邊緣云的技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用思考

李鍇，張昊

（中國移動通信有限公司研究院，北京 100053）

0 引言

隨著高帶寬、低時延、廣連接的通信網(wǎng)絡(luò)迅速大規(guī)模發(fā)展，同時以虛擬化、容器化、微服務(wù)為核心的云計(jì)算技術(shù)廣泛普及，在與行業(yè)應(yīng)用緊密融合后，企業(yè)和個人對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、算力服務(wù)、安全可靠、自主掌控等方面的需求更為強(qiáng)烈，從終端、網(wǎng)絡(luò)、算力逐步向靠近用戶側(cè)進(jìn)行部署，生產(chǎn)環(huán)境將逐步下沉，邊緣云亦隨之應(yīng)運(yùn)而生。

邊緣云相比中心云，其與移動網(wǎng)絡(luò)融合更加緊密，通常可將中心云處理的程序和數(shù)據(jù)下沉部署在邊緣側(cè)，在更靠近用戶的地方為用戶提供計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)的能力及通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，用戶側(cè)的終端在訪問服務(wù)端的時候，由于網(wǎng)絡(luò)傳輸連接線路更短，經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)路由更少，從而減少了終端操作和服務(wù)端最終交付時延，最終可以降低延遲。同時，終端和服務(wù)端之間由于距離更近，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報(bào)文不用經(jīng)過漫長的運(yùn)營商骨干網(wǎng)絡(luò)，對運(yùn)營商來說可以節(jié)省全國骨干帶寬資源，對客戶來說可以提高網(wǎng)絡(luò)帶寬性價(jià)比。在分布式計(jì)算和存儲技術(shù)的廣泛應(yīng)用下，單位平方公里范圍可以支撐更多用戶連接，可大幅度提升用戶的服務(wù)體驗(yàn)。通過邊緣云技術(shù)，移動網(wǎng)絡(luò)可以為第三方用戶開放更多的網(wǎng)絡(luò)能力，應(yīng)用可以通過5G 開放能力與5G UPF 等網(wǎng)元進(jìn)行自動化交互，帶給用戶更大的使用價(jià)值。

1 邊緣云相關(guān)技術(shù)架構(gòu)

1.1 移動通信5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

近年來，NFV（Network Functions Virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化）在全球主要運(yùn)營商廣泛推廣，其核心是利用云計(jì)算技術(shù)，對原有物理網(wǎng)元進(jìn)行虛擬化拆解，將傳統(tǒng)NF（Network Functions Virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能）放入虛擬機(jī)或容器中，分割成由多種功能組成的軟件模塊，使其運(yùn)行在通用的x86 或ARM 服務(wù)器環(huán)境之中。NFV 在為運(yùn)營商降低綜合服務(wù)成本的同時，更為網(wǎng)絡(luò)功能向IT 技術(shù)演進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，同時在原有參考點(diǎn)架構(gòu)下又豐富了SBA（Service-based Architecture，服務(wù)化架構(gòu)）、網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)，其中SBA 簡化了業(yè)務(wù)流程，網(wǎng)絡(luò)切片為用戶提供了高質(zhì)量的端到端網(wǎng)絡(luò)隔離能力，使用戶網(wǎng)絡(luò)更加安全和高效。

5G 核心網(wǎng)控制面部署參考如圖1 所示的服務(wù)化架構(gòu)（其中，NSSF：網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能；NEF：網(wǎng)絡(luò)能力開放功能；UDM：通用數(shù)據(jù)管理；AUSF：鑒權(quán)認(rèn)證；NRF：網(wǎng)絡(luò)存儲功能；PCF：策略控制功能；AMF：接入和移動性管理功能；SMF：會話管理功能；UPF：用戶面功能；AF：應(yīng)用功能；AN：接入網(wǎng)絡(luò)；DN：數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)；UE：用戶終端），通過統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)功能接口，使網(wǎng)元各服務(wù)功能模塊化，屏蔽了接口之間的差異性，便于各模塊的功能定位和邏輯調(diào)用。其服務(wù)注冊、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)重用等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)5G 網(wǎng)絡(luò)的軟件化和開放性。盡管5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更多參考IT 技術(shù)，但主要目的還是服務(wù)移動通信網(wǎng)絡(luò)，所以在5G 網(wǎng)元中依然保留了訪問和移動性管理、會話服務(wù)管理、策略控制、用戶面功能等與4G 網(wǎng)絡(luò)相似的服務(wù)功能，這為邊緣云精細(xì)化分流提供了技術(shù)基礎(chǔ)。與此同時，作為新一代規(guī)模建設(shè)的移動通信技術(shù)，5G 網(wǎng)絡(luò)用戶面功能UPF 可以與第三方開發(fā)的應(yīng)用一起部署在邊緣云，成為低時延的關(guān)鍵驅(qū)動模塊，能夠有效形成云、邊、網(wǎng)、端一體化協(xié)同的關(guān)鍵組成部分之一。當(dāng)前技術(shù)條件下，邊緣云對UPF 部署承載有多種方式，其中包括使用智能芯片、GTP 協(xié)議卸載、直通網(wǎng)卡等多種方案，從發(fā)展情況看，推動FPGA 芯片化是未來演進(jìn)重要方向之一。

除了采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)功能接口方式之外，5G 網(wǎng)絡(luò)還保留參考點(diǎn)接口，例如UE 與AMF 之間采用N1 接口，AN與AMF 之間采用N2 接口，AN 與UPF 之間采用N4 接口，UPF 與DN 之間采用N6 接口等。其中N6 是與對外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)開放的接口，其他接口是設(shè)備內(nèi)部接口，現(xiàn)在運(yùn)營商也在積極推動N4 接口的開放，可以引入更多廠商的UPF設(shè)備。隨著5G SA（獨(dú)立組網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模建設(shè)，通過端到端5G 標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)功能技術(shù)，滿足邊緣云多種業(yè)務(wù)需求。

5G 網(wǎng)絡(luò)可以提供端到端的切片網(wǎng)絡(luò)，賦能邊緣云產(chǎn)業(yè)，滿足多用戶之間網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和安全需求。3GPP 定義的網(wǎng)絡(luò)切片，能夠?yàn)榇怪毙袠I(yè)用戶提供端到端邏輯隔離的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)切片可以在現(xiàn)有的物理基礎(chǔ)設(shè)施通過虛擬化技術(shù)切分出多個端到端虛擬網(wǎng)絡(luò)，每個切片網(wǎng)絡(luò)在UE、AN、傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)邏輯隔離，對于切片個體而言，單個個體能夠得到固定的網(wǎng)絡(luò)帶寬，保證安全隔離，滿足用戶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要求，多用戶之間不會因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)搶占或安全問題影響其他用戶。

1.2 ETSI MEC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

ETSI 也給出了多接入邊緣計(jì)算的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2所示[1]，該架構(gòu)更多參考ETSI NFV 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)改動，按照邏輯層級分為網(wǎng)絡(luò)層、MEC（Multi-access Edge Computing）主機(jī)層、MEC 系統(tǒng)層三個層級。其中，最底層的是網(wǎng)絡(luò)層，包括3GPP 網(wǎng)絡(luò)、本地網(wǎng)絡(luò)、外部網(wǎng)絡(luò)；MEC主機(jī)層包括MEC 主機(jī)組件和MEC 主機(jī)管理組件，MEC 主機(jī)組件中包含虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施、MEC 平臺和MEC 應(yīng)用等模塊；MEC 系統(tǒng)層包括MEC 系統(tǒng)管理、設(shè)備、第三方組件。

圖1 5G核心網(wǎng)SBA架構(gòu)圖

圖2 ETSI多接入邊緣計(jì)算的系統(tǒng)架構(gòu)

除了邏輯架構(gòu)之外，ETSI 也在系統(tǒng)架構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步豐富，在原有邏輯功能基礎(chǔ)上進(jìn)行更詳細(xì)設(shè)計(jì)，將內(nèi)部組件抽象出不同的參考點(diǎn)，如圖3 所示[1]，以Mx 開頭的參考點(diǎn)代表MEC 系統(tǒng)和外部組件之間的關(guān)系；以Mm 開頭的參考點(diǎn)代表MEC 系統(tǒng)內(nèi)部管理相關(guān)；以Mp 開頭的參考點(diǎn)代表MEC 主機(jī)內(nèi)部各模塊之間的接口關(guān)系。當(dāng)前只定義了參考點(diǎn)名稱，內(nèi)部需要的詳細(xì)接口，需要分別具體定義。

可以看到，ETSI 的多接入邊緣系統(tǒng)主要是從NFV 參考架構(gòu)設(shè)計(jì)而來，由MEC 主機(jī)和MEC 管理系統(tǒng)組成。其中，MEC 主機(jī)是一個實(shí)現(xiàn)實(shí)體，包含虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施平臺、MEC 平臺和運(yùn)行的應(yīng)用程序，虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施平臺提供計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲等運(yùn)行環(huán)境，MEC 平臺是MEC 主機(jī)中的一部分模塊，提供3GPP 網(wǎng)絡(luò)的流量控制、DNS 處理、服務(wù)注冊等功能，實(shí)現(xiàn)從MEC 平臺管理MEC 應(yīng)用的能力。MEC 應(yīng)用在MEC 主機(jī)中提供的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施中以虛擬機(jī)或容器形式運(yùn)行。在部分場景中MEC 應(yīng)用不對接MEC平臺獨(dú)立運(yùn)行；另一部分場景中MEC 應(yīng)用需要調(diào)用MEC平臺能力，使其滿足應(yīng)用要求，在該部分場景中，MEC 應(yīng)用的生命周期管理可以由MEC 平臺控制，并由平臺控制流量策略和服務(wù)管理功能。ETSI NFV 初期的主要目的是將運(yùn)營商N(yùn)F（網(wǎng)絡(luò)功能）虛擬化改造，通過運(yùn)行在IT 標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元軟硬件解耦，促進(jìn)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。隨著MEC 技術(shù)的興起，以網(wǎng)絡(luò)視角觸發(fā)NFV 系統(tǒng)不僅滿足網(wǎng)絡(luò)功能的承載，還考慮了外部第三方應(yīng)用的運(yùn)行。

1.3 邊緣云CDN業(yè)務(wù)參考架構(gòu)

無論是5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還是ETSI MEC 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)都是以網(wǎng)絡(luò)視角看待邊緣設(shè)備的運(yùn)行和管理，但邊緣云并非5G 網(wǎng)絡(luò)后才出現(xiàn)的新技術(shù)，其更像是原有技術(shù)在邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)的集合，例如內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN,Content Delivery Network）就是依靠分布在臨近用戶側(cè)的邊緣服務(wù)器，構(gòu)建的虛擬智能網(wǎng)絡(luò)，使用戶能夠就近獲取臨近服務(wù)器的資源內(nèi)容，可以達(dá)到提升訪問響應(yīng)速度和命中率，降低骨干網(wǎng)的使用，可以說CDN是邊緣云上業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用。CDN 的目標(biāo)是通過在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中加入新的網(wǎng)絡(luò)緩存，將內(nèi)容發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，CDN系統(tǒng)是內(nèi)容鏡像、緩存、負(fù)載均衡組成。

圖3 ETSI多接入邊緣系統(tǒng)參考架構(gòu)

圖4 展示了CDN 軟件系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)，實(shí)際CDN 部署的時候可以不嚴(yán)格按照三層架構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，如果按照三個層級部署來講，可以分為中心節(jié)點(diǎn)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)、邊緣節(jié)點(diǎn)。其中，最高級別的是中心節(jié)點(diǎn)，靠近用戶臨近的是邊緣節(jié)點(diǎn)，在中心節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)中間可以安排區(qū)域節(jié)點(diǎn)。CDN具有廣泛的應(yīng)用場景，尤其是對高清視頻、直播、編解碼、文件下載等均有很高的業(yè)務(wù)體驗(yàn)提升。目前通過CDN 云化改造實(shí)現(xiàn)邊緣云也是很多企業(yè)的建設(shè)思路。

圖4 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.4 云計(jì)算邊緣節(jié)點(diǎn)架構(gòu)

近年云計(jì)算技術(shù)得到迅猛發(fā)展，通過依賴互聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)核心，將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲能力部署在集中側(cè)數(shù)據(jù)中心，用戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問使用各種云資源和云服務(wù)，用戶無需購買、維護(hù)物理數(shù)據(jù)中心資源，達(dá)到節(jié)省成本、快速便捷、彈性伸縮等云服務(wù)能力的目的。在邊緣云場景中，由于中心云離用戶較遠(yuǎn)，有些程序如果依然訪問中心節(jié)點(diǎn)，會造成網(wǎng)絡(luò)時延增加，無法滿足應(yīng)用部署要求情況。邊緣云與中心云既有相似又有區(qū)別，邊緣云在某種程度上可以看作是中心云往邊緣側(cè)的下沉，但與中心云不同的是，邊緣云在算力類型、部署服務(wù)、技術(shù)選擇和管理方案等方面和中心云有較大區(qū)別。

圖5 展示了中心云節(jié)點(diǎn)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)和邊緣節(jié)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，其中，中心節(jié)點(diǎn)是云計(jì)算能力的集合，涵蓋云計(jì)算廣泛的功能，包括基礎(chǔ)計(jì)算能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)能力、CDN 能力、容器能力、中間件、數(shù)據(jù)庫、通信、安全、大數(shù)據(jù)等全方位能力集；邊緣云在中心云基礎(chǔ)能力上有所裁剪和差異化，其更加突出多樣化異構(gòu)的算力能力、復(fù)合存儲能力、網(wǎng)絡(luò)能力、安全隔離能力、物聯(lián)網(wǎng)能力等邊緣特有能力。依據(jù)系統(tǒng)的分支結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)要求，中心云與邊緣云可以在資源、服務(wù)等方面進(jìn)行云網(wǎng)邊之間協(xié)同。

由于編解碼和圖像渲染等要求，邊緣云內(nèi)應(yīng)該提供GPU、FPGA、AISC 等異構(gòu)硬件的能力，邊緣云對多異構(gòu)硬件邊緣云統(tǒng)一納管，為音視頻處理、人工智能等應(yīng)用領(lǐng)域重要技術(shù)，提升轉(zhuǎn)化效率，同時對GPU 進(jìn)行虛擬化拆分，便于用戶細(xì)粒度使用虛擬化GPU 資源，虛擬機(jī)、容器、物理服務(wù)器可以使用該GPU 資源，在降低企業(yè)成本與提升運(yùn)算速度方面發(fā)揮至關(guān)重要作用。

邊緣云本質(zhì)上依然是云計(jì)算相關(guān)技術(shù)，在大連接基礎(chǔ)上，提供低時延、廣覆蓋、高安全、可管理、可調(diào)度、自主掌控的標(biāo)準(zhǔn)化分布式服務(wù)能力。邊緣節(jié)點(diǎn)和中心節(jié)點(diǎn)可以采用統(tǒng)一架構(gòu)進(jìn)行方案選擇，如圖6 所示[2]，采用統(tǒng)一邊緣云管理平臺軟件進(jìn)行管控分發(fā)，統(tǒng)一接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化引入，通過制定完整流程，降低邊緣云的運(yùn)維開銷和用戶的開發(fā)成本，有效解決中心云節(jié)點(diǎn)對邊緣側(cè)場景能力的欠缺。在此架構(gòu)中，邊緣云管理是對邊緣云進(jìn)行管理的核心平臺功能組件，其目的是解決區(qū)域以下節(jié)點(diǎn)資源的統(tǒng)一調(diào)度和分發(fā)需求，中心云管理平臺通過標(biāo)準(zhǔn)化接口調(diào)用流程將需求下發(fā)到邊緣云平臺，實(shí)現(xiàn)對資源、能力和服務(wù)以及云邊協(xié)同的打通，邊緣云管理平臺可以通過能力接口面向邊緣行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行開放，如編解碼、視頻流、服務(wù)框架等能力，為用戶滿足邊緣側(cè)特色需求提供技術(shù)支撐。

圖5 邊緣云計(jì)算參考架構(gòu)

圖6 邊緣云管平臺對接異構(gòu)資源

2 邊緣云應(yīng)用的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

邊緣云已經(jīng)在滿足多類廣域和局域的業(yè)務(wù)場景中做了廣泛、大量的實(shí)踐，其中在高清視頻加速、AR/VR、計(jì)算處理、智慧園區(qū)、車聯(lián)網(wǎng)、IoT 網(wǎng)關(guān)等行業(yè)場景應(yīng)用的成功案例較為突出，在各場景下已經(jīng)能夠滿足用戶基本需求。

2.1 高清視頻加速業(yè)務(wù)應(yīng)用

高清視頻和直播是邊緣云業(yè)務(wù)中占用高帶寬傳輸?shù)牡湫蛨鼍?，直播、點(diǎn)播業(yè)務(wù)需要滿足4K 及以上的編碼業(yè)務(wù)需求，當(dāng)前階段中視頻內(nèi)容會部署在中心云或者本省集中CDN 節(jié)點(diǎn)上，從用戶側(cè)訪問中心云內(nèi)容源連接線路長，使用傳統(tǒng)線路會造成直播卡頓，清晰度低等多種問題。邊緣云如果下沉到靠近用戶位置，可以減少傳輸鏈路和包轉(zhuǎn)發(fā)路由。如圖7 所示，直播攝像機(jī)可以將本地實(shí)時錄制的圖片、視頻等素材內(nèi)容傳輸?shù)竭吘壴乒?jié)點(diǎn)，邊緣平臺部署的應(yīng)用程序自動識別用戶所上傳的素材，對內(nèi)容源進(jìn)行編輯合成，將編輯合成后的視頻流緩存到邊緣CDN 節(jié)點(diǎn)，通過全網(wǎng)CDN 調(diào)度能力分發(fā)到各個用戶所在的邊緣節(jié)點(diǎn)。使用戶終端從訪問遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到訪問本地節(jié)點(diǎn)，不僅能節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，還能夠保證視頻的時延體驗(yàn)。

圖7 高清視頻直播等加速技術(shù)

視頻流訪問流程如圖7 所示，使用部署在邊緣云上的虛擬化應(yīng)用程序?qū)σ曨l流進(jìn)行解析、處理，可以滿足靈活的業(yè)務(wù)需求，大幅度降低企業(yè)成本，通過邊緣應(yīng)用對業(yè)務(wù)重要數(shù)據(jù)的提取，與中心云協(xié)同，保證數(shù)據(jù)的安全可靠和便捷。

2.2 AR/VR業(yè)務(wù)應(yīng)用

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）將真實(shí)事物進(jìn)行信息化處理、生成圖像的技術(shù)。在邊緣云場景中與行業(yè)應(yīng)用相互結(jié)合，帶來全新的解決方案，通過提升用戶體驗(yàn)賦能行業(yè)價(jià)值。目前已有很多用戶將AR/VR 技術(shù)應(yīng)用到多個行業(yè)，隨著AR/VR 技術(shù)逐漸成熟，內(nèi)容數(shù)量大幅度增加，未來可以通過智能終端改變?nèi)藗冑徫?、學(xué)習(xí)、娛樂等工作生活方式[3]。以教育為例，如圖8 所示，AR/VR 在教育行業(yè)應(yīng)用廣泛且有很多挖掘探索空間，通過AR/VR 在學(xué)校的推廣實(shí)踐和可視化的功能，能夠幫助學(xué)生使用動態(tài)的立體模型，更好地理解空間思維能力，激發(fā)學(xué)生對空間學(xué)科等興趣，從生物到物理、數(shù)學(xué)都有很強(qiáng)的適用場景。

圖8 AR/VR業(yè)務(wù)應(yīng)用技術(shù)

用戶可以將事先準(zhǔn)備好的AR/VR 內(nèi)容源從本地服務(wù)器上傳到中心云端，通過云邊協(xié)同將中心云的內(nèi)容分發(fā)到邊緣側(cè)（如：學(xué)校），本地邊緣節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，如果有本地化的內(nèi)容修改也可以上傳到中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲。學(xué)生通過帶有5G 芯片的終端頭盔通過5G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到本地邊緣節(jié)點(diǎn)，實(shí)時查詢學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容文件。

在5G 落地的背景下，VR/AR 行業(yè)的復(fù)蘇下，行業(yè)將迎來高速增長階段。從行業(yè)的發(fā)展階段來看，VR 行業(yè)發(fā)展中硬件設(shè)備仍占據(jù)較大的市場規(guī)模，VR 內(nèi)容市場規(guī)模較小[4]。除了教育行業(yè)之外，AR/VR 可以在游戲、醫(yī)療、導(dǎo)航等多個場景，通過AR 本地化內(nèi)容，構(gòu)建以內(nèi)容為中心的邊緣云處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)行業(yè)賦能提升。

2.3 云游戲業(yè)務(wù)應(yīng)用

云游戲區(qū)別于傳統(tǒng)手游或端游，其是一種以云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)為高需求的在線型游戲，將場景渲染、文件壓縮、視頻和音頻流編解碼等程序運(yùn)行在邊緣云服務(wù)器中，將壓縮后的游戲畫面通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至用戶終端或者由用戶終端直接拉取，與玩家實(shí)現(xiàn)交互的游戲體驗(yàn)。云游戲模式下，游戲在云端存儲、運(yùn)行、渲染，然后以壓縮視頻流通過高速網(wǎng)絡(luò)傳輸至終端上運(yùn)行，因此對云基礎(chǔ)資源的計(jì)算能力、網(wǎng)絡(luò)帶寬提出更高要求[5]。

由于云游戲的圖形處理和大量數(shù)據(jù)運(yùn)算均發(fā)生在邊緣云服務(wù)器中，所以對終端的配置要求大大降低，一般只需基本的流媒體播放和指令發(fā)送能力就可以實(shí)現(xiàn)云游戲的交互?；谝陨显颍瑢K端的低要求下就能運(yùn)行傳統(tǒng)高性能的游戲，云游戲的另外優(yōu)勢在于云游戲的終端不參與高強(qiáng)度運(yùn)算，游戲制作者可以在服務(wù)器端進(jìn)行開發(fā)，同時適配多種終端操作系統(tǒng)，避免在不同操作系統(tǒng)之間的移植問題，客觀上也能夠延長終端的使用周期。

云游戲由于需要建立終端和服務(wù)器端的高效率連接，對邊緣云的性能要求會更為強(qiáng)烈，對網(wǎng)絡(luò)的需求也會更高，云游戲需求集中在圖像分辨率、圖像連續(xù)幀率以及網(wǎng)絡(luò)的時延、抖動和帶寬。手機(jī)終端集中在720 p、1 080 p、2 K 等圖像分辨率，其中在手機(jī)終端播放2 K 以上的分辨率，人眼直觀視覺感知就變得不明顯，推薦云游戲需達(dá)到使用1 080 p、2 K的分辨率水平。當(dāng)前旗艦手機(jī)終端的刷新率已經(jīng)達(dá)到90 Hz或120 Hz，主流游戲也支持高刷新率，所以云游戲在滿足高刷新條件下，保證用戶體驗(yàn)的幀間隔時間在8 ms～11 ms之間。在時延部分，云游戲的響應(yīng)時延是終端操作指令時間、上行網(wǎng)絡(luò)傳輸時間、服務(wù)器處理時間、下行網(wǎng)絡(luò)傳輸時間、終端現(xiàn)實(shí)時間的總和，目前實(shí)際需要網(wǎng)絡(luò)側(cè)保證雙向處理時延在40 ms 左右。圖像使用H.264 標(biāo)準(zhǔn)壓縮方式的情況下，平均壓縮率在100:1 左右，如需保證1080 p 或2 K 以上分辨率情況下，帶寬應(yīng)該至少保證在30 Mbit/s 以上水平。

基于上述性能要求，如圖9 所示，需要使用邊緣云為云游戲提供部署運(yùn)行環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并為云游戲提供專用切片，從而滿足云游戲的高等級用戶使用。云游戲普通用戶可使用普通切片訪問中心云應(yīng)用，滿足一般性需求。專用切片可以提供高移動網(wǎng)絡(luò)的帶寬，時延，抖動保障，除了切片之外，也可以使用QoS 或者上行鏈路分類規(guī)則保障網(wǎng)絡(luò)的低時延技術(shù)。

3 結(jié)束語

圖9 云游戲業(yè)務(wù)應(yīng)用

相對于傳統(tǒng)公有云、私有云等中心云，邊緣云不僅能夠?yàn)橛脩籼峁└叩膸捦掏?、更低時間延遲和周邊系統(tǒng)廣闊的連接能力，而且拓展了云計(jì)算的觸角和范圍，為終端用戶和垂直行業(yè)用戶提供更多應(yīng)用場景。結(jié)合異構(gòu)計(jì)算、大容量存儲系統(tǒng)、云邊協(xié)同等方面技術(shù)能力，邊緣云將不單單是云計(jì)算的平臺，其融合了通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)環(huán)境。當(dāng)前邊緣云的應(yīng)用無論廣域還是局域均在不斷的培育中，通過邊緣云的開放性和創(chuàng)新性，將支撐更多企業(yè)用戶不斷轉(zhuǎn)型升級，發(fā)展和建設(shè)邊緣云是未來時期內(nèi)賦能行業(yè)應(yīng)用的有效手段。