移动边缘计算在5G 通信中的实时性优化策略

周 婧，张鹏程，黄 营

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

随着数字化时代的不断演进，各行各业对于实时性、低延迟通信的需求日益迫切。在这一背景下，移动边缘计算与5G 通信的结合成为前沿研究领域。移动边缘计算通过将计算和数据处理推向靠近终端的边缘节点，为实时应用提供了更快速、更高效的支持。而5G 通信作为下一代移动通信技术，以其高带宽、低延迟的特点，为实现实时性优化提供了强有力的网络基础。这一融合不仅能够满足智能交通、远程医疗、工业自动化等领域的需求，还将在未来推动更多创新应用的发展。

1 移动边缘计算与5G 通信的关联分析

1.1 移动边缘计算的概念与特点

移动边缘计算是一种新兴的计算模型，旨在通过将计算和数据处理能力尽可能地靠近数据源和终端设备，提供更快速、实时性更强的计算和服务。其核心概念在于将计算任务从传统的集中式云计算模式转移到接近数据产生的边缘设备或边缘服务器。这一模型的特点在于充分利用了分布式计算和网络资源，可以更高效地满足实时性要求，减少数据在网络中的传输延迟。

移动边缘计算的特点主要包括低延迟、增强隐私、节省带宽、支持离线模式、适应多样性以及大规模连接。通过在本地处理数据，移动边缘计算可以大幅减少计算任务的处理延迟，从而满足对实时性的高要求。同时，由于数据处理在边缘设备上进行，部分敏感数据可以在本地处理，减少了数据传输过程中的隐私风险，有助于保护用户的隐私。此外，通过只传输必要的结果，移动边缘计算减少了数据在网络中的传输量，节省了带宽资源。这一模型还支持设备在断网情况下仍能执行部分计算任务，提供了更好的离线体验。

1.2 5G 通信的需求与挑战

5G 通信作为第5 代移动通信技术，以其巨大的潜力和广泛的应用前景，为各行各业带来了巨大的机遇和挑战。在需求方面，5G 通信不仅需要满足移动宽带通信的基本要求，更要适应各种复杂场景和多样化应用，包括但不限于高清视频流、增强现实、虚拟现实、智能交通以及工业自动化等。这些应用对于低延迟、高带宽、大规模连接和可靠性的需求远远超出了以往通信技术所能提供的范围。

然而，实现这些需求也带来了极大的挑战。首先，高频段的使用使5G 通信的信号传播受到障碍物的影响更加显著，导致覆盖范围受限。其次，大规模的设备连接使得网络拓扑更为复杂，需要更高效的管理和资源分配。最后，高速数据传输和低延迟的要求需要更加稳定与可靠的网络架构，以应对大量实时数据的传输和处理。

1.3 移动边缘计算与5G 通信的关系

移动边缘计算与5G 通信密切关联，二者相互促进，为实现更高效、低延迟、高可靠性的通信和应用提供了有力支持。移动边缘计算作为一种分布式计算模型，能够将计算和数据处理能力移动到距离终端设备更近的边缘节点上，从而与5G 通信技术相结合，共同应对5G 通信的需求和挑战。

在5G 通信中，移动边缘计算通过将计算任务靠近数据源和终端设备，有效降低了数据传输的延迟，满足了实时性要求。这对于需要即时响应的应用，如智能交通中的车联网、工业自动化中的远程控制等至关重要。移动边缘计算可以将计算任务在距离用户更近的边缘服务器上处理，减少了数据的传输时间，从而加速信息的传递和处理[1]。移动边缘计算在不同应用场景中的实时性效果如表1 所示。

表1 移动边缘计算在不同应用场景中的实时性效果

5G 通信为移动边缘计算提供了更强大的网络基础。5G 通信提供了更高的带宽和更低的传输延迟，使边缘节点之间可以更快速地传输数据和信息，从而为移动边缘计算提供更稳定和可靠的通信环境。5G 网络的网络切片技术允许根据不同的应用需求和服务质量要求，为移动边缘计算提供定制化的网络资源，进一步提升了计算任务的处理效率和响应速度[2]。

2 实时性优化策略探究

2.1 实时性在5G 通信中的重要性

在5G 通信中，实时性的重要性不可低估，特别是在涉及智能交通、远程医疗、工业自动化等领域时。统计数据可知，智能交通领域中，每减少1 ms 的延迟时间，事故发生率可以下降约2.3%；在远程医疗方面，每增加1 ms 的延迟，手术风险就会增加3.2%；此外，在工业领域，每增加1 ms 的延迟，生产效率可能会下降约5%。

这些数据清楚地显示了实时性在5G 通信中的重要性。低延迟和高实时性是保障各种关键应用的顶层要求，直接影响到生命安全、生产效率以及服务质量。例如，5G 通信在智能交通系统中的应用能够实现车辆之间的实时通信，预警交通拥堵、危险驾驶行为，从而降低事故风险，提升道路安全。而在医疗领域，5G 通信的低延迟能够支持远程手术和医疗诊断，使医生能够在实时环境下进行精确操作，实现全球范围内医疗资源的优化分配。实时性在5G 通信中的重要性和应用效果如表2 所示。

表2 实时性在5G 通信中的重要性和应用效果

2.2 移动边缘计算对实时性的影响

移动边缘计算对实时性的影响在5G 通信中具有显著的实际意义。通过将计算任务迁移到靠近数据源和终端设备的边缘节点，移动边缘计算能够显著降低数据传输的延迟，从而实现更高效的实时数据处理和应用。

数据显示，传统的云计算模式中，数据从终端设备传输到云服务器的平均延迟约为25 ms，而采用移动边缘计算的方式，这一延迟可以被降低到约5 ms。这意味着移动边缘计算能够在数据传输阶段将延迟降低约80%，从而为实时应用提供更高效的支持[3]。

2.3 实时性优化策略的方法与技术

在5G 通信中，为实现实时性的优化，采用多种方法和技术，其中移动边缘计算起到了重要作用。例如，任务卸载技术能够根据实时性需求，将计算任务智能地分配到合适的边缘节点上进行处理。数据表明，采用任务卸载技术可以将计算延迟降低超过60%，从而加快应用的响应速度。另一个重要的技术是边缘缓存，它将常用的数据和应用逻辑存储在边缘节点上，避免了每次都从远程服务器获取数据。数据显示，边缘缓存技术可以将数据获取延迟降低约40%，显著提升了实时性[4]。

3 移动边缘计算在5G 通信中的应用与前景

3.1 实时性优化策略在实际应用中的效果

实时性优化策略在实际应用中取得了显著的效果，为各个领域的应用带来了实质性的改进。以智能交通为例，使用移动边缘计算和实时性优化策略，车辆之间能够实现高效通信，及时交换交通状态和道路信息。研究显示，在高拥堵的交通场景下，采用实时性优化策略可以减少交通延迟约30%，同时提高了交通系统的容量。这意味着更准确的交通预测和实时的交通管理，可以显著减少交通拥堵，提升交通效率。

在远程医疗领域，实时性优化策略的应用也取得了显著成果。通过将医疗数据在边缘节点上进行处理，实现远程医生与患者之间的实时视频会诊。数据显示，在远程手术中，采用实时性优化策略可以将操作延迟降低约40%，提升手术的精确度[5]。这意味着医生能够在实时环境下进行精准操作，有效降低了手术风险，提升了医疗质量。

3.2 移动边缘计算与5G 通信的未来发展

移动边缘计算与5G通信在未来将持续深化融合，共同驱动通信和计算领域的创新与进步。随着5G 通信网络的不断完善和部署，边缘计算将更加贴近用户，为不断涌现的实时应用提供更强大的支持。同时，移动边缘计算受益于5G 通信的高带宽和低延迟特性，提升边缘节点之间的协同计算效率。

未来移动边缘计算将会在更多的领域实现广泛应用。例如，智能城市的发展将依赖于移动边缘计算为大规模的物联网设备提供实时性支持，实现智能交通、环境监测、城市管理等。工业自动化将借助移动边缘计算的实时性，实现智能制造、远程监控以及预测性维护。此外，移动边缘计算在医疗领域也将继续发挥作用，支持远程医疗、个性化医疗以及健康监测。

移动边缘计算与5G 通信的融合还将促进新的商业模式和服务创新。边缘计算能够为各类业务提供更高效的计算和处理能力，为企业和开发者提供了更多的创新可能性[6]。例如，基于边缘计算和5G 通信，智能零售可以实现更精准的用户定位和个性化推荐，提升购物体验；智能农业可以通过实时监测和分析，优化农田管理和作物生长。

4 结 论

移动边缘计算与5G 通信的紧密融合将引领未来通信与计算的新篇章。通过实时性的不断优化，迎来了更快速、更智能的数字化时代。从智能交通、医疗到工业自动化，实时性的提升将改变人们的生活方式和产业格局。持续的技术创新与合作，推动着更多领域的发展与创新。在这个充满机遇和挑战的时代，期待移动边缘计算与5G 通信的深度融合，为社会带来更加便捷且智能的未来。