MEC边缘计算,面向5G的关键技术

发布时间:2019-05-17  作者:任涛 中兴通讯  阅读量:

移动边缘计算(MEC)技术的概念最早于2009年提出,2014年,欧洲电信标准协会(ETSI)正式定义了MEC的基本概念并成立了MEC规范工作组,开始启动相关标准化工作。2016年,ETSI将此概念扩展为多接入边缘计算,并将移动蜂窝网络中的边缘计算应用推广至其他无线接入网络(如WiFi)。在ETSI的推动下,包括3GPP及CCSA(中国通信标准化协会)在内的其他国际及中国标准化组织也相继启动了相关工作。目前,MEC已经演进为5G移动通信系统的重要技术之一。

MEC驱动力

传统的云计算模式将数据传输到远端的云计算中心,数据经过处理和分析后的结果再传输回用户端。云计算中心具有较强的计算和存储能力,但是一方面海量数据的传输需要很大的带宽,以目前传输网络的能力极易造成拥塞,另一方面,数据传输造成的时延也非常大,会极大降低用户的体验。

从业务驱动角度分析,5G时代各类垂直行业有大量高带宽、低时延的新业务,如4K/8K视频/AR/VR、V2X、工业控制、智能制造、IoT、智慧城市等,这些业务将驱动业务部署和处理边缘化。

从运营商自身网络建设角度分析,5G时代的网络建设趋势是网络控制面和用户面分离,网络架构扁平化,例如核心网控制面网关UPF下沉到无线侧边缘,分布式部署,解决传统烟囱式网络架构单一业务流向造成的传输与核心网负荷过重、时延过大的瓶颈。

综合上述三个因素,MEC技术应运而生。MEC技术将传统的云计算能力下沉,让靠近用户的网络边缘提供计算、存储、网络、加速、人工智能以及大数据处理能力,同时为第三方服务应用提供开放的部署平台,最终实现节省回传带宽、降低业务时延的目的。

MEC标准进展

ETSI在2014年率先启动MEC标准项目。这一项目旨在在移动网络边缘为应用开发商与内容提供商搭建一个云计算与IT环境的服务平台,并通过该平台开放无线侧网络信息,实现高带宽、低时延业务支撑与本地管理。2017年底,ETSI MEC标准化组织已经完成了Phase I阶段传统4G网络架构部署,定义边缘计算系统应用场景、参考架构、边缘计算平台应用支撑API、应用生命周期管理与运维架构以及无线侧能力服务器API(RNIS/定位/带宽管理)。目前正在进行的Phase II阶段,则主要聚焦在包括5G/WiFi/固网在内的多接入边缘计算系统,重点覆盖“MEC in NFV”参考架构、边缘应用移动性、网络切片支撑等项目研究。

3GPP也紧锣密鼓地投入到MEC的研究中。4G CUPS(控制面和用户面分离的4G核心网)与5G Core引入控制面与用户面分离架构,用户面支持分布式部署到无线网络边缘,控制面集中部署并控制用户面,从而实现业务按需本地分流。SA2 5G系统架构在本地路由与业务操纵、会话与服务器连续性、网络能力开放、QoS管理、计费等方面对MEC进行全面支撑。

MEC系统架构

MEC边缘云架构涉及基础设施层、虚拟化层、服务和业务能力层。

基础设施层

MEC的基础设施主要体现为边缘DC服务器,而服务器内部主要分为计算资源、存储资源、网络资源和加速资源。

运营商搭建MEC平台所选择的服务器形态主要包括通用服务器和边缘定制服务器。中兴通讯提供规格系列化服务器,匹配不同应用场景,满足不同场景需求。

虚拟化层

虚拟化层目前比较成熟的方案是在Hypervisor上运行虚拟机(VM)的方式,每个虚拟机中运行相应的VNF虚拟化网络功能。虚拟机方式比较成熟,但是管理开销大,性能损耗也大,容器部署是未来的发展方向。容器可以为MEC提供更好的弹缩响应速度、系统容量的灵活性以及计算资源的利用率。容器支持两种部署形态,即容器部署在物理机上或容器部署在虚拟机内。

未来发展趋势是MEC上容器部署和虚拟机部署方式共存,容器部署方式将逐渐从虚拟机运行容器过渡到裸机容器部署方式。

服务和业务能力层

MEC平台能力可以分为网络能力服务、应用使能服务和网络连接服务。

网络能力服务包括RNIS、LBS定位、带宽管理等能力;应用使能服务包括APP管理,以及部署第三方APP的能力;网络连接能力是指MEC平台上可以部署其他无线类网元,例如RAN侧的CU、核心网的UPF等均可以下沉到MEC平台部署。

中兴通讯MEC应用案例

中兴通讯MEC产品已经在中国移动、中国联通、中国电信、比利时Telenet等多家运营商进行商用或者实验局测试,提供室内定位、本地分流、视频缓存、视频加速、视频直播等服务。

中国移动、中国电信等运营商联合中兴通讯在多个商业大厦部署了MEC,通过其QCell定位功能推出新业务,探索新的收益增长点。

上海太茂广场智慧商业方案

2017年,中兴通讯联合中国移动在北京昌平首开华联、北京丰台万达广场、珠海心海广场,联合中国电信在上海太茂广场等多个大型商场中部署了基于QCell和MEC的定位服务。

以上海太茂广场为例,运营商在7个楼层配置12个小区,共部署135套QCell,BBU接入MEC服务器,向MEC服务器上报用户位置信息,MEC可以提供5米精度的室内定位,可以按照不同商铺、商场各楼层进行人流统计,提供热力图分析,为商场进行目标客户分析、应急措施部署提供依据。运营商还可开放接口至第三方应用,提供导航、服务推送、人流量统计等服务,实现价值增值。

长沙中南大学智慧校园方案

2017年,中兴通讯联合中国移动在湖南长沙中南大学部署MEC,提供本地缓存服务。

长沙中南大学升华公寓属于高价值用户区域,区域流量存在爆发性增长,导致高时延、拥塞等问题。中兴通讯在升华公寓5栋机房近BBU侧部署MEC,提供本地分流和本地缓存服务。中兴通讯MEC支持主流业务缓存,包括HTTP Web类、HTTP下载类、在线视频类、移动APP下载类等。部署MEC缓存业务后,用户下载时延缩短30%~50%,下载速率提升35%以上。运营商在提升用户体验的同时,进一步降低了建网成本,节省传输资源10%~15%。

2018年2月在GTI年度颁奖典礼上,中兴通讯凭借QCell+MEC(室内覆盖与精确定位)方案斩获2017年度“移动业务应用创新奖”,这是对于中兴通讯在QCell+MEC方案创新和推广部署上突出成绩的认可。


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