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[導讀]無線深海邊緣計算,從4G時代已經(jīng)開始萌芽,到了5G時代,它完全融入了網(wǎng)絡的基礎架構,成為了不折不扣的標配,甚至是業(yè)務擴展的利器。那么到底什么是邊緣計算呢?本文將要探討這個問題。1為什么需要邊緣計算?說到“邊緣”二字,跟“中央”的意思相反,暗含著“等級低”,“不重要”,“靠邊站”的...

本文來源:無線深海


邊緣計算,從4G時代已經(jīng)開始萌芽,到了5G時代,它完全融入了網(wǎng)絡的基礎架構,成為了不折不扣的標配,甚至是業(yè)務擴展的利器。

那么到底什么是邊緣計算呢?本文將要探討這個問題。


1


為什么需要邊緣計算?

說到“邊緣”二字,跟“中央”的意思相反,暗含著“等級低”,“不重要”,“靠邊站”的意味。既然如此,大搞“中央計算”就行了,還研究什么“邊緣計算”?

其實,在信息網(wǎng)絡中,“中央”和“邊緣”的地位跟我們直觀的認知是相反的。中央存在的價值,就是更好地為邊緣服務。

從上圖可以看出,網(wǎng)絡的中央節(jié)點是由接入,承載,交換等復雜架構以及各種服務器組成的一朵云,它存在的價值,就是為了滿足網(wǎng)絡邊緣處不同終端形形色色的需求:個人通信,游戲娛樂,智能家居,工業(yè)控制等等。

技術的發(fā)展,就是在人類這些不斷膨脹的需求所驅動之下完成的。

5G的三大應用場景,正是這些需求的總結:增強型移動寬帶(eMBB)針對高清視頻等系列應用,大規(guī)模機器類型通信(mMTC)針對像智慧城市這樣的海量物聯(lián)網(wǎng)系列應用,超高可靠性低延時通信(uRLLC)則針對像工業(yè)控制或者遠程駕駛之類的專業(yè)領域應用。

這些應用要求大帶寬,低時延,高算力,個個實現(xiàn)起來都不簡單。

一個最行之有效的方法就是縮短數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x,把提供服務的節(jié)點從中央下放到網(wǎng)絡邊緣,離用戶更近。這樣一來,無論是帶寬,時延,還是算力,解決起來就容易了許多。

這樣的解決方案就叫做“邊緣計算”。

邊緣計算最常用的比喻就是章魚的神經(jīng)系統(tǒng)。它的大腦作為中央節(jié)點只處理40%的信息,主要負責總體協(xié)同,剩余的60%的信息則由8條觸手(相當于邊緣節(jié)點)就近處理。

也就是說,章魚可以使用“腿”來思考,并就地解決問題!這種靈活高效的信息處理方式,成就了這種無脊椎動物的智力巔峰。

邊緣計算,可以說承載了5G時代萬物互聯(lián)的夢想。


2

什么是MEC?
我們平時使用的4G和5G都屬于移動通信,在移動網(wǎng)絡下的邊緣計算,也就理所當然地被稱作“移動邊緣計算(Mobile Edge Computing)”,縮寫作MEC。 MEC的概念最早源于卡內基梅隆大學在2009年所研發(fā)的一個叫做Cloudlet的計算平臺。這個平臺將云服務器上的功能下放到邊緣服務器,以減少帶寬和時延,又被稱為“小朵云”。 2014年,歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)正式定義了MEC的基本概念并成立了MEC規(guī)范工作組,開始啟動相關標準化工作。 2016年,ETSI把MEC的概念擴展為Muti-access Edge Computing,意為“多接入邊緣計算”,并將移動蜂窩網(wǎng)絡中的邊緣計算應用推廣至像Wi-Fi這樣的其他無線接入方式。
在ETSI的推動下 ,3GPP以及其他標準化組織也相繼投入到了MEC的標準研究工作中。目前,MEC已經(jīng)發(fā)展演進為5G移動通信系統(tǒng)的重要技術之一。 要理解MEC,首先需要了解MEC中涉及到的4個基本概念: , , 網(wǎng) 。
云,邊,網(wǎng),端,形成了一個協(xié)同的有機整體 :云計算以及用以支撐云計算的基礎設施及資源,也被稱作云端,是提供服務的中心節(jié)點。
:邊緣,也就是邊緣計算節(jié)點,本文的主角,離終端最近的服務節(jié)點。 網(wǎng) :云端和邊緣,以及邊緣和用戶之間的網(wǎng)絡,默默無聞但非常重要的底層工作者。 :也就是終端,是云,邊,網(wǎng)服務的對象,包含手機,平板,電視等一切可以聯(lián)網(wǎng)的設備,其位置在網(wǎng)絡的最外圍,是各種數(shù)據(jù)的消費者,也成了內容的生產(chǎn)者(如短視頻,直播等)。 如果還用章魚來比喻的話,“ ”就像大腦,“ ”就像觸手,“ 網(wǎng) ”就像連接大腦和觸手的肌肉,“ ”則就是章魚要捕獲的食物。云邊網(wǎng)端協(xié)同,構成了MEC系統(tǒng)的有機體,讓信息更快更好地得以流動。

3

怎樣部署MEC?
目前在市場上,5G時代的MEC玩家主要有兩類:互聯(lián)網(wǎng)廠家,電信運營商。它們手中的資源不同,推出的邊緣計算方案自然也有差異。
首先我們來看看ETSI定義的5G和MEC融合架構。
5G核心網(wǎng)最關鍵的網(wǎng)元:UPF(User Plane Function,用戶面功能),是連接5G核心網(wǎng)和MEC的紐帶,可提供數(shù)據(jù)分流及流量統(tǒng)計等功能。 如上圖所示,左側是5G網(wǎng)絡,包含核心網(wǎng)(含AMF,SMF,PCF等一系列控制面網(wǎng)元,以及用戶面網(wǎng)元UPF),接入網(wǎng)(RAN)以及終端(UE)。右側則是MEC,包含MEC平臺,管理編排域,以及多個提供服務的APP。
5G網(wǎng)絡和MEC之間的結合點就是UPF。這個網(wǎng)元的全稱是User Plane Function,顧名思義,就是處理核心網(wǎng)用戶面功能的。所有的數(shù)據(jù),必須經(jīng)過UPF轉發(fā),才能流向外部網(wǎng)絡。
也就是說,負責邊緣計算的MEC設備,必須連接在5G核心網(wǎng)的UPF這個網(wǎng)元之后。
5G的核心網(wǎng)設計是十分靈活的,為了減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠鼗?,UPF的部署位置也一般比控制面網(wǎng)元要靠下,這就叫做UPF下沉。
舉例來說,中國移動的核心網(wǎng)在全國分為8個大區(qū),每個大區(qū)管理數(shù)個省份,但在這些大區(qū)的機房中只部署有控制面網(wǎng)元,UPF則下沉到省中心,乃至地市,區(qū)縣,方便實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)本地消化。
這樣的架構,就為MEC的貼近網(wǎng)絡邊緣部署提供了條件。
對于運營商來說,整個網(wǎng)絡都是他們的,因此部署MEC的位置非常靈活,在邊緣UPF的基礎上增加MEC的功能,形成邊緣一體化增強型UPF是最簡潔的方案。 根據(jù)服務區(qū)域的大小和個性化需求,MEC可以跟核心網(wǎng)位于同一數(shù)據(jù)中心(下圖中的4),還可以跟下沉的UPF一起位于匯聚節(jié)點(下圖中的3),也可以和UPF一起集成在某個傳輸節(jié)點(下圖中的2),甚至還能跟基站融合到一起(下圖中的1),離用戶近在咫尺。
1. MEC,UPF和基站融合到一起 2. MEC跟下沉的UPF一起集成在某個傳輸節(jié)點 3. MEC跟下沉的UPF一起位于匯聚節(jié)點 4. MEC跟核心網(wǎng)部署于于同一數(shù)據(jù)中心 對于互聯(lián)網(wǎng)廠家來說,雖然也在積極推進邊緣計算,但由于它們手中沒有網(wǎng)絡,只能通過和運營商的UPF對接這樣的方式來支持MEC。
如下圖所示,互聯(lián)網(wǎng)廠家的邊緣計算平臺需要和各個運營商的UPF對接,通過UPF再連接到不同運營商的基站,從而把服務送達每個用戶。 互聯(lián)網(wǎng)廠家的邊緣計算平臺需要和運營商的UPF對接,把運營商的網(wǎng)絡作為傳輸管道 因此可以這么說,互聯(lián)網(wǎng)廠家“云”的能力較強,它們通過把能力從“云”向“網(wǎng)”拓展來支持“邊”(MEC);而運營商對“網(wǎng)”是全面掌控的,從而支持“邊”是順理成章的事情,但它們需要增強“云”的能力。
在MEC的支持下,云端算力下沉,終端算力上移,從而在邊緣計算節(jié)點形成兼顧時延,成本和算力的匯聚點,這就是MEC存在的核心價值。 并且,在工業(yè)園區(qū)的網(wǎng)絡還存在數(shù)據(jù)安全,以及內網(wǎng)訪問的需求,MEC可以作為運營商和企業(yè)內網(wǎng)之間的橋梁,實現(xiàn)內網(wǎng)數(shù)據(jù)不出園區(qū),本地流量本地消化的好處。
MEC和UPF聯(lián)合起來可以進行靈活的數(shù)據(jù)分流,內網(wǎng)數(shù)據(jù)直接走內網(wǎng)通道,私密數(shù)據(jù)不出園區(qū);外網(wǎng)數(shù)據(jù)也可直通互聯(lián)網(wǎng),并行不悖,兩不耽誤。 在5G時代,以行業(yè)應用為中心的2B業(yè)務,以及增強的2C業(yè)務都對網(wǎng)絡提出的更高的要求,高帶寬,低時延,高算力的需求不斷激發(fā)著MEC更快地發(fā)展。 MEC,這棵在4G時代萌芽的幼苗,在5G時代的3大場景都被寄予厚望。如此根正苗紅的種子選手,必將在不遠的將來時代長為參天大樹,全面賦能5G網(wǎng)絡。 好了,本期的內容就到這里,希望對大家有所幫助。

~END~


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