移动边缘计算组网与应用研究分析

胡家晖

（杭州友华通信工程设计有限公司，浙江 杭州 310012）

信息技术的不断发展，为保证智能终端合理应用，就需要确保信息技术的稳定运行，从而加强信息的交流与沟通，这时就需要保证通信技术的合理应用。基于此，本文将对移动边缘计算组网与其应用进行分析，旨在为相关人员提供参考，积极推动移动边缘计算组网的有效应用，确保通信技术的功能性与可靠性。

1 移动边缘计算（MEC）简析

1.1 移动边缘计算的基本信息

为进一步提高通信的效果，需要合理的对MEC进行利用。移动云计算可以将数据处理、智能计算等任务迁移到移动智能设备中，从而使得移动设备作为客户端，从云端获取包括计算、存储等的很多服务，进而有效打破传统移动智能设备受到电量和性能的限制，从而为移动互联网和新业务的智能化等带来极大的发展空间[1]。

但是，为了支持网络中的人与人、人与物、物与物之间的通信功能，就需要配备具有高计算精度、高机动性和实时性的设备，能保证其具备快速和智能的效果。而这些要求，传统的云计算则无法满足实际业务要求，而MEC的有效应用则能改善当前遇到的问题。

1.2 移动边缘计算的特点

（1）时延敏感业务。在众多的应用领域中，需要保证一些应用具备微秒级的时延能力。MEC具备时延敏感的业务能力，完全符合工业、民用的基本需求，可以适应场景，满足实际需求。例如：诸多工业设备和传感器关联互动，就需要低时延的支持，能保证包含大量传感器的工业系统自动化应用成为可能。同时，MEC还可以在军事领域、救援活动和社会服务功能领域得到较好的应用，以低时延的快速处理能力，满足实际使用的需求。

（2）物联网的计算迁移。物联网技术是实现人与人、物与物、人与物连接的有效技术，可广泛地应用到各种环境中，比如当前的智能家居，大多数是建立在物联网技术的基础上的。但是，受到部分设备本身的存储能力和计算能力不足的影响，导致高精度计算无法进行。而MEC则可以将物联网应用的计算进行迁移，并将其迁移到远端云计算的服务器中实现，但是这时设备的能耗会提升50%。

（3）移动大数据分析。现在，移动设备已经逐渐成为用户连接网络的基本设备，借助移动设备可以完成对用户信息的采集，已经成为了特别常见的情况，通过所采集到的信息能完成对用户行为的分析，从而能够制定和优化工作模式，互动策略等内容。因为MEC的应用，切实有效地将移动大数据进行利用，有效缩短了大数据交互时传输时延，降低了对核心网络的宽带占用，确保移动大数据分析的有效应用，满足当前用户使用需求。

（4）安全性与可靠性。MEC的应用可以保证移动云计算的实现，将云计算整合到移动网络中，这样可以使得云计算成为移动云计算，在提高应用效率的同时，还能够为移动设备提供低时延、高宽带的移动云服务，同时还具备安全性和可靠性的特点，完全符合用户的基本需求。

1.3 基于移动边缘计算的感知应用

在实际的应用中，基于边缘计算的感知应用，受限于光每毫秒只能传播约300 km，所以数据往返所需的时间不能大于1 ms，假设在通信路径没有延迟的情况下，控制服务器的设备之间的距离应小于150 km。如果考虑通信过程中的处理、协议和开销、延迟等因素，就需要保证服务器和设备之间的距离更加靠近，避免距离过远的情况。另外，传统网络由于核心网的传输距离、拥堵、带宽等问题，显然会带来更大的延时和不稳定性，就无法保证时延与可靠性，因此，通过将服务器靠近客户端的方式，降低服务器到客户端的距离和跳数，降低受到拥堵的影响的可能性和传输时间。降低服务器和客户端交互的时延并提高可靠性，确保边缘计算感知的合理运用。另外，移动边缘计算还可以用于处理与其他远程设备及更远的服务器之间的交互，实现对关键信息的处理，从而满足实际需求。最后，考虑到边缘移动计算的本地客户的感知特性，针对具有缓存信息的感知应用和用户，可以提供更个性的内容搜索，进而获取降低时延的预测服务。

2 MEC平台构架及组网

2.1 基于MEC的感知应用系统的构建

2.1.1 感知应用域感知应用系统主要包括三个域：主域、网络域和目标域。其中，主域需要感知内容，从而实现对目标的控制，并且是以操作者的行为为主体构成；网络域是促进主域与目标域之间的双向感知通信的网络部分；目标域是感知边缘的感知与致动领域，包括远程的环境感知信息获取设备、受控机器人等。通过主域、网络域和目标域三个部分的共同协作，实现感知应用的全局控制循环，以及信息获取和传输及感知的控制。一般来说，三个域的通力合作，就能确保系统的稳定运行。

2.1.2 感知应用系统的需求

在进一步对感知应用系统进行建设的过程中，要注意感知应用系统的基本需求，并要保证主域、网络域、目标域之间都能实时的全局掌控，合理地对感知模块、网络模块等进行利用，从而满足感知应用系统的需求，确保系统能够顺利构建。

2.1.3 基于MEC的感知应用系统方案

综上所述，桥梁大体积混凝土承台施工的温控措施对工程质量起着非常重要的作用。为有效防止温度裂缝产生，保证大体积承台混凝土施工质量，做好温度控制，降低水化热是桥梁承台施工的关键。通过分析本工程的施工控制可知，通过严格控制混凝土浇筑温度、降低水泥水化热、混凝土养生、埋设冷却管降温、采用科学的监测方法、合理布置监测点、注意监测频率以及加强监控与反馈等措施，可以有效控制温度裂缝，保证桥梁大体积混凝土承台施工顺利完成，确保工程施工质量。

在实现MEC平台构建之前，需要预先对基于MEC的感知应用系统进行构建。在实际构建中，需要明确感知应用系统主要是由感知层、网络层和应用层三个部分构成。在感知应用系统中，感知层位于最底层，属于系统感知信息的阶层，主要对利用传感器设备对信息进行获取，保证信息的可靠，同时，完成信息识别后，需要借助网络对信息进行转发，进而保障系统感知层的可靠性，实现系统的稳定运行。

另外，感知层之上为网络层，主要负责信息传递和感知内容呈现，具有感知命令控制等能力，有效降低软件成本和计算机资源的使用。

至于应用层，主要是将感知内容进行呈现，再进行操作的控制信息，实施相应的操作，该层包括触感控制设备、握力操纵器、触控笔等。

2.1.4 MEC平台及技术

为了实现基于MEC平台，需要合理地对平台需要的技术进行应用，具体包括以下几点：

（1）MEC组网平台WiCloud。为了实现基于MEC的感知应用系统方案，提出MEC组网WiCloud平台及承载方案，该平台由无线接入网络、Wi-Fi接入点、OpenFlow交换机和网关组成。

（2）网络功能虚拟化技术。移动边缘计算网络需要满足灵活性和可扩展性的基本需求，因此，需要相应的软件和硬件设备支持，该项技术详细地规定了通信网络的虚拟化技术。

（3）软件定义网络技术。主要是通过分离网络的控制层和转发层，将网络交换机作为虚拟包转发的设备，从而满足MEC平台构建的可能。

2.2 MEC平台构架[2]

由图1可知，MEC平台构架大致分为三个管理系统：应用管理系统、MEC应用平台管理系统和MEC基础设备管理系统。其中，应用管理系统主要负责对各类应用的控制，MEC应用平台管理系统负责MEC相应应用的管理，MEC基础设备管理系统主要是对设备进行控制与管理。

图1 MEC平台构架

2.3 MEC组网方案

结合当前MEC的应用需求，需要对MEC组网进行分析。当前MEC的计算平台，虽然没有实际在电信网络中的部署，但是却能在不同的部署环境中完成部署。同时，边缘服务器还可以设置在不同的无线接入点附近，这样就可以有多种的尝试方案，从而适合MEC组网的需求。对于卸载策略，研究人员还提出了一种最优的卸载模型，选择马尔科夫决策过程模型，促使用户的计算和卸载开销的控制，促使开销降到最小，并满足实际使用的需求。MEC作为云计算的延伸，在具备高速处理能力的同时，还具备更大的存储容量，具备更好的数据安全性，甚至还具备超低时延等特点，这些优点是保证MEC有效应用的关键。

3 MEC典型应用案例

为明确MEC的应用，本文结合MEC的典型应用案例，简单分析MEC的应用情况，旨在为相关人员提供参考，并积极推动MEC的应用。

微云（Cloutlet）是由卡内基梅隆大学提出的一种特殊的软件解决方案，在部署时，需要将其部署在网络侧，并确保基础的设备可以动态地为周边的移动设备提供云服务。如此一来，不仅能发挥MEC的功能，还能满足用户的需求。

Cloutlet在实际的应用中主要是以移动设备和物联网设备、微云实体和远端云的形式存在，Cloutlet本身可以被视为一种封闭在盒子中的数据中心，在实际使用时，Cloutlet具备将云服务带给用户，且能让云服务距离用户更近。Cloutlet的4个关键属性如下：

（1）状态只能为软状态。Cloutlet与一些其他的云服务是有差异的，其本身没有硬状态，仅仅拥有软状态。同时，Cloutlet可以缓冲来自移动设备的数据，包括照片和图片等数据信息，在缓冲之后可以将数据安全地传递到云中，同时，Cloutlet在应用时还能避免硬状态，这样就简化了Cloutlet的应用情况，可以即安即用，并且实现完全的自治。

（2）具有功能强大、连接具备安全、稳定等特点。Cloutlet在实际应用时，具备丰富的CPU和RAM，可以实现卸载移动终端的资源密集型任务，不仅能够提高连接的效率，还能保证数据的稳定传输，并且可以和远端云之间具备较好的通信能力，确保Cloutlet的合理运用。但是，在应用时需要通过抗干扰、监测、认证等组合方式实现对功能的拓展。

（3）随手可得。所谓的随手可得是指Cloutlet与移动设备之间的联系是一种“逻辑临近”关系，且具有低时延的特点，意味着物理临近和逻辑临近是不相同的。

（4）基于标准云技术。为保证Cloutlet的功能，它在虚拟机中封装来自移动设备的卸载代码，与AmazonEC2的云基础设施是相似的。同时，每一个Cloutlet都会根据角色本身的特性提供不同的功能。

为了提高效率，当服务被激活时，为了保证重复再利用，虚拟化层将成为选择性缓存的部分。如果用户发生离线，正在工作的虚拟机都将停止运行。此外，如果在一个范围内，有很多虚拟机可以为用户提供服务，移动终端将会对这些虚拟机进行选择，确保卸载计算任务服务器将变得更加简单、更加直接，甚至可以将任务卸载到邻近的非本地服务器中，在这种方式下，Cloutlet就能满足移动终端短暂的使用需求，快速地提供固定基础设施的软件资源。

上述案例中是Cloutlet的有效应用，能够满足MEC的应用需求，同时，MEC还可以应用于RACS中，RACS是第一个被实现的移动边缘计算平台。另外，韩国的Service-Aware RAN也是基于MEC网络构建的，均能符合通信效率提升的要求，并为用户提供更为独特的移动体验，满足用户的需求。

4 结束语

本文结合实际情况，对MEC的组网和应用进行了分析，并简单分析了MEC，介绍了MEC的特点，再根据MEC的实际情况，分析组网方法，最后，根据MEC组网的应用，对Cloutlet进行简单的阐述，旨在为相关人员提供参考，积极推动MEC的应用效果，满足用户对移动网络的基本需求，促进移动通信的快速发展。■