多融合邊緣MEC 技術(shù)及部署策略

涂樂飛，黃 婧，向劍虹，王 剛，余勇志，郭永林

（中國電信股份有限公司重慶分公司，重慶 401121）

0 引言

無線移動(dòng)通信一直在進(jìn)行著技術(shù)變革，第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）帶來了全新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將提供遠(yuǎn)優(yōu)于4G 網(wǎng)絡(luò)的超高峰值速率、超低的網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延和千億級(jí)的連接能力，網(wǎng)絡(luò)隨業(yè)務(wù)需求靈活建設(shè)，助力整個(gè)生態(tài)的萬物互聯(lián)。

每一代通信技術(shù)發(fā)展的同時(shí)都會(huì)帶來新技術(shù)的出現(xiàn)，4G 是為了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)而設(shè)計(jì)的通信技術(shù)，從網(wǎng)速、容量、穩(wěn)定性方面相較之前的技術(shù)有了跳躍性的提升。5G 可以說是4G 時(shí)代的延伸，5G 再研究推進(jìn)技術(shù)變革的同時(shí)將更注重用戶體驗(yàn)，MEC 技術(shù)的提出將會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)更貼近用戶，更靈活適應(yīng)業(yè)務(wù)需求。

1 MEC 當(dāng)前發(fā)展

移動(dòng)邊緣計(jì)算（Mobile Edge Computing，MEC）的概念最早是在2013年提出，MEC 的基本思想是把云計(jì)算平臺(tái)從移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部遷移到移動(dòng)接入網(wǎng)邊緣，實(shí)現(xiàn)計(jì)算及存儲(chǔ)資源的彈性利用。5G 僅依賴空口新技術(shù)來提升整體網(wǎng)絡(luò)能力是不夠的，需要將MEC 系統(tǒng)嵌入到5G 網(wǎng)絡(luò)之中，應(yīng)用多種技術(shù)的融合是為了更好地減少移動(dòng)業(yè)務(wù)的端到端時(shí)延，為行業(yè)用戶提供邊緣云計(jì)算能力，提升運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)自身的服務(wù)質(zhì)量。

MEC 在架構(gòu)上與5G 網(wǎng)絡(luò)相融合，在功能上5G 網(wǎng)絡(luò)支持業(yè)務(wù)智能化、跨層優(yōu)化等相關(guān)的MEC 應(yīng)用，并可以解決原有4G網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)費(fèi)、移動(dòng)性、安全等問題。MEC 的服務(wù)器一般是具備較高計(jì)算能力，比較適于處理及分析大量數(shù)據(jù)。MEC 在部署時(shí)位置更靠近業(yè)務(wù)端，網(wǎng)絡(luò)邊緣就是離用戶或信息源非常鄰近，這樣的建設(shè)部署方式可以讓網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)用戶請求的時(shí)延大大減小，節(jié)省了帶寬。最后，位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的MEC 能夠?qū)崟r(shí)獲取例如基站ID、可用帶寬等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及與用戶位置相關(guān)的信息，從而進(jìn)行鏈路感知自適應(yīng)，并且為基于位置的應(yīng)用提供部署的可能性，可以極大地改善用戶的服務(wù)質(zhì)量體驗(yàn)。

2 MEC 應(yīng)用場景探討

5G 通信網(wǎng)絡(luò)更加去中心化，需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣部署小規(guī)模或者便攜式數(shù)據(jù)中心，進(jìn)行終端請求的本地化處理，以滿足URLLC 和mMTC 的超低延時(shí)需求。MEC 的關(guān)鍵技術(shù)分為7大方面，具有網(wǎng)絡(luò)開放、能力開放、資源開放、管理開放、本地轉(zhuǎn)發(fā)、計(jì)費(fèi)和安全、移動(dòng)性的技術(shù)特點(diǎn)。

MEC 為通過在無線接入側(cè)部署通用服務(wù)器，為移動(dòng)網(wǎng)邊緣提供IT 和云計(jì)算的能力，強(qiáng)調(diào)靠近用戶。MEC 使得傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)具備了業(yè)務(wù)本地化和近距離部署的條件，從而提供了高帶寬、低時(shí)延的傳輸能力，同時(shí)業(yè)務(wù)面下沉形成本地化部署，可以有效降低對網(wǎng)絡(luò)回傳帶寬的要求和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

目前，MEC 的主要應(yīng)用包括本地內(nèi)容緩存、基于無線感知的業(yè)務(wù)優(yōu)化處理、本地內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)能力開放等，主要是應(yīng)用在時(shí)延敏感、實(shí)時(shí)性要求高、大數(shù)據(jù)量等場景，比如V2V、AR、企業(yè)、MCDN、室內(nèi)、IoT 等，通過在基站側(cè)引入智能計(jì)算能力，運(yùn)營商和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商的難題將有效緩解，業(yè)務(wù)體驗(yàn)更有保障，同時(shí)無線資源的管理更加智能和優(yōu)化，不同等級(jí)的服務(wù)都可以實(shí)現(xiàn)。

3 MEC 在5G 網(wǎng)絡(luò)的部署場景

5G 已經(jīng)成為政府和國家戰(zhàn)略很重要的部分，5G 試商用的節(jié)奏越來越快。2019年6月6日，我國向三大運(yùn)營商和光電頒發(fā)了5G 商用牌照，預(yù)示著5G 商用進(jìn)程將進(jìn)一步加快，為我國在5G時(shí)代引領(lǐng)全球打下扎實(shí)基礎(chǔ)。MEC 電信邊緣計(jì)算，為用戶提供5G 超低時(shí)延、超高可靠、大運(yùn)算能力，但是如何在5G 網(wǎng)絡(luò)上利用數(shù)以萬計(jì)的邊緣機(jī)房構(gòu)建具有業(yè)務(wù)的MEC 網(wǎng)絡(luò)是值得深入研究的問題。MEC 可以部署在用戶側(cè)邊緣也可以部署在5G 核心網(wǎng)的后端，從業(yè)務(wù)角度出發(fā)需要基于MEC 的業(yè)務(wù)應(yīng)該是車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等對低時(shí)延要求特別高的業(yè)務(wù)。MEC 在5G 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，網(wǎng)絡(luò)用戶面下沉、分布式部署、靈活路由等角度很好地支持MEC，如圖1所示。

圖1 MEC在5G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

運(yùn)營商的MEC 建設(shè)包括：邊緣機(jī)房的云化改造，為邊緣云搭建基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和硬件設(shè)施，還有邊緣云平臺(tái)的日常運(yùn)維成本等，所以MEC 建設(shè)必須做到使用率最大化才能抵銷MEC 建設(shè)和運(yùn)維成本。使用MEC 平臺(tái)的業(yè)務(wù)主要的領(lǐng)域是在CLOUD VR、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等，這些業(yè)務(wù)對MEC 的要求和能力都是不一樣的。Cloud vr 對時(shí)延的要求，起步階段≤20 ms，舒適體驗(yàn)階段≤15 ms，理想體驗(yàn)階段≤8 ms。車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)最基本的端到端的要求是在低時(shí)延、高可靠，在時(shí)延的要求上，輔助駕駛的要求是20-100 ms，自動(dòng)駕駛或是遠(yuǎn)程駕駛要求時(shí)延低至3-5 ms，甚至是1 ms。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在滿足工業(yè)系統(tǒng)的自主檢測、控制、執(zhí)行的端到端時(shí)延要求在10 ms 左右。這三大業(yè)務(wù)場景除了時(shí)延有差距外，在運(yùn)算能力和規(guī)模部署上也是不一樣的，cloud vr 對MEC 的運(yùn)算能力相對較低、可以部署在人口密集使用的地方，車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對MEC 的運(yùn)算能力要求則較高，車是移動(dòng)的則要求MEC 要密集型部署，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的MEC 可以在工業(yè)園區(qū)獨(dú)立進(jìn)行部署。

針對不同的業(yè)務(wù)場景，如何做到快速有效的部署支撐市場前端業(yè)務(wù)發(fā)展，本文提出MEC 應(yīng)該要具備支持分布式計(jì)算與存儲(chǔ)、實(shí)現(xiàn)分布式資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度與統(tǒng)一管理、支撐分布式、具備分布式安全等能力，同時(shí)具備OT 與ICT 的融合。向下能夠兼容各類終端的業(yè)務(wù)請求，向上能夠根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場景提供不同的API接口規(guī)范實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)快速部署。運(yùn)營商應(yīng)該要建立統(tǒng)一的MEC 管理平臺(tái)能夠?qū)Ω鞣稚⒐?jié)點(diǎn)的MEC 進(jìn)行分權(quán)分域?qū)嵤┙y(tǒng)一維護(hù)、達(dá)到業(yè)務(wù)統(tǒng)一快速部署、減少維護(hù)成本、快速處理故障的目標(biāo)。

4 結(jié)束語

本文介紹了多融合邊緣MEC 技術(shù)，通過對5G 三大業(yè)務(wù)對MEC 的要求進(jìn)行了分析，并結(jié)合業(yè)務(wù)特性提出了MEC 需要具備的能力和部署方案。運(yùn)營商通過MEC 的能力開放，向第三方應(yīng)用及服務(wù)開放邊緣網(wǎng)絡(luò)能力，從而放大電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)價(jià)值，使能創(chuàng)新的應(yīng)用、服務(wù)與商業(yè)模式。