5G边缘计算技术及应用展望分析

摘要：近年来，随着我国社会发展水平的显著提升，5G移动通信技术实现了迅猛发展，并在各个行业领域中实现了智能化的转型与重塑。在5G信息技术领域中，边缘计算作为关键技术类型，具有低时延、节省带宽，隔离效果强劲等多方面优势。在5G通信技术应用的前景之下，5G边缘计算技术有更为广阔的应用空间。基于此，本文主要针对5G边缘计算技术及应用展望开展有针对性地分析与研讨，希望能够对我国当前的5G边缘计算技术革新与优化提供重要参考和理论借鉴。

关键词：5G;边缘计算技术;应用;展望

一、引言

在移动互联网和物联网的飞速发展驱动之下，群众的日常生活以及社会面貌发生了巨大的转变，随之而来的是大量的数据洪流以及海量连接需求。期间，5G技术和5G网络真正开启了智能化和个性化发展，在用户体验速率、频谱效率以及实用性等多方面实现了提升与优化。边缘计算相比于以往的4G架构转变良多，更好地适应了当前5G架构的模式，并充分发挥边缘计算技术的巨大优势和价值，希望本文能够为5G边缘计算技术及未来应用提供有价值的参考。

二、5G边缘计算概述

相比于其他类型的技术而言，边缘计算理论以及相关概念已经被提出多年，而相关信息通信领域中对于边缘计算的需求始终存在，直至当前5G网络技术及应用水平全面提升，才逐渐将边缘计算发展的热点话题，这也主要是由于当前无线网络业务需求以及网络升级的需求，进一步推动了边缘计算的深入研究与发展。

边缘计算起源于ETSI，旨在通过距离用户所操作的移动终端，最近的无线接入网内提供IT服务环境，保证一定水平的云计算能力，进一步缩小网络通信延迟效果，提高网络运营的具体效率，在业务的传送与用户体验改善等方面优势明显。当前随着5G与信息网络以及通信业务的发展与优化，边缘计算相关理论内容也实现了全面的拓展和应用。在无线接入网RAN之外，也增加了Wi-Fi、蓝牙等诸多场景。边缘计算在具体参考架构方面从宏观的角度主要体现为三个维度，分别是网络层面、边缘计算业务平台以及网络监管系统。除了现有的标准架构以外，在开展边缘计算时，也要遵从一定的标准规定，例如边缘计算的编排与实际管理、业务使用功能以及用户层面的服务、应用程序编程接口等等[1]。

三、5G边缘计算技术方案对比及特性分析

5G边缘计算技术，主要通过边缘侧的步数计算以及存储功能进行实现，边缘主要体现为云计算中心的边缘，也正因为 5G边缘计算的价值在于其部署计算过程中的灵活性特点，可以直接安排部署在云计算中心之外的其他各种类型节点之中。在以往的4G信息网络架构之下，对边缘计算进行部署和优化，相关技术已经趋于成熟，但是随着5G架构的深入发展以及5G新型网络模式的深入应用，急需针对5G架构进行边缘计算部署方案的深入探索与论证。

（一） 4G边缘计算与5G边缘计算方案对比

4G边缘计算方案主要基于ETSI的非标准方案，需要在无线侧增加部署MEC服务器，无线接入网与边缘计算服务器需要互相开放API，这也等同于无线接入网的信息对于边缘计算服务器而言出现了直接暴露的情况。而5G边缘计算则采取3GPP的标准化，在实现方式中基于核心网络功能，实施DPI和本地流量卸载功能，而对于无线网络以及无线接入网信息并不会产生暴露影响信息的获取。4G边缘计算技术需要直接提取无线接入网络信息内容，而5G边缘计算技术方案则可以优先获取核心网信息。二者在安全计费方案中也存在较大的差异，4G边缘计算更加侧重于私有方案，局限性较强，而5G边缘计算方案为标准化方案，在业务能力，服务需求以及网络安全保障性等方面更加科学有效[2]。

（二） 5G边缘计算技术方案对比及特性分析

1.分布式锚点

5G云计算技术在应用过程中大多采取分布式部署的形式，通过不同环节的协作功能和协作机制，发挥边缘计算技术的最大功能和作用。通过5G网络架构的统一支持，实现用户体验（UE）和异常处理（DN）之间的协议数据管理（PDU）数据对接，用户体验UE数据需要提前发起协议数据管理链接，并进一步建立基于数据的传输通道，而在现有的网络之中，可以通过不同类型的用户端支持本地站点、会话流量等方面始终保持一致，而本地站点则主要指的是当前网络会话锚点和移动端的最远位置，因此可以通过应用程序的流量路由进行锚定和测算。

2.会话分流

不论是本地站点还是PDU会话，二者之间中心站点会存在会话锚点，提供给IP某点往往只是其中一个，因此可以通过上行分类器（UL）实现边缘计算流量的转移，此类转移为选择性转移，可以将其直接转移至会话锚点，而客户如果在此期间存在移动情况，也可以针对现有的PDU会话锚点进行重新锚定，而且可以对本地分流量进行一定的优化处理。

3.多PDU会话

在相同时间范围内，可以通过用户体验终端UE发起或链接多条PDU会话，可以选择相同DN，也可以是不同DN，也正因如此，多PDU会话可以存在两种类型的会话形式，一方面体现为本地站点存在会话锚点所开启的特定PDU会话，这也被应用于边缘计算程序之中;而另一方面体现于存在中心PDU会话锚点的会话，这种主要应用于其他类型程序，并以URSP规则运行不同会话和应用程序的有效控制[3]。

四、5G边缘计算技术应用探讨

（一） 智慧城市应用分析

在现代化城市的发展和建设过程中，智慧化城市的建设理念越发凸显，对城市发展以及社会发展稳定有重要的意义，而智慧城市与5G产业之间紧密联系，为了全面提高城市建设水平可以积极应用5G边缘计算技术，提高智慧城市的建设效果。例如可以在当前智慧城市的应用覆盖基础之上进行本地应用的全面拓展，既要强化信息的感知和全面覆盖效果，也要强化对不同类型信息数据的识别与判断，对多种信息进行整合与处理，并实现有效的创新与开发。在应用5G边缘计算技术时可以侧重于对当前城市不同街道小区的數据、公安系统数据以及运营商相关通信数据进行有效分析与处理，并采取更加新型的措施与方法，对数据信息进行整合与分析，让智慧城市对于居民日常生活的服务更加凸显智慧化的效果。除此之外，在应用边缘计算技术的过程中，可以不断提升智慧城市相关信息的传播速度，特别是当前城市不同时政要点信息和舆论等方面能够切实强化热点新闻的分析舆论把控能力，确保在最短的时间范围之内对舆论进行有效的分析与处理，不断推进智慧城市的信息发展水平。由此可见，在智慧城市建设中积极应用5G边缘计算技术能够进一步提高城市综合建设水平，同样也对城市公共基础、交通建设、医疗卫生服务、教育领域等进行全面整合，实现智慧城市整体建设水平的提高[4]。

（二）互动直播应用分析

现如今无论是国内还是国外，5G边缘计算技术的研究与内容探讨越发深入，为了推进该技术的长远发展，5G边缘计算技术与人民群众的日常生活联系更加紧密，例如在互动直播领域中也可以积极应用5G边缘计算技术。从人们的日常生活来看，互动直播已经成为很多人日常生活中的重要组成部分之一，而互动直播的形式也在一定程度上推进了电子商务以及其他关联行业领域的发展，改良了产品销售形势和电子商务模式，与之相对应的部署和安排，全面实现了优化与改革，也正因如此互动直播在经济价值和创造意义等方面值得肯定。因此在应用5G边缘计算技术时可以应用节点服务ENS功能，实现主播的定向推流，与此同时应用就近节点进行数据内容的转码与分发，边缘计算技术支持高并发和弹幕边缘分发的形式，进一步减少了云中心处理器的巨大压力，在原有中心带宽的基础上能够节省近三成的带宽，同时也能保证相对较短的网络延时效果，切实提高了互动直播中主播的上行质量以及广大用户的观看体验，所以在互动直播领域中积极应用5G边缘云计算技术能够切实推进互动直播产业的发展和优化升级。

（三）智慧校园应用分析

从2009年开始，我国已经针对教育信息化提出了一系列的政策文件，直至当前智慧校园的建设框架越发凸显，相关概念不断成熟。在智慧校园建设过程中，需要进一步满足物理环境和用户群体识别等多方面能力和需求，全面打造物理和虚拟空间相融合的环境，在此其中可以应用5G边缘计算技术进行智慧校园应用的需求分析。例如结合当前智慧校园建设国家标准需求，并针对该学校的实际情况进行全面的调研论证，最终确定智慧校园建设方案，与此同时也可以结合不同的课堂教育形式进行5G边缘计算技术的同步对照与参考，结合传统课堂、教学模式、室外教学模式、网络直播课形式、录课形式等多种方法进行优势与劣势的全方位对比。另一方面，可以明确5G智慧校园的功能模块，例如在教学课堂环境，校园文化环境，以及家庭社会环境三大场景之下实现5G边缘技术的智慧化应用，在用户层方面主要体现为学生、教师、家长以及学校管理人员等多方用户，基础设施层面涵盖了MEC服务器、边缘云中心服务器以及信息化教室所应用的不同终端，如学生平板、智能课桌、实验台、学校安防系统等等，在网络应用方面主要涵盖了核心网络以及教育专网、安保网络等等。通过此类智慧课堂和智慧校园对于5G边缘技术深入应用，能够将校园环境和教学环境形成密切联系的总体架构，有效应对智慧校园以及学生在校园生活中所存在的各类安全风险问题和学习问题，提高智慧校园的建设效果。

（四）工业领域应用分析

在工业行业领域的发展进程中，5G联网技术的应用水平不断提高，5G边缘计算技术也实现了充分应用，推进工业企业的智能制造转型。首先在PLC远程控制系统方面，很多工业企业已经引进了PLC自动化控制系统，而此类系统和控制中心往往需要与供应商进行合作，充分发挥5G通信技术以及边缘计算技术的稳定性优势、低延时数据传输特点等等，以5G与自动化控制PLC技术进行有效融合，提高自动化控制系统的远程控制水平。其次在无人机车的操纵过程中也可以应用5G边缘计算技术，提高移动大宽带与MEC视频图像的高水平传输效果。在很多工业施工场所中，可以直接应用无人机车进行远程化操作，此类5G边缘计算技术可以第一时间对视频图像以及相关控制信号进行处理和传输，低延时效果更强，数据稳定性更好。第三，在VR场景中也可以应用物理边缘计算技术，很多工业生产车间和施工现场会安装高高清摄像头，以进一步了解和掌握当前工业生产情况以及产品的工艺质量信息等等，如果单一应用传统类型的监控设备和监控手段，则会导致一定的延时性，而应用5G边缘计算技术可以从网络边缘侧的角度提高互联网平台以及5G平台对于视频数据信息的传输效果，真正实现实时处理和远程呈现。最后在高清视频监控系统中，很多特殊类型的工业生产链条和工业企业如炼化行业中无法直接用肉眼或普通类型的生产监控设备进行高温生产状态下的故障观察和生产监控，对此可以应用5G边缘计算技术进行高清视频的实时回传，并通过远程控制中心进行生产装置的性能调控和异常状态预警，切实提高工业生产水平和效率[5]。

五、5G边缘计算技术应用展望

（一）标准化发展

当前我国5G产业在整体规划进程中，不论是技术研发还是系统流程操作、基础设施建设已经实现了全面开展，并在一定程度上创造了更高水平的经济效益，社会价值成效明显，也正因如此，5G边缘计算技术在未来应用过程中已经有了相对完备的基础，因此该技术未来也会始终坚持标准化的发展方向和发展模式。在应用5G边缘计算技术时，需要严格按照国家规定的规范要求和行业标准进行标准化操作，在保障多元化功能和服务效果的基础之上，全面提升应用流程的标准化效果，避免造成技术权限混淆的情况，减少不同类型技术漏洞和缺失问题的发生。

（二）业务协同化发展

业务协同主要指的是多行业领域的协同发展，当前我国很多地区在产业升级和社会发展城市化建设中积极应用了5G边缘计算技术，所以该技术在未来的空间非常庞大。作为边缘计算技术的重要组成部分之一，业务协同基于该技术的更广阔的服务范围，提升5G边缘计算技术的应用形式和应用方法，实现多种业务的同时规划部署，也可以站在不同的角度对5G边缘计算技术进行深入的探究与分析，此类业务协同的规划与应用模式能够结合不同业务类型和服务需求，创造更多的价值。

（三）开放产业生态发展

在我国经济发展进程中，很多地区结合5G技术和边缘计算技术实现了地区经济发展能力和水平的显著提升，此类产业生态的开放发展模式能够让5G边缘技术的应用更加广泛，同时也可以实现开放平台与政府机构、信息运营商等多个维度之间的有效融合应用。

5G边缘计算技术实现功能的个性化塑造，同时也可以合理调整与优化信息工程建设水平，在当前的开放产业生态发展链条和发展模式的基础之上，要始终坚持5G边缘计算技术的标准化应用和循序渐进化操作，在全面掌握和了解开放产业特点的前提之下，保障5G边缘计算技术应用的安全性和有效性，提升技术保障措施水平，为5G边缘计算技术的发展与革新提供更好的基础和保障。

六、结束语

总而言之，当前我国已经全面进入了新时代，通信产业在规划与发展方面已经实现了全面的升级，彻底打破了原有的发展模式和发展区间，而在5G网络技术中边缘计算技术尤为重要，能够有效提升数据信息的搜集、分析、处理、整合的能力。基于此，本文对5G边缘计算技术方案进行全面的概述、对比与特性分析，并针对该技术进行应用范围的探讨和未来应用展望，希望能够在一定程度上推动我国5G边缘计算技术的长期规划与发展。

参  考  文  献

[1] 应晓龙，陈妍芬，陈凌霞. 5G边缘计算技术及应用展望[J]. 数码设计（上），2021，10（4）：38.

[2] 馬洪源，肖子玉，卜忠贵，等. 5G边缘计算技术及应用展望[J]. 电信科学，2019，35（6）：113-123.

[3] 傅文军，毛雄飞，于海生，等. 5G边缘计算技术的现状分析与方向思考[J]. 中国仪器仪表， 2021（6）：80-82.

[4] 韩松岳，杨舒洵，黄伟. 基于5G边缘计算增强技术的思考与分析[J]. 信息通信，2021，34（1）：223-225.

[5]舒勇. 5G边缘计算技术在工业互联网应用研究[J]. 数字化用户，2019，25（45）：15.

作者单位：叶新    中国移动通信集团陕西有限公司