隨著(zhù)國內4G網(wǎng)絡(luò )的正式商用，用戶(hù)在移動(dòng)場(chǎng)景下高速率交互能力得到了大幅度提升。物聯(lián)網(wǎng)、智能制造及云計算等新興產(chǎn)業(yè)快速的發(fā)展已催生了一大批行業(yè)應用規?；涞貞?。這些新產(chǎn)業(yè)對4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的需求越來(lái)越旺盛，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍的擴大、帶寬的增強、資費的下降，萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)觸發(fā)了新的生產(chǎn)模式和商業(yè)模式，催生了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )新的數據生產(chǎn)和消費方式；離散制造、流程制造等智能制造亟待需要靠近現場(chǎng)、能提供可靠性高、實(shí)時(shí)性、準確性強的系統，以實(shí)現移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造系統深度融合。

 

隨著(zhù)云計算技術(shù)的成熟與快速應用，現在大部分應用系統都采用云計算的架構來(lái)構建，一些傳統架構的應用系統也在逐步向云平臺遷移，采用云平臺架構來(lái)集中化的建設應用系統優(yōu)化了傳統架構的諸多缺點(diǎn)，但是這種集中化的建設方式在靠近用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )邊緣也存在許多不足之處。線(xiàn)性增長(cháng)的云計算能力無(wú)法匹配爆炸式增長(cháng)的海量網(wǎng)絡(luò )邊緣數據；傳輸網(wǎng)絡(luò )帶寬負載急劇增加造成較長(cháng)的網(wǎng)絡(luò )延遲，難以滿(mǎn)足控制類(lèi)數據、實(shí)時(shí)數據和流式等數據的傳輸需求。

 

隨著(zhù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的用戶(hù)習慣通過(guò)多樣化的移動(dòng)終端來(lái)使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中的應用和觀(guān)看網(wǎng)絡(luò )中各種高清視頻，并且各類(lèi)行業(yè)應用的APP鋪天蓋地的發(fā)展，這些APP應用及高清視頻會(huì )消耗大量的網(wǎng)絡(luò )資源和帶寬，而目前運營(yíng)商的傳統網(wǎng)絡(luò )架構還不能完全滿(mǎn)足如用戶(hù)所愿的業(yè)務(wù)體驗，如何滿(mǎn)足用戶(hù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)化的各種業(yè)務(wù)需求、提高用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗，為用戶(hù)提供差異化的服務(wù)，成為運營(yíng)目前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )架構發(fā)展演進(jìn)的難題。

 

移動(dòng)邊緣計算MEC（Mobile Edge Computing）將虛擬化的平臺引入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中，能有效實(shí)現業(yè)務(wù)錨點(diǎn)下沉，縮短業(yè)務(wù)響應時(shí)間，很好地解決目前4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中業(yè)務(wù)發(fā)展存在的諸多問(wèn)題，還能提供將傳統移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的通信能力開(kāi)放，為開(kāi)展網(wǎng)絡(luò )能力相關(guān)的創(chuàng )新業(yè)務(wù)應用奠定良好的基礎。

 

 

移動(dòng)邊緣計算MEC是把移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )和互聯(lián)網(wǎng)兩者技術(shù)有效融合在一起，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )側增加了計算、存儲、數據處理等功能；構建了開(kāi)放式平臺以植入應用，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)API開(kāi)放移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )與業(yè)務(wù)服務(wù)器之間的信息交互，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )與業(yè)務(wù)進(jìn)行了深度融合，將傳統的無(wú)線(xiàn)基站升級為智能化基站；MEC的部署策略尤其是距離用戶(hù)的相對地理位置可以有效實(shí)現低延遲、高帶寬等，MEC也可以實(shí)時(shí)獲取移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )信息和更精準的位置信息來(lái)提供更加精準的位置服務(wù)。

 

 

MEC系統底層：基于網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化NFV技術(shù)的硬件資源和虛擬化層架構，分別提供底層硬件的計算、存儲、控制功能和硬件虛擬化組件，完成虛擬化的計算處理、緩存、虛擬交換及相應的管理功能。

 

MEC功能組件：承載業(yè)務(wù)的對外接口適配功能，通過(guò)API完成和基站及上層應用層之間的接口協(xié)議封裝，提供流量旁路、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信息、虛擬機通信、應用與服務(wù)注冊等能力，具備相應的底層數據包解析、內容路由選擇、上層應用注冊管理、無(wú)線(xiàn)信息交互等功能。

 

MEC應用層：基于網(wǎng)絡(luò )功能虛擬化的虛擬機應用架構，將MEC功能組件層封裝的基礎功能進(jìn)一步組合成虛擬應用， 包括無(wú)線(xiàn)緩存、本地內容轉發(fā)、增強現實(shí)、業(yè)務(wù)優(yōu)化等應用， 并通過(guò)標準的API和第三方應用APP實(shí)現對接。

 

如下圖所示，MEC系統通常位于無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)及有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )之間。在電信蜂窩網(wǎng)絡(luò )中，MEC系統可部署于無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)與移動(dòng)核心網(wǎng)之間。MEC系統的核心設備是基于IT通用硬件平臺構建的MEC服務(wù)器。MEC系統通過(guò)部署于無(wú)線(xiàn)基站內部或無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)邊緣的邊緣云，可提供本地化的云服務(wù)，并可連接其它網(wǎng)絡(luò )如企業(yè)網(wǎng)內部的私有云實(shí)現混合云服務(wù)。MEC系統提供基于云平臺的虛擬化環(huán)境，支持第三方應用在邊緣云內的虛擬機（VM）上運行。相關(guān)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )能力可通過(guò)MEC服務(wù)器上的平臺中間件向第三方應用開(kāi)放。

 

MEC系統架構

 

 

移動(dòng)邊緣計算MEC可利用無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )就近提供用戶(hù)所需服務(wù)和云端計算功能，而創(chuàng )造出一個(gè)具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務(wù)環(huán)境，加速網(wǎng)絡(luò )中各項內容、服務(wù)及應用的快速下載，讓用戶(hù)享有不間斷的高質(zhì)量業(yè)務(wù)體驗。

 

MEC系統原理如下圖所示，每個(gè)用戶(hù)終端（UE）發(fā)起內容調用申請時(shí)，傳統的內容獲取需要經(jīng)過(guò)基站接入后，通過(guò)核心網(wǎng)（CN）連接目標內容，再逐層進(jìn)行傳遞完成終端和該目標內容間的交互，同一個(gè)基站下的其他終端如要發(fā)起同樣的內容調用，上述調用流程和連接將重復發(fā)送，這樣，一方面占用了路徑上的各級網(wǎng)絡(luò )資源，另一方面也增加了相應的時(shí)延。

 

引入MEC技術(shù)后，通過(guò)在基站側疊加MEC服務(wù)器，由MEC服務(wù)器和目標內容直接完成內容提取和緩存，這樣當同一個(gè)基站內其他終端進(jìn)行相同內容調用時(shí)，將可以直接從ＭＥＣ服務(wù)器中予以獲取，不再通過(guò)核心網(wǎng)重復獲取，有效節省了核心網(wǎng)側的系統資源，同時(shí)由于業(yè)務(wù)內容的下沉將顯著(zhù)縮短相應的業(yè)務(wù)響應時(shí)延。

 

MEC系統原理示意圖

 

 

可以提供更低的時(shí)延。由于業(yè)務(wù)緩存的內容大幅度接近用戶(hù)終端設備，大大縮短了業(yè)務(wù)接續和響應時(shí)延，從而實(shí)現對網(wǎng)絡(luò )實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行快速反饋，用以改善用戶(hù)業(yè)務(wù)體驗，同時(shí)減少網(wǎng)絡(luò )中其他部分的擁塞。

 

可提供位置感知。MEC服務(wù)器可以使用獲取的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的信令信息來(lái)確定每個(gè)連接設備的位置，可為后續基于位置的服務(wù)、分析等業(yè)務(wù)應用奠定良好基礎。

 

可獲取網(wǎng)絡(luò )內容信息。MEC服務(wù)器獲取的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )數據如空中接口條件、網(wǎng)絡(luò )參數等，可以作為能力開(kāi)放給應用程序和服務(wù)，從而為開(kāi)發(fā)新的應用程序通過(guò)開(kāi)發(fā)API獲得網(wǎng)絡(luò )能力信息以幫助移動(dòng)用戶(hù)獲得基于位置的興趣點(diǎn)、商業(yè)信息以及業(yè)務(wù)消費習慣等提供了技術(shù)可行性。

 

 

4k高清視頻、視頻直播及VR等對網(wǎng)絡(luò )時(shí)延要求很高的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。在這種業(yè)務(wù)應用中，MEC服務(wù)器和各業(yè)務(wù)系統可進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，能獲取視頻業(yè)務(wù)中的熱點(diǎn)內容并在本地緩存，MEC服務(wù)器對網(wǎng)絡(luò )中的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行深度的解析，并和本地緩存內容進(jìn)行詳細地對比，如果申請訪(fǎng)問(wèn)內容已在本地緩存中，則直接將緩存內容及時(shí)推送給申請用戶(hù)，網(wǎng)絡(luò )中的熱點(diǎn)內容可以根據用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新。這樣以來(lái)，一方面可以有效降低內容訪(fǎng)問(wèn)時(shí)延，緩解網(wǎng)絡(luò )壓力；另一方面可以依托對內容的定向緩存，能顯著(zhù)提升用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗，挖掘基于視頻內容的增值價(jià)值。

 

對于如視頻教學(xué)系統、各種論壇、郵件、FTP等在本地頻繁訪(fǎng)問(wèn)的業(yè)務(wù)系統，用戶(hù)如果訪(fǎng)問(wèn)的是非內部網(wǎng)絡(luò )內容，MEC服務(wù)器通過(guò)詳細地解析，可識別為非本地業(yè)務(wù)，則直接將業(yè)務(wù)轉發(fā)至核心網(wǎng)，進(jìn)行業(yè)務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)。

 

用戶(hù)如果訪(fǎng)問(wèn)的是本地業(yè)務(wù)，MEC服務(wù)器通過(guò)深度的包解析，可識別為本地業(yè)務(wù)，則將業(yè)務(wù)轉發(fā)至本地網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)入相應的內容和應用服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)。這樣避免了通過(guò)外部互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)本地內容的路由迂回，能有效降低用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)業(yè)務(wù)的時(shí)延， 提升用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗， 能有效緩解傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)的壓力。

 

對于室內多樣化業(yè)務(wù)的應用場(chǎng)景，比如飛機場(chǎng)、規模較大的商住區、大型的場(chǎng)館、地鐵及高鐵等這些場(chǎng)景下不同的用戶(hù)業(yè)務(wù)需求也不同，面向所有用戶(hù)的各類(lèi)業(yè)務(wù)需求，可以部署LTE小站加MEC服務(wù)器，將應用、服務(wù)和內容下沉至無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)，拉近應用、服務(wù)和內容與用戶(hù)之間的距離，有效降低無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)到核心網(wǎng)的傳輸帶寬壓力，使得室內的業(yè)務(wù)交互可以更直接、更高效、更優(yōu)質(zhì)，從而為用戶(hù)提供高品質(zhì)業(yè)務(wù)體驗，提高室內網(wǎng)絡(luò )投資收益。

 

隨著(zhù)云計算技術(shù)的快速發(fā)展、完善成熟及在數據中心的應用，運營(yíng)商及各大互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的云數據中心快速建成并投入使用，由于云計算具有能有效降低成本、保證數據安全、業(yè)務(wù)部署快速靈活等特點(diǎn)，越來(lái)越多的政府、企業(yè)將各類(lèi)應用向云數據中心遷移，云數據中心新的應用不斷地涌現，同時(shí)在云端部署應用，它的局限性也慢慢地暴露出來(lái)，業(yè)務(wù)部署在云數據中心，給用戶(hù)到數據中心之間的傳輸網(wǎng)造成很大的壓力，業(yè)務(wù)高峰期時(shí)，用戶(hù)的業(yè)務(wù)體驗極差，有時(shí)甚至無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)相應的應用，如果在各大云數據中心引入MEC技術(shù)，將傳統的無(wú)線(xiàn)基站升級為智能化基站，把云數據中心的計算、網(wǎng)絡(luò )及存儲等彈性資源從核心網(wǎng)下沉到分布式基站，在靠近用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )側增加計算、網(wǎng)絡(luò )及存儲等資源處理等能力，將能有效降低用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)業(yè)務(wù)時(shí)的延遲，緩解云數據中心傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)的壓力，MEC邊緣計算和云計算技術(shù)相互協(xié)同，將能有效地提升云數據中心的業(yè)務(wù)體驗。

 

云數據中心引入MEC技術(shù)架構示意圖

 

由于MEC服務(wù)器獲取了網(wǎng)絡(luò )側和用戶(hù)的信令、位置等海量數據信息，可以和大數據系統進(jìn)行對接，作為大數據系統的無(wú)線(xiàn)數據輸入源之一，為大數據運營(yíng)提供準確的用戶(hù)位置信息、信令交互等大量有價(jià)值的數據。

 

目前，MEC正逐步從實(shí)驗室研究階段走向現網(wǎng)實(shí)驗階段，隨著(zhù)系統架構、API接口、商業(yè)模式、所承載的應用等進(jìn)一步完善，以后必將在現網(wǎng)部署商用，會(huì )進(jìn)一步提升4G甚至5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)應用體驗，有效帶動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的價(jià)值增值。

 

（來(lái)源：C114中國通信網(wǎng)；作者：陜西聯(lián)通 席曉）