MEC應(yīng)用與承載網(wǎng)分析

劉光明 李果 張大偉

【摘要】? ? MEC邊緣計(jì)算是5G網(wǎng)絡(luò)中的重要技術(shù)部分和功能保障，也是業(yè)務(wù)快速發(fā)展的增長(zhǎng)點(diǎn)，本文通過(guò)對(duì)MEC應(yīng)用場(chǎng)景的分析，接入方式的介紹，重點(diǎn)分析MEC對(duì)承載網(wǎng)需求的分析。如何實(shí)現(xiàn)MEC功能的最大化，是業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的主要目的。承載網(wǎng)中的能力提升直接影響到MEC的業(yè)務(wù)開(kāi)通與實(shí)現(xiàn)。因此分析兩者的關(guān)系是必要的。

【關(guān)鍵詞】? ? MEC? ? 承載網(wǎng)? ? 分析

一、MEC邊緣計(jì)算

MEC邊緣計(jì)算是將中心節(jié)點(diǎn)處理大型服務(wù)器分解，分散到邊緣節(jié)點(diǎn)處理，更接近用戶終端，加快數(shù)據(jù)的處理與傳送速度，減少延遲。MEC在靠近數(shù)據(jù)源的地方使用分析處理服務(wù)，提升效率，減少業(yè)務(wù)時(shí)延，增加對(duì)安全隱私的保護(hù)。

新基建的重點(diǎn)領(lǐng)域與MEC的價(jià)值與產(chǎn)業(yè)匹配度很高，其中邊緣計(jì)算是5G、AI的關(guān)鍵技術(shù)。隨著我國(guó)加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)度。新基建的推進(jìn)，必將加速邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)的落地實(shí)踐。

1.1邊緣計(jì)算特性

1.低延時(shí)：計(jì)算能力下沉，將數(shù)據(jù)處理服務(wù)運(yùn)行在靠近數(shù)據(jù)生產(chǎn)的源，省去了網(wǎng)絡(luò)延遲，及時(shí)地響應(yīng)請(qǐng)求，提高時(shí)效性。2.低帶寬：由于數(shù)據(jù)在邊緣端處理，不需要傳輸?shù)皆贫耍蚴穷A(yù)處理去除冗余數(shù)據(jù)后傳入云端，省去了大量數(shù)據(jù)的傳輸，極大緩解了中心云的帶寬壓力。3.數(shù)據(jù)安全：數(shù)據(jù)極短距離的傳輸，減少了數(shù)據(jù)暴露在網(wǎng)絡(luò)上的時(shí)間，降低數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)終端產(chǎn)生數(shù)據(jù)的安全。

1.2 MEC+技術(shù)應(yīng)用

MEC+5G：主要滿足uRLLC和mMTC的應(yīng)用場(chǎng)景，例如：車聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛、無(wú)人機(jī)等低時(shí)延敏感業(yè)務(wù)。

MEC+物聯(lián)網(wǎng)：邊緣計(jì)算在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的適合低時(shí)延、高帶寬、高可靠、海量連接、異構(gòu)匯聚和本地安全隱私保護(hù)等特殊業(yè)務(wù)要求的場(chǎng)景。例如：工業(yè)機(jī)器人的集中控制、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和分析等。

MEC+大數(shù)據(jù)：邊緣計(jì)算把海量數(shù)據(jù)在邊緣側(cè)進(jìn)行篩選、分析、處理，只把重要數(shù)據(jù)回傳至數(shù)據(jù)中心，緩解數(shù)據(jù)中心負(fù)荷，提高數(shù)據(jù)處理效率。例如：零售業(yè)、安防監(jiān)控、交通運(yùn)輸、醫(yī)療制造等。

二、MEC應(yīng)用場(chǎng)景

MEC的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括以下業(yè)務(wù)：1.視頻業(yè)務(wù)：包括超高視頻、視頻監(jiān)控、人臉識(shí)別功能。2.智能交通：邊緣計(jì)算讓智能交通更安全、更經(jīng)濟(jì)。但在實(shí)際應(yīng)用中存在復(fù)雜的設(shè)備環(huán)境、個(gè)性化的緩存計(jì)算能力、多種系統(tǒng)的多廠家設(shè)備互聯(lián)互通等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。3.工業(yè)中的智能制造：提高制造設(shè)施的響應(yīng)能力，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，降低維護(hù)的成本。4.智慧城市和智能家居的應(yīng)用：如智慧城市中智能交通的控制系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)，以及運(yùn)輸和基礎(chǔ)設(shè)施管理。智能家居中的煙霧報(bào)警器等。目前我國(guó)運(yùn)營(yíng)商在邊緣計(jì)算中的平臺(tái)應(yīng)用：中國(guó)移動(dòng)持續(xù)打造“5G+E”網(wǎng)邊融合服務(wù)能力，推出自主研發(fā)的邊緣計(jì)算通用平臺(tái)OpenSigma，提供云網(wǎng)邊協(xié)同的一體化服務(wù)。中國(guó)電信以天翼云為資源優(yōu)勢(shì)制定邊緣計(jì)算的發(fā)展策略。以天翼云為核心實(shí)施“2+4+31+X”戰(zhàn)略，包括建設(shè)2大數(shù)據(jù)中心，圍繞4大重點(diǎn)區(qū)域，全國(guó)31省云資源池，延伸X邊緣節(jié)點(diǎn)，將云資源優(yōu)勢(shì)下沉。中國(guó)聯(lián)通以MEC邊緣云作為基礎(chǔ)，發(fā)展2B/2C 高價(jià)值業(yè)務(wù)的重要戰(zhàn)略，最大化發(fā)揮5G MEC 的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值，構(gòu)建開(kāi)放生態(tài)，賦能垂直行業(yè)，提供業(yè)務(wù)種類豐富且時(shí)延低的邊緣應(yīng)用，構(gòu)建“云、網(wǎng)、邊、端、業(yè)”一體化的5G MEC服務(wù)能力，為用戶提供真正的B/C端應(yīng)用和能力。

三、邊緣計(jì)算接入方式

邊緣計(jì)算的接入方式有很多種，例如5G網(wǎng)絡(luò)接入、無(wú)線WIFI邊緣接入、有線網(wǎng)絡(luò)接入等。在目前實(shí)際的應(yīng)用中，由于場(chǎng)景的需求，接入類型還是以5G和無(wú)線WIFi接入為主。從網(wǎng)絡(luò)整體對(duì)業(yè)務(wù)的支撐能力對(duì)比，兩中接入類型都滿足高可靠和低延遲的特性;但在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景上又各有不同。5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高，但能夠提供廣域覆蓋，對(duì)于URLLC的業(yè)務(wù)（如自動(dòng)駕駛、無(wú)人機(jī)等），只有5G網(wǎng)絡(luò)能夠更好地支持;無(wú)線WIFI建設(shè)成本低，適用于企業(yè)園區(qū)、區(qū)域內(nèi)辦公場(chǎng)所，為終端提供無(wú)線接入服務(wù)。例如針對(duì)智慧家庭用戶、智慧辦公用戶等，可在有限區(qū)域內(nèi)部署，在室外就則通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)上公網(wǎng)。邊緣節(jié)點(diǎn)的位置選擇，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商的發(fā)展定位不同而確定位置，主要原因是面對(duì)客戶需求與自身發(fā)展的鍥合度以及復(fù)雜場(chǎng)景造成。 1.政府企事業(yè)單位等認(rèn)為，邊緣節(jié)點(diǎn)部署在本地機(jī)房?jī)?nèi)，比如智慧工廠/廠區(qū)、智慧港口、智慧物流園等，主要是為企業(yè)定制部署，造成早期部署方式更貼近指定用戶。2.邊緣服務(wù)器部署在市/區(qū)/縣，是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的發(fā)展思路，這樣可實(shí)現(xiàn)廣服務(wù)、低成本，用于服務(wù)智慧城市、云游戲、自動(dòng)駕駛等2C的用戶場(chǎng)景。一般把邊緣服務(wù)器部署在C-RAN機(jī)房?jī)?nèi)或者匯聚機(jī)房?jī)?nèi)。3.在實(shí)際應(yīng)用中有一種部署方式，是將邊緣技術(shù)部署在終端中，此類部署方式要充分考慮到終端本身計(jì)算能力和功耗，因此對(duì)計(jì)算能力的要求不宜過(guò)高。終端設(shè)備先進(jìn)行預(yù)處理數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)發(fā)送到邊緣計(jì)算中心進(jìn)行深度處理。4.根據(jù)MEC設(shè)備性能參數(shù)及形態(tài)等關(guān)鍵要素，如部署在接入層或者業(yè)務(wù)匯聚層，針對(duì)設(shè)備所處的工作條件以及維護(hù)條件而言，此方面成為首要考慮因素，而對(duì)設(shè)備的性能要求會(huì)有所降低，設(shè)備宜采用小型集成類產(chǎn)品;如若部署在核心層中，設(shè)備部署的機(jī)房環(huán)境和維護(hù)均是高級(jí)別的，因此對(duì)MEC設(shè)備性能參數(shù)、ICT能力要求會(huì)提高，而對(duì)設(shè)備形態(tài)、能耗等方面則不會(huì)提出太多。目前運(yùn)營(yíng)商與廠家等對(duì)于不同位置的邊緣計(jì)算按照距中心云從近到遠(yuǎn)劃分為三類。第一類是針對(duì)云游戲、自動(dòng)駕駛等共享型業(yè)務(wù)，MEC邊緣計(jì)算服務(wù)器建議部署在市/區(qū)級(jí)的邊緣云上，第二類是面向工廠、港口、物流園區(qū)等的專享型邊緣云業(yè)務(wù)既可以搭建在客戶現(xiàn)場(chǎng)的邊緣數(shù)據(jù)中心之上，也可以依托于邊緣網(wǎng)關(guān)等更輕量級(jí)的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。第三類則是面對(duì)工業(yè)IT/OT邊緣計(jì)算，是對(duì)于以工業(yè)場(chǎng)景為代表的各類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行的升級(jí)改造。

四、承載需求分析

根據(jù)MEC實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)不同，MEC部署的位置也是不同的，同時(shí)對(duì)承載的要求也有區(qū)別。

例如實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)時(shí)，MEC部署在邊緣計(jì)算中心，邊緣計(jì)算服務(wù)器設(shè)置在鄉(xiāng)鎮(zhèn)業(yè)務(wù)匯聚機(jī)房。IMT-2020（5G）推進(jìn)組對(duì)URLLC和eMBB兩種業(yè)務(wù)場(chǎng)景分別定義了端到端時(shí)延為1ms和10ms。其中，低時(shí)延高可靠的URLLC業(yè)務(wù)對(duì)承載網(wǎng)時(shí)延要求為0.125ms，詳見(jiàn)下表1。

根據(jù)用戶終端的要求，業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)時(shí)間要求小于1ms，因此在實(shí)現(xiàn)此類業(yè)務(wù)時(shí)，需要重點(diǎn)考慮兩大部分的時(shí)延，一是MEC設(shè)備自身的時(shí)延，另一方面是承載網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)。而對(duì)于無(wú)線網(wǎng)時(shí)延不因組網(wǎng)結(jié)構(gòu)而改變，故暫不考慮。

MEC時(shí)延：依據(jù)MEC設(shè)備的CPU處理器的能力配置和精度。進(jìn)行計(jì)算，在車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中MEC的實(shí)現(xiàn)核心網(wǎng)功能，時(shí)延要求小于0.375ms。

承載網(wǎng)絡(luò)時(shí)延：包含光纖物理路由的時(shí)延與承載網(wǎng)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延。根據(jù)每套承載網(wǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延50μs計(jì)算，從用戶端至業(yè)務(wù)匯聚機(jī)房平均2臺(tái)承載設(shè)備，光纖接入距離平均值按照10KM計(jì)算?？偣渤休d時(shí)延0.11ms。

對(duì)于端到端業(yè)務(wù)，承載網(wǎng)需要計(jì)算雙向數(shù)據(jù)路由的時(shí)延，因此在整體URLLC業(yè)務(wù)，最重要的是縮短業(yè)務(wù)承載距離，盡量對(duì)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)光纖直連，不通過(guò)承載設(shè)備建設(shè)增加時(shí)延，另一方面降低MEC的部署位置，將邊緣計(jì)算設(shè)備放置在更貼近終端用戶，提高M(jìn)EC設(shè)備自身的計(jì)算處理能力，降低時(shí)延。從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的時(shí)延要求。

五、MEC商業(yè)模式

以目前MEC應(yīng)用市場(chǎng)而言，各運(yùn)營(yíng)商、廠家等以設(shè)備、專線、專網(wǎng)等服務(wù)模式為主。

1. MEC設(shè)備服務(wù)?；趯＞W(wǎng)將基站、MEC設(shè)備、周邊配套組件打包部署于企業(yè)園區(qū)內(nèi)，單獨(dú)滿足企業(yè)需要，數(shù)據(jù)不出園區(qū)，保障用戶數(shù)據(jù)安全，運(yùn)營(yíng)商以設(shè)備費(fèi)加服務(wù)費(fèi)的形式收取費(fèi)用，這種模式運(yùn)營(yíng)商前期投資較少，用戶初期投入較大，適用于區(qū)域ICT業(yè)務(wù)。

2. MEC專線服務(wù)。基于公網(wǎng)將不同的MEC設(shè)備部署于匯聚機(jī)房，數(shù)據(jù)不出公網(wǎng)，為企業(yè)提供專線服務(wù)，通過(guò)收取專線服務(wù)費(fèi)的方式收取費(fèi)用，適用于公網(wǎng)范圍內(nèi)的行業(yè)業(yè)務(wù)。

3. MEC專網(wǎng)服務(wù)。與買設(shè)備比較類似，同樣是基于專網(wǎng)將基站或室分設(shè)備、MEC設(shè)備、周邊配套組件打包部署于企業(yè)園區(qū)內(nèi)，單獨(dú)滿足企業(yè)需要，數(shù)據(jù)不出園區(qū)，保障用戶數(shù)據(jù)安全，運(yùn)營(yíng)商以專網(wǎng)服務(wù)費(fèi)的形式收取費(fèi)用。這種模式運(yùn)營(yíng)商前期投資較大，用戶投入較小，投入適用于封閉環(huán)境的大型企業(yè)和園區(qū)。

六、結(jié)束語(yǔ)

目前，運(yùn)營(yíng)商基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正在將MEC云端部署;采用專有硬件，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò);多種格式，集成接入;開(kāi)放平臺(tái)，共建生態(tài)的理念融入MEC部署解決方案。云計(jì)算廠家和ICT硬件廠家緊跟步伐。各方都要在MEC邊緣計(jì)算的領(lǐng)域占領(lǐng)腳跟。根據(jù)各運(yùn)營(yíng)商、廠家、各類私有云平臺(tái)的規(guī)劃部署會(huì)出現(xiàn)各類DC數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，尤其是邊緣DC的建設(shè)，會(huì)帶動(dòng)MEC邊緣計(jì)算服務(wù)器的廣泛部署。因此針對(duì)MEC邊緣計(jì)算與承載網(wǎng)分析是各個(gè)廠家/運(yùn)營(yíng)商必須要重視的。提高承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能力，按業(yè)務(wù)需求調(diào)整邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是今后業(yè)務(wù)拓展的主要驅(qū)動(dòng)力。在新基建的建設(shè)發(fā)展中，邊緣計(jì)算的應(yīng)用配合，使新興行業(yè)蓬勃發(fā)展。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟.5G時(shí)代工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)白皮書[R].2020

[2]邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）與綠色計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（GCC）. 邊緣計(jì)算IT 基礎(chǔ)設(shè)施白皮書1.0 [R].2019

[3]邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）與網(wǎng)絡(luò)5.0 產(chǎn)業(yè)和技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟（N5A）.運(yùn)營(yíng)商邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)白皮書[R].2020