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2023-06-26
无线接入网与移动边缘计算的协同融合
【摘要】：图12.12给出了一种MEC的基本结构，其技术特征主要体现为：邻近性、低时延、高宽带和位置认知等。
移动边缘计算（MEC，Mobile Edge Computing）是指在移动网络的边缘、无线接入网络（RAN）内和移动用户附近提供计算等服务，MEC 将原本位于云数据中心的服务和功能从核心网“下沉”到移动网络的边缘，在移动网络边缘提供计算、存储、网络和通信资源。MEC直接靠近用户，从而减少了网络操作和服务交付的时延。同时，通过MEC 技术，移动网络运营商可以将更多的网络信息和网络拥塞控制功能开放给第三方开发者，用于减少延迟、确保高效的网络操作和服务交付，改善用户体验。因此，无线接入网与移动边缘计算融合后，一方面，部署在汇聚节点、接入节点乃至用户侧的计算能力使MEC 能够快速响应请求，解决了时延问题；另一方面，MEC将内容与计算能力下沉，实现业务本地化，和内容在本地缓存，使部分区域性业务不必上传到核心网云端处理，大大提升了传送网带宽利用率。
图12.12给出了一种MEC的基本结构，其技术特征主要体现为：邻近性、低时延、高宽带和位置认知等。
图12.12 MEC基本结构示意图
①邻近性：边缘计算服务器的布置靠近信息源，适用于捕获和分析大数据中的关键信息，边缘计算还可以直接访问设备，容易直接衍生特定的商业应用。
②低时延：MEC服务靠近终端设备或者直接在终端设备上运行，大大降低了延迟，使得反馈更加迅速，改善用户体验，降低网络在其他部分中可能发生的拥塞。
③高带宽：MEC服务器靠近信息源，可以在本地进行简单的数据处理，不必将所有数据或信息都上传至云端，使得核心网传输压力下降，减少网络堵塞。
④位置认知：网络边缘是无线网络的一部分，无论是WiFi还是蜂窝，本地服务都可以利用相对较少的信息来确定每个连接设备的具体位置。
MEC系统的基本组件包括路由子系统、能力开放子系统、平台管理子系统及边缘云基础设施，所涉及的核心功能与关键技术如下。
①网络开放：MEC可提供平台开放能力，在服务平台上集成第三方应用或在云端部署第三方应用。
②能力开放：通过公开API方式为运行在MEC平台主机上的第三方应用提供包括无线网络信息、位置信息等多种服务。能力开放子系统从功能角度可以分为能力开放信息、API和接口，API支持的网络能力开放主要包括网络及用户信息开放、业务及资源控制功能开放。
③资源开放：资源开放系统主要包括IT 基础资源的管理（如CPU、GPU、计算能力、存储及网络等），能力开放控制以及路由策略控制。
④管理开放：平台管理系统通过对路由控制模块进行路由策略设置，可针对不同用户、设备或者第三方应用需求，实现对移动网络数据平面的控制。
⑤本地转发：MEC可以对需要本地处理的数据流进行本地转发和路由。
⑥移动性：终端在基站之间移动、在小区之间移动和跨MEC平台移动。
MEC的应用场景可以分为本地分流、数据服务、业务优化三大类。本地分流主要应用于传输受限场景和降低时延场景，包括企业园区、校园、本地视频监控、VR/AR 场景、本地视频直播、内容分发网络（CDN）等；数据服务主要包括室内定位、车联网等；业务优化主要包括视频QoS优化、视频直播和游戏加速等。
在实际部署上，MEC系统一般是基于IT 通用硬件平台构建，由一台或者多台MEC服务器组成，主要包括宏基站场景和微蜂窝基站场景两种部署方式。
①宏基站场景部署：宏基站的服务范围较广，本身具备一定的计算和存储能力。此场景主要将MEC平台直接嵌入宏基站中。拥有MEC 功能的宏基站能够很好地支持室外的大区域范围的各类垂直行业应用，如车联网、智慧城市等。
②微蜂窝基站场景部署：微蜂窝基站的覆盖范围较小，基站的硬件资源也有限制。此场景部署主要以本地汇聚网关的方式出现，即多个微蜂窝基站共同连接到同一个MEC 平台，通过在MEC平台上布置多个业务应用实现特定区域内的运营支撑，如企业、学校内部高效资源访问，商场等室内场所的物联网网关汇聚和数据分析等。
另外，在综合应用时，可结合实际情况有效利用云计算和移动边缘计算的各自特点。如图12.13所示，大型云位于网络核心位置，MEC 部署在城域汇聚或更低的位置。云计算与边缘计算在信息通信网络中相互协同，相得益彰。其中，云计算把握整体，聚焦于非实时、长周期数据的大数据分析，能够在周期性维护、业务决策支撑等领域发挥特长，对进入传送网的资源进行高效分配；边缘计算则专注于局部，聚焦实时短周期数据的分析，能够更好地支撑本地业务的实时智能化处理与执行，使区域性业务能够在本地完成，减少传送网中不必要的带宽耗费。
图12.13 移动通信网络的云架构
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