多接入边缘计算：一个需要一致的愿景和强大商业案例的架构

引子

边缘计算并不是一个新概念，但在服务提供商网络中，它是一个相对较新的发展成果，可以被视为IT世界中传统大型机向分布式计算的转变。欧洲电信标准化协会(ETSI)工作计划的第一阶段旨在定义和标准化多接入边缘计算(MEC)的框架和参考架构，该阶段的完成让我们更加确信边缘计算的时代已经到来。它还与一个看法具有共鸣，那就是越来越多的人认为对连接的需求正在激增，并且5G的预期影响将使建立新网络模式成为必需。另一种观点认为，广泛部署边缘计算所需的重新配置大规模基础网络的商业案例还没有制定出来，并且MEC仍然面临着众多障碍，尤其是它将如何与其它分布式云架构共存的问题——首先是那些由OpenFog联盟提出的架构。

本报告将评估MEC的前景，并权衡积极因素以及迄今为止阻碍其发展的挑战。

1 Ovum观点

MEC能够促进通信服务提供商(CSP)的一些网络和服务相关目标的实现。在网络方面，MEC架构与转向虚拟化的举措以及一个与5G密切相关的更为分布式的、软件驱动的、以云为方向的网络架构相契合。在服务方面，MEC使用邻近数据的能力以及利用高可靠性、低延迟的实时网络信息的能力满足了新应用和服务(如AR/VR、自动驾驶车辆、传感器网络和物联网)的大流量需求。它还提供对网络API的访问以及支持应用程序开发商应对一系列新的企业服务的平台，包括微服务的开发。

然而，MEC仍然面临许多挑战。许多必要的构建模块仍然没有到位，并且需要让开发商社区确信其潜力。如果要实现单一、一致的MEC愿景，创造一个可行的生态系统，那么各类行业举措、利益集团和标准化机构也需要找到共同点。整合边缘服务与现有和未来网络的复杂性也将需要解决。

出于所有这些原因，Ovum对MEC作为一项可以普遍部署在服务提供商网络中的大规模技术的前景持谨慎态度。现实情况可能是，MEC将提供一个具有较多限制的解决方案，这个解决方案将被有选择性地应用，以及在商业案例足以支撑投资的领域应用。明年可能会开始显示出这种谨慎态度是否具有根据，但最重要的是，MEC要想成功，不仅需要能够降低成本，还需要能够实现创收。

2 MEC现状

2.1 分布式云模式支持本地化服务的创建

由于新应用程序和服务不断变化的网络需求，以及随着连接延伸到物联网和企业等新的市场领域，预计终端类型和端点将迅速增长，相关方希望MEC能够满足对更高灵活性和响应能力的需求。MEC承诺实现更快的服务创建和部署，比当前网络更快的响应时间，以及拥有根据当地情况和需求调整网络配置和决策的能力。

到目前为止，网络功能和资源(如呼叫处理、内容存储和数据管理)集中于网络中心，这意味着在网络边缘为联网终端提供服务大大增加了流量负载和信令负担，并带来可能严重影响时延的来回通信延迟。MEC有可能在网络边缘提供一个分布式的云计算环境，在这个网络边缘，应用程序和内容可以在本地创建、托管和处理，从而实现更高效的资源分配以及成本和性能效益。

此外，通过释放IEEE所描述的本地接入网络中的“闲置资产”(其形式为来自用户、终端和节点的情境信息)，MEC应实时提供丰富的信息流，从而将这些信息流提供给应用程序开发商和CSP以定制和优化服务。

2.2 对网络设计、部署和成本的影响

如上所述，MEC有可能支持一系列用例和服务场景，包括内容交付、AR/VR、自动驾驶车辆、工业系统和物联网。然而，一个重要的问题依然存在，那就是如何实施该技术和利用它创收。除了MEC的定义和标准化之外，在各种情境中的相关工作将继续让我们更加了解融入现有和未来网络架构的选项，以及可能随之带来的益处。

2.3 网络集成和SDN/NFV

早期的MEC试验和概念验证(PoC)始于LTE。然而，MEC技术被普遍认为是5G网络的推动因素，因为其基于云的架构和通过网络API为第三方开发者和服务提供者提供接入将补充日益由软件驱动的、完全可编程的5G网络模式。尤其要指出的是，随着5G使用了一个更为分布式的网络架构(部署小型基站和Cloud-RAN)，MEC被视为一个理想选择，并且通过MEC，我们可以将虚拟化分组核心网的元素推向网络边缘。

许多供应商正在提出以这种方式集成MEC技术的架构。软件公司Mavenir已经提出了MEC可以与Cloud-RAN结合使用的各种场景，例如通过部署同地协作的vBBU(虚拟化基带单元)和vEPC(虚拟演进的分组核心网)功能来创建准备好使用5G的、适合微服务开发的边缘网络架构。该供应商表示，以这种方式整合MEC功能可以比单独使用Cloud-RAN节省更多资本支出和运营支出。

5G-CORAL(Convergent Virtualised Radio Access Network Living at the Edge)项目正在探索整合MEC与vRAN的另一种方法，该项目由欧盟和台湾的供应商、运营商和研究机构共同开展，旨在构建一个整合边缘和雾计算技术的融合式vRAN网络，以支持5G的一系列物联网应用和用例。

就演进的分组核心网而言，MEC架构与向5G的分离式EPC模式转化的举措相契合(包括控制平面与用户平面CUPS的分离)。它支持更高的灵活性，特别是在如何相对于接入网部署用户平面功能方面，因此能够促进低时延应用和网络切片等增强功能。

MEC成功的关键将取决于它在NFV基础架构上运作的能力，以及与基于NFV的更广泛的通用云服务环境充分结合的能力。为此，ETSI已经采用ETSI Open Source MANO(OSM)服务模型作为其MEC工作的一部分，从而使MEC的实施能够充分受益于ETSI管理和编排(MANO)模式中固有的管理和编排功能。

ETSI MEC是否将与Linux Foundation的ONAP模型 (AT＆T支持的OSM的竞争对手)兼容尚未可知。然而，自称正在使边缘计算用于其固定和移动网络的AT＆T表示，它认为ONAP将成为ETSI MEC的补充。在最近发表的白皮书中，AT＆T呼吁目前从事边缘计算(包括ONAP和ETSI MEC)的开源和标准化团体共同支持边缘功能。

2.4 如何利用MEC创收

然而，大多数相关方认为，还需要进行进一步的工作来标准化MEC生态系统的关键方面。5G-CORAL项目合作伙伴InterDigital预计广泛的边缘网络部署将会出现，但它认为要实现这些部署，首先要解决一系列技术问题。这些问题包括如何跨网络提供边缘应用资源，如何跨边缘引导流量，以及如何在多租户、多供应商环境中这样做。

向网络边缘建立的小规模数据中心(小型云)的分布式云模式迁移涉及到成本，CSP需要权衡这一成本与MEC带来的商业利益。核心网上回程和加载等领域的网络节约可能会因为对MEC平台和软件的投资需求而被不同程度地抵消。只有该技术得到部署，才能获得打开新市场和吸引应用开发商的机会。

对于MEC开发商来说，它们需要明确地了解如何连接、管理、协调和聚合跨不同接入的多个边缘网络，以及如何分发应用程序。

因此并不令人感到惊讶的是，许多运营商仍然不确定如何利用MEC创收；ETSI MEC主席Alex Reznik在最近的柏林MEC大会上也认可了这一点。尽管如此，密切参与MEC发展的供应商仍然相信，可能的应用范围将最终推动MEC的发展并补偿建设网络的费用。

3 MEC试验和早期部署

3.1 CSP试验和概念验证

AT＆T、BT/EE、中国移动、德国电信、NTT docomo、Orange、SK Telecom、Verizon和沃达丰等运营商都对MEC感兴趣。许多运营商正在为公共部门和私营企业进行试验和概念验证，以确定该技术将带来哪些好处，它们通常会与供应商伙伴合作，并将之作为标准化组织、商业利益团体或其它行业联盟推动举措的一部分。

AT＆T正在通过其AT＆T Foundry举措在加利福尼亚州帕洛阿托建立边缘计算试验区，从而与第三方开发商、初创企业和其它公司合作测试用例，包括自动驾驶汽车、AR/VR和无人机。试验区将在2018年初开始运行，初始试验区将覆盖几英里。最初采用LTE连接，一旦标准可用以及设备准备就绪，它就会升级为5G。AT＆T表示，目前部署的云服务提供商的分布式节点并不是真正位于本地，下一步是使边缘计算节点位于该运营商自己的网络中。

德国电信认为，物联网将成为MEC重要的试验场，低时延是其主要优势。通过使用边缘计算将智能和处理能力从终端转移到分布式MEC云端，该运营商希望实现更好的终端外形要素和价格。通过这种方法，德国电信发现了一个机会，那就是使用MEC来支持在商场和加油站等区域使用的第一批低端机器人，而不是专注于大规模的工业应用。该运营商已经在匹兹堡、柏林和克拉科夫建立了专门开发边缘计算网络的“实验室”。

西班牙电信正在通过其OnLife开源网络计划探索MEC的一些用例。它认为推动采用MEC的主要好处是能够定制部署在边缘的云服务、改善客户体验、部署用于单一的移动和固定网络、提供众多5G服务所需的低延迟性能保证。

它与TIP(电信基础设施项目)中的合作伙伴共同试验众多用例，其中包括：

1)处于边缘的vCDN—提供来自网络边缘的“高点击率”和低延迟内容；

2)AR/VR旅游边缘—使用AR进行场景识别，并提供有关场景的最佳参观时间等信息；

3)无人机视频传送—通过无人机获取活动、场地和景点的实时视频，并以360度的形式将其提供给客户。

在一些其它MEC试验中，沃达丰正在德国与测试测量公司Adlink和移动边缘云计算初创企业MECSware合作，以测试用于智能城市的道路交通应用。沃达丰还与边缘计算公司Saguna合作，以量化MEC架构对视频质量的影响。在这方面，延时性也是一个关键因素，因为该运营商报告的等待时间和视频停顿时间减少，体验质量得到显著改善。这些试验还表明，无线电接入网络中的堵塞对远程内容视频体验质量的影响要大于对MEC托管内容的影响。

3.2 亚马逊网络服务系统

AWS正在成为MEC早期部署的关键参与者。它正在为其Greengrass边缘计算解决方案构建早期发展动力，并且它是开始利用MEC的最积极主动的公司之一。将MEC添加到其云服务产品中之后，Greengrass允许终端在访问云的同时提供本地内容。AWS正在与来自不同垂直领域的客户和伙伴以及Telefonica等服务提供商进行合作。

4 ETSI MEC、OpenFog和其它行业举措

4.1 在合作或分裂之间选择

今天定义的MEC由移动边缘计算演化而来，ETSI在三年前专门针对移动网络提出了移动边缘计算这一概念。欧洲电信标准协会(ETSI)在2016年将首字母“M”重新定义为“多接入”，因为它考虑到MEC应针对多种接入技术而不只是移动技术。ETSI MEC TSG工作计划的第二阶段将应对包括固定接入和Wi-Fi在内的非移动网络部署问题。

5G-PPP等5G预标准化机构将MEC视为支持5G以及SDN/NFV，基于云的基础架构和网络切片等发展的关键技术。除了ETSI正在开展的与MEC相关的工作之外，ETSI和3GPP之间的紧密合作对于MEC与LTE和5G的共存至关重要。3GPP在5G系统架构方面的持续努力正在解决对边缘计算的支持问题。

雾计算和分布式云基础架构等其它方法是边缘计算的一部分，如果要形成单一、一致的MEC愿景，这些方法将会使更广泛的合作成为必需。其拥护者寻求不同方法的时间越长，定义、标准化和商业化该技术的工作就会越具挑战性。

一个令人鼓舞的发展是最近宣布的OpenFog和ETSI之间的合作。这两个组织表示，他们将共同努力，消除各自工作项目中的冗余部分，以期通过合作更好地满足5G等技术的需求。这两个机构希望，ETSI为运营商自有网络定义多接入边缘计算环境的所有努力将由OpenFog的愿景(即其参考架构中定义的更深层的多层网络层级)补充。该协议的一个最初的举措将聚焦于支持边缘计算互操作性的应用程序编程接口(API)。

4.2 ETSI MEC小组

ETSI MEC行业规范组(ISG)成立于2014年，并得到了华为、IBM、英特尔、诺基亚网络、NTT docomo和沃达丰这些创始成员的支持。正如最初的设想那样，MEC需要在RAN中提供IT和云计算功能；ETSI的职责是确定网络中需要什么，以支持应用程序托管在多供应商的移动边缘计算环境中。通过MEC网络提供的应用程序和服务将因为与客户的近距离以及接收本地无线电网络情境的能力受益。ETSI MEC的工作旨在补充在NFV上开展的工作，并且预计一开始MEC将吸引广泛的相关各方，包括移动运营商、应用程序开发商、OTT参与者、独立软件供应商、电信设备供应商、IT平台供应商、系统集成商和技术提供商。

ETSI MEC技术规范组(TSG)在2016年完成了其工作计划的第一阶段，并且正在进行第二阶段(见表1)。

表1 ETSI MEC TSG work program

ETSI希望MEC能够在如今的4G网络上支持5G型应用。ETSI-MEC行业规范组的工作包括定义如何公开和管理接入网边缘的服务，建立通用API和一套标准化的服务，以及MEC与Cloud-RAN和NFV的整合。与NFV整合的工作是ETSI正在进行的工作计划第二阶段的一部分。ETSI MEC最近成立了一个新的工作项目，该项目将研究对MEC中网络切片的支持。

ETSI正在发起一些概念验证和演示，以更好地了解MEC的情境。这些概念验证和演示旨在帮助建立对MEC的商业关注和信心，并促进多样化的、开放的MEC生态系统的发展(见表2)。

4.3 联盟

尽管它不是一家标准制定机构，但OpenFog联盟提出的MEC愿景与ETSI提出的略有不同。OpenFog是由IT供应商、学术机构和产品开发商组成的一个团体，包括创始成员思科、英特尔、微软、戴尔、芯片制造商ARM和普林斯顿大学。该组织表示，其工作是补充ETSI及其它物联网和技术行业联盟的工作，这些组织包括工业互联网联盟(IIC)、OPC-UA、开放式连接基金会(OCF)和OpenNFV。从长远来看，OpenFog联盟希望与这些组织以及其它机构保持联络，以推动整个物联网行业的融合。

表2 ETSI MEC PoCs

OpenFog正致力于为物联网定义一个基于云的参考架构，与ETSI MEC的定义相似，但范围更广，并且具有一个更为分散的分层式等级架构(见图1)。Open Fog参考架构将雾节点定义为由三个主要构建模块组成。

图1 OpenFog reference architecture

1)软件—包括应用程序服务、应用程序支持和节点管理(带内管理)以及软件背板；

2)系统—包括跨整个硬件平台基础设施的硬件虚拟化；

3)节点—包括硬件平台基础设施、协议抽象层，以及传感器、执行器和控制器。

与ETSI MEC一样，雾计算能够支持低延迟连接而无需与云建立持续的连接。雾部署的规模可以根据用例进行调整，层级数由情境需求决定。构建边缘节点所需的处理、通信和存储可以比较高层级更少，并且节点也能够水平通信以及向上和向下通信(见图2)。

图2 Example of a multitiered OpenFog deployment

4.4 Open Edge Computing项目

最近成立的Open Edge Computing项目旨在推动边缘计算生态系统的发展。它计划提供可供参考的边缘功能实现方法和边缘应用的现场演示，并与应用提供商、电信和云服务提供商共同推动开放式边缘计算的采用。该项目的创立者包括卡内基梅隆大学、英特尔、诺基亚、Crown Castle、德国电信、沃达丰和NTT。

该组织正在宾夕法尼亚州的匹兹堡针对边缘计算测试和试验创建一个“Living Edge Lab”。该实验室将为应用程序、服务和终端开发商提供一个环境，使它们与电信和基础设施提供商合作，同时提供各种用例的测试平台，以及基于OpenStack的边缘计算平台。

4.5 电信基础设施项目

由Facebook、德国电信、SK Telecom、EE、诺基亚和英特尔联合创建的电信基础设施项目(TIP)已经建立了自己的边缘计算工作组，并正在与Telefonica和英国电信等运营商合作开发MEC用例。除了利用MEC标准，TIP工作组希望其工作将影响未来的标准化工作，并将5G和物联网服务部署包含在内。

在TIP及其运营商合作伙伴(在这一案例中指的是英国电信)支持的众多初创企业中，Unmanned Life是其中之一，该公司致力于开发自动驾驶无人机系统以用于一系列应用，包括交付、监视和灾难响应。Unmanned Life正在试验MEC技术，以帮助控制无人机车队，将单个无人机和网络之间传递的信息重新路由到MEC服务器。这种方法依赖于低延迟等特性来加速关键控制数据的流动。

5 主要供应商的边缘计算战略

5.1 聚焦新的市场机会、试验和概念验证

主要的网络设备供应商采用不同的策略来锁定MEC。

诺基亚是ETSI-MEC团体的创始者之一，也是推出早期形式的移动边缘计算(其称为Liquid Applications)最早的企业之一，Liquid Applications引入了托管内容的概念，可以在基站访问应用程序和服务。这已演变成诺基亚基于云的无线电架构的一部分，并进而成为今天MEC平台的一部分，它包括以下三部分内容。

1)MEC多无线电连接，这是一个企业解决方案，从而通过一个覆盖网络(独立于无线接入和核心网络)整合多运营商、多接入网络；

2)区域应用(Zone Applications)，面向服务提供商以及体育场馆和交通枢纽等场馆所有者的MEC平台，支持面向访问者和工作人员的应用，包括直播视频传送、即时回放、增强现实、视频通信和监控；

3)虚拟化MEC(vMEC)，一种基于软件的解决方案，可以在商务现货供应(COTS)服务器上运行，可以订购，也可以与现有的IT基础设施集成。

华为的MEC解决方案是该公司基于NFV的CloudEdge产品线的一部分。该供应商希望围绕MEC开展创新，以打开包括B2C(移动CDN)，B2B(企业IT服务、智能工厂)和B2B2X(使用AR和LTE-LTE [LTE-V]技术的智能运输系统)在内的新市场。

华为表示，延迟并不总是MEC的主要问题，节省回程成本和核心网负载也很重要。它认为，MEC可以在固定无线接入网络上支持IPTV等应用以提供三合一服务，并且它正在致力于一系列MEC用例，包括与中国电信合作开发的智能工厂解决方案，并且正在现场试验针对智能博物馆应用的本地数据包。

爱立信并没有推动特定的边缘计算产品组的发展，也没有参与到ETSI MEC中，而是倾向于通过其物联网服务组合解决网络设计和连接方面的问题。它正在与运营商合作进行边缘计算试验和概念验证，并参与了一些边缘计算能力的项目和演示。在2017年8月，爱立信以及由丰田、NTT docomo和日本汽车技术公司Denso组成的一个企业团体宣布成立汽车边缘计算联盟，旨在利用边缘计算来发展联网汽车生态系统。

爱立信还与NEC、诺基亚、InterDigital，Orange和Telefonica等运营商以及学术机构在5G-Transformer项目中进行了合作，该项目是在欧盟Horizon 2020研究计划和5G公私伙伴关系(5G-PPP)下成立的。它将致力于基于NFV/SDN和MEC为CSP和行业垂直设计、开发和试验解决方案。

三星参与到ETSI MEC中，并聚焦于在物联网市场建立强大的影响力。该公司最近宣布将其大众和企业物联网业务线整合到同一个品牌SmartThings Cloud之下，以期跨家庭、汽车行业和工业应用提供更好、更简单的连接。

5.2 商用部署将是对MEC的测试

MEC的支持者很少，这表明它仍然不是一个成熟甚至完全确定的技术。尽管如此，用例和应用程序正在被广泛探索，并且很大程度上将取决于证实这些用例和应用程序是引人注目的，能够创造新的收入，以及对应用程序开发商具有吸引力。只有通过AWS和一些更为先进的服务提供商等进行的商用驱动的早期部署，MEC的案例才能够建立。