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[導(dǎo)讀]無(wú)線深海邊緣計(jì)算,從4G時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始萌芽,到了5G時(shí)代,它完全融入了網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu),成為了不折不扣的標(biāo)配,甚至是業(yè)務(wù)擴(kuò)展的利器。那么到底什么是邊緣計(jì)算呢?本文將要探討這個(gè)問(wèn)題。1為什么需要邊緣計(jì)算?說(shuō)到“邊緣”二字,跟“中央”的意思相反,暗含著“等級(jí)低”,“不重要”,“靠邊站”的...

本文來(lái)源:無(wú)線深海


邊緣計(jì)算,從4G時(shí)代已經(jīng)開(kāi)始萌芽,到了5G時(shí)代,它完全融入了網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu),成為了不折不扣的標(biāo)配,甚至是業(yè)務(wù)擴(kuò)展的利器。

那么到底什么是邊緣計(jì)算呢?本文將要探討這個(gè)問(wèn)題。


1


為什么需要邊緣計(jì)算?

說(shuō)到“邊緣”二字,跟“中央”的意思相反,暗含著“等級(jí)低”,“不重要”,“靠邊站”的意味。既然如此,大搞“中央計(jì)算”就行了,還研究什么“邊緣計(jì)算”?

其實(shí),在信息網(wǎng)絡(luò)中,“中央”和“邊緣”的地位跟我們直觀的認(rèn)知是相反的。中央存在的價(jià)值,就是更好地為邊緣服務(wù)。

從上圖可以看出,網(wǎng)絡(luò)的中央節(jié)點(diǎn)是由接入,承載,交換等復(fù)雜架構(gòu)以及各種服務(wù)器組成的一朵云,它存在的價(jià)值,就是為了滿足網(wǎng)絡(luò)邊緣處不同終端形形色色的需求:個(gè)人通信,游戲娛樂(lè),智能家居,工業(yè)控制等等。

技術(shù)的發(fā)展,就是在人類這些不斷膨脹的需求所驅(qū)動(dòng)之下完成的。

5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景,正是這些需求的總結(jié):增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)針對(duì)高清視頻等系列應(yīng)用,大規(guī)模機(jī)器類型通信(mMTC)針對(duì)像智慧城市這樣的海量物聯(lián)網(wǎng)系列應(yīng)用,超高可靠性低延時(shí)通信(uRLLC)則針對(duì)像工業(yè)控制或者遠(yuǎn)程駕駛之類的專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。

這些應(yīng)用要求大帶寬,低時(shí)延,高算力,個(gè)個(gè)實(shí)現(xiàn)起來(lái)都不簡(jiǎn)單。

一個(gè)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(wù)的節(jié)點(diǎn)從中央下放到網(wǎng)絡(luò)邊緣,離用戶更近。這樣一來(lái),無(wú)論是帶寬,時(shí)延,還是算力,解決起來(lái)就容易了許多。

這樣的解決方案就叫做“邊緣計(jì)算”。

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

也就是說(shuō),章魚(yú)可以使用“腿”來(lái)思考,并就地解決問(wèn)題!這種靈活高效的信息處理方式,成就了這種無(wú)脊椎動(dòng)物的智力巔峰。

邊緣計(jì)算,可以說(shuō)承載了5G時(shí)代萬(wàn)物互聯(lián)的夢(mèng)想。


2

什么是MEC?
我們平時(shí)使用的4G和5G都屬于移動(dòng)通信,在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下的邊緣計(jì)算,也就理所當(dāng)然地被稱作“移動(dòng)邊緣計(jì)算(Mobile Edge Computing)”,縮寫(xiě)作MEC。 MEC的概念最早源于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在2009年所研發(fā)的一個(gè)叫做Cloudlet的計(jì)算平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)將云服務(wù)器上的功能下放到邊緣服務(wù)器,以減少帶寬和時(shí)延,又被稱為“小朵云”。 2014年,歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)正式定義了MEC的基本概念并成立了MEC規(guī)范工作組,開(kāi)始啟動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作。 2016年,ETSI把MEC的概念擴(kuò)展為Muti-access Edge Computing,意為“多接入邊緣計(jì)算”,并將移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的邊緣計(jì)算應(yīng)用推廣至像Wi-Fi這樣的其他無(wú)線接入方式。
在ETSI的推動(dòng)下 ,3GPP以及其他標(biāo)準(zhǔn)化組織也相繼投入到了MEC的標(biāo)準(zhǔn)研究工作中。目前,MEC已經(jīng)發(fā)展演進(jìn)為5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。 要理解MEC,首先需要了解MEC中涉及到的4個(gè)基本概念: , 網(wǎng) , 。
云,邊,網(wǎng),端,形成了一個(gè)協(xié)同的有機(jī)整體 :云計(jì)算以及用以支撐云計(jì)算的基礎(chǔ)設(shè)施及資源,也被稱作云端,是提供服務(wù)的中心節(jié)點(diǎn)。
:邊緣,也就是邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn),本文的主角,離終端最近的服務(wù)節(jié)點(diǎn)。 網(wǎng) :云端和邊緣,以及邊緣和用戶之間的網(wǎng)絡(luò),默默無(wú)聞但非常重要的底層工作者。 :也就是終端,是云,邊,網(wǎng)服務(wù)的對(duì)象,包含手機(jī),平板,電視等一切可以聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備,其位置在網(wǎng)絡(luò)的最外圍,是各種數(shù)據(jù)的消費(fèi)者,也成了內(nèi)容的生產(chǎn)者(如短視頻,直播等)。 如果還用章魚(yú)來(lái)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(yú)要捕獲的食物。云邊網(wǎng)端協(xié)同,構(gòu)成了MEC系統(tǒng)的有機(jī)體,讓信息更快更好地得以流動(dòng)。

3

怎樣部署MEC?
目前在市場(chǎng)上,5G時(shí)代的MEC玩家主要有兩類:互聯(lián)網(wǎng)廠家,電信運(yùn)營(yíng)商。它們手中的資源不同,推出的邊緣計(jì)算方案自然也有差異。
首先我們來(lái)看看ETSI定義的5G和MEC融合架構(gòu)。
5G核心網(wǎng)最關(guān)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(jì)等功能。 如上圖所示,左側(cè)是5G網(wǎng)絡(luò),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(cè)則是MEC,包含MEC平臺(tái),管理編排域,以及多個(gè)提供服務(wù)的APP。
5G網(wǎng)絡(luò)和MEC之間的結(jié)合點(diǎn)就是UPF。這個(gè)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(guò)UPF轉(zhuǎn)發(fā),才能流向外部網(wǎng)絡(luò)。
也就是說(shuō),負(fù)責(zé)邊緣計(jì)算的MEC設(shè)備,必須連接在5G核心網(wǎng)的UPF這個(gè)網(wǎng)元之后。
5G的核心網(wǎng)設(shè)計(jì)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(lái)說(shuō),中國(guó)移動(dòng)的核心網(wǎng)在全國(guó)分為8個(gè)大區(qū),每個(gè)大區(qū)管理數(shù)個(gè)省份,但在這些大區(qū)的機(jī)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(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)本地消化。
這樣的架構(gòu),就為MEC的貼近網(wǎng)絡(luò)邊緣部署提供了條件。
對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是他們的,因此部署MEC的位置非常靈活,在邊緣UPF的基礎(chǔ)上增加MEC的功能,形成邊緣一體化增強(qiáng)型UPF是最簡(jiǎn)潔的方案。 根據(jù)服務(wù)區(qū)域的大小和個(gè)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(diǎn)(下圖中的3),也可以和UPF一起集成在某個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)(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(gè)傳輸節(jié)點(diǎn) 3. MEC跟下沉的UPF一起位于匯聚節(jié)點(diǎn) 4. MEC跟核心網(wǎng)部署于于同一數(shù)據(jù)中心 對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)廠家來(lái)說(shuō),雖然也在積極推進(jìn)邊緣計(jì)算,但由于它們手中沒(méi)有網(wǎng)絡(luò),只能通過(guò)和運(yùn)營(yíng)商的UPF對(duì)接這樣的方式來(lái)支持MEC。
如下圖所示,互聯(lián)網(wǎng)廠家的邊緣計(jì)算平臺(tái)需要和各個(gè)運(yùn)營(yíng)商的UPF對(duì)接,通過(guò)UPF再連接到不同運(yùn)營(yíng)商的基站,從而把服務(wù)送達(dá)每個(gè)用戶。 互聯(lián)網(wǎng)廠家的邊緣計(jì)算平臺(tái)需要和運(yùn)營(yíng)商的UPF對(duì)接,把運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)作為傳輸管道 因此可以這么說(shuō),互聯(lián)網(wǎng)廠家“云”的能力較強(qiáng),它們通過(guò)把能力從“云”向“網(wǎng)”拓展來(lái)支持“邊”(MEC);而運(yùn)營(yíng)商對(duì)“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(qiáng)“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(jì)算節(jié)點(diǎn)形成兼顧時(shí)延,成本和算力的匯聚點(diǎn),這就是MEC存在的核心價(jià)值。 并且,在工業(yè)園區(qū)的網(wǎng)絡(luò)還存在數(shù)據(jù)安全,以及內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)的需求,MEC可以作為運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)內(nèi)網(wǎng)之間的橋梁,實(shí)現(xiàn)內(nèi)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(lái)可以進(jìn)行靈活的數(shù)據(jù)分流,內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)直接走內(nèi)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(shí)代,以行業(yè)應(yīng)用為中心的2B業(yè)務(wù),以及增強(qiáng)的2C業(yè)務(wù)都對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出的更高的要求,高帶寬,低時(shí)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(shí)代萌芽的幼苗,在5G時(shí)代的3大場(chǎng)景都被寄予厚望。如此根正苗紅的種子選手,必將在不遠(yuǎn)的將來(lái)時(shí)代長(zhǎng)為參天大樹(shù),全面賦能5G網(wǎng)絡(luò)。 好了,本期的內(nèi)容就到這里,希望對(duì)大家有所幫助。

~END~


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