边缘计算中的网络建设需求分析
来源:用户上传
作者:李昳
摘 要：文章系统介绍了移动边缘计算关键技术，详细分析了MEC网络平台架构及功能，对于典型与应用场景中的数据分流业务进行了论述和介绍。在5G网络应用中，MEC技术通过为移动网边缘，无线接入网提供IT服务，同时提供强大的云计算能力，满足了本地化业务、近距离部署的功能要求，极大地提高了用户体验。
关键词：5G网络;移动边缘计算;关键技术;典型场景;数据分流
随着2019年5G元年的开启，智能生活、学习、娱乐终端、智能物联网终端、云计算、海量数据中心业务应用（在线娱乐、在线教育）、内容分发网络（Content Delivery Network，CDN）、软件定义网络（Software Defined Network，SDN）等新业务快速增长的巨大业务需求下，如何有效解决低时延、高负荷、高带宽位置感知、信息感知等业务需求，成为5G时代移动互联解决问题关键的方向。2014年9月，欧洲电信标准化协会首次提出了移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）概念并组建了研究小组，针对MEC框架、技术服务要求和场景、参考架构、MEC平台功能构件（无线网络状态信息管理、数据分流、终端用户位置定位）等进行了研究和规范。MEC技术通过为移动网边缘，无线接入网提供IT服务，同时提供强大的云计算能力，满足了本地化业务、近距离部署的功能要求，极大地提高了用户体验。因此，MEC也成为5G网络关键技术之一[1]。基于在 LTE 网络模式条件下，对边缘终端计算能力的要求越来越高，尤其是对虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术、4K/8K超高清监控视频、游戏应用视频等带宽要求较高且内容难以承载的应用，还有对时延要求极小的车联网、增强现实（Augmented Reality，AR）等应用场景，都需要利用边缘终端计算来逐一实现。
1 5G网络中的MEC关键技术
1.1 MEC内容感知技术
基于LTE技术的移动网络商业模式以及资费相对单一，属于“哑管道”模式，缺乏业务及用户感知能力的把控。5G网络有效地解决了内容感知的问题，MEC充分利用本地网络资源，可以很好地对网络流量进行细化，实时分析其内容，有机地整合了网络业务、用户与数据间的关系。MEC通过对移动边缘的用户与业务识别，提供差异化用户服务体验，极大地提高了网络服务质量。MEC无线侧感知技术通过核心网或终端深度包解析（Deep Packet Inspection，DPI）用来应用层信息传递、关键字段匹配统一资源定位符（Uniform Resource Locator，URL）信息、超文本传输安全协议（Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer，HTTPS）数据加密等，实施本地化、分布化、近逼用户服务等策略，进一步优化了时延需求。
1.2 跨层优化与开放性网络服务
MEC靠近无线侧，对于底层无线物理信息和高层应用服务信息的获取更加便捷，对于传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）优化、视频优化等跨层优化业务更加具有优势，也是优化网络资源和提升网络性能的重要技术手段。由于海量视频数据应用与传输，数据带宽和数据流的处理要求更加流畅和快捷，利用无线侧MEC服务器，对无线信道带宽进行盲测，动態选择视频分辨率，引导视频传播质量的吞吐率，极大地提升了视频数据传播的稳定性和可靠性。另外，MEC技术对无线底层信息进行优化处理，及时跟踪、选择合理传输信道，很好地对TCP数据进行优化，很好地解决链路资源及丢包等问题，MEC还可以对RAN调度进行优化，满足不同用户对无线资源申请应用的问题。另外，5G网络更加深度融合第三方网络，实现无界性连接，对网络监控、网络基础服务、网络切片编排管理、反向能力、服务质量（Quality of Service，QoS）控制、网络信息处理和应用进行了更为有效的开放。同时不断引入云计算、海量数据中心业务应用，CDN，SDN，AR等新技术，网络服务能力更加开放。欧洲电信标准化协会（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）定义的MEC设备南向接口以及用于应用层的北向接口等标准化接口技术，是5G开放功能的有力支撑和有机组成部分[2]。
1.3 C/U分离和网络切片技术
5G及MEC另一个关键技术是解决如何进行流量计费和安全支付问题。通过实施C/U分离技术，很好地分离用户面和控制面，造成了用户面网关可以独立沉入移动边缘，对用户需求实施流量计费，确保了系统的安全性能。5G网络切片可以在物理网络基础设施上区分业务类型，从而形成端到端的逻辑子网络。MEC业务感知功能与5G网络切片技术相似度较大，但是两者区分流量目的、精细度和方式上有差别，如表1所示。
MEC对时延要求极为严格的业务类型提供支持，极大丰富了网络切片技术应用。
2 MEC网络平台架构与场景应用
2.1 MEC网络平台架构
MEC网络平台主要包括MEC平台基础设置层、MEC应用平台层、MEC应用层等3层结构。MEC技术通过对3G，4G等无线网络进行优化，增加了网元等结构，其业务本地化和近距离部署能力明显增强。在实际应用场景中，MEC平台可以概括为室内微基站场景和室外宏基站场景。考虑到MEC可以嵌入到宏基站以及微基站的覆盖范围以及服务w用户数，MEC应用平台需要以本地汇聚网关模式布置多业务应用，实现基站覆盖区域内多种业务的运营。
微基站具有一定的覆盖范围和服务用户数的功能要求， MEC网络平台主要为本地汇聚网关应用模式。多个业务应用可以同时部署在MEC网络平台上，支持基站覆盖区域内网关汇聚、用户本地网关、用户和网络大数据分析、开放第三方应用等多种业务运营。在室外宏基站场景应用中，考虑到基站的计算与数据储存需求，MEC平台功能可以直接嵌入宏基站中，用来满足网络时延、网络利用率、无线网络上下文信息获取和垂直业务应用的建设需求。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15177253.htm
