEC主機(jī)。同時(shí)，MEC平臺也可以作為本地AF，在一定規(guī)則約束下將本地?cái)?shù)據(jù)流過濾規(guī)則直接下發(fā)至UPF，進(jìn)行UPF數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)以及數(shù)據(jù)流過濾規(guī)則的配置。

除此之外，MEC平臺可以通過Mp1接口實(shí)現(xiàn)MEC平臺服務(wù)對運(yùn)營商/第三方MEC應(yīng)用的開放，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的深度融合。在MEC資源管理編排方面則主要由MEC編排器、MEC平臺管理以及 VIM 管理等負(fù)責(zé)，滿足 MEC平臺以及MEC應(yīng)用資源編排、生命周期等管理。

可以看出，上述5G MEC融合架構(gòu)可以同時(shí)兼容ETSI MEC以及3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中MEC的數(shù)據(jù)流靈活路由等功能需求主要由3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)靈活地支持UPF選擇/重選滿足，MEC的提供業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、本地計(jì)算/存儲能力以及網(wǎng)絡(luò)邊緣信息的感知與開放則主要由MEC平臺、平臺管理單元以及MEC開放接口等實(shí)現(xiàn)。

需要注意的是，MEC本地?cái)?shù)據(jù)流的計(jì)費(fèi)、內(nèi)容合法監(jiān)控等功能主要通過5G UPF負(fù)責(zé)支持，可以有效解決4G MEC因?yàn)橥该鞑渴鹦枨蠖媾R的計(jì)費(fèi)以及合法監(jiān)控等問題[8]。

圖2 應(yīng)用功能（AF）影響數(shù)據(jù)路由流程

3.2 5G MEC總體部署策略

為了更好地闡述5G MEC部署策略，首先需要給出5G網(wǎng)絡(luò)的總體部署策略，其次從MEC時(shí)延節(jié)省的角度以及未來 5G網(wǎng)絡(luò)對于業(yè)務(wù)時(shí)延的要求來詳細(xì)分析5G MEC總體部署策略，為未來5G MEC的落地部署提供參考。

3.2.1 5G網(wǎng)絡(luò)總體部署策略

未來 5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施平臺將主要由采用通用架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心（data center，DC）組成，主要包括中心級、匯聚級、邊緣級和接入級，如圖3所示，其各自的功能劃分大致如下。

（1）中心級

主要包含IT系統(tǒng)和業(yè)務(wù)云，其中IT系統(tǒng)以控制、管理、調(diào)度職能為核心，例如網(wǎng)絡(luò)功能管理編排、廣域數(shù)據(jù)中心互聯(lián)和BOSS等，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)總體的監(jiān)控和維護(hù)。除此之外，運(yùn)營商自有的云業(yè)務(wù)、增值服務(wù)、CDN、集團(tuán)類政企業(yè)務(wù)等均部署在中心級DC的業(yè)務(wù)云平臺。

（2）匯聚級

主要包括5G網(wǎng)絡(luò)的控制面功能，例如接入管理、移動(dòng)性管理、會話管理、策略控制等，主要部署在省級DC。同時(shí)原有4G網(wǎng)絡(luò)的虛擬化核心網(wǎng)、固網(wǎng)的IPTV業(yè)務(wù)平臺以及能力開放平臺等可以共DC部署。除此之外，考慮到CDN下沉以及省級公司特有政企業(yè)務(wù)的需求，省級業(yè)務(wù)云也可以同時(shí)部署在該數(shù)據(jù)中心。

（3）邊緣級

部署在地市級，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)面網(wǎng)關(guān)功能（包括5G用戶面功能以及4G vEPC的下沉PGW用戶面功能PGW-D）。除此之外，MEC、5G部分控制面功能以及固網(wǎng)vBRAS也可以部署在本地DC。更進(jìn)一步，為了提升寬帶用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，固網(wǎng)部分CDN資源也可以部署在本地DC的業(yè)務(wù)云里。

（4）接入級

對于本地接入級DC，則重點(diǎn)面向接入網(wǎng)絡(luò)，主要包括5G接入CU、4G 虛擬化BBU（池）、MEC以及固網(wǎng)vOLT等功能。其中5G接入CU也可以與其分布式單元（DU）合設(shè)，直接以一體化基站的形式出現(xiàn)，針對超低時(shí)延的業(yè)務(wù)需求將MEC功能部署在CU甚至CU/DU一體化基站上。

可以看出，基于網(wǎng)絡(luò)功能軟件化、模塊化的思路以及NFV的云計(jì)算平臺，使得網(wǎng)絡(luò)功能可以根據(jù)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、業(yè)務(wù)需求、流量優(yōu)化、業(yè)務(wù)體驗(yàn)以及傳輸成本等綜合考慮，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的按需靈活部署。其中業(yè)務(wù)云側(cè)重在中心DC，便于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用的全網(wǎng)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)云則側(cè)重在邊緣DC。

因此，為了滿足5G增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、超低時(shí)延高可靠等業(yè)務(wù)場景對極低時(shí)延的需求，需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣通過 MEC實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用的本地化部署以及數(shù)據(jù)面分布式下沉靈活路由。除此之外，基于MEC的網(wǎng)絡(luò)的信息感知與開放以及基于MEC的固移融合，可以有效實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的深度融合以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源高效使用與管理?？紤]到影響MEC部署位置最主要的是業(yè)務(wù)要求時(shí)延，下面針對5G MEC典型業(yè)務(wù)場景的時(shí)延要求給出MEC總體部署策略。

圖3 5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)及MEC部署策略

3.2.2 5G MEC部署總體策略

考慮到5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還在標(biāo)準(zhǔn)化制定過程中，還未真正部署，因此下面以4G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥鳛閰⒖歼M(jìn)行分析。圖4給出了4G網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D與典型傳輸時(shí)延（單向），其中業(yè)務(wù)應(yīng)用一般部署在4G網(wǎng)關(guān)PGW后面的中心DC。此時(shí)，業(yè)務(wù)訪問時(shí)延主要來自回傳鏈路（基站至PGW）引入的傳輸時(shí)延以及因業(yè)務(wù)應(yīng)用部署位置引入的 PGW 至業(yè)務(wù)部署位置的傳輸時(shí)延。其中，基站至PGW的傳輸時(shí)延為6～16 ms，PGW至業(yè)務(wù)部署位置的時(shí)延則主要由業(yè)務(wù)部署位置決定，變化范圍較大（約30 ms）。此時(shí)，由于MEC實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化帶來的時(shí)延減少部分不僅包括MEC至PGW的傳輸時(shí)延，最主要的部分是 PGW 到原有業(yè)務(wù)應(yīng)用部署位置的傳輸時(shí)延。

圖4 4G網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼暗湫蛡鬏敃r(shí)延（單向）

根據(jù)3GPP對5G接入場景及需求的研究[11]，5G eMBB場景下空口的單向時(shí)延要求為4 ms，相比于LTE網(wǎng)絡(luò)空口單向要求5 ms而言，性能要求提升不是很嚴(yán)苛。對于uRLLC場景，則要求無線空口單向時(shí)延要求為0.5 ms。除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)針對eMBB業(yè)務(wù)和uRLLC業(yè)務(wù)分別提出了10 ms及1 ms的端到端極低時(shí)延要求。

此時(shí)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路的典型時(shí)延值估算，對于eMBB場景，MEC的部署位置不應(yīng)高于地市級?？紤]到5G網(wǎng)絡(luò)用戶面功能UPF極有可能下沉至地市級（控制面依然在省級），此時(shí)MEC可以和5G下沉的UPF合設(shè)，滿足5G增強(qiáng)移動(dòng)寬帶場景對于業(yè)務(wù)10 ms級的時(shí)延要求。然而對于超低時(shí)延高可靠場景1 ms的極低時(shí)延要求，由于空口傳輸已經(jīng)消耗0.5 ms，此時(shí)已經(jīng)沒有給回傳留下任何時(shí)間?？梢岳斫鉃?，針對1 ms的極端低時(shí)延要求，直接將MEC功能部署在5G接入CU或者CU/DU一體化的基站上，將傳統(tǒng)的多跳的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為一跳網(wǎng)絡(luò)，完全消除傳輸引入的時(shí)延。同時(shí)，考慮到業(yè)務(wù)應(yīng)用的處理時(shí)延，1 ms的極端時(shí)延要求對應(yīng)的應(yīng)該是終端用戶和 MEC業(yè)務(wù)應(yīng)用間的單向業(yè)務(wù)，見表1。

上述僅僅是從時(shí)延的角度進(jìn)行初步分析，當(dāng)MEC應(yīng)用在企業(yè)園區(qū)、校園等場景時(shí)，考慮到其業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)的覆蓋范圍以及業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)本地化的需求（出于數(shù)據(jù)安全性考慮），此時(shí)MEC則可根據(jù)需求部署在該覆蓋范圍基站的匯聚點(diǎn)，以匯聚網(wǎng)關(guān)的形式出現(xiàn)。

因此，5G MEC總的部署策略是應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的時(shí)延、服務(wù)覆蓋范圍等要求，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的DC化改造趨勢，將所需的MEC業(yè)務(wù)應(yīng)用以及服務(wù)部署在相應(yīng)層級的數(shù)據(jù)中心。

表1 5G網(wǎng)絡(luò)典型場景的時(shí)延要求

4 問題及挑戰(zhàn)

綜上所述，5G MEC融合架構(gòu)可有效地將ETSI MEC平臺和3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)合，通過將計(jì)算存儲能力與業(yè)務(wù)服務(wù)能力向網(wǎng)絡(luò)邊緣遷移，使應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容可以實(shí)現(xiàn)本地化、近距離、分布式部署，從而一定程度解決了 5G網(wǎng)絡(luò)eMBB、uRLLC、mMTC等技術(shù)場景的業(yè)務(wù)需求。然而，為了解決MEC在未來網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用，除了上述架構(gòu)和部署策略外，還有很多問題與挑戰(zhàn)亟待研究解決。

（1）基于MEC的本地分流

本地分流是實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、近距離部署等目標(biāo)的先決條件，也是MEC最基本的功能特性之一。如何根據(jù) MEC典型業(yè)務(wù)場景需求，制定高效的數(shù)據(jù)流識別方法、本地業(yè)務(wù)分流規(guī)則等成為基于 MEC本地分流首先要解決的技術(shù)問題。其次，在MEC本地分流場景下，如何實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)流/內(nèi)容的計(jì)費(fèi)、合法監(jiān)控以及差異化策略控制是基于 MEC的本地分流方案能夠落地部署必須要解決的問題。

（2）基于MEC的緩存與加速

不同于基于 MEC的業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化直接將用戶所需內(nèi)容部署在本地，基于MEC的緩存和加速則是根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及用戶習(xí)慣等提前將用戶所需內(nèi)容緩存在本地供用戶訪問，從而完成有效提升移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶體驗(yàn)、節(jié)省運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)資源、緩解回傳壓力等目標(biāo)。此時(shí)，有如下幾個(gè)問題需要解決，包括緩存模式、緩存效率、緩存通道選擇以及緩存內(nèi)容再生等。

（3）基于MEC的網(wǎng)絡(luò)能力開放

MEC在網(wǎng)絡(luò)邊緣的部署，為無線網(wǎng)絡(luò)信息的實(shí)時(shí)感知獲取提供了便利條件，如何通過開放接口將其開放給第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用，成為優(yōu)化業(yè)務(wù)應(yīng)用、提升用戶體驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)深度融合的重要手段之一。因此需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求，感知獲取網(wǎng)絡(luò)上下文信息，并通過分析處理形成MEC平臺具備的網(wǎng)絡(luò)能力，同時(shí)通過開放接口的研究及標(biāo)準(zhǔn)化，加速創(chuàng)新型業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)及上線，打造良好的MEC產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

（4）基于MEC的固移融合

考慮到未來 5G將會是一個(gè) 4G、5G、Wi-Fi以及固定接入等多個(gè)網(wǎng)絡(luò)融合的架構(gòu)，如何針對不同運(yùn)營商在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或者固定寬帶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，通過MEC靈活路由的特性采用移動(dòng)回傳鏈路承載固定寬帶接入業(yè)務(wù)，或者采用固定寬帶鏈路分擔(dān) 5G高吞吐量要求對于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)回傳帶寬要求的壓力成為一個(gè)重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。除此之外，為了能夠充分利用各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)/內(nèi)容資源，MEC可以根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)/內(nèi)容訪問請求，根據(jù)其所部署的位置、業(yè)務(wù)帶寬、速率等需求選擇合適的回傳鏈路，從而實(shí)現(xiàn)基于MEC的多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管理，實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)與回傳網(wǎng)絡(luò)的解耦，提高用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)以及網(wǎng)絡(luò)資源利用率。更進(jìn)一步，基于多接入邊緣計(jì)算平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用部署，可以同時(shí)服務(wù)不同網(wǎng)絡(luò)下的用戶，并且可保證同一用戶在不同網(wǎng)絡(luò)制式下的一致性體驗(yàn)。

（5）MEC場景下的移動(dòng)性管理

MEC場景下的移動(dòng)性主要包括終端移動(dòng)導(dǎo)致終端的數(shù)據(jù)到應(yīng)用的路徑變化、負(fù)載平衡或性能不滿足等導(dǎo)致應(yīng)用遷移以及終端在MEC覆蓋區(qū)域非MEC覆蓋區(qū)間移動(dòng)時(shí)，MEC系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的交互。如何針對上述移動(dòng)性場景，保證用戶會話以及業(yè)務(wù)的連續(xù)性，是保障用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵。

（6）基于MEC的計(jì)算任務(wù)卸載

為了實(shí)現(xiàn)MEC的計(jì)算任務(wù)卸載，需要考慮將計(jì)算所需數(shù)據(jù)上傳至MEC以及MEC計(jì)算結(jié)果的反饋。此時(shí)上傳數(shù)據(jù)量的大小、傳輸?shù)臅r(shí)延、MEC計(jì)算時(shí)間、計(jì)算結(jié)果反饋的數(shù)據(jù)量大小、反饋數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延、MTC終端的計(jì)算時(shí)間、MTC終端計(jì)算所需能耗等因素均對是否進(jìn)行計(jì)算任務(wù)卸載以及哪些計(jì)算任務(wù)進(jìn)行卸載等問題產(chǎn)生極大影響。因此，針對整個(gè)計(jì)算任務(wù)的完成所需時(shí)間以及終端能耗這兩個(gè)潛在目標(biāo)，需要進(jìn)一步深入研究其計(jì)算任務(wù)卸載方案。

5 結(jié)束語

本文在分析MEC技術(shù)對于5G網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值與意義的基礎(chǔ)上，結(jié)合ETSI和3GPP的研究進(jìn)展，給出了5G MEC融合架構(gòu)、總體部署以及后續(xù)應(yīng)用中可能存在的問題與挑戰(zhàn)。其中，5G MEC融合架構(gòu)將有效地與3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)合為5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建邊緣網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)應(yīng)用能力，促進(jìn)低時(shí)延、高帶寬、高計(jì)算復(fù)雜度等業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展。

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