5G網(wǎng)絡(luò)和MEC技術(shù)在垂直應(yīng)用中的作用

5G到底能不能給垂直行業(yè)帶來(lái)實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益？這個(gè)問(wèn)題從5G概念誕生的那天就如影隨形，這既是垂直行業(yè)關(guān)心的，更是通信行業(yè)關(guān)心的話題?；诖?，咨詢機(jī)構(gòu)iGR耗時(shí)三年做了個(gè)試驗(yàn)，其結(jié)果在和英特爾聯(lián)合發(fā)布的《零售業(yè)多接入邊緣計(jì)算（MEC）業(yè)務(wù)案例：5G時(shí)代的TCO分析及其意義》研究報(bào)告中體現(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)和MEC技術(shù)在垂直應(yīng)用中的關(guān)鍵作用。

在眾多5G技術(shù)中，MEC（Multi-Access Edge CompuTIng，多接入邊緣計(jì)算）被認(rèn)為是5G與垂直行業(yè)結(jié)合最緊密的技術(shù)，有可能首先為5G帶來(lái)營(yíng)收。甚至有專家表示，如果沒(méi)有MEC等邊緣計(jì)算解決方案，5G將無(wú)法實(shí)現(xiàn)所有性能目標(biāo)。MEC真的有這么厲害？

關(guān)于這個(gè)試驗(yàn)，也許有人會(huì)有疑問(wèn)，MEC現(xiàn)在就能測(cè)試成果？回答是肯定的，雖然5G尚未商用，但是現(xiàn)在就可以部署MEC。MEC定義中“多接入”顧名思義是，MEC不僅限于蜂窩無(wú)線接入，還可以使用其他無(wú)線（例如Wi-Fi）和有線接入技術(shù)。

零售業(yè)MEC業(yè)務(wù)案例：效果驚人

為了說(shuō)明和量化零售環(huán)境中MEC的潛在優(yōu)勢(shì)，iGR在一家美國(guó)大型零售商中進(jìn)行了總體擁有成本（TCO）研究。這家全國(guó)性零售商擁有超過(guò)2,000家門(mén)店，主要業(yè)務(wù)是銷售技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)。這些門(mén)店負(fù)責(zé)履約、維修、客戶支持和分銷，每家門(mén)店銷售多種類型的設(shè)備和高級(jí)服務(wù)。為了擴(kuò)展分銷和客戶支持，該公司每年都開(kāi)設(shè)新門(mén)店。

iGR不是調(diào)查與單一門(mén)店相關(guān)的成本，而是研究該零售商的25個(gè)新門(mén)店的TCO。TCO覆蓋三年，并將MEC設(shè)備的安裝量與每家門(mén)店中使用的當(dāng)前Wi-Fi配置進(jìn)行比較。

店內(nèi)的技術(shù)環(huán)境與問(wèn)題

試驗(yàn)之初，該零售商的每家門(mén)店都使用Wi-Fi基礎(chǔ)設(shè)施和視頻服務(wù)器來(lái)支持店內(nèi)員工、設(shè)備、演示和數(shù)字標(biāo)牌。每家門(mén)店最低配備100 Mbps專線連接，而較大的門(mén)店則必須升級(jí)到1 Gbps專線來(lái)處理繁忙時(shí)間的流量負(fù)載。這些門(mén)店的IT環(huán)境面臨如下挑戰(zhàn)。

? 由于軟件更新下載次數(shù)和視頻下載次數(shù)很多，WAN連接（100 Mbps）不堪重負(fù)。

? 目前的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)難以支持員工、客戶、演示服務(wù)、銷售點(diǎn)等等。

? 針對(duì)員工設(shè)備、演示設(shè)備等的策略管理需要在WAN中實(shí)施。

? 該公司正擬建新的店內(nèi)功能（包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)），因此每個(gè)門(mén)店內(nèi)都需要大量全新的服務(wù)器和Wi-Fi基礎(chǔ)設(shè)施。

? 通過(guò)縮短店內(nèi)周轉(zhuǎn)時(shí)間來(lái)改善客戶體驗(yàn)。

MEC 環(huán)境

在試驗(yàn)開(kāi)始后，每個(gè)門(mén)店的MEC設(shè)備配置如下。

? 每個(gè)門(mén)店有一個(gè)MEC設(shè)備，可在整個(gè)門(mén)店中提供LTE覆蓋。

? 這家零售商的應(yīng)用和服務(wù)將在網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備中進(jìn)行虛擬化和編排。

? 每家門(mén)店保留兩個(gè)當(dāng)前的 Wi-Fi 接入點(diǎn)并連接到 MEC，以便根據(jù)需要為門(mén)店客戶提供 Wi-Fi 連接。

? MEC將通過(guò) 100 Mbps 專線連接與公司的 WAN 連接。

? 由于MEC通過(guò)LTE協(xié)議提供策略支持，因此 Wi-Fi 在 WAN 中不需要負(fù)載均衡、Wi-Fi 控制器或策略引擎。

? 數(shù)字標(biāo)牌、銷售點(diǎn)設(shè)備等門(mén)店現(xiàn)有的線路將被保留。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：MEC總體擁有成本優(yōu)勢(shì)

在試驗(yàn)結(jié)束后，iGR發(fā)現(xiàn)MEC解決方案實(shí)施的三年 TCO 收益非常巨大。

? 如果門(mén)店不需要升級(jí) 100 Mbps 線路，則三年可節(jié)省 55.9% 的成本（資本開(kāi)支和維護(hù)成本）。

? 如果門(mén)店必須升級(jí)到 1 Gbps 連接，那么MEC三年 TCO 可節(jié)省 54.0%。

? 與當(dāng)前的部署相比，借助MEC設(shè)備，門(mén)店在繁忙時(shí)間的 WAN 流量減少了59%。這是通過(guò)在本地緩存內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的：

? 在零售店使用MEC也有無(wú)形的好處。例如，由于整個(gè)門(mén)店都提供了LTE覆蓋，因此外部宏基站的負(fù)載降低，并且門(mén)店中的客戶體驗(yàn)得到改善。

從該案例中可以看出，MEC是利用5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用案例的重要組成部分，提供了一個(gè)平臺(tái)，可以滿足5G關(guān)鍵通信的延遲要求。MEC為服務(wù)提供商和企業(yè)提供了一個(gè)采用新模型和降低成本的機(jī)會(huì)，改善成本、速度和整體實(shí)力。

MEC是何方神圣？

能夠?yàn)榱闶蹣I(yè)帶來(lái)如此巨大收益的MEC到底是何方神圣？

2014，MEC（最初表示 “移動(dòng)邊緣計(jì)算”）的創(chuàng)始公司將其定義為：移動(dòng)用戶附近的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)提供的IT和云計(jì)算功能?，F(xiàn)在，MEC標(biāo)準(zhǔn)不僅限于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，還涵蓋非 3GPP 接入和固定網(wǎng)絡(luò)。MEC 現(xiàn)在表示的是 “多接入邊緣計(jì)算”。因此，新的廣義定義為：MEC 為應(yīng)用開(kāi)發(fā)者和內(nèi)容提供者在網(wǎng)絡(luò)邊緣提供云計(jì)算功能和IT服務(wù)環(huán)境。

在實(shí)際部署過(guò)程中，MEC可以實(shí)現(xiàn)幾項(xiàng)重要的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

? 將接入節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛑苯訌木W(wǎng)絡(luò)邊緣提供高度個(gè)性化服務(wù)的智能服務(wù)中心，同時(shí)在通信網(wǎng)絡(luò)中提供最佳性能。

? 在部署于電信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)任何站點(diǎn)的服務(wù)器上運(yùn)行：例如，在LTE或5G宏基站（eNodeB）或小型蜂窩或云 RAN 聚合點(diǎn)運(yùn)行。在有線電視網(wǎng)絡(luò)中，MEC 可能處于電視輸入端。

? MEC平臺(tái)采用商用現(xiàn)貨組件部署在高容量IT硬件上。

對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，MEC的優(yōu)勢(shì)歸結(jié)如下。

? 為客戶和員工提供更好的服務(wù)——更低的延遲，更高的吞吐量，更多樣化、本地化和個(gè)性化的服務(wù)。針對(duì)每個(gè)設(shè)備實(shí)時(shí)進(jìn)行應(yīng)用感知蜂窩基站性能優(yōu)化，可以改善網(wǎng)絡(luò)效率和客戶體驗(yàn)。例如，物理位置上更接近的服務(wù)器和緊密的 RAN 集成可以幫助減少視頻卡頓并提高瀏覽吞吐量。

? 視頻緩存和邊緣分析，特別是將視頻內(nèi)容存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)邊緣的能力，可以降低傳輸成本并改善客戶體驗(yàn)。分布式緩存技術(shù)可以節(jié)省回程和傳輸流量并改善體驗(yàn)質(zhì)量（QoE）。內(nèi)容緩存有可能將回程容量需求降低高達(dá) 35%。本地域名系統(tǒng)（DNS）緩存可以將網(wǎng)頁(yè)下載時(shí)間減少 20%。

? 支持IoT/M2M應(yīng)用和服務(wù)，這些應(yīng)用和服務(wù)傾向于傳輸少量數(shù)據(jù)，但也可能包括更高帶寬的應(yīng)用，如視頻監(jiān)控。

? 云與邊緣之間的應(yīng)用虛擬化和協(xié)調(diào)為更多應(yīng)用設(shè)計(jì)人員提供了基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)和/或虛擬化服務(wù)的機(jī)會(huì)。例如，應(yīng)用可以根據(jù)終端用戶指定的需求，在邊緣處理器和云之間動(dòng)態(tài)移動(dòng)。隨著越來(lái)越多的應(yīng)用和服務(wù)使用虛擬化解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，MEC 架構(gòu)的角色將變得至關(guān)重要。

? 能夠支持專用/本地網(wǎng)絡(luò)，為特定建筑物、校園或區(qū)域的特定員工和客戶運(yùn)行應(yīng)用和服務(wù)。

? 邊緣計(jì)算也支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)通信。例如，在回程通信故障的情況下，本地邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)仍然可以向本地連接到該節(jié)點(diǎn)的設(shè)備提供通信和應(yīng)用支持。借助MEC，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)內(nèi)核驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的新服務(wù)，并提高從邊緣計(jì)算中受益的應(yīng)用和服務(wù)的整體性能。例如，通過(guò)邊緣分析和動(dòng)態(tài)無(wú)線資源分配實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用和服務(wù)是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。在這些情況下，邊緣計(jì)算是必需的。

MEC未來(lái)機(jī)遇預(yù)測(cè)：大有可為

不局限于這家全國(guó)連鎖店，iGR還跟其他大型公司和企業(yè)討論5G和MEC后發(fā)現(xiàn)，限制這些盈利可能性的并非是技術(shù)，而是想象力。對(duì)于這家全國(guó)性零售商和其他大型企業(yè)而言，5G和MEC為解決業(yè)務(wù)問(wèn)題和挑戰(zhàn)提供了大量機(jī)會(huì)。通過(guò)將IT領(lǐng)域與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和邊緣計(jì)算相結(jié)合，很多新的應(yīng)用和服務(wù)將成為可能。

隨后，iGR對(duì)MEC為垂直行業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇進(jìn)行了建模，并且預(yù)測(cè)了美國(guó)和西歐四個(gè)垂直行業(yè)中5G連接和MEC的采用情況。所審查的四個(gè)行業(yè)包括零售、制造業(yè)、醫(yī)療服務(wù)和運(yùn)輸/倉(cāng)儲(chǔ)。此外，該模型還研究了可通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的5G和MEC實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用和服務(wù)。

圖1和圖2顯示了 2021 年至 2026 年美國(guó)和西歐市場(chǎng)5G連接的預(yù)計(jì)數(shù)量。請(qǐng)注意，在每種情況下，該模型假定網(wǎng)絡(luò)將于 2019 年底和 2020 年建成，商業(yè)服務(wù)將于 2021 年初推出。

圖1為按行業(yè)分類的美國(guó)5G企業(yè)連接數(shù)

圖2 按行業(yè)分類的西歐5G企業(yè)連接數(shù)

如圖1和圖2所示，預(yù)計(jì)到 2026 年，美國(guó)四個(gè)行業(yè)中總共有 4,840 萬(wàn)個(gè)5G 連接（占所有移動(dòng)連接的 37%）。對(duì)于西歐而言，預(yù)計(jì)到 2026 年5G連接總量將達(dá)到 5470 萬(wàn)（相當(dāng)于所有移動(dòng)連接的 28%）。

圖3和圖4顯示了從 2017 年到 2026 年美國(guó)安裝的 MEC 設(shè)備的數(shù)量，再下面的一個(gè)圖顯示了西歐地區(qū)的情況，數(shù)據(jù)相同。請(qǐng)注意，MEC 安裝始于 2017 年，比預(yù)期的首批5G商業(yè)服務(wù)上線早了四年。MEC 不需要部署5G網(wǎng)絡(luò)（反之并非如此：5G 將需要邊緣計(jì)算架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其所有性能目標(biāo)）。

圖3 美國(guó)的MEC安裝量

圖4 西歐的MEC安裝量

如圖3和圖4所示，到 2021 年（當(dāng)5G商用發(fā)布時(shí)），美國(guó) MEC 設(shè)備的數(shù)量預(yù)計(jì)將達(dá)到 166,000 臺(tái)，到 2026 年將超過(guò) 563,000 臺(tái)。預(yù)計(jì)在零售和醫(yī)療服務(wù)以及社會(huì)救助行業(yè)中的安裝數(shù)量最多。對(duì)于西歐而言，情況類似：零售和醫(yī)療服務(wù)以及社會(huì)救助行業(yè)中的安裝數(shù)量最多。從 2017 年到 2021 年的增長(zhǎng)相對(duì)較慢（預(yù)計(jì)西歐有 163,000 個(gè) MEC），但隨著 2026 年達(dá)到 563,000 個(gè) MEC，增長(zhǎng)勢(shì)頭會(huì)加強(qiáng)。

5G到底有多大市場(chǎng)？：無(wú)限大

MEC只是5G技術(shù)的冰山一角，5G還將為整個(gè)社會(huì)帶來(lái)席卷式影響，為傳統(tǒng)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)插上飛翔的翅膀。隨著全球即將開(kāi)始部署首批5G網(wǎng)絡(luò)，業(yè)界正在就5G所包含的確切內(nèi)容達(dá)成共識(shí)。根據(jù)下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（NGMN）的說(shuō)法，更具體地說(shuō)，各方都認(rèn)為 “5G 網(wǎng)絡(luò)” 應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)以下目標(biāo)：

? 在戶外時(shí)與終端保持 1-10Gbps 連接（并非每個(gè)基站的理論最大吞吐量，而是實(shí)際的終端用戶速度）

? 端到端往返延時(shí)（延遲）僅 1 毫秒。

與之前的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)不同，從 4G 到5G的轉(zhuǎn)變不僅僅是升級(jí)無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）。為了使5G成功實(shí)現(xiàn)所述的性能目標(biāo)，必須采用新的架構(gòu)。具體來(lái)說(shuō)，這意味著要通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)（如 MEC）將處理過(guò)程移到更接近網(wǎng)絡(luò)邊緣的位置，必須通過(guò)邊緣處理才能實(shí)現(xiàn)5G的延遲目標(biāo)。

同樣，與以前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)迭代相比，新的5G架構(gòu)必須利用虛擬化和軟件定義基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)降低部署和運(yùn)營(yíng)成本。業(yè)界根本沒(méi)有足夠的資本來(lái)使用傳統(tǒng)方法建立一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

圖5 5G基礎(chǔ)設(shè)施

5G 企業(yè)應(yīng)用案例

除了零售業(yè)，5G的應(yīng)用行業(yè)還有很廣，垂直行業(yè)還有很多。與5G相關(guān)的很多市場(chǎng)營(yíng)銷都將重點(diǎn)放在 “更高的帶寬” 和物聯(lián)網(wǎng)上，但5G在企業(yè)中還有很多其他的潛在應(yīng)用。

? 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)，包括醫(yī)療服務(wù)、教育和培訓(xùn)。

? 觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)（國(guó)際電信聯(lián)盟將此定義為 “極低延遲與高可用性、可靠性和安全性的結(jié)合”）。這實(shí)質(zhì)上是加強(qiáng)版 “物聯(lián)網(wǎng)”。

? 移動(dòng)醫(yī)療和遠(yuǎn)程醫(yī)療，包括遠(yuǎn)程手術(shù)（可能在全球各地）、遠(yuǎn)程咨詢（大城市的專家和偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)的患者可以互動(dòng)）以及患者監(jiān)護(hù)。同樣，目前這類服務(wù)的基本案例已有很多。

? 互聯(lián)汽車、卡車和車輛，一般地說(shuō)，包括車載互聯(lián)網(wǎng)/信息娛樂(lè)、碰撞前感應(yīng)和緩解、協(xié)同駕駛和車輛間信息交換。

? 移動(dòng)視頻交付，包括流媒體點(diǎn)播以及支持 4K 和 8K 高清格式。在某些情況下，IMT-2020 可能會(huì)取代或補(bǔ)充家庭或企業(yè)的有線寬帶連接。

? 公共安全：關(guān)鍵任務(wù)語(yǔ)音、寬帶數(shù)據(jù)（安防攝像頭、無(wú)人機(jī)、無(wú)線傳感器/跟蹤等）將得到增強(qiáng)。

? 專用網(wǎng)絡(luò)，允許企業(yè)在特定的建筑物或校園中使用 5G，并控制這些特定區(qū)域中使用的應(yīng)用和服務(wù)。

? 網(wǎng)絡(luò)切片，它允許移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)中分割帶寬，并將切片專用于特定應(yīng)用、用戶群或客戶群。

總而言之，垂直行業(yè)需要5G，5G網(wǎng)絡(luò)的部署勢(shì)在必行。盡管一些應(yīng)用可以在LTE上得到支持，但與5G部署相比，5G網(wǎng)絡(luò)的用戶體驗(yàn)會(huì)得到大幅提升。