多融合边缘MEC 技术及部署策略

2020-06-15涂乐飞向剑虹余勇志郭永林

数字通信世界 2020年5期

涂乐飞，黄婧，向剑虹，王刚，余勇志，郭永林

（中国电信股份有限公司重庆分公司，重庆 401121）

0 引言

无线移动通信一直在进行着技术变革，第五代移动通信技术（5G）带来了全新网络架构，将提供远优于4G 网络的超高峰值速率、超低的网络传输时延和千亿级的连接能力，网络随业务需求灵活建设，助力整个生态的万物互联。

每一代通信技术发展的同时都会带来新技术的出现，4G 是为了移动互联网而设计的通信技术，从网速、容量、稳定性方面相较之前的技术有了跳跃性的提升。5G 可以说是4G 时代的延伸，5G 再研究推进技术变革的同时将更注重用户体验，MEC 技术的提出将会使得网络服务更贴近用户，更灵活适应业务需求。

1 MEC 当前发展

移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）的概念最早是在2013年提出，MEC 的基本思想是把云计算平台从移动核心网络内部迁移到移动接入网边缘，实现计算及存储资源的弹性利用。5G 仅依赖空口新技术来提升整体网络能力是不够的，需要将MEC 系统嵌入到5G 网络之中，应用多种技术的融合是为了更好地减少移动业务的端到端时延，为行业用户提供边缘云计算能力，提升运营网络自身的服务质量。

MEC 在架构上与5G 网络相融合，在功能上5G 网络支持业务智能化、跨层优化等相关的MEC 应用，并可以解决原有4G网络中的计费、移动性、安全等问题。MEC 的服务器一般是具备较高计算能力，比较适于处理及分析大量数据。MEC 在部署时位置更靠近业务端，网络边缘就是离用户或信息源非常邻近，这样的建设部署方式可以让网络响应用户请求的时延大大减小，节省了带宽。最后，位于网络边缘的MEC 能够实时获取例如基站ID、可用带宽等网络数据以及与用户位置相关的信息，从而进行链路感知自适应，并且为基于位置的应用提供部署的可能性，可以极大地改善用户的服务质量体验。

2 MEC 应用场景探讨

5G 通信网络更加去中心化，需要在网络边缘部署小规模或者便携式数据中心，进行终端请求的本地化处理，以满足URLLC 和mMTC 的超低延时需求。MEC 的关键技术分为7大方面，具有网络开放、能力开放、资源开放、管理开放、本地转发、计费和安全、移动性的技术特点。

MEC 为通过在无线接入侧部署通用服务器，为移动网边缘提供IT 和云计算的能力，强调靠近用户。MEC 使得传统无线接入网具备了业务本地化和近距离部署的条件，从而提供了高带宽、低时延的传输能力，同时业务面下沉形成本地化部署，可以有效降低对网络回传带宽的要求和网络负荷。

目前，MEC 的主要应用包括本地内容缓存、基于无线感知的业务优化处理、本地内容转发、网络能力开放等，主要是应用在时延敏感、实时性要求高、大数据量等场景，比如V2V、AR、企业、MCDN、室内、IoT 等，通过在基站侧引入智能计算能力，运营商和网络业务提供商的难题将有效缓解，业务体验更有保障，同时无线资源的管理更加智能和优化，不同等级的服务都可以实现。

3 MEC 在5G 网络的部署场景

5G 已经成为政府和国家战略很重要的部分，5G 试商用的节奏越来越快。2019年6月6日，我国向三大运营商和光电颁发了5G 商用牌照，预示着5G 商用进程将进一步加快，为我国在5G时代引领全球打下扎实基础。MEC 电信边缘计算，为用户提供5G 超低时延、超高可靠、大运算能力，但是如何在5G 网络上利用数以万计的边缘机房构建具有业务的MEC 网络是值得深入研究的问题。MEC 可以部署在用户侧边缘也可以部署在5G 核心网的后端，从业务角度出发需要基于MEC 的业务应该是车联网和工业互联网等对低时延要求特别高的业务。MEC 在5G 的网络结构图，网络用户面下沉、分布式部署、灵活路由等角度很好地支持MEC，如图1所示。

图1 MEC在5G的网络结构图

运营商的MEC 建设包括：边缘机房的云化改造，为边缘云搭建基础网络和硬件设施，还有边缘云平台的日常运维成本等，所以MEC 建设必须做到使用率最大化才能抵销MEC 建设和运维成本。使用MEC 平台的业务主要的领域是在CLOUD VR、车联网、工业物联网等，这些业务对MEC 的要求和能力都是不一样的。Cloud vr 对时延的要求，起步阶段≤20 ms，舒适体验阶段≤15 ms，理想体验阶段≤8 ms。车联网业务最基本的端到端的要求是在低时延、高可靠，在时延的要求上，辅助驾驶的要求是20-100 ms，自动驾驶或是远程驾驶要求时延低至3-5 ms，甚至是1 ms。工业物联网在满足工业系统的自主检测、控制、执行的端到端时延要求在10 ms 左右。这三大业务场景除了时延有差距外，在运算能力和规模部署上也是不一样的，cloud vr 对MEC 的运算能力相对较低、可以部署在人口密集使用的地方，车联网和工业物联网对MEC 的运算能力要求则较高，车是移动的则要求MEC 要密集型部署，工业物联网的MEC 可以在工业园区独立进行部署。

针对不同的业务场景，如何做到快速有效的部署支撑市场前端业务发展，本文提出MEC 应该要具备支持分布式计算与存储、实现分布式资源的动态调度与统一管理、支撑分布式、具备分布式安全等能力，同时具备OT 与ICT 的融合。向下能够兼容各类终端的业务请求，向上能够根据不同的业务场景提供不同的API接口规范实现业务快速部署。运营商应该要建立统一的MEC 管理平台能够对各分散节点的MEC 进行分权分域实施统一维护、达到业务统一快速部署、减少维护成本、快速处理故障的目标。