5G網(wǎng)絡下MEC與CDN技術結合的優(yōu)勢分析

王繼梅

（國家知識產(chǎn)權局專利檢索咨詢中心 北京 100190）

1 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能AI、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN）、移動邊緣計算（MEC）等技術的日益成熟、相輔相成式的發(fā)展，技術之間的結合與良性競爭會越來越多，最終體現(xiàn)在業(yè)務形式上面，看哪種組合最終能給人們的生活、工作帶來高效和舒適感，哪種組合能為人類生產(chǎn)制造帶來更加智慧的改變。那么，如何將5G、傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)應用相融合？答案就是移動邊緣計算（MEC）這個跳板。隨著視頻業(yè)務向超高清及沉浸式發(fā)展，對網(wǎng)絡的傳輸承載能力提出了更大的挑戰(zhàn)，同時對存儲服務器的容量和處理能力也提出了極大的挑戰(zhàn)。5G時代的到來將會改善帶寬和時延敏感型業(yè)務的使用體驗，從而推動超高清視頻直播業(yè)務的進一步發(fā)展。為了滿足用戶體驗需求的不斷提升，正在加快部署內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN），并從各個方面推進CDN技術的持續(xù)發(fā)展，以實現(xiàn)超高清視頻及其他多媒體新業(yè)務的分發(fā)與服務，從而給用戶帶來更真實的沉浸式的感官體驗。

隨著5G網(wǎng)絡技術的發(fā)展、邊緣計算MEC應用領域的擴展、CDN部署的推進，涉及5G+MEC+CDN的專利申請數(shù)量也不斷增加，很多企業(yè)都期望通過提早布局專利，從而在超高清視頻業(yè)務領域搶占一定的市場份額，進而搶占市場先機。

2 5G網(wǎng)絡技術

5G網(wǎng)絡是在4G網(wǎng)絡的基礎上發(fā)展而來的，是對4G網(wǎng)絡的升級。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到當今的每一個行業(yè)，移動通信網(wǎng)絡正在向著萬物互聯(lián)的方向快速發(fā)展。與4G網(wǎng)絡相比，5G網(wǎng)絡在數(shù)據(jù)速率、移動性、空口時延、可靠性等方面都有大幅度的提升[1]。5G網(wǎng)絡在無線資源的利用率上也明顯優(yōu)于4G網(wǎng)絡，能夠大量傳輸數(shù)據(jù)，還可以科學配置通信資源，提高用戶的通信體驗。

ITU 為 5G 網(wǎng)絡定義了增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可靠低時延通信（URLLC）三大應用場景。增強型移動寬帶（eMBB）針對的是對帶寬要求比較高的高清視頻等系列的應用，大規(guī)模機器類型通信（mMTC）針對像智慧家居、智慧城市這樣的海量物聯(lián)網(wǎng)系列應用，超高可靠性低延時通信（uRLLC）則針對像無人駕駛、工業(yè)控制之類的專業(yè)領域應用[2]。而為了實現(xiàn)大帶寬、海量物聯(lián)、低時延最好的辦法則是縮短數(shù)據(jù)之間傳輸距離，把提供服務的節(jié)點從中央下放到網(wǎng)絡邊緣，在網(wǎng)絡邊緣側(cè)完成計算、存儲和服務，從而使得智能服務更接近用戶，因此，在5G MEC能在萬物互聯(lián)的背景下為用戶提供更好的體驗。

3 邊緣計算（MEC）與內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN）結合的優(yōu)勢

本文選取5G網(wǎng)絡下的邊緣計算（MEC）以及與內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN）的結合作為研究對象，選取邊緣計算、MEC、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡、CDN、5G、NR等關鍵詞，基于對專利數(shù)據(jù)庫DWPI、CNTXT、CNABS等進行專利檢索，并對檢索到的專利數(shù)據(jù)進行專利技術內(nèi)容分析，選擇其中具有代表性的核心關鍵專利，分析了MEC所具有的優(yōu)勢，以及MEC與CDN結合將帶來哪些影響。

3.1 5G邊緣計算（MEC）的優(yōu)勢

邊緣計算（MEC）是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡、計算、存儲、應用核心能力的分布式開放平臺，就近提供邊緣智能服務，滿足用戶、行業(yè)數(shù)字化在敏捷連接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求[3]。圖1顯示了MEC的主要應用場景，其與智能工廠、智慧城市、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)等結合將很好地改善使用體驗。

圖1 邊緣計算的應用場景

MEC是對云計算的補充和延伸，為物聯(lián)網(wǎng)、大視頻等提供更好的計算平臺，其是在大帶寬、物聯(lián)網(wǎng)集成以及時間敏感的背景下發(fā)展起來的。MEC將計算遷移到網(wǎng)絡邊緣側(cè)，從而降低終端設備的計算、存儲、能耗要求，MEC更靠近數(shù)據(jù)源，因此可以降低成本，并且能更高效地處理數(shù)據(jù)。MEC在本地進行存儲和服務，不需要將數(shù)據(jù)回傳到數(shù)據(jù)處理中心，因此能很大程度上降低業(yè)務延時，在本地處理和分析數(shù)據(jù)，同時也使得對數(shù)據(jù)的監(jiān)視在本地進行，從而可以保證數(shù)據(jù)的安全可靠。另外，由于MEC設備位于用戶附近使發(fā)生網(wǎng)絡中斷的可能性非常低，也保證了數(shù)據(jù)的可靠性。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，今后將有超過一半以上的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡邊緣側(cè)進行處理和儲存，使用MEC將會優(yōu)化我們的網(wǎng)絡。MEC也將為智能家居、智慧工廠、智慧城市、智慧交通等應用場景帶來新的發(fā)展機遇。

3.2 5G MEC與CDN的融合

CDN也叫內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡，CDN是構建在現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎之上的智能虛擬網(wǎng)絡，依靠部署在各地的邊緣服務器，通過中心平臺的負載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功能模塊，使用戶就近獲取所需內(nèi)容，降低網(wǎng)絡擁塞，提高用戶訪問響應速度和命中率。CDN的關鍵技術主要有內(nèi)容存儲和分發(fā)技術[4-7]。CDN主要應用于解決OTT類公司對公眾用戶提供業(yè)務訪問延時體驗問題。將原本訪問原站的業(yè)務通過下沉到用戶附近的CDN節(jié)點來提供服務。CDN網(wǎng)絡也是最貼近用戶，同時又是最理解OTT業(yè)務的網(wǎng)絡。CDN主要應用于對視頻服務商、電商、游戲公司、社交類軟件等的視頻點播加速、直播加速、軟件或APP下載加速、以及實時交易類的動態(tài)加速。但是隨著原站業(yè)務越來越復雜，對于動態(tài)加速的要求越來越高。傳統(tǒng)動態(tài)加速是在優(yōu)化回源路徑、優(yōu)化加速協(xié)議、優(yōu)化視頻圖片編解碼的形式，但是不能滿足未來對于動態(tài)加速業(yè)務的發(fā)展需求。

隨著新興業(yè)務快速發(fā)展，終端用戶的需求多樣化、個性化浮出。對CDN節(jié)點的計算、AI能力要求越來越高。而傳統(tǒng)CDN動態(tài)加速將數(shù)據(jù)回源到原站的做法，很難承擔高交互性業(yè)務對超低時延的需求，同時對網(wǎng)絡帶來極大壓力。因此，以傳輸優(yōu)化、存儲緩存、云計算為主的CDN網(wǎng)絡需具備分布式計算、分布式存儲、安全、傳輸?shù)饶芰?，以形成及時高頻處理海量數(shù)據(jù)的能力。而滿足此場景的能力，邊緣計算MEC成為首選，邊緣計算為CDN節(jié)點的邊緣部署以及協(xié)同調(diào)度提供了一個非常好的啟用環(huán)境，這為CDN網(wǎng)絡的服務質(zhì)量以及服務模式帶來新的發(fā)展機遇。

MEC將是CDN跟5G或物聯(lián)網(wǎng)終端的終極觸角。有了MEC，CDN才能更好地下沉。MEC不但可以提供傳統(tǒng)CDN的資源緩存能力，更能提供大量基于低層終端用戶需求的多樣計算、AI、ICT集成能力，更有可能將終端用戶設備發(fā)展為CDN的終端節(jié)點一起納管到MEC中，使終端用戶真正享受到低時延、高安全、大數(shù)據(jù)計算、ICT集成訂制的科技就在身邊的服務體驗[8-11]。

4 結語

隨著5G技術的大量商用，結合5G大帶寬、低時延、多連接的特點，未來5G將成為萬物互聯(lián)的入口。而MEC跟5G的巧妙結合，將使終端流量更少地回到核心網(wǎng)繞行，直接通過5G邊緣5GC的UPF轉(zhuǎn)發(fā)到互聯(lián)網(wǎng)，大大降低網(wǎng)絡應用訪問時延。隨著CDN技術不斷跟MEC結合的探索，未來結合的方面將不僅僅局限于CDN業(yè)務。5G+MEC+CDN的結合，其實是近幾年一系列新技術、新科技、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)鏈迸發(fā)的產(chǎn)物之一，也為未來基礎電信運營商、OTT、CDN服務商等商務模式帶來更多的想象空間，最大效率地服務于人們的生產(chǎn)生活，使萬物的溝通更自然，數(shù)據(jù)更有價值，決策更有理有據(jù)，人們的生活更和諧美好。