移動(dòng)通信的飛速發(fā)展促進(jìn)了各種新型業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，除了傳統(tǒng)的移動(dòng)寬帶、物聯(lián)網(wǎng)之外，移動(dòng)通信催生了許多新的應(yīng)用領(lǐng)域如AR/VR、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、IOT等，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、時(shí)延等性能也提出了更高的需求，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷進(jìn)一步加重。
為了有效滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展所需的高帶寬、低時(shí)延的要求并減輕網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（European Telecommunication Standard Institute, ETSI）于2014年提出了MEC(Mobile Edge Computing,移動(dòng)邊緣計(jì)算)，基于5G演進(jìn)架構(gòu)，將基站與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合的一種技術(shù)。NGMN和3GPP等研究機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化組織在研究下一代移動(dòng)通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)也都考慮了MEC，NGMN將相關(guān)概念命名為“智能邊緣節(jié)點(diǎn)”，3GPP在RAN3和SA2子組中都有MEC相關(guān)立項(xiàng)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化組織CCSA也有“面向服務(wù)的無(wú)線接入網(wǎng)（SoRAN）”的課題研究。
移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）作為4.5G /5G網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)演進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)，可滿足系統(tǒng)對(duì)于吞吐量、時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)可伸縮性和智能化等多方面要求。依托于MEC，運(yùn)營(yíng)商可將傳統(tǒng)外部應(yīng)用拉入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，使得內(nèi)容和服務(wù)更貼近用戶，提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)速率、降低時(shí)延并提升連接可靠性，從而改善用戶體驗(yàn)，開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)邊緣的更多價(jià)值。
MEC概念和關(guān)鍵技術(shù)ETSI定義MEC為通過(guò)在無(wú)線接入側(cè)部署通用服務(wù)器，為移動(dòng)網(wǎng)邊緣提供IT和云計(jì)算的能力，強(qiáng)調(diào)靠近用戶。MEC使得傳統(tǒng)無(wú)線接入網(wǎng)具備了業(yè)務(wù)本地化和近距離部署的條件，從而提供了高帶寬、低時(shí)延的傳輸能力，同時(shí)業(yè)務(wù)面下沉形成本地化部署，可以有效降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)回傳帶寬的要求和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。
另一方面，MEC把無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)兩者有效融合在一起，并在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加計(jì)算、存儲(chǔ)、處理等功能，構(gòu)建了開(kāi)放式平臺(tái)以植入應(yīng)用，并通過(guò)無(wú)線API開(kāi)放無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)服務(wù)器之間的信息交互，對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)進(jìn)行融合，將傳統(tǒng)的無(wú)線基站升級(jí)為智能化基站。面向業(yè)務(wù)層面（物聯(lián)網(wǎng)、視頻、醫(yī)療、零售等），移動(dòng)邊緣計(jì)算可向行業(yè)提供定制化、差異化服務(wù)，進(jìn)而提升網(wǎng)絡(luò)利用效率和增值價(jià)值。
MEC服務(wù)器主要包括3層邏輯實(shí)體：
1、MEC平臺(tái)基礎(chǔ)層，基于NFV的硬件資源和虛擬化層架構(gòu)，提供底層硬件的計(jì)算、存儲(chǔ)、控制功能和硬件虛擬化組件（包括基于OpenStack的虛擬操作系統(tǒng)、KVM等），完成虛擬化的計(jì)算處理、緩存、虛擬交換及相應(yīng)的管理功能。
2、MEC功能組件，承載業(yè)務(wù)的對(duì)外接口適配功能，通過(guò)API完成和基站及上層應(yīng)用層之間的接口協(xié)議封裝，提供流量旁路、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息、VM通信服務(wù)、應(yīng)用與服務(wù)注冊(cè)等能力，具備相應(yīng)的底層數(shù)據(jù)包解析、內(nèi)容路由選擇、上層應(yīng)用注冊(cè)管理、無(wú)線信息交互等基礎(chǔ)功能，相應(yīng)的API采用網(wǎng)管SNMP，通過(guò)Get/Set Request/Set Response消息實(shí)例完成參數(shù)及信息交互。
3、MEC應(yīng)用層，基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化VM應(yīng)用架構(gòu)，將MEC功能組件進(jìn)一步組合封裝成虛擬的應(yīng)用（本地分流、無(wú)線緩存、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、業(yè)務(wù)優(yōu)化、定位等應(yīng)用），并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口開(kāi)放給第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用或軟件開(kāi)發(fā)商，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能力開(kāi)放與調(diào)用。
MEC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基于4G EPC架構(gòu)MEC方案
4G網(wǎng)絡(luò)中部署MEC主要有兩種方案：將MEC服務(wù)器部署在無(wú)線（RAN）側(cè)，將MEC服務(wù)器部署在核心網(wǎng)（CN）側(cè)（如圖1 和圖2）。
方案1：MEC 服務(wù)器部署在RAN側(cè)
MEC 服務(wù)器部署在多個(gè)eNodeB的匯聚節(jié)點(diǎn)之后（比較常見(jiàn)的部署方式），或者單個(gè)eNodeB之后（針對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域，例如校園、大型購(gòu)物中心等）。這種架構(gòu)方案的優(yōu)勢(shì)在于更方便通過(guò)監(jiān)聽(tīng)、解析S1接口的信令來(lái)獲取基站側(cè)無(wú)線相關(guān)信息，但計(jì)費(fèi)和合法監(jiān)聽(tīng)等安全問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。
MEC 服務(wù)器可以為單獨(dú)網(wǎng)元，也可以把MEC的功能集成在Hub Node或eNodeB內(nèi)。若MEC 服務(wù)器為單獨(dú)網(wǎng)元，則可以與Hub Node及eNodeB為異廠家設(shè)備。4G MEC 服務(wù)器如果是基于NFV虛擬化平臺(tái)，可與基站、核心網(wǎng)共用統(tǒng)一的硬件資源平臺(tái)，平滑過(guò)渡到5G網(wǎng)絡(luò)中。
圖1 MEC部署在基站匯聚節(jié)點(diǎn)后圖2 MEC部署在單個(gè)基站后方案2：MEC 部署在CN側(cè)
MEC 服務(wù)器部署在核心網(wǎng)P-GW之后（或與P-GW集成在一起），可以解決方案1中的計(jì)費(fèi)和安全等問(wèn)題。存在的問(wèn)題是MEC 服務(wù)器的位置離用戶較遠(yuǎn)，時(shí)延較大，且占用核心網(wǎng)資源。其中也有兩種實(shí)現(xiàn)方案。
1、不改變現(xiàn)有EPC架構(gòu)，MEC 服務(wù)器與P-GW部署在一起。UE發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)eNodeB、Hub Node、S-GW、P-GW+MEC 服務(wù)器，然后到公網(wǎng)Internet。該部署方式不存在計(jì)費(fèi)、安全等問(wèn)題（如圖3）。
圖3 MEC與P-GW部署在一起2、改變現(xiàn)有EPC架構(gòu)，MEC 服務(wù)器與D-GW部署在一起，原P-GW拆分為P1-GW和P2-WG（即D-GW），其中P1-GW駐留在原位置，D-GW下移（可以到RAN側(cè)，也可以到CN邊緣）。D-GW具備計(jì)費(fèi)、監(jiān)聽(tīng)、鑒權(quán)等功能。MEC 服務(wù)器與D-GW可以集成在一起，也可以作為單獨(dú)網(wǎng)元部署在D-GW之后。P1-GW與D-GW之間為私有接口，需同一廠家設(shè)備（如圖4）。
圖4 MEC與D-GW部署在一起基于5G架構(gòu)MEC方案基于5G的MEC方案通常來(lái)說(shuō)有兩種方式，一種是MEC 服務(wù)器部署在GW-UP處，另一種是MEC 服務(wù)器部署在基站之后。
圖5 5G架構(gòu)的MEC方案1、MEC 服務(wù)器部署在GW-UP處
5G網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)C/U功能分離之后，U-Plane（對(duì)應(yīng)GW-UP）功能下移（可以下移到RAN側(cè)，也可以下移到CN的邊緣），C-Plane（對(duì)應(yīng)GW-CP）駐留在CN側(cè)。MEC 服務(wù)器部署在GW-UP處，相對(duì)于傳統(tǒng)公網(wǎng)方案，可為用戶提供低時(shí)延、高帶寬服務(wù)。
2、MEC 服務(wù)器部署在NodeB之后
MEC 服務(wù)器部署在NodeB之后（一個(gè)或多個(gè)NodeB），使數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更靠近用戶側(cè)。如圖5中藍(lán)色實(shí)線所示，UE發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)NodeB、MEC 服務(wù)器 2，然后到Internet（第三方內(nèi)容提供商服務(wù)器）。計(jì)費(fèi)和合法監(jiān)聽(tīng)等安全問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。
目前MEC的主要應(yīng)用包括本地內(nèi)容緩存、基于無(wú)線感知的業(yè)務(wù)優(yōu)化處理、本地內(nèi)容轉(zhuǎn)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放等，主要是應(yīng)用在時(shí)延敏感、實(shí)時(shí)性要求高、大數(shù)據(jù)量等場(chǎng)景，比如V2V、AR、企業(yè)、MCDN、室內(nèi)、IoT等，通過(guò)在基站側(cè)引入智能計(jì)算能力，運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供商的難題將有效緩解，業(yè)務(wù)體驗(yàn)更有保障，同時(shí)無(wú)線資源的管理更加智能和優(yōu)化，不同等級(jí)的服務(wù)都可以實(shí)現(xiàn)。
本地內(nèi)容緩存類應(yīng)用
MEC服務(wù)器與業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)接，獲取業(yè)務(wù)中的熱點(diǎn)內(nèi)容，包括視頻、圖片、文檔等并予以本地緩存。在業(yè)務(wù)進(jìn)行過(guò)程中，MEC服務(wù)器對(duì)基站側(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的深度包解析，如果終端申請(qǐng)的業(yè)務(wù)內(nèi)容已在本地緩存中，則直接將緩存內(nèi)容定向推送給終端。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR是一種利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的附加信息對(duì)使用者所看到的真實(shí)世界景象進(jìn)行增強(qiáng)或擴(kuò)展的技術(shù)。AR系統(tǒng)使用了不同研究領(lǐng)域的多種技術(shù)，包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)、人工智能技術(shù)、可佩戴移動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、生物工程學(xué)技術(shù)等。針對(duì)AR技術(shù)，MEC解決方案的技術(shù)手段主要有Cache（AR內(nèi)容）、視頻分析等。MEC服務(wù)器緩存需要推送的AR音視頻內(nèi)容，基于定位技術(shù)和地理位置信息一一對(duì)應(yīng)。根據(jù)終端發(fā)起的應(yīng)用請(qǐng)求，MEC服務(wù)器通過(guò)深度包解析判斷應(yīng)用內(nèi)容，結(jié)合位置信息確定推送AR內(nèi)容并發(fā)送給用戶。MEC解決方案一方面通過(guò)內(nèi)容本地化降低了內(nèi)容時(shí)延，提升用戶體驗(yàn)；另一方面基于位置，大大增強(qiáng)了AR的應(yīng)用效果和價(jià)值。
業(yè)務(wù)處理與優(yōu)化類應(yīng)用
業(yè)務(wù)優(yōu)化通過(guò)靠近無(wú)線側(cè)的MEC服務(wù)器，可以對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，基于獲得的網(wǎng)絡(luò)情況對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的快速優(yōu)化，選擇合適的業(yè)務(wù)速率、內(nèi)容分發(fā)機(jī)制、擁塞控制策略等。
業(yè)務(wù)優(yōu)化處理的典型應(yīng)用是視頻監(jiān)控。當(dāng)前的視頻監(jiān)控所采用的兩種典型的數(shù)據(jù)處理方式主要有兩種。
1. 在攝像頭處理——缺點(diǎn)：要求每個(gè)攝像頭都具備視頻分析功能，會(huì)大大提高成本。
2. 在服務(wù)器處理——缺點(diǎn)：需要將大量的視頻數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器，增加核心網(wǎng)負(fù)擔(dān)且延遲較大。
使用具有較高計(jì)算能力的MEC 服務(wù)器來(lái)處理，不僅降低攝像頭的成本，而且也不會(huì)對(duì)核心網(wǎng)造成負(fù)擔(dān)且延遲較低，監(jiān)控設(shè)備的視頻數(shù)據(jù)可以借助本地分流解決方案直接傳遞到數(shù)據(jù)中心，提升視頻監(jiān)控部署的便利性，監(jiān)控?cái)z像頭獲取的視頻可以在本地進(jìn)行分析，基于實(shí)時(shí)事件監(jiān)測(cè)來(lái)進(jìn)行更高級(jí)的決策判決。連接到網(wǎng)絡(luò)的攝像頭可以提供更強(qiáng)的靈活性和更低的時(shí)延，攝像頭的業(yè)務(wù)保持穩(wěn)定并私有化，具有更低的時(shí)延并緩解回傳壓力。
本地分流類應(yīng)用
用戶可以通過(guò)MEC平臺(tái)直接訪問(wèn)本地網(wǎng)絡(luò)，本地業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流無(wú)需經(jīng)過(guò)核心網(wǎng)，直接由MEC平臺(tái)分流至本地網(wǎng)絡(luò)。本地業(yè)務(wù)分流可以降低回傳帶寬消耗和業(yè)務(wù)訪問(wèn)時(shí)延，提升業(yè)務(wù)體驗(yàn)。
在視頻直播中，熱點(diǎn)區(qū)域的視頻直播類業(yè)務(wù)，包括賽車場(chǎng)、球場(chǎng)的多個(gè)角度的視頻直播以及熱點(diǎn)區(qū)域?qū)崟r(shí)路況視頻轉(zhuǎn)發(fā)，用戶可以隨意選擇觀看各個(gè)角度的直播高清視頻，此類業(yè)務(wù)如果采用經(jīng)過(guò)核心網(wǎng)的傳統(tǒng)解決方案，可能時(shí)延較高，遠(yuǎn)不能滿足用戶實(shí)時(shí)性需求。熱點(diǎn)區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)視頻業(yè)務(wù)流不經(jīng)過(guò)核心網(wǎng)，直接由MEC平臺(tái)分流至本地網(wǎng)絡(luò)，用戶可以通過(guò)MEC平臺(tái)直接訪問(wèn)本地網(wǎng)絡(luò)。可以降低回傳帶寬消耗和業(yè)務(wù)訪問(wèn)時(shí)延，提升業(yè)務(wù)體驗(yàn)，有效減輕核心網(wǎng)負(fù)擔(dān)。
本地分流類業(yè)務(wù)另一個(gè)典型應(yīng)用是企業(yè)解決方案。企業(yè)用戶訪問(wèn)公司內(nèi)網(wǎng)（包括內(nèi)部網(wǎng)站、論壇、FTP業(yè)務(wù)等），處理內(nèi)網(wǎng)郵件、內(nèi)部IM通訊等，免費(fèi)訪問(wèn)且業(yè)務(wù)體驗(yàn)更佳。在企業(yè)內(nèi)部署網(wǎng)絡(luò)需要與物業(yè)所有者之間進(jìn)行協(xié)商。MEC解決方案把服務(wù)器和企業(yè)網(wǎng)打通，通過(guò)深度包解析識(shí)別本地和非本地業(yè)務(wù)，從而保持企業(yè)業(yè)務(wù)本地化，本地業(yè)務(wù)不會(huì)傳送到EPC也就不會(huì)收費(fèi)，非本地業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)至核心網(wǎng)。一方面避免了路由迂回，降低了用戶訪問(wèn)時(shí)延，緩解網(wǎng)絡(luò)壓力；另一方面強(qiáng)化了本地內(nèi)容的安全性，可開(kāi)展相關(guān)增值服務(wù)。
網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放類應(yīng)用
通過(guò)MEC平臺(tái)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以面向第三方提供網(wǎng)絡(luò)資源和能力，將網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)、QoS控制、定位、大數(shù)據(jù)分析等能力對(duì)外開(kāi)放，充分挖掘網(wǎng)絡(luò)潛力，與合作伙伴互惠共贏。
網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放類業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用是智慧商場(chǎng)。商場(chǎng)的業(yè)務(wù)主要關(guān)注盈利模式，通過(guò)對(duì)用戶的實(shí)時(shí)定位，進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航及周邊商鋪查詢，車庫(kù)輔助智能找車等，以及與用戶位置或消費(fèi)區(qū)域相關(guān)的廣告、優(yōu)惠券等信息進(jìn)行推送，或者基于對(duì)用戶的行為數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營(yíng)銷。為了給用戶提供更好的服務(wù)，MEC服務(wù)器可以位于商場(chǎng)內(nèi)，離用戶較近，便于分析用戶位置以及給用戶提供本地的個(gè)性化服務(wù)。顧客進(jìn)入商場(chǎng)時(shí)，先對(duì)用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，使用戶了解最新產(chǎn)品信息，商家視頻等。同時(shí)，商場(chǎng)可以根據(jù)用戶的定位信息插入高相關(guān)度和本地化廣告，提供手機(jī)上免費(fèi)觀看的電影和優(yōu)惠券。
總結(jié)MEC屬于一個(gè)新興的技術(shù)與市場(chǎng)，有很多還未開(kāi)發(fā)的商業(yè)模式等待各個(gè)廠家共同創(chuàng)新、創(chuàng)造。根據(jù)Gartner的報(bào)告，到2020年全球連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備將達(dá)到約208億臺(tái)，移動(dòng)端應(yīng)用將迫切需要一個(gè)更有競(jìng)爭(zhēng)力、可擴(kuò)展，同時(shí)又安全和智能的接入網(wǎng)。MEC將會(huì)提供一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)解決未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的延遲、擁塞和容量等問(wèn)題。
在5G時(shí)代，MEC的應(yīng)用將伸展至交通運(yùn)輸系統(tǒng)、智能駕駛、實(shí)時(shí)觸覺(jué)控制、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。同時(shí)，新的MEC行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和MEC平臺(tái)的部署，也將提供一種新型的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)和價(jià)值鏈，為運(yùn)營(yíng)商、廠家、OTT和第三方公司帶來(lái)新的營(yíng)運(yùn)模式，基于MEC的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)應(yīng)用的無(wú)縫結(jié)合，將為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和服務(wù)的創(chuàng)新帶來(lái)無(wú)限可能。
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