實現5G願景的重大利器:MEC(多接入邊緣計算)

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5G時代的來臨,目前對5G網絡的認知,網速快到極致是關注的焦點,但對於5G的更多能力願景,目前涉及還較少。

但5G時代,移動通信從最初的人與人之間的通信開始轉向人與物的通信,直至物與物之間的通信。AR/VR、物聯網、工業自動化、無人駕駛等業務被大量引入,帶來了高帶寬、低時延以及大聯接的網絡需求。新業務對帶寬、時延、安全性等方面的需求越來越苛刻,傳統雲計算的集中部署方式已經無法滿足業務需求。

我們看一下,下面這張能體現5G能力願景的“5G之花”。

實現5G願景的重大利器:MEC(多接入邊緣計算)

我們可以看到,5G願景的關鍵能力需求,幾乎是追求極致,以至於很多業內人員都一直存在著一個疑問:這樣苛刻的5G關鍵能力,是否真的能實現?

例如1毫秒的端到端的時延關鍵能力,如何去實現?當然,首先對於5G的時延,其實很多人是有不少誤解的,最大的誤解就是不分場景要求都要達到1毫秒這樣的關鍵指標。例如你從北京去遠程操作洛杉磯的機器,需要經過無線接入、傳輸承載、網關等,怎麼可能達到1毫秒的時延呢?顯然,這並不可能。

但換個場景,在富士康的廠區內,機器人在進行自動化生產,使用5G網絡定製低時延切片,這個1毫秒的端到端時延,就能實現,而其中的利器,就是我今天要介紹的MEC。

  • 什麼是MEC?

在介紹MEC之前,為了避免技術的枯燥,我先舉個通俗的例子。

我現在有三個快遞要發,重慶->遼寧,重慶->重慶另外一個區,重慶->重慶1km的一個地址。

第一個:從重慶發到北京集散中心,再發往遼寧,逐級到快遞點,這個應該沒問題;

第二個和第三個:如果我們按第一個的方式,從重慶發到北京集散中心,識別目的地是重慶,再發往重慶,逐級到快遞點。你一定會覺得簡直瘋了,為什麼不直接在重慶市內調度完成,第三種情況,甚至發貨和收貨都在一個快遞點覆蓋,在一個快遞點內就能處理好。

但現實很殘酷,快遞和物流都懂的道理,在技術驅動的通信領域,5G之前的網絡,包括當前的5G非獨立組網,卻還是用這樣的方式來處理的。都基本上是按照:接入網->承載網->核心網的處理模式,最後再由核心網決定怎麼去調度和處理。但最終需要到達的終端,可能就在同一個基站下面,但沒辦法,在4G網絡中,它還是得上報到核心網去處理再回來,能不能將處理能力直接下沉呢?

4G和以前的網絡由於架構的原因,已無法實現,而5G由於控制面和用戶面的分離,讓它成為現實。MEC就是來解決這個問題,就是將終端的業務需求,就近調用計算能力解決,而不是層層往上報一直到核心計算中心,再下發處理。

多接入邊緣計算MEC(Multi-Access Edge Computing)技術的概念最早提出於2009年卡內基梅隆大學所研發的cloudlet計算平臺。2014年,歐洲電信標準協會(ETSI)正式定義了MEC的基本概念併成立了MEC規範工作組,開始啟動相關標準化工作。2016年,ETSI將此概念擴展為多接入邊緣計算,並將移動蜂窩網絡中的邊緣計算應用推廣至其他無線接入網絡(如Wi-Fi)。在ETSI的推動下,包括3GPP及中國通信標準化協會(CCSA)在內的其他國際及中國標準化組織也相繼啟動了相關工作。目前,MEC已經發展演進為5G移動通信系統的重要技術之一。

下面是某省的MEC組網圖:

實現5G願景的重大利器:MEC(多接入邊緣計算)

我們可以看到,MEC可以直接下沉到智慧工業園區,而園區內的終端,可以說,99%以上的交互,都是與園區其它終端,直接MEC處理,不僅讓低時延、高密度、高帶寬等容易實現,由於節省了承載網、核心網的介入,更大大節省了網絡資源。

  • MEC架構

MEC的優勢非常明顯,但要實現卻並不簡單。我們看一下MEC的整體架構,如下圖所示:

總體上,MEC基本架構可以劃分以下幾層

  • 基礎設施層,包括各種類型的服務器,如以計算能力為主的計算型服務器、存儲為主的存儲型服務器以及硬件加速卡之類,滿足AI推理、圖形圖像渲染、網絡高速轉發等需求。
  • 虛擬化層,為上層各種能力服務以及APP應用提供虛擬化平臺資源及管理,包括虛機和容器兩種類型,滿足不同應用共享統一的基礎設施。

  • 網絡及業務能力層,網絡能力包括本地分流,還有NAT、虛擬防火牆VFW、DNS、業務負載均衡LB等組網基本服務能力,同時還提供無線網絡信息服務RNIS、帶寬管理、業務路由規則、無線室內定位等服務。這些服務通過網絡能力開放框架,以API接口方式來提供服務。邊緣服務能力層採用微服務化框架設計,隨著後續業務需求的變化,可以引入新的能力,如AI能力、大數據能力等來豐富完善MEC的能力層。
  • MEC管理層,提供MEC服務門戶、業務編排管理、業務策略管理、FCAPS管理、生命週期管理和虛擬資源管理等。
  • 應用層,如視頻監控、AR/VR視頻、園區等各種第三方應用APP。

在MEC行業應用落地方面,廠商投入了巨大的研發力量,成績也非常喜人,特別是中國的廠商。我們瞭解到,10月16日,在荷蘭海牙舉辦的SDN/NFV全球大會上,

中興通訊Common Edge解決方案榮獲“5G Excellence”大獎,這是本次大會上唯一一個5G最佳產品和解決方案大獎

實現5G願景的重大利器:MEC(多接入邊緣計算)

Common Edge解決方案打破傳統封閉電信網絡架構,將邊緣網絡基礎設施和硬件加速能力、邊緣網絡分流能力和無線網絡感知能力開放給第三方應用,充分發掘無線網絡的內在能力,加速垂直行業業務創新,進一步減少用戶業務交互的端到端時延,更好地提升用戶業務體驗。

  • MEC的商業前景展望

MEC將是5G的重大利器,其商業前景也非常廣闊。

1、 提升運營商的垂直領域應用的業務能力

當前,運營商資費和商業模式都較為單一,雖然普通用戶流量使用上升,但ARPU值持續下降,但對於一些對實時性要求高且高價值的垂直領域業務,如工業控制,卻無法獲得優先保障。

MEC邊緣計算作為一種網絡架構和商用模式的創新,是5G網絡服務垂直行業的利器。MEC邊緣計算是運營商提升網絡價值的契機,將推動產業鏈價值重構。MEC邊緣計算的網絡連接是關鍵抓手,計算力是有效保障,網絡能力及開放是推進引擎。運營商可以通過部署MEC平臺,發揮5G網絡優勢,充分挖掘無線網絡能力,為行業數字化轉型賦能,為未來創造更多網絡價值提供無限可能。MEC將助力運營商實現網絡從接入管道向信息化服務使能平臺的跨越。

2、 節省5G的投資

相比於以往的移動通信系統,5G加入了MEC,在部署中能節省大量的投資。基於5G核心網的C/U分離式架構,用戶面功能UPF(user plane function)需要下沉到網絡邊緣部署,以減少傳輸時延,實現數據流量的本地分流。控制面功能網元如SMF(session management function)則在中心DC集中部署,便於統一控制部署在MEC的UPF,統一配置和下發分流策略。

而正是因為數據流量的本地分流,大大減少了在承載網和核心網上的壓力,使運營商在這方面可以節省很多投資,同時,由於MEC邊緣雲硬件普遍採用x86通用服務器,也使網絡投資進一步降低。

3、 開放能力誕生更多的商業機會

隨著邊緣雲生態圈的發展,垂直行業對邊緣雲能力開放的需求越來越強烈。邊緣雲能力開放成為MEC運維的一個重要關鍵點。一方面,向第三方應用開放平臺資源、邊緣網絡能力和特色功能,方便第三方應用可根據其業務需求,獲得差異化的網絡服務,按需使用和計費,提高用戶業務使用滿意度。 另一方面,向第三方提供 APP 生命週期管理、產品管理、訂閱關係管理、API調用的統計及結算,可以使第三方擁有靈活自主運營權限和能力,進一步構造開放的邊緣計算應用運營生態。

這是個巨大的應用機會,有能力的廠商都能接入MEC開放平臺,為垂直行業應用定製化、差異化的服務,從而獲得巨大的商機。

當然,MEC的商業前景絕非止於上面幾種,運營商和廠商也都在努力探索。例如中興通訊就再積極推動MEC行業應用場景的落地,目前已探索出“1+4”的場景模式。

  • “1”是指MEP平臺提供的運營商無線類業務,如高精度室內定位、無線網絡信息服務能力、視頻TCP加速服務等無線類基本應用。
  • “4”則是指包括大視頻、智能製造、智能電網、車聯網在內的四大行業應用領域,MEP平臺為5G行業應用創新提供業務使能。

據瞭解,MEC的“1+4”場景模式,中興通訊已有完整的解決方案,會適時發佈,將極大的推動5G的商業應用。

  • MEC的生態和願景

毫無疑問,MEC是實現5G願景的重大利器。一種新興技術和生態的誕生與興起,需要背後商業模式的強有力支撐。面向未來,業界對邊緣業務平臺的各種應用場景有著無限的憧憬與期待。美好的願望要變成現實,也需要整個產業鏈的共同努力。

雖然目前邊緣計算的商業模式還在探索過程中,但在產業鏈的共同推進努力下,後續不僅會湧現大量“節流”型的邊緣應用,也會有海量的“開源”型業務誕生,實現設備商、運營商、業務商三贏的格局。


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