呂華章 陳 丹 范 斌 王友祥 烏云霄

(中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院無線技術(shù)部 北京 100048) (lvhz7@chinaunicom.cn)

5G網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能等技術(shù)深度融合，將連接人和萬物，成為各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施.5G包括三大應(yīng)用場景：增強(qiáng)移動寬帶(enhance mobile broadband, eMBB)、海量機(jī)器類通信(massive machine type of communication, mMTC)和超可靠低時(shí)延通信(ultra high reliability low delay communication, uRLLC).其中，eMBB聚焦對帶寬有極高需求的業(yè)務(wù)，例如超高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality, VR)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(augmented reality， AR)等，滿足人們對于數(shù)字化生活的需求；mMTC聚焦對連接密度要求較高的業(yè)務(wù)，例如智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居等，滿足人們對于數(shù)字化社會的需求；uRLLC聚焦對時(shí)延極其敏感的業(yè)務(wù)，例如自動駕駛、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等，滿足人們對于數(shù)字化工業(yè)的需求.其中一些諸如自動駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療、AR/VR等應(yīng)用，對時(shí)延的要求均達(dá)到了毫秒級.而根據(jù)思科全球云指數(shù)的預(yù)估，到2019年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的45%將在網(wǎng)絡(luò)邊緣存儲、處理、分析，而全球數(shù)據(jù)中心總數(shù)據(jù)流量預(yù)計(jì)將達(dá)到10.4澤字節(jié)(zettabyte,ZB)(1 ZB=270B).國際數(shù)據(jù)中心(International Data Corporation, IDC)最新統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，到2020年將有超過500億的終端與設(shè)備聯(lián)網(wǎng)[1].

傳統(tǒng)的云計(jì)算模式，又稱為以云計(jì)算為核心的集中式數(shù)據(jù)處理，這種方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的云計(jì)算中心，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理和分析后的結(jié)果再傳輸回用戶端.這種云計(jì)算中心具有較強(qiáng)的計(jì)算和存儲能力，云計(jì)算的能力也呈逐年線性增長.但是面對未來在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)產(chǎn)生的如此爆炸式增長的海量數(shù)據(jù)，當(dāng)前傳統(tǒng)云計(jì)算模式將受到嚴(yán)重的挑戰(zhàn).首先，這些海量數(shù)據(jù)均需要通過運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)回傳，并經(jīng)過核心網(wǎng)處理，這對于當(dāng)前運(yùn)營商的傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)都是非常大的挑戰(zhàn).未來海量數(shù)據(jù)的傳輸需要很大的帶寬，以目前現(xiàn)網(wǎng)的能力進(jìn)行處理和傳輸極易造成擁塞；另一方面，海量數(shù)據(jù)的傳輸造成的時(shí)延也非常大，會極大的降低用戶體驗(yàn)感.另外，對于海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珕栴}、終端能耗問題，也是不可忽視的.運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)短期內(nèi)不會重新部署，因此，急需尋找一種更為合理的方式解決現(xiàn)有問題[2].

邊緣計(jì)算(edge computing， EC)是在靠近人、物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲、應(yīng)用核心能力的新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和開放平臺，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求.邊緣計(jì)算是一種近運(yùn)算的概念，將運(yùn)算更靠近數(shù)據(jù)源所在的本地區(qū)網(wǎng)內(nèi)運(yùn)算，盡可能地不用將數(shù)據(jù)回傳到云端，減少數(shù)據(jù)往返云端的等待時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)成本.邊緣計(jì)算將密集型計(jì)算任務(wù)遷移到附近的網(wǎng)絡(luò)邊緣服務(wù)器，降低核心網(wǎng)和傳輸網(wǎng)的擁塞與負(fù)擔(dān)，減緩網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，實(shí)現(xiàn)較低時(shí)延，帶來較高帶寬，提高萬物互聯(lián)時(shí)代數(shù)據(jù)處理效率，同時(shí)能夠快速響應(yīng)用戶請求并提升服務(wù)質(zhì)量.

邊緣計(jì)算通過開放網(wǎng)絡(luò)能力與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算平臺結(jié)合，使得第三方應(yīng)用部署到網(wǎng)絡(luò)邊緣，是從扁平到邊緣及面向5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的必然技術(shù)，同時(shí)也提供了一種新的生態(tài)系統(tǒng)和價(jià)值鏈.對于當(dāng)前火熱的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，特別是一些新興物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域：如自動駕駛、無人機(jī)、AR/VR、智慧城市等，這些嶄新的應(yīng)用非常強(qiáng)調(diào)對圖像、視頻的辨識和處理能力，或者對于網(wǎng)絡(luò)的低延時(shí)和高帶寬要求非常苛刻，幾乎要達(dá)到數(shù)十毫秒級別以內(nèi).傳統(tǒng)的回傳云端方式顯然已經(jīng)無法滿足這種時(shí)延和帶寬要求，而邊緣計(jì)算則可以取代其成為未來解決這些新業(yè)務(wù)的重要方案.

對于邊緣計(jì)算的美好前景與廣泛應(yīng)用，有關(guān)邊緣計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化工作也逐漸受到各大標(biāo)準(zhǔn)化組織的關(guān)注.歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(European Telecommunications Standards Institute， ETSI)在2015年最先發(fā)布的邊緣計(jì)算白皮書[3]，該白皮書的內(nèi)容涉及到邊緣計(jì)算的定義、場景應(yīng)用、平臺架構(gòu)、使能技術(shù)以及部署方案等諸多內(nèi)容.之后， ETSI正式啟動了邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化工作.截止到目前，ETSI已經(jīng)提出了包括：邊緣計(jì)算平臺架構(gòu)[4]、邊緣計(jì)算技術(shù)需求、邊緣計(jì)算應(yīng)用程序接口(application program interface， API)接口準(zhǔn)則[5-6]、邊緣計(jì)算應(yīng)用(application， APP)使能等多個(gè)內(nèi)容版本.目前，ETSI有關(guān)邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化工作的第1階段已經(jīng)結(jié)束，第2階段的任務(wù)已經(jīng)開展.

第三代合作伙伴計(jì)劃(3rd Generation Partnership Project， 3GPP)作為當(dāng)前最重要的、影響力最大的標(biāo)準(zhǔn)化組織，也將邊緣計(jì)算列入未來5G時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù).在3GPP系統(tǒng)化架構(gòu)(system architecture， SA)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中[7-8]，已經(jīng)將邊緣計(jì)算的需求作為重要設(shè)計(jì)因素.目前，3GPP已經(jīng)將未來基于控制面和用戶面分離(control and user plane separation， CUPS)的5G服務(wù)化架構(gòu)寫入標(biāo)準(zhǔn)[9]，同時(shí)給出了針對邊緣計(jì)算的流量疏導(dǎo)方案和業(yè)務(wù)連續(xù)性方案.由于3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化工作主要針對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，因此將更加注重邊緣計(jì)算平臺和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)這部分內(nèi)容，對于具體的業(yè)務(wù)場景則不會做出規(guī)定.

中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(China Communications Standards Association， CCSA)，目前也已經(jīng)接受了3家運(yùn)營商關(guān)于邊緣計(jì)算的立項(xiàng)和研究課題[10-12].主要研究邊緣計(jì)算的應(yīng)用場景、平臺架構(gòu)、API接口的定義等內(nèi)容.其中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組在2017年8月份新增有關(guān)邊緣計(jì)算在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用立項(xiàng)，邊緣計(jì)算涉及的應(yīng)用層面也擴(kuò)展到了工業(yè)中[13-14].

作為國內(nèi)3家運(yùn)營商之一，中國聯(lián)通積極參與邊緣計(jì)算的研究工作，布局邊緣云的建設(shè).中國聯(lián)通在2017年6月份發(fā)布了邊緣計(jì)算白皮書，定義了中國聯(lián)通對邊緣計(jì)算平臺的能力和應(yīng)用場景需求，給出了中國聯(lián)通4G網(wǎng)絡(luò)、5G網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的部署策略、建議和演進(jìn)規(guī)劃.同期，中國聯(lián)通在2017年上海通信展上，推出了梅賽德斯奔馳中心智慧場館邊緣計(jì)算試點(diǎn)，該試點(diǎn)主要解決了場館內(nèi)多路視頻調(diào)度和分發(fā)的實(shí)現(xiàn).場館內(nèi)的授權(quán)用戶可以快速地在多個(gè)直播鏡頭之間無縫切換，同時(shí)終端直播的時(shí)延很低，幾乎與現(xiàn)場直播同步.2017年11月16日中國國際高新技術(shù)成果交易會(簡稱高交會)在深圳會展中心拉開帷幕，中國聯(lián)通攜手HPE、星耀科技、INTEL，XJERA LABS，日輝趣停、NVIDIA，H3C匠心打造“邊緣云(edge-cloud， EC)+智能安防”商用部署解決方案，可實(shí)現(xiàn)表情識別、行為檢測、軌跡跟蹤、熱點(diǎn)管理、體態(tài)屬性識別等多種本地人工智能典型應(yīng)用.目前，中國聯(lián)通還同設(shè)備商、軟件開發(fā)商、芯片廠商一道，在多個(gè)重點(diǎn)城市部署邊緣計(jì)算試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)智慧校園、智慧場館、安防監(jiān)控等多個(gè)樣板網(wǎng)絡(luò)的建設(shè).未來，中國聯(lián)通不僅需要提升管道和連接能力，還需要與設(shè)備商、內(nèi)容提供商、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供商(over the top, OTT)、軟件開發(fā)商等密切合作，打破豎井模式，提供端到端應(yīng)用解決方案，增強(qiáng)用戶粘性，促進(jìn)整個(gè)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展.中國聯(lián)通已經(jīng)走在了邊緣計(jì)算發(fā)展的前線，未來將謀劃并布局未來5G邊緣云的建設(shè).

1 ETSI邊緣計(jì)算白皮書解讀

ETSI最先發(fā)布了邊緣計(jì)算白皮書：Mobile-Edge Computing-Introductory Technical White Paper.這篇白皮書的主要目的是介紹邊緣計(jì)算的概念和相關(guān)的關(guān)鍵市場驅(qū)動因素，并討論該技術(shù)所提供的業(yè)務(wù)、消費(fèi)者和技術(shù)價(jià)值/收益.白皮書討論了邊緣計(jì)算的促進(jìn)因素、需求和挑戰(zhàn)，以及未來邊緣計(jì)算的發(fā)展計(jì)劃和目標(biāo).本文嘗試給出了邊緣計(jì)算平臺的大致結(jié)構(gòu)圖，并對結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分進(jìn)行功能分析，為未來的邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化工作打下了基礎(chǔ).本文將對其中的關(guān)鍵性內(nèi)容進(jìn)行概括總結(jié)，同時(shí)也對白皮書中的部分內(nèi)容進(jìn)行解讀.

1.1 邊緣計(jì)算綜述

當(dāng)今智能終端成功的推廣和持續(xù)增長的流量，使得IT行業(yè)和電信行業(yè)正在不斷深刻地融合，這帶來了新的機(jī)遇，同時(shí)也能夠帶來部署在網(wǎng)絡(luò)端的能力.邊緣計(jì)算或多接入邊緣計(jì)算(multi-access edge computing， MEC)就是在無線接入網(wǎng)(radio access network，RAN)內(nèi)提供信息技術(shù)(information tech-nology， IT)和云計(jì)算的能力，并與移動端非常的靠近.因此，邊緣計(jì)算就是一種將云計(jì)算能力下沉到靠近用戶端的網(wǎng)絡(luò)邊緣的一種技術(shù).邊緣計(jì)算可以視為一個(gè)云服務(wù)器，在移動網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)運(yùn)行，同時(shí)執(zhí)行特定的任務(wù)，這些任務(wù)是不能在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中完成的.

邊緣計(jì)算的特點(diǎn)可以歸納為5個(gè)方面：

1) 本地化.邊緣的概念其實(shí)就是指本地化，所以邊緣計(jì)算平臺是可以獨(dú)立于剩余的網(wǎng)絡(luò)部分，這一平臺可以隨時(shí)獲取本地資源；

2) 鄰近.靠近源信息，邊緣計(jì)算由于靠近用戶端，對于捕捉一些關(guān)鍵信息很有幫助，這些信息可用于大數(shù)據(jù)分析，比如用戶流量的統(tǒng)計(jì)、用戶位置信息的跟蹤定位等等；

3) 低時(shí)延.邊緣服務(wù)在靠近端設(shè)備的地方運(yùn)行，由于不經(jīng)過核心網(wǎng)到達(dá)遠(yuǎn)端集中計(jì)算中心，因此很明顯地降低了時(shí)延.因此，提升了響應(yīng)間隔，提升用戶體驗(yàn)，還能夠最小化網(wǎng)絡(luò)的擁塞；

4) 位置感知.網(wǎng)絡(luò)邊緣也是無線網(wǎng)絡(luò)的一部分，本地服務(wù)可以利用低能級的信號來判定每個(gè)連接到網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備位置；

5) 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容信息.這里主要針對的是實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，比如：用戶端所處的無線環(huán)境、一些網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)信息等等，這些都可以被應(yīng)用程序和一些定制的服務(wù)所使用來提供上下文相關(guān)的服務(wù)，以此對網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)信息進(jìn)行有效掌握.

從業(yè)務(wù)和技術(shù)效益的角度來看，邊緣計(jì)算提供了新的生態(tài)系統(tǒng)和價(jià)值鏈，不論是運(yùn)營商、設(shè)備商還是軟件開發(fā)商等，所有各方均能夠參與其中，同時(shí)借助邊緣計(jì)算的新平臺，也可以發(fā)展全新的業(yè)務(wù)模型，從中獲益.

對于移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商而言：他們可以快速部署新的服務(wù)給用戶和企業(yè).在改進(jìn)用戶終端體驗(yàn)質(zhì)量(quality of experience， QoE)的同時(shí)，也能夠從創(chuàng)新業(yè)務(wù)中增加新的收益來源，適時(shí)地向用戶提供豐富的服務(wù)和全新的服務(wù)類別.另外從成本來講，就是減少對核心網(wǎng)數(shù)據(jù)量的負(fù)擔(dān)，同時(shí)降低了運(yùn)營商的運(yùn)營成本(與在核心網(wǎng)側(cè)相比).另外，運(yùn)營商購買了服務(wù)器和硬件資源，通過搭建邊緣計(jì)算平臺，還可以將邊緣計(jì)算平臺上的資源，提供給第三方進(jìn)行租用.通過對資源進(jìn)行收費(fèi)(比如存儲、帶寬、中央處理器等等)，從而獲得一定的經(jīng)濟(jì)利益.

而對于軟件和應(yīng)用程序開發(fā)商來說，他們可以針對不同的用戶群體，推出新服務(wù)和新的應(yīng)用程序來服務(wù)用戶.邊緣計(jì)算平臺的低時(shí)延、高帶寬特性，可以讓第三方開發(fā)商部署特定的更加針對于用戶端的業(yè)務(wù)，包括：定制的位置跟蹤業(yè)務(wù)、視頻優(yōu)化、游戲優(yōu)化、智能停車等.同時(shí)，開發(fā)商還能夠不斷地通過用戶端獲取大量的無線網(wǎng)絡(luò)條件以及統(tǒng)計(jì)信息，有助于他們對產(chǎn)品和業(yè)務(wù)不斷進(jìn)行快速而低成本的革新與升級.

1.2 邊緣計(jì)算的使能技術(shù)

邊緣計(jì)算的使能技術(shù)主要包括3個(gè)方面：云與虛擬化、大容量的服務(wù)器、啟用應(yīng)用程序和服務(wù)生態(tài)系統(tǒng).

1) 云與虛擬化.硬件和軟件的分離以及基于云的解決方案的實(shí)現(xiàn)，在過去的10年中改變了IT行業(yè).這種轉(zhuǎn)變通過使用監(jiān)管程序使得APP、軟件平臺與下層的硬件資源成功地解耦.在一個(gè)平臺上，我們可以部署多個(gè)虛擬機(jī)，讓他們以一定受控的、靈活的方式來共享硬件資源.云解決方案就是利用了這些技術(shù)，按需提供計(jì)算和存儲資源，在網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)部署方面更加具有靈活性.目前，云和虛擬化技術(shù)已經(jīng)被電信云和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(network function visualization， NFV)所利用.他們正在改變通信行業(yè)過去10年IT產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的方式，同時(shí)也是邊緣計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù).

2) 大容量服務(wù)器.從大方面講，指的就是硬件水平.由于邊緣計(jì)算就是將集中式的云計(jì)算搬移到了網(wǎng)絡(luò)邊緣處，所以邊緣計(jì)算對服務(wù)器性能的依賴仍然是不能忽視的.高容量的IT硬件可以促進(jìn)邊緣計(jì)算的商業(yè)成功.比如大容量的服務(wù)器，涵蓋幾乎涉及計(jì)算機(jī)部件的各個(gè)方面，比如大容量的存儲(從TB級機(jī)械硬盤到固態(tài)硬盤的轉(zhuǎn)變)、多核中央處理器(central processing unit，CPU)、圖形處理器(graphics processing unit， GPU)的使用、10Gbps/100Gbps交換機(jī)等等，這些可以保證服務(wù)器高效、穩(wěn)定的工作，因?yàn)槲磥碓诰W(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)的數(shù)據(jù)量可以達(dá)到ZB級別，這對服務(wù)器的硬件要求是非常大的.

3) 啟用應(yīng)用程序和服務(wù)生態(tài)系統(tǒng).如果說云和虛擬化技術(shù)以及對服務(wù)器性能的依賴都是邊緣計(jì)算的硬要求，那么要想讓整個(gè)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈更加繁榮，則需要軟件和應(yīng)用程序供應(yīng)商開發(fā)并引入市場創(chuàng)新和突破性的服務(wù)和應(yīng)用程序.畢竟邊緣計(jì)算只是一個(gè)部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣的面向用戶的平臺，任何功能的實(shí)現(xiàn)都離不開APP的開放和創(chuàng)新業(yè)務(wù)的部署.使用開放標(biāo)準(zhǔn)和API以及熟悉的編程模型、相關(guān)的工具鏈和軟件開發(fā)工具包是鼓勵和加快開發(fā)新前沿應(yīng)用程序或適應(yīng)現(xiàn)有應(yīng)用程序的關(guān)鍵支柱.

1.3 邊緣計(jì)算服務(wù)器的部署

目前，邊緣計(jì)算服務(wù)器均為獨(dú)立設(shè)備.白皮書中簡要地給出了邊緣計(jì)算的部署建議，如圖1所示.MEC服務(wù)器作為一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備可以部署在長期演進(jìn)(long term evolution， LTE)的基站側(cè)、可以部署在小區(qū)站點(diǎn)(可以是3G也可以是LTE)、也可以部署在無線網(wǎng)絡(luò)控制器(radio network controller， RNC)處，位置非常靈活.想要決定MEC服務(wù)器部署的具體位置，還需要根據(jù)具體的業(yè)務(wù)類型、業(yè)務(wù)場景來決定.

Fig. 1 Deployment scenarios of the Mobile-edge Computing server圖1 MEC服務(wù)器部署場景[3]

1.4 邊緣計(jì)算服務(wù)器架構(gòu)總覽

在白皮書中，對邊緣計(jì)算的架構(gòu)給出了一個(gè)大致的描繪，圖2中展示了平臺各部分的功能和組成情況.邊緣計(jì)算的關(guān)鍵就在于將IT服務(wù)器與RAN側(cè)的部分進(jìn)行整合，MEC服務(wù)器用于提供計(jì)算資源、存儲空間、連接以及相關(guān)無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)信息等等.在后續(xù)的ETSI的標(biāo)準(zhǔn)化介紹中，會有對平臺細(xì)節(jié)的詳細(xì)說明.

MEC服務(wù)器平臺主要由3部分組成：主機(jī)平臺、應(yīng)用平臺以及APP管理平臺.

1) MEC主機(jī)平臺主要是MEC的硬件資源與MEC虛擬層.硬件資源包括：CPU，GPU、硬盤(機(jī)械硬盤或固態(tài)硬盤)、交換機(jī)、網(wǎng)卡等.虛擬層對來自所有x86指令進(jìn)行截獲，執(zhí)行“仿真操作”.這種虛擬層就是介于硬件平臺和上層(即現(xiàn)在的操作系統(tǒng))之間的中間附加層，好處是有了監(jiān)管和仿真環(huán)境，壞處是帶來了性能上的損失.但是隨著計(jì)算虛擬化的進(jìn)一步普及，從物理機(jī)平臺遷移到虛擬化平臺之上是一個(gè)趨勢.

而MEC應(yīng)用平臺提供了托管應(yīng)用程序的功能，并由應(yīng)用程序的虛擬化管理器和應(yīng)用程序平臺服務(wù)組成.虛擬化管理通過提供基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)(infrastructure as a service， IaaS)設(shè)施，虛擬化管理器支持靈活、高效、多租戶、運(yùn)行和托管環(huán)境.IaaS控制器為應(yīng)用程序和平臺提供了一個(gè)安全和資源沙箱，虛擬設(shè)備應(yīng)用程序運(yùn)行在IaaS之上，并作為包裝-操作系統(tǒng)虛擬機(jī)(visual machine， VM)映像交付，允許實(shí)現(xiàn)完全自由的部署.

Fig. 2 MEC server platform overview 圖2 MEC服務(wù)器平臺總覽[3]

2) MEC應(yīng)用平臺為在MEC平臺上駐留的應(yīng)用程序(也稱托管在MEC服務(wù)器上的APP)提供一組中間件應(yīng)用程序服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，主要包括：

① 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù).主要分為通信類服務(wù)和服務(wù)注冊.MEC服務(wù)器中的應(yīng)用程序和服務(wù)之間的通信是根據(jù)面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)(service oriented architecture， SOA)的原則設(shè)計(jì)的.

② 無線網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)(radio network information services， RNIS).移動端計(jì)算允許云應(yīng)用程序服務(wù)與移動網(wǎng)絡(luò)元素一起托管，同時(shí)也有助于利用可用的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)和無線信息.MEC RNIS提供給授權(quán)的應(yīng)用程序低級無線電和網(wǎng)絡(luò)信息，包括：小區(qū)ID、移動端的位置信息、小區(qū)負(fù)載情況以及吞吐率等.未來的邊緣計(jì)算中，可提供的無線網(wǎng)絡(luò)信息將更為多樣化.

③ 流量卸載功能(traffic offload function， TOF).TOF服務(wù)可以將選定的、基于策略的、用戶數(shù)據(jù)流路由到被授權(quán)接收數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序中.流量卸載功能，簡而言之就是流量的分流，把一些屬于本地的或者面向網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)的流量，疏導(dǎo)并卸載到邊緣計(jì)算平臺，再做處理.

3) 對于MEC APP管理平臺，還提供了一個(gè)管理接口，用于運(yùn)營商來管理該平臺，同時(shí)對托管在MEC平臺上的APP和服務(wù)的生存周期、可操作性進(jìn)行管理.這種管理接口與APP本身無關(guān)，主要支持的功能有：對應(yīng)用平臺的管理配置、管理APP的生存周期、VM的操作與管理.

① 對應(yīng)用平臺的配置管理.應(yīng)用程序平臺的配置管理提供了一種打包應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)方法.它包括應(yīng)用程序的描述符以及與計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源和配置相關(guān)的VM級別的系統(tǒng)屬性.APP打包封裝的主要目的是為了解決多供應(yīng)商MEC平臺上的虛擬設(shè)備的可移植性和部署問題，并確保軟件的完整性保護(hù).

② APP生存周期.MEC應(yīng)用平臺管理接口，可以讓運(yùn)營商來管理APP的生存周期，包括APP的部署、APP的開始工作、結(jié)束工作以及解除部署等等.

③ 虛擬機(jī)的操作和管理.MEC應(yīng)用平臺管理接口支持虛擬機(jī)級別的故障管理和性能測量.虛擬機(jī)的性能對托管在其上的APP的工作影響非常大.

1.5 邊緣計(jì)算應(yīng)用場景綜述

在白皮書中，給出了未來邊緣計(jì)算可以應(yīng)用的場景.目前很多的應(yīng)用場景已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn).在此僅對視頻分析、內(nèi)容優(yōu)化以及定位技術(shù)場景進(jìn)行分析.

1) 定位技術(shù)

圖3展示了位置跟蹤的樣例.通過運(yùn)行在MEC平臺上的全球定位系統(tǒng)(global position system， GPS)或者第三方定位技術(shù)，獲取人或物體的位置.然后如有必要，在返回到核心網(wǎng)側(cè).這種布置在本地的定位功能，對于零售商、場館、球場、校園或者特定地區(qū)非常有效，首先位置反饋非常迅速，其次精度也得到了保證.

2) 視頻分析

圖4展示了視頻分析的示例.以監(jiān)控為例，目前攝像頭的使用非常廣泛，在停車場、交通要道、住宅小區(qū)、校園中基本都能實(shí)現(xiàn)無縫對接和無死角監(jiān)控.隨著部署的攝像頭數(shù)目的增加以及攝像頭所拍攝的視頻質(zhì)量的提升，監(jiān)控視頻的數(shù)據(jù)量也是逐漸提升.如果把如此龐大的視頻數(shù)據(jù)都回傳經(jīng)核心網(wǎng)至集中云平臺進(jìn)行視頻分析和處理，往返時(shí)延將非常大.而如果在攝像機(jī)內(nèi)部部署智能分析工具，則會因?yàn)閿z像頭自身設(shè)計(jì)尺寸等原因，很難部署這些功能.因此，比較好的解決辦法就是在本地MEC平臺部署視頻分析APP.某區(qū)域內(nèi)的攝像頭將其錄制的監(jiān)控視頻上傳至MEC平臺，經(jīng)過視頻分析處理后，獲得的結(jié)果可以隨時(shí)調(diào)取并回傳至核心網(wǎng).2017年11月深圳高交會上展示的中國聯(lián)通基于邊緣云的智能安防商用部署解決方案，就是將人工智能(artificial intelligence， AI)視頻分析功能部署在邊緣云，大幅度提升了結(jié)果處理和傳送的時(shí)間.

Fig. 3 Example of active device location tracking圖3 設(shè)備位置跟蹤示例[3]

Fig. 4 Example of video analytics圖4 視頻分析示例[3]

Fig. 5 Example of RAN-aware content optimization 圖5 基于RAN側(cè)感知的內(nèi)容優(yōu)化案例[3]

3) 內(nèi)容優(yōu)化與緩存

圖5中給出了基于RAN側(cè)感知的內(nèi)容優(yōu)化舉例.內(nèi)容優(yōu)化指的是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供的信息，比如小區(qū)ID、小區(qū)負(fù)載、鏈路質(zhì)量、數(shù)據(jù)吞吐率等，對內(nèi)容進(jìn)行動態(tài)的優(yōu)化，以提升QoE，網(wǎng)絡(luò)效率.而視頻緩存，則是在終端請求視頻播放時(shí)，該資源可能存在于本地MEC平臺，這樣再播放時(shí)就是從本地下載視頻資源，節(jié)省了帶寬和經(jīng)過核心網(wǎng)處理的時(shí)間.這種視頻緩存功能對于那些熱播電視劇、熱播電影以及最近的綜藝節(jié)目的播放與觀看，有很大的幫助.同時(shí)，該模型也比較適用于大學(xué)城、居民區(qū)或者熱點(diǎn)商圈這些人流密集、對視頻播放請求比較大的地區(qū).

2 邊緣計(jì)算在ETSI中的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

在ETSI GS MEC 003協(xié)議中，提出了基于NFV架構(gòu)的邊緣計(jì)算的參考架構(gòu).該參考架構(gòu)，可以讓托管在邊緣計(jì)算平臺上的APP高效并無縫地運(yùn)行在移動網(wǎng)中.對于架構(gòu)中的參考點(diǎn)與功能模塊，ETSI在該協(xié)議中也給出相應(yīng)的定義.注：目前ETSI已經(jīng)將移動邊緣計(jì)算改為多接入邊緣計(jì)算.

2.1 邊緣計(jì)算架構(gòu)

邊緣計(jì)算架構(gòu)主要可以分為3級：系統(tǒng)層、主機(jī)層、網(wǎng)絡(luò)層，如圖6所示.該參考架構(gòu)中展示了MEC的功能要素和每個(gè)功能要素之間的參考節(jié)點(diǎn).

2.2 移動邊緣主機(jī)

移動邊緣主機(jī)是一個(gè)包含移動邊緣平臺和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)體.

虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施可以提供計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源，這些能力可以用于移動邊緣APP的運(yùn)行.虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施包含一個(gè)數(shù)據(jù)平面，該平面可以執(zhí)行移動邊緣平臺收到的流量規(guī)則，并在APP、服務(wù)、域名服務(wù)器(domain name server， DNS)、3GPP網(wǎng)絡(luò)、本地網(wǎng)和外部網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行流量轉(zhuǎn)發(fā)和路由.

Fig. 6 Mobile edge computing framework圖6 移動邊緣計(jì)算架構(gòu)[4]

1) 移動邊緣平臺的主要功能有5項(xiàng)：

① 給APP提供環(huán)境，用于發(fā)現(xiàn)、通知、消費(fèi)和提供移動邊緣服務(wù).移動邊緣服務(wù)涵蓋的內(nèi)容非常龐大，但是總結(jié)起來主要包括：無線網(wǎng)絡(luò)信息的獲取、定位功能以及帶寬管理.

② 接收來自移動端平臺管理器、應(yīng)用程序或服務(wù)的流量規(guī)則，并相應(yīng)地指示數(shù)據(jù)平面執(zhí)行一些操作.同時(shí)，也可以將代表UE的令牌環(huán)轉(zhuǎn)換成流量規(guī)則中特點(diǎn)的IP地址.

③ 從移動邊緣平臺管理當(dāng)中獲取DNS記錄，同時(shí)配置相應(yīng)的DNS代理/服務(wù)器.

④ 提供移動端服務(wù)，可能包括的服務(wù)有：無線網(wǎng)絡(luò)信息獲取、相關(guān)的定位信息以及帶寬管理等等.

⑤ 提供對持久性存儲和時(shí)間信息的訪問.

2) 除了虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施和移動邊緣平臺以外，移動邊緣主機(jī)中還包括了移動邊緣APP.APP運(yùn)行在移動邊緣主機(jī)提供的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬機(jī)上，并提供移動邊緣服務(wù).APP可以同移動邊緣平臺之間交互，執(zhí)行相應(yīng)的APP生存周期相關(guān)操作的支持，包括：指示可用性、準(zhǔn)備用戶狀態(tài)的重定位等.

移動邊緣APP還有很多一系列的規(guī)則和需求，比如對資源、最大時(shí)延、所需服務(wù)等的要求.這些需求要被移動邊緣系統(tǒng)級管理所驗(yàn)證.APP可以由第三方廠商開發(fā)并提供，也可以是平臺提供方自身的APP.如果是第三方的APP，運(yùn)營在平臺的虛擬機(jī)上涉及到平臺能力開放和交互等問題.如圖7中展示了ETSI所定義的邊緣計(jì)算系統(tǒng)參考架構(gòu),其中，管理(management, mgmt)、需求(requests, reqts).

Fig. 7 Mobile edge system reference architecture圖7 移動邊緣系統(tǒng)參考架構(gòu)[4]

2.3 邊緣計(jì)算系統(tǒng)級管理

移動邊緣系統(tǒng)級管理部分主要包括3個(gè)功能模塊：移動邊緣編排器(mobile edge orchestrator， MEO)、運(yùn)營支撐系統(tǒng)(operation support system， OSS)以及用戶APP生存周期管理(lifecycle man-agement， LCM)代理.圖8中展示了這3個(gè)模塊.

Fig. 8 Mobile edge system level圖8 移動邊緣系統(tǒng)級[4]

1) 移動邊緣編排器

移動邊緣編排器是移動邊緣系統(tǒng)級管理的核心功能，主要負(fù)責(zé)5項(xiàng)功能：

① 基于部署的移動端主機(jī)，編排器能夠?qū)σ苿佣讼到y(tǒng)的整體進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，維護(hù)和保養(yǎng)的內(nèi)容包括：可用的資源、可用的移動邊緣服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞鹊龋?/p>

② 加載APP的數(shù)據(jù)包，包括：檢查數(shù)據(jù)包的完整性和真實(shí)性，驗(yàn)證APP規(guī)則和需求，對加載的數(shù)據(jù)包進(jìn)行記錄，同時(shí)準(zhǔn)備相應(yīng)的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理來處理這些APP.

③ 選擇合適的移動邊緣主機(jī)用于APP的實(shí)例化，這一過程有一定的限制條件，比如：時(shí)延、可用資源以及可用服務(wù)等.

④ 觸發(fā)APP實(shí)例化和終止.

⑤ 當(dāng)支持重置功能時(shí)，可觸發(fā)APP的重置.

2) 運(yùn)營支撐系統(tǒng)

運(yùn)營支撐系統(tǒng)，一般就是運(yùn)營商的OSS.OSS通過面向用戶的服務(wù)(customer-facing services， CFS)和用戶設(shè)備(user equipment， UE)的APP來獲取請求，用于實(shí)例化或終止APP.同時(shí)，還要在這些請求上做出決定與授權(quán).被授權(quán)的請求將遞交給移動邊緣編排器做進(jìn)一步的處理.

這里要提一點(diǎn)，如果支持的話，OSS也可以從UE的APP中獲取請求，用于在外部云和移動邊緣系統(tǒng)之間進(jìn)行APP的重新部署.

3) 用戶APP生存周期管理代理

用戶APP是一個(gè)移動邊緣APP，它在移動邊緣系統(tǒng)中實(shí)例化，經(jīng)由一個(gè)運(yùn)行在UE上的APP來響應(yīng)用戶的請求.

用戶APP的生存周期管理代理，可以讓UE的APP來請求一個(gè)用戶APP的加載、實(shí)例化和終止.也可以支持用戶APP在移動邊緣系統(tǒng)內(nèi)部或外部的重新部署.對于用戶APP的狀態(tài)情況，也可以通知UE的APP.另外，用戶APP生存周期管理代理，授權(quán)來自UE應(yīng)用程序中的請求，同時(shí)和OSS、移動邊緣編排器進(jìn)行交互，用于對這些請求的進(jìn)一步處理.

用戶APP生存周期管理代理只能在移動網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部才能訪問，也只有在移動邊緣系統(tǒng)的支持下才可以使用.

4) 用戶APP和面向用戶的服務(wù)

在圖8中，還包括了用戶APP與面向用戶的服務(wù)2項(xiàng)內(nèi)容.用戶APP就是指那些能夠通過用戶APP生存管理代理來和移動邊緣系統(tǒng)進(jìn)行交互的APP.

而面向用戶的服務(wù)，可以允許運(yùn)營商的第三方的客戶(比如一些商業(yè)團(tuán)體)，讓他們來選擇并訂購一組滿足特定需求的移動邊緣應(yīng)用程序，同時(shí)從供應(yīng)的應(yīng)用程序接收到服務(wù)級別的信息.

2.4 邊緣計(jì)算主機(jī)級管理

邊緣計(jì)算主機(jī)級管理主要包括：移動邊緣平臺管理和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理2部分:

1) 移動邊緣平臺管理器.主要負(fù)責(zé)：

① APP的生存周期管理，包括通知移動邊緣編排器有關(guān)APP的相關(guān)事件；

② 給移動邊緣平臺提供每個(gè)模塊的管理功能；

③ 管理APP規(guī)則和需求，這包括服務(wù)授權(quán)、流量規(guī)則、DNS配置以及處理一些沖突等.

移動端平臺管理器還接收到從虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理器發(fā)來的虛擬化資源故障報(bào)告以及性能測量報(bào)告，這部分信息可以用于進(jìn)一步的處理.

2) 虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理器.主要負(fù)責(zé)有關(guān)虛擬化資源的分配、釋放等功能，具體為：

① 分配、管理和釋放虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化(計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò))資源；

② 準(zhǔn)備虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施來運(yùn)行軟件映像.這一準(zhǔn)備過程包括：配置基礎(chǔ)設(shè)施，也包括接收和存儲軟件映像;

③ 可以快速提供APP(如果支持的話);

④ 收集并上報(bào)有關(guān)虛擬資源的性能和錯誤信息;

⑤ 如果支持的話，可執(zhí)行APP重新部署.對于APP在外部云的重新部署，虛擬化資源管理器將和外部云管理器進(jìn)行交互，以執(zhí)行APP的重新部署.

圖9中展示了移動邊緣平臺管理和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理模塊.有關(guān)虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理的問題，還可以參考ETSI GS NFV 002協(xié)議，這里覆蓋了很多有關(guān)虛擬化資源管理的問題.

Fig. 9 Mobile edge host level 圖9 移動邊緣主機(jī)級[4]

2.5 平臺間接口

在邊緣計(jì)算框架內(nèi)，每個(gè)功能模塊之間都要通過相應(yīng)的接口來進(jìn)行交互.結(jié)合圖7中所示的參考架構(gòu)，主要的參考節(jié)點(diǎn)可以分為：與移動邊緣平臺相關(guān)的參考點(diǎn)、與移動邊緣管理器相關(guān)的參考節(jié)點(diǎn)以及與外部實(shí)體相關(guān)的參考節(jié)點(diǎn)3個(gè)部分.我們僅對Mp1,Mm1,Mm3和Mm5這4個(gè)比較重要的接口進(jìn)行說明.

1) 與移動邊緣平臺相關(guān)的參考節(jié)點(diǎn)

Mp1參考點(diǎn)是在移動邊緣平臺和移動邊緣APP之間，提供服務(wù)注冊、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和用于服務(wù)的通信支持.該參考點(diǎn)也提供其他一些功能，比如：APP可用性、會話狀態(tài)遷移支持、流量規(guī)則和DNS規(guī)則激活、訪問永久存儲單元和當(dāng)前時(shí)刻信息等等.這個(gè)引用點(diǎn)可以用于消費(fèi)和提供特定服務(wù)的功能.

Mp1節(jié)點(diǎn)是最為重要的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)是移動邊緣APP同移動邊緣平臺交互的關(guān)鍵路徑，如果APP無法同移動邊緣平臺交互，就無法部署在邊緣平臺上，也就無法實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算最主要的功能.

2) 與移動邊緣管理相關(guān)的參考節(jié)點(diǎn)

Mm1參考節(jié)點(diǎn)位于MEO和OSS之間，用于觸發(fā)移動邊緣系統(tǒng)中的移動端應(yīng)用程序的實(shí)例化和終止.

Mm3參考節(jié)點(diǎn)位于移動邊緣編排器和移動邊緣平臺管理器之間，用于管理APP的生存周期、APP的法則以及需求，同時(shí)跟蹤可用的移動邊緣服務(wù).

Mm5參考節(jié)點(diǎn)位于移動邊緣平臺管理器和移動邊緣平臺之間，用于執(zhí)行平臺配置、APP規(guī)則和需求的配置、APP生存周期支持進(jìn)程、APP重配的管理等等.這一接口是非常重要的接口，移動邊緣平臺管理器將對移動邊緣平臺進(jìn)行直接的管控.

2.6 未來ETSI標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展分析

2016年，ETSI發(fā)布了與MEC相關(guān)的3分技術(shù)規(guī)范，分別涉及MEC術(shù)語、技術(shù)需求及用例、MEC框架與參考架構(gòu).第1份規(guī)范GS MEC 001，主要針對MEC的術(shù)語進(jìn)行規(guī)范化，涵蓋了MEC的概念、架構(gòu)、功能單元的相關(guān)術(shù)語問題；第2份規(guī)范GS MEC 002給出了MEC在平臺互通和部署方面的技術(shù)要求，并給出了相關(guān)的用例；第3份規(guī)范GS MEC 003提供了MEC的參考架構(gòu)、定義的接口、功能單元和模塊.如圖10所示，展示了ETSI到2017年年底的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展情況.

Fig. 10 Standardization status of MEC in ETSI圖10 ETSI邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

此外，ETSI還定義了有關(guān)MEC的諸多服務(wù)場景(GS MEC-IEG 004)，MEC服務(wù)框架的說明(GS MEC-IEG 005)以及MEC的市場驅(qū)動力和指標(biāo)分析(GS MEC-IEG 006)的內(nèi)容.

截止到目前，MEC ISG階段1(2015年至2017年年底)的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)結(jié)束并凍結(jié)，所完成的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容除了上述的以外，在2017年10月份，還最新完成了一些標(biāo)準(zhǔn)，包括5項(xiàng)內(nèi)容：

1) 發(fā)布了首套標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用程序接口，以支持邊緣計(jì)算的互操作性.涉及到的5個(gè)ETSI的規(guī)范，分別是GS MEC 009(API準(zhǔn)則)、GS MEC 010-2(LCM規(guī)則與需求)、GS MEC 011(APP使能)、GS MEC 012(無線網(wǎng)絡(luò)信息API)與GS MEC 013(定位API)，將接近移動邊緣服務(wù)API、應(yīng)用程序生命周期管理、移動邊緣平臺應(yīng)用程序啟用、無線網(wǎng)絡(luò)信息的API和定位API；

2) 完成了GS MEC 010-1部分，該部分屬于MEC管理的part1部分，主要介紹了MEC中的系統(tǒng)主機(jī)和平臺管理.包括平臺配置、性能和故障管理、應(yīng)用程序監(jiān)視、遠(yuǎn)程服務(wù)配置和服務(wù)控制、關(guān)于平臺特性的信息收集、可用的服務(wù)和可用的虛擬化資源；

3) 完成了GS MEC 015部分，該部分主要對帶寬管理API部分進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，它描述了相關(guān)的應(yīng)用程序策略信息，包括授權(quán)和訪問控制、信息流、所需的信息和服務(wù)聚合模式等內(nèi)容；

4) 完成了GS MEC 016部分，該部分主要對UE APP的接口進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并包括了UE APP的生存周期的管理.涵蓋了以下的生命周期管理操作：用戶應(yīng)用程序查找、用戶應(yīng)用程序?qū)嵗埱蠛陀脩魬?yīng)用程序終止請求；

5) 已經(jīng)完成的研究報(bào)告(group report， GR)GR MEC 018主要介紹MEC支持端到端移動性的問題.該報(bào)告記載了移動用例和結(jié)束信息流來支持移動邊緣計(jì)算的UE和應(yīng)用程序遷移的內(nèi)容.同時(shí)，當(dāng)前文檔描述了新的移動邊緣服務(wù)或接口以及對現(xiàn)有的移動邊緣服務(wù)或接口、數(shù)據(jù)模型、應(yīng)用程序規(guī)則和需求的更改.

ETSI有關(guān)MEC的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)進(jìn)入第2階段，未來第2階段將主要對之前所定的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容進(jìn)行一定的修改和更新，比如：GS MEC 001中更新一些MEC術(shù)語，在GS MEC 002中提出一些新的MEC技術(shù)需求以及在API和MEC架構(gòu)方面補(bǔ)充新內(nèi)容.另外，第2階段還將針對開放API的內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化.

2.7 ETSI標(biāo)準(zhǔn)化存在的不足

ETSI作為邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的先行者，不僅創(chuàng)造性地預(yù)言了當(dāng)前邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)的繁榮，同時(shí)也在全球范圍內(nèi)最先給出邊緣計(jì)算架構(gòu)，具有非常強(qiáng)大的指導(dǎo)意義.當(dāng)前圍繞邊緣計(jì)算架構(gòu)的討論基本都是圍繞ETSI所提標(biāo)準(zhǔn)所展開.但是ETSI作為歐洲的標(biāo)準(zhǔn)化組織，其影響力同3GPP這類國際組織相比還稍有遜色.ETSI所制定的標(biāo)準(zhǔn)更多地著眼IT領(lǐng)域，而缺乏對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的認(rèn)知，導(dǎo)致邊緣計(jì)算如何同現(xiàn)網(wǎng)LTE和未來5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相結(jié)合的問題一直沒有討論.邊緣計(jì)算作為運(yùn)營商轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)，如果不和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相聯(lián)系，不把運(yùn)營商的組網(wǎng)架構(gòu)考慮進(jìn)來，那么其影響力必然大打折扣.另外，目前的一些設(shè)備廠商包括華為、中興、諾基亞等所生產(chǎn)的面向邊緣計(jì)算的設(shè)備，雖然也部分參考了ETSI所提出的邊緣計(jì)算架構(gòu)，但是大多接口和平臺建設(shè)均由設(shè)備商自行定義，設(shè)備平臺之間基本無法互通.ETSI開啟標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程已經(jīng)2年有余，但是產(chǎn)業(yè)內(nèi)對于標(biāo)準(zhǔn)的落實(shí)情況卻極為不佳，依舊是設(shè)備商各行其是的狀態(tài).設(shè)備商根據(jù)其固有的技術(shù)能力和影響力，產(chǎn)出的設(shè)備基本圍繞自身能力而定，忽視標(biāo)準(zhǔn)中所希望達(dá)到的平臺互通和解耦開放等愿景，導(dǎo)致邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)依然非常封閉.最后，標(biāo)準(zhǔn)的制定也沒有激活產(chǎn)業(yè)界在邊緣計(jì)算上的活力，沒能將更多的企業(yè)拉入邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)，運(yùn)營商在邊緣計(jì)算設(shè)備的選用和平臺的搭建方面也極為受限于設(shè)備商，嚴(yán)重影響了邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的落實(shí)和產(chǎn)業(yè)化的腳步.因此，未來如何推動ETSI標(biāo)準(zhǔn)化的強(qiáng)制執(zhí)行也是重要的內(nèi)容.

3 邊緣計(jì)算在3GPP中的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

3.1 基于CUPS的核心網(wǎng)架構(gòu)

在2017年6月的3GPP CT第76次會議上，3GPP完成了R14中的CUPS標(biāo)準(zhǔn)，即“EPC用戶平面與控制平面相分離的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”.該協(xié)議，即23.214協(xié)議中，提出了面向分組核心網(wǎng)(evolved packet core， EPC)里的服務(wù)網(wǎng)關(guān)(servicing gateway， S-GW)、分組數(shù)據(jù)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)(packet data network gate-way， P-GW)以及流量檢測功能(traffic detection function， TDF)的功能分離.首先是提供了增強(qiáng)型的架構(gòu).其次是實(shí)現(xiàn)了在不影響現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)功能的前提下，用戶面功能與控制面功能各自的獨(dú)立伸縮/擴(kuò)展部署(集中式部署或者分布式部署)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)EPC靈活部署與運(yùn)營.

之所以考慮將用戶面與控制面分離，最主要的原因是未來5G網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)流量高速增長，這對于移動通信網(wǎng)的承載能力提出了很高的要求，也就是對時(shí)延的要求更為嚴(yán)格.而核心網(wǎng)采用了這種用戶面控制面分離的技術(shù)后，可以降低移動應(yīng)用服務(wù)的時(shí)延，比如我們可以選擇靠近4G/5G基站的EPC用戶平面節(jié)點(diǎn)或者更適合移動終端使用類型的EPC用戶平面節(jié)點(diǎn)來向移動終端傳輸數(shù)據(jù).相比于原來將用戶面和控制面合設(shè)的結(jié)構(gòu)，這種分離的結(jié)構(gòu)更為靈活，也能夠降低時(shí)延.這種架構(gòu)是未來5G通信中的關(guān)鍵架構(gòu)之一，圖11給出了3GPP所定義的參考架構(gòu).

1) 用戶面和控制面分離架構(gòu)示意圖

圖11中展示了S-GW,P-GW,TDF的CP/UP模塊分別獨(dú)立的情況.U表示用戶面，C表示控制面.

同沒有進(jìn)行控制面/用戶面(control plane/user plane， CP/UP)面分離的架構(gòu)相比，S-GW,P-GW,TDF均分離成用戶面和控制，其次，是接口發(fā)生的變化.

① CP/UP之間增加Sx接口：S-GW，P-GW，TDF，各自有自己的Sx接口；

② 原有接口會因?yàn)镃P，UP的分離，出現(xiàn)接口分離：S2a變?yōu)镾2a-U和S2a-C，控制接口和用戶接口；

③ 有些接口沒有出現(xiàn)功能分化，屬于完全繼承了原有未分離結(jié)構(gòu)的接口功能，比如：S12接口完全由S-GW-U來繼承；Gx,Gy,Gz,Gw,SGi接口，功能完全被P-GW-C繼承(P-GW-U和TDF-U之間)等等；

Fig. 11 Architecture reference model with separation of user plane and control plane for non-roaming and roaming scenarios圖11 漫游與非漫游型，用戶面和控制面分離參考架構(gòu)[9]

另外，圖11展示了一種特例，即：S-GW,P-GW,TDF均發(fā)生CP/UP分離，其實(shí)也可能存在如下的組合情況：S-GW分離，但是P-GW不進(jìn)行分離，該情況也是支持的.

另外還存在一種合并S-GW和P-GW的結(jié)構(gòu)型，即可以將分離后的S-GW,P-GW的用戶面、控制面做合并，成為統(tǒng)一的實(shí)體，結(jié)構(gòu)圖如圖12所示.如此同時(shí)，也出現(xiàn)了合并統(tǒng)一的Sx接口.

Fig. 12 Architecture reference model with separation of user plane and control plane for a combined SGW/PGW圖12 用戶面和控制面合設(shè)S-GW/P-GW的參考架構(gòu)模型[9]

2) 用戶面與控制面分離后，S-GW,P-GW,TDF功能的變化

除了接口上的變化，S-GW,P-GW與TDF還存在一定功能上的變化，有些功能消失被其他模塊繼承，也有一些功能被新增進(jìn)去.詳細(xì)的功能列表見23.214協(xié)議的Table 4.3.2-1-Table 4.3.2-3.

S-GW進(jìn)行控制面用戶面分離以后， S-GW-U上的所有功能，均受到S-GW-C的控制.

S-GW的原有功能：

① 負(fù)載/過載控制功能、修復(fù)與恢復(fù)功能、操作維護(hù)管理接口(operation administration and main-tenance， OAM)、GPRS隧道協(xié)議(GPRS tunneling protocol， GTP)負(fù)載和路徑管理，在CP/UP分離以后的S-GW中不予承載功能(P-GW中也沒有繼承).

② UE移動性終點(diǎn)：在3GPP和非3GPP接入中，改變目標(biāo)GTP-U的終點(diǎn)，該內(nèi)容在分離后也不支持(P-GW繼承了這部分功能).

其余的功能，則完全按照控制和用戶面進(jìn)行劃分，同時(shí)并無新增功能.

P-GW進(jìn)行控制面用戶面分離以后，P-GW-U上的所有功能，均受到P-GW-C的控制.

P-GW原有功能：

① UE移動性的支持.結(jié)尾標(biāo)記的轉(zhuǎn)發(fā)+轉(zhuǎn)發(fā)緩存數(shù)據(jù)包，這2項(xiàng)功能不存在(完全被S-GW繼承).

② 負(fù)載/過載控制功能、修復(fù)與恢復(fù)功能、操作維護(hù)管理接口(OAM)，GTP負(fù)載和路徑管理，在CP/UP分離以后的P-GW中不予承載功能(S-GW中也沒有繼承).

③ S1釋放/緩存/下行數(shù)據(jù)通知.該主功能下的子功能1,2,3均被S-GW完全繼承(P-GW只繼承了屬于自己的子功能4，P-GW計(jì)費(fèi)過程的暫停，其余內(nèi)容均被S-GW繼承).

④ PCC(策略與計(jì)費(fèi)控制)的子功能9+13消失(PCC完全由P-GW承載).

TDF也存在類似的功能繼承和分化，詳情參考23.501協(xié)議.

3) 用戶平面功能選擇

由于用戶面和控制面分離，那么對于控制面如何選擇用戶面則需要制定一定的規(guī)則.

首先， S-GW-C只能選S-GW-U，同理P-GW與TDF，只能選擇對應(yīng)模塊的用戶面.因此：

① S-GW-C選擇S-GW-U；

② P-GW-C選擇P-GW-U；

③ TDF-C選擇TDF-U.

對于CP合并的情況(S-GW-C與P-GW-C合并)：可以選擇合并的UP，也可以選擇獨(dú)立的UP.選擇的UP不一定包括所有的功能，可能只是一個(gè)子集.

CP選UP要考慮包括：UE的位置信息(位置太遠(yuǎn)可能不會選擇)；UP的容量，比如：能支持什么樣的功能等等；另外就是UE所需要的特性，根據(jù)UE的特性選擇對應(yīng)的用戶面功能；最后要考慮UP的部署情況(分布式、集中式或者在接入網(wǎng)側(cè)).

3.2 邊緣計(jì)算在5G系統(tǒng)架構(gòu)中的定義

在3GPP的SA2中，23.501協(xié)議定義了5G的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖13所示.未來5G是基于服務(wù)化架構(gòu)的，它需要支持的功能包括CP和UP的分離、網(wǎng)絡(luò)切片、能力開放、本地路由等功能.

采用這一基于服務(wù)化的架構(gòu)，作為統(tǒng)一基礎(chǔ)架構(gòu)，意味著5G網(wǎng)絡(luò)真正走向開放化、服務(wù)化、軟件化方向，有利于實(shí)現(xiàn)5G與垂直行業(yè)融合發(fā)展.這種基于“服務(wù)”的架構(gòu)設(shè)計(jì)方式使得5G網(wǎng)絡(luò)真正面向云化設(shè)計(jì)，具備多方面優(yōu)點(diǎn)，如便于網(wǎng)絡(luò)快速升級、提升網(wǎng)絡(luò)資源利用率、加速網(wǎng)絡(luò)新能力引入，以及在授權(quán)的情況下開放給第三方等.所定義的功能主要有：用戶平面功能(user plane function， UPF)、會話管理功能(session management function， SMF)等網(wǎng)元模塊，同時(shí)在各個(gè)模塊之間，還定義了相應(yīng)的接口.接口情況如圖14所示，從N1～N15，如圖14所示.

Fig. 13 5G System architecture圖13 5G系統(tǒng)架構(gòu)[9]

Fig. 14 Non-Roaming 5G System Architecture in reference point representation圖14 非漫游5G系統(tǒng)架構(gòu)的參考點(diǎn)表示[7]

該架構(gòu)所要完成的功能非常龐雜，包括諸如：注冊管理、連接管理、會話管理、服務(wù)質(zhì)量管理、用戶面管理等功能.其中有關(guān)支持邊緣計(jì)算的功能，專門在文獻(xiàn)[7]的5.13節(jié)中列寫，其所定義的邊緣計(jì)算的內(nèi)容如下：

邊緣計(jì)算能夠讓運(yùn)營商和第三方服務(wù)部署在臨近UE接入點(diǎn)的地方.所以，這可以獲得更有效的服務(wù)遞交以及縮短端到端的延遲，同時(shí)傳輸網(wǎng)的負(fù)載也降低了.5G核心網(wǎng)選擇一個(gè)UPF靠近UE，同時(shí)執(zhí)行流量定向，從UPF到本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)(經(jīng)過N6接口).這可能會基于UE的簽約數(shù)據(jù)、UE位置、策略或者其他相關(guān)的流量規(guī)則.這里其實(shí)就是定義了流量分流，邊緣計(jì)算的一個(gè)關(guān)鍵功能就是將流量疏導(dǎo)到本地.

由于5G是服務(wù)化架構(gòu)、邊緣計(jì)算的平臺需要開放給第三方APP，所以核心網(wǎng)需要將部分網(wǎng)絡(luò)能力開放出去，這也是構(gòu)建邊緣計(jì)算生態(tài)的重要組成部分.APP是否被允許直接與控制面網(wǎng)絡(luò)功能交互決定于運(yùn)營商的部署.

下面是協(xié)議中定義的5G將支持的邊緣計(jì)算功能：

① 本地路由.5G核心網(wǎng)選擇UPF來路由用戶流量到本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng).

② 流量定向.5G核心網(wǎng)選擇流量被路由到APP(在本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)).

③ 會話和服務(wù)連續(xù)性，以支持UE和APP移動性.

④ 用戶面選擇和重選，比如基于APP功能的輸入.

⑤ 一個(gè)APP功能，可能影響UPF面的流量疏導(dǎo)以及UPF的選擇.

⑥ 網(wǎng)絡(luò)功能開放(network exposure function， NEF).主要包括5G核心網(wǎng)和APP的相應(yīng)功能，用以提供信息經(jīng)過NEF.

⑦ 服務(wù)質(zhì)量和計(jì)費(fèi).策略和控制功能(policy control function， PCF)提供規(guī)則用于服務(wù)質(zhì)量控制，同時(shí)計(jì)費(fèi)被本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)的流量.

⑧ 支持本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng).5G核心網(wǎng)提供支持連接本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)(local data network， LADN)在特定的區(qū)域.

詳細(xì)的系統(tǒng)流程和細(xì)節(jié)以及有關(guān)會話建立等步驟可以參考23.502協(xié)議，但是有些細(xì)節(jié)流程仍然在制定過程中.另外，有些系統(tǒng)流程同LTE現(xiàn)有流程基本保持一致，并沒有做太大的改動，詳細(xì)的分析還需要后續(xù)協(xié)議版本的更新.

在文獻(xiàn)[15]中也介紹了一些基于核心網(wǎng)側(cè)的分流方案，也支持?jǐn)?shù)據(jù)分流的相應(yīng)功能，可以提供參考.

3.3 業(yè)務(wù)連續(xù)性方案分析

在23.501中，定義了有關(guān)業(yè)務(wù)連續(xù)性的方案，該方案與邊緣計(jì)算關(guān)系比較密切的.邊緣計(jì)算中需要保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，目前定義了3種業(yè)務(wù)連續(xù)性方案：SSC1,SSC2與SSC3.本節(jié)所提到的有關(guān)上行分類器(uplink classifier)和多歸屬(multi-homing)的內(nèi)容將在3.4節(jié)的流量疏導(dǎo)中介紹.

對于會話和服務(wù)連續(xù)性的支持(在5G系統(tǒng)中)能夠?qū)τ诮oUE的不同應(yīng)用/服務(wù)滿足不同連續(xù)性的需求.5G系統(tǒng)支持不同的會話和服務(wù)連續(xù)性(service and session continuity， SSC).與SSC模式相聯(lián)系的一個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(protocol data unit，PDU)會話錨點(diǎn)，在整個(gè)PDU會話的生存時(shí)間內(nèi)是不會改變的，主要是3種：

1) SSC Mode1.UE移動過程中，無論UE所采用何種接入技術(shù)，PDU會話建立時(shí)的錨點(diǎn)UPF保持不變.這種模式類似于LTE網(wǎng)絡(luò)中公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(public data network， PDN)錨點(diǎn)不變更的方式.此時(shí)UE IP不會發(fā)生變化.

2) SSC Mode2.當(dāng)終端離開當(dāng)前UPF的服務(wù)區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)會觸發(fā)釋放掉原有的PDU會話，指示UE立即建立與同一數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的新的PDU會話.建立新會話時(shí)，可以選擇一個(gè)新的UPF作為PDU會話Anchor UPF，此時(shí)需要保證新建立的會話信息和原會話信息的UE IP相同.

3) SSC Mode3.當(dāng)終端離開錨點(diǎn)UPF的服務(wù)區(qū)域，保持原有的PDU會話及 錨點(diǎn)UPF，同時(shí)通過選擇新的錨點(diǎn)UPF，并在該錨點(diǎn)UPF上建立新的PDU會話，此時(shí)UE同時(shí)擁有到2個(gè)錨點(diǎn)UPF的PDU 會話，最后釋放掉原有的PDU會話，在這個(gè)過程中UE IP保持不變.

SSC模式選擇策略，應(yīng)該被用于決定會話類型和服務(wù)連續(xù)模式，與應(yīng)用或應(yīng)用組相關(guān)聯(lián)的服務(wù)連續(xù)性模式，提供給UE.運(yùn)營商可以通過提供UE SSC模式選擇策略.這個(gè)策略包括一個(gè)或者多個(gè)SSC模式選擇策略規(guī)則，可以被UE使用來決定SSC模式類型，與應(yīng)用或者應(yīng)用程序組相關(guān)聯(lián).這個(gè)策略包括一個(gè)缺省SSC模式選擇策略規(guī)則，適用于UE的所有APP.

3.4 流量疏導(dǎo)方案分析

為了支持流量卸載或者支持SSC模式3，會話管理功能SMF可能會控制PDU會話的數(shù)據(jù)通道，這樣PDU就可以連續(xù)地匹配多個(gè)N6接口.UPF中斷這其中的每一個(gè)端口(N6的終點(diǎn)就是UPF)，也就是支持一個(gè)PDU會話錨點(diǎn)功能.每個(gè)PDU會話錨點(diǎn)支持一個(gè)PDU會話提供不同的接入到相同的DN中.所以，可選擇的流量疏導(dǎo)方案主要有2種：①給一個(gè)PDU會話使用上行分類器；②給一個(gè)PDU會話使用一個(gè)IPv6多歸屬.

1) 上行分類器——人為構(gòu)造多個(gè)會話通路(適用于因特網(wǎng)協(xié)議版本4(Internet protocol version 4， IPv4),IPv6以及以太網(wǎng)會話類型)

對于IPv4，IPv6以及以太網(wǎng)會話類型：SMF在一個(gè)PDU會話的數(shù)據(jù)路徑中插入一個(gè)“上行分類器”.

上行分類器被UPF支持，用于邏輯上轉(zhuǎn)移一些流量(本地流量)來匹配SMF提供的流量濾波器.上行分類器的插入或者移除是SMF決定的，同時(shí)受到SMF的控制(N4和UPF功能).SMF可能決定插入一個(gè)UPF支持上行分類器到PDU會話路徑中，也可能從PDU會話數(shù)據(jù)通路中把該分類器移除.而插入和移除，可以在PDU會話建立過程中或者建立完成后進(jìn)行.SMF可能會包括超過一個(gè)UPF來支持上行分類器功能.

但是UE對于上行分類器做出的流量轉(zhuǎn)換是無感知的，同時(shí)也不會參與到分類器的插入和移除.(未來可能會加入U(xiǎn)E的感知).對于IP類型的PDU會話，UE聯(lián)合PDU會話帶有一個(gè)IPv4的地址或者一個(gè)IPv6的前綴，這些都是網(wǎng)絡(luò)分配的.

當(dāng)在一個(gè)PDU會話的數(shù)據(jù)通道中插入分類器后，就會有PDU會話的多個(gè)錨點(diǎn).這樣，多個(gè)PDU錨點(diǎn)就可以提供到同一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)的多個(gè)通路.具體的結(jié)構(gòu)圖如圖15所示(見文獻(xiàn)[9]中23.501協(xié)議的圖5.6.4.2-1)：

Fig. 15 User plane Architecture for the Uplink Classifier圖15 用戶面上行分類器結(jié)構(gòu)[9]

2) 使用IPv6多歸屬用于PDU會話

多歸屬PDU會話.PDU會話多歸屬只適用于IPv6類型.一個(gè)PDU會話可能與多個(gè)IPv6前綴相關(guān)聯(lián).這種多歸屬PDU會話提供訪問數(shù)據(jù)網(wǎng)的通道，經(jīng)過超過一個(gè)的PDU錨點(diǎn)(IPv6的).不同的用戶面的通路通向不同的PDU錨點(diǎn)分支輸出在一個(gè)共同的UPF，這就是所謂的UPF支持“分支點(diǎn)功能”.

分支點(diǎn)提供轉(zhuǎn)發(fā)上行流量到不同的PDU錨點(diǎn)，同時(shí)把下行數(shù)據(jù)流合并到UE(其實(shí)就是把來自不同PDU錨點(diǎn)的數(shù)據(jù)合并轉(zhuǎn)向UE).

分支點(diǎn)功能被UPF支持，用于邏輯上轉(zhuǎn)移一些流量來匹配SMF提供的流量濾波器.上行分類器的插入或者移除是SMF決定的，同時(shí)受到SMF的控制(N4和UPF功能).SMF可能會包括超過一個(gè)UPF來支持上行分類器功能(同上行分類器)，詳情如圖16和圖17所示.圖17展示了接入到本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)(見文獻(xiàn)[9]中23.501協(xié)議的圖5.6.4.3-2)情形下的多歸屬模型.

Fig. 16 Multi-homed PDU Session: service continuity case 圖16 多歸屬PDU會話：服務(wù)連續(xù)性場景[9]

Fig. 17 Multi-homed PDU Session: local access to a DN圖17 多歸屬PDU會話：本地接入數(shù)據(jù)網(wǎng)[9]

使用多個(gè)IPv6前綴的特點(diǎn)：

① PDU的源前綴.UPF支持分支點(diǎn)功能是SMF配置的，用于將上行流量在IP錨點(diǎn)之間分散，這都是基于源前綴(選擇方法：UE選擇或基于路由信息和網(wǎng)絡(luò)側(cè)收到的參考).

② IETF RFC 4191，用于影響UE選擇源前綴.

③ 這種多歸屬PDU會話，支持先接后段服務(wù)連續(xù)性、支持SSC模式3.

3.5 未來3GPP邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化安排

目前，3GPP的SA2已經(jīng)定義了邊緣計(jì)算的7個(gè)關(guān)鍵技術(shù).對于會話，流量疏導(dǎo)方面采用上行分類器或者多歸屬的方式，業(yè)務(wù)連續(xù)性備選方案為SSC1至SSC3；用戶面的選擇基本是核心網(wǎng)選擇UPF，將用戶的流量分流到本地網(wǎng)的方式.UE的移動性則類似于LADN中的方式，屬于是繼承；對于應(yīng)用功能(application function， AF)，我們可以看成部署在邊緣平臺的APP，AF可以影響流量的分流和用戶面選擇.

但是對于服務(wù)質(zhì)量和計(jì)費(fèi)以及有關(guān)鑒權(quán)合法監(jiān)聽的內(nèi)容，目前還沒有明確的需求和定義，需要在未來的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展中進(jìn)一步跟蹤.

在未來的R15版本中，主要計(jì)劃完成的內(nèi)容有：

① 本地路由.5G核心網(wǎng)選擇UPF來將用戶流量分流到本地網(wǎng)(已經(jīng)在5G的TS中給出)；

② 流量轉(zhuǎn)向.5G核心網(wǎng)絡(luò)選擇將流量路由到本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用程序；

③ 會話和服務(wù)連續(xù)性，以支持UE和AF機(jī)動性(SSC2/SSC3)；

④ 用戶面選擇與重選；

⑤ 網(wǎng)絡(luò)能力的開放;

⑥ 服務(wù)質(zhì)量和計(jì)費(fèi).PCF提供服務(wù)質(zhì)量控制和計(jì)費(fèi)規(guī)則，針對那些分流到本地的流量進(jìn)行服務(wù)質(zhì)量和計(jì)費(fèi)；

⑦ 本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)的內(nèi)容.

另外有關(guān)AF對流量路由的影響以及有關(guān)網(wǎng)絡(luò)能力開放的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，在此處略去，可分別參看協(xié)議23.501的5.20節(jié)與5.6.5節(jié)，另外涉及到網(wǎng)絡(luò)能力開放詳細(xì)流程的內(nèi)容可以參考23.502的5.3～5.4節(jié).圖18中也展示了有關(guān)MEC的在2016年以來的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展情況.主要的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容集中在SA2部分.

Fig. 18 Standardization status related to MEC in 3GPP圖18 3GPP中與MEC相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

3.6 3GPP標(biāo)準(zhǔn)化存在的不足

3GPP作為通信領(lǐng)域重要的國際化組織，其國際影響力和參與度都是最大的.3GPP目前已經(jīng)注意到了邊緣計(jì)算的強(qiáng)大生命力，已經(jīng)將邊緣計(jì)算作為網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)的重要方向之一.但是由于3GPP是一個(gè)更針對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的組織，因此在3GPP的標(biāo)準(zhǔn)中并沒有對邊緣計(jì)算單獨(dú)立項(xiàng)，其對邊緣計(jì)算功能的支持也主要體現(xiàn)在用戶面重選、計(jì)費(fèi)、能力開放等方面.而這些內(nèi)容也散落在SA2，SA5，SA6或RAN等標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容中，較為分散，整合度較差.目前，3GPP的重點(diǎn)都放在對5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、空口技術(shù)、物理層技術(shù)的討論中，對于邊緣計(jì)算的討論還比較少，因此無法給出較多有參考性的內(nèi)容.雖然3GPP影響力很高，但是目前3GPP還沒有給出邊緣計(jì)算的參考架構(gòu)，使得產(chǎn)業(yè)界在邊緣計(jì)算方面還沒有統(tǒng)一起來，邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也受到了一定的制約.

4 CCSA中邊緣計(jì)算立項(xiàng)進(jìn)展

4.1 TC5中有關(guān)邊緣計(jì)算的立項(xiàng)

在無線通信技術(shù)工作委員會TC5的移動通信核心網(wǎng)WG12工作組下，2017年新立有關(guān)邊緣計(jì)算的項(xiàng)目有3個(gè).目前3個(gè)項(xiàng)目均處于立項(xiàng)階段，將在TC5 WG12第2次會議討論后續(xù)問題.這3個(gè)項(xiàng)目有重合之處，重點(diǎn)都分析了邊緣計(jì)算的應(yīng)用場景、本地流量分流、用戶面選擇與重選、計(jì)費(fèi)與合法監(jiān)聽等關(guān)鍵內(nèi)容.

1) TC5-WG12-2017-006Q邊緣計(jì)算技術(shù)研究.由中國聯(lián)通牽頭的研究課題，針對本地處理要求的業(yè)務(wù)，對邊緣計(jì)算的場景進(jìn)行分析，根據(jù)邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)和技術(shù)需求，對邊緣計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，啟動邊緣計(jì)算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和編制工作，從而推動邊緣計(jì)算設(shè)備研發(fā)、運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)部署、第三方應(yīng)用創(chuàng)新的協(xié)同發(fā)展.研究的內(nèi)容包括：適用于邊緣計(jì)算的場景、本地路由、邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)對用戶面的選擇與重選、業(yè)務(wù)連續(xù)性保障、流量管控、邊緣計(jì)算安全問題、邊緣計(jì)算內(nèi)部架構(gòu)設(shè)計(jì)等.

2) TC5-WG12-2017-002Q邊緣計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究.由中國電信牽頭，關(guān)注的內(nèi)容包括有關(guān)5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的部分：關(guān)于5G服務(wù)質(zhì)量架構(gòu)、會話管理、用戶面路徑優(yōu)選、能力開放、計(jì)費(fèi)要求等相關(guān)內(nèi)容.另外研究5G MEC的關(guān)鍵技術(shù)包括：本地分流、業(yè)務(wù)緩存和加速、本地內(nèi)容計(jì)費(fèi)、智能化感知與分析、網(wǎng)絡(luò)能力開放、移動性管理和業(yè)務(wù)連續(xù)性保障等.

3) TC5-WG12-2017-003Q邊緣計(jì)算總體技術(shù)要求.由中國移動牽頭，主要研究核心網(wǎng)用戶面和業(yè)務(wù)平臺下沉至網(wǎng)絡(luò)邊緣的相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn).包括如下方面：核心網(wǎng)用戶面下沉技術(shù)、業(yè)務(wù)平臺下沉、結(jié)合移動網(wǎng)絡(luò)能力開放、邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)平臺與CDN之間的協(xié)同研究、核心網(wǎng)用戶面設(shè)備及邊緣業(yè)務(wù)平臺設(shè)備技術(shù)要求及接口規(guī)范等方面.

4.2 ST8中有關(guān)邊緣計(jì)算的立項(xiàng)

ST8為CCSA特設(shè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組，負(fù)責(zé)研究制訂工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系、規(guī)劃，開展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作，促進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展.

工業(yè)場景中，更多的業(yè)務(wù)在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲、應(yīng)用核心能力的開放平臺，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在低時(shí)延、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求.邊緣計(jì)算是推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必不可少的部分，具有重要意義.

目前在ST8-WG 2進(jìn)行的立項(xiàng)主要有3項(xiàng)，目前這些項(xiàng)目均處于立項(xiàng)狀態(tài)，立項(xiàng)結(jié)果將在ST8第2次會議中討論：

1) 面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計(jì)算技術(shù)需求及場景.由中國移動牽頭，描述邊緣計(jì)算總體需求及場景，將結(jié)合智慧城市、智能交通、智能樓宇、智能制造、智能家居等一系列未來物聯(lián)網(wǎng)(Internet of thing， IoT)應(yīng)用場景推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展.同時(shí)，該項(xiàng)目也將保障實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)處理、提供端到端安全保障以及實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一能力開放API等邊緣計(jì)算自身的關(guān)鍵研究問題納入其中.

2) 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算技術(shù)研究.由中國移動和華為牽頭，討論工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用邊緣計(jì)算技術(shù)的進(jìn)行研究和分析，包括邊緣計(jì)算在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用的需求分析、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)、主要關(guān)鍵技術(shù)、管理機(jī)制以及該技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)等.針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的特殊性，該項(xiàng)目主要包括的內(nèi)容有：超邊緣計(jì)算輕量級虛擬化平臺、實(shí)時(shí)性操作系統(tǒng)、平臺能力開放統(tǒng)一API、邊緣計(jì)算低時(shí)延承載、智能邊緣計(jì)算和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算的管理的內(nèi)容.

4.3 CCSA標(biāo)準(zhǔn)化存在的不足

CCSA在邊緣計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)化才剛剛起步，很多內(nèi)容均參考ETSI和3GPP中的內(nèi)容，屬于標(biāo)準(zhǔn)跟隨而缺乏創(chuàng)新性，引領(lǐng)性不夠強(qiáng)，沒有形成自己的特色.這也導(dǎo)致了國內(nèi)對CCSA標(biāo)準(zhǔn)化的重視程度不夠高.同時(shí)，CCSA立足于形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而這種標(biāo)準(zhǔn)同ETSI和3GPP標(biāo)準(zhǔn)之間的共存問題也是需要討論的，畢竟CCSA的影響力還不如前兩者更大.最后，邊緣計(jì)算在中國也屬于新興產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)圈還不夠繁榮，參與度還不夠高，標(biāo)準(zhǔn)化的范圍也僅限于三大運(yùn)營商和幾個(gè)重頭設(shè)備商，很難形成廣泛的影響力.

5 中國聯(lián)通邊緣計(jì)算工作進(jìn)展

5.1 中國聯(lián)通邊緣計(jì)算白皮書

2017年6月份，中國聯(lián)通發(fā)布了邊緣計(jì)算白皮書.該白皮書基于5G業(yè)務(wù)需求及MEC產(chǎn)業(yè)進(jìn)展，定義了中國聯(lián)通對MEC平臺能力和應(yīng)用場景的需求，給出了中國聯(lián)通4G網(wǎng)絡(luò)MEC部署策略建議，及面向5G網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)規(guī)劃.未來也希望同產(chǎn)業(yè)各界共同探討MEC商業(yè)合作模式，共建網(wǎng)絡(luò)邊緣生態(tài)，全面推動5G業(yè)務(wù)的蓬勃.

白皮書從運(yùn)營商的角度，分析了邊緣計(jì)算行業(yè)的發(fā)展需求以及技術(shù)驅(qū)動，同時(shí)也給出了未來運(yùn)營商在邊緣計(jì)算領(lǐng)域的演進(jìn)方向.本節(jié)我們主要分析中國聯(lián)通在LTE現(xiàn)網(wǎng)以及未來5G網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)邊緣計(jì)算的部署策略以及組網(wǎng)架構(gòu)的演進(jìn).

1) LTE網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算組網(wǎng)架構(gòu)與部署策略

目前在LTE現(xiàn)網(wǎng)中，MEC服務(wù)器有2種形態(tài)：1)作為基站的增強(qiáng)功能，通過軟件升級或者新增板卡，在基站內(nèi)部集成；2)作為獨(dú)立設(shè)備，部署在基站后或者網(wǎng)關(guān)后的外置方式.

圖19中為中國聯(lián)通LTE網(wǎng)絡(luò)中典型的邊緣計(jì)算端到端組網(wǎng)架構(gòu)，MEC服務(wù)器在基站與核心網(wǎng)之間，通過解析S1消息實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的分流.基站和核心網(wǎng)之間通常經(jīng)過多個(gè)傳輸環(huán)：接入環(huán)、匯聚環(huán)和核心環(huán).根據(jù)業(yè)務(wù)類型、處理能力以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃等需求，把MEC部署在合適的位置.

Fig. 19 MEC end-to-end network architecture diagram in LTE network圖19 LTE網(wǎng)絡(luò)中MEC端到端組網(wǎng)架構(gòu)圖

Fig. 20 MEC Deployment location圖20 MEC部署位置

圖20中展示了MEC的部署位置，MEC的部署位置主要分為3種：邊緣級、區(qū)域級和地區(qū)級.根據(jù)不同的需求，可以將MEC部署在不同的位置.

① 邊緣級.MEC部署于基站與回傳網(wǎng)之間，這種部署貼近基站(宏站、室分站或者小站)，可以部署在站點(diǎn)機(jī)房，也可以隨著云化基帶處理單元(base-band processing unit， BBU)池部署在無線接入機(jī)房.該部署方式下，MEC覆蓋基站個(gè)數(shù)比較少，對傳輸?shù)挠绊戄^小，回傳鏈路時(shí)延最短.同時(shí)，這種部署方式的覆蓋性能與當(dāng)前近端的傳輸相關(guān)性較大，需要綜合評估覆蓋需求與傳輸狀況.此種場景下，MEC多為層2組網(wǎng)，需要具備繞路能力，以保證系統(tǒng)異常時(shí)不中斷業(yè)務(wù)，保證高可靠性.此場景比較適合本地緩存和內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)類業(yè)務(wù)，提供小范圍，本地化，低時(shí)延應(yīng)用.

② 區(qū)域級.MEC部署于匯聚環(huán)和接入之間，此時(shí)需要將MEC部署于兩環(huán)相接的傳輸設(shè)備用戶網(wǎng)絡(luò)接口，并將需要進(jìn)行分流的基站量疏導(dǎo)經(jīng)MEC.在這種場景下MEC覆蓋面積可以是1個(gè)或者多接入環(huán)上的基站，并且可以針對環(huán)上不同的基站選擇性進(jìn)行分流.這種覆蓋方式面積較大，時(shí)延也比較低.但是需要針對待分流基站在傳輸設(shè)備上配置或者更新虛擬轉(zhuǎn)發(fā)和路由關(guān)系.這種場景比較適合區(qū)域面積相對較大的場館、廠礦等場景，提供大范圍、近距離、較低時(shí)延的應(yīng)用或者為邊緣應(yīng)用提供云端業(yè)務(wù)支持.

③ 地區(qū)級.當(dāng) MEC部署于匯聚核心層時(shí)，這種覆蓋方式主要針對大面積分流業(yè)務(wù)或者待覆蓋范圍存在接入環(huán)孤島的情況，這種部署方式時(shí)延相比較其他2種方式較大，但是能夠解決跨地域傳輸覆蓋的問題.此種場景下，MEC多為層3組網(wǎng)方式，需要修改對接網(wǎng)元的傳輸配置，確保消息能夠發(fā)送到MEC服務(wù)器，當(dāng)MEC服務(wù)器不可達(dá)時(shí)改選其他傳輸路徑.這種方式主要部署的業(yè)務(wù)為行為性業(yè)務(wù)或者公眾性業(yè)務(wù)，同時(shí)也有利于核心側(cè)的網(wǎng)絡(luò)能力的開放，提供范圍更大的業(yè)務(wù)支持.

2) 中國聯(lián)通MEC組網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)

到了未來5G，隨著AR/VR、高清視頻、車聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的興起以及未來建設(shè)通信云數(shù)據(jù)中心(data center， DC)，將促使業(yè)務(wù)服務(wù)向網(wǎng)絡(luò)邊緣部署，建設(shè)邊緣云環(huán)境.Pre-5G到5G的演進(jìn)過程如圖21所示：

Fig. 21 China Unicom MEC network architecture evolution圖21 中國聯(lián)通MEC組網(wǎng)架構(gòu)演進(jìn)

① Pre-5G.借助NFV和軟件定義網(wǎng)絡(luò)(software define network， SDN)技術(shù)，接入機(jī)房實(shí)現(xiàn)虛擬化改造，為基站、核心網(wǎng)以及業(yè)務(wù)提供允許所需要的虛擬資源.基站BBU虛擬化以后，形成云化BBU，部署于接入機(jī)房的數(shù)據(jù)中心.核心網(wǎng)網(wǎng)元一方面完成虛擬化，另一方面完成控制轉(zhuǎn)發(fā)的分離，即采用CUPS架構(gòu)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)分離成為控制面網(wǎng)元S-GW-C，P-GW-C和TDF-C；轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元S-GW-U，P-GW-U以及TDF-U.根據(jù)一定的需要將轉(zhuǎn)發(fā)面網(wǎng)元部署在接入機(jī)房數(shù)據(jù)中心，行成Pre-5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu).該架構(gòu)依然使用4G標(biāo)準(zhǔn)接口，但是會體現(xiàn)一定的5G網(wǎng)絡(luò)特征.

② 5G階段.5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以DC(數(shù)據(jù)中心)為基礎(chǔ)設(shè)施，以云計(jì)算為基礎(chǔ)平臺，從接入層到核心層形成4個(gè)云中心：無線接入云、邊緣云、匯聚云和核心云.目前，除了無線接入云以外，其他3朵云均已寫入中國聯(lián)通通信云規(guī)劃中.無線側(cè)采用CU/DU架構(gòu)，CU基于虛擬化技術(shù)，可以部署無線接入云和邊緣云.

在5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，UPF可以提供分流功能，PCF實(shí)現(xiàn)分流策略的控制.與4G相比，5G中邊緣計(jì)算將和5G網(wǎng)絡(luò)深度融合.UPF按需部署于網(wǎng)絡(luò)各個(gè)位置，實(shí)現(xiàn)將業(yè)務(wù)分流到MEC，再到本地用戶的過程.比如對于一些時(shí)延要求很高的業(yè)務(wù)，如AR/VR，可以將UPF和MEC部署在接入云；對于高清視頻業(yè)務(wù)，可以選擇部署在邊緣云，或者更高的匯聚云，以提升業(yè)務(wù)命中率.

5.2 梅賽德斯奔馳中心邊緣計(jì)算試點(diǎn)

2017年6月的上海通信展，中國聯(lián)通聯(lián)合諾基亞、英特爾、騰訊共同打造了上海梅賽德斯奔馳中心智能場館邊緣計(jì)算樣板網(wǎng)絡(luò).

該樣板網(wǎng)絡(luò)主要架構(gòu)如圖22所示.場館現(xiàn)場布置了多臺攝像機(jī)，從各個(gè)角度直播虛擬人物“洛天依”的演唱會，這些圖像視頻資源被采集到本地MEC中，然后不經(jīng)過核心網(wǎng)直接分發(fā)到場館內(nèi)的授權(quán)用戶(即：注冊認(rèn)證后的用戶)的終端上，用戶可以快速地在多個(gè)直播角度視頻進(jìn)行切換.由于所有的視頻都在本地MEC進(jìn)行分發(fā)和處理，因此用戶進(jìn)行視頻切換時(shí)幾乎是沒有延時(shí)的.

Fig. 22 The network architecture of the edge of the Mercedes Benz center in Shanghai圖22 上海梅賽德斯奔馳中心邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

另外，本次活動還在AcFun(A站)同步直播.通過對比A站直播和本地MEC直播可以發(fā)現(xiàn)，A站直播的時(shí)間延遲隨著時(shí)間推移逐漸增大，延時(shí)可以達(dá)到40 s.而基于MEC的本地視頻直播，延時(shí)級別在0.5 s左右，對于用戶來說是幾乎無感知的.結(jié)果對比如圖23所示:

Fig. 23 Delay comparison results圖23 時(shí)延對比結(jié)果

左側(cè)MEC直播，和現(xiàn)場幾乎是同步的；而右側(cè)的互聯(lián)網(wǎng)A站直播，則依然停滯在洛天依跳舞的畫面，而該畫面出現(xiàn)在40 s以前，同步滯后性非常明顯.

5.3 中國聯(lián)通通信云規(guī)劃

綜合不同場景包括個(gè)人業(yè)務(wù)、家庭業(yè)務(wù)、政企業(yè)務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)體驗(yàn)對云化網(wǎng)絡(luò)的承載和部署要求，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要通過不同物理位置的機(jī)房分域部署滿足未來業(yè)務(wù)對于時(shí)延、帶寬、可靠性等需求，通過從底層資源池到上層業(yè)務(wù)的分層解耦匹配SDN，NFV、云計(jì)算等新技術(shù)帶來的分層架構(gòu)要求.

中國聯(lián)通傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房將逐步向數(shù)據(jù)中心架構(gòu)演進(jìn)，從而構(gòu)建通信云云化網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu).云化網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)沿用傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)接入、城域、骨干網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，與現(xiàn)有通信局所保持著一定對應(yīng)和繼承關(guān)系，在不同層級區(qū)域、本地、邊緣進(jìn)行分布式DC部署，實(shí)現(xiàn)面向?qū)拵ЬW(wǎng)/移動網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一承載和統(tǒng)一服務(wù).

通信云云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)總體上可劃分為4個(gè)層級單元部署，包含3層DC以及接入局所，如圖24所示.

1) 區(qū)域DC.以省域/集團(tuán)/大區(qū)控制、管理、調(diào)度和編排功能為核心，如集團(tuán)OSS、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化編排器(network function visualization orchestrator，NFVO)、省云管平臺、NFVO、虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理(visualization network function management， VNFM)等，主要承載省域內(nèi)及集團(tuán)區(qū)域?qū)用婵刂凭W(wǎng)元以及集中控制面網(wǎng)元包括IP多媒體子系統(tǒng)、CDN、移動管理實(shí)體(mobile management entity， MME)和窄帶物聯(lián)網(wǎng)(narrow band IoT， NB-IoT)等網(wǎng)元.

Fig. 24 Communication cloud network architecture圖24 通信云云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[16]

2) 本地DC.主要承載城域網(wǎng)控制面網(wǎng)元和集中化的媒體面網(wǎng)元，包括CDN等.寬帶網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)(broadband network gateway， BNG)，UPF，GW-U等網(wǎng)元.

3) 邊緣DC.以終結(jié)媒體流功能并進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)為主，部署更靠近用戶端業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)功能，包括云化RAN-CU，MEC，UPF等網(wǎng)元.

4) 接入局所.以提升資源集約度和滿足用戶極致體驗(yàn)為主，實(shí)現(xiàn)面向公眾/政企/移動等用戶的統(tǒng)一接入和統(tǒng)一承載.考慮到接入局所主要部署接入型/流量轉(zhuǎn)發(fā)型設(shè)備，暫不考慮接入局所基礎(chǔ)設(shè)施DC化改造.未來按需部署云化RAN-CU/DU，MEC等網(wǎng)元，基于現(xiàn)有機(jī)房條件直接入駐.

邊緣DC作為未來MEC和5G UPF直接部署的平臺，也是將來中國聯(lián)通要重點(diǎn)建設(shè)的平臺.

Fig. 25 Example of Local CDN video optimization圖25 本地CDN視頻優(yōu)化示意圖

5.4 未來中國聯(lián)通邊緣計(jì)算工作安排

未來中國聯(lián)通在邊緣計(jì)算的工作安排主要圍繞試點(diǎn)建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)跟進(jìn)2個(gè)方面.

中國聯(lián)通目前正在天津?qū)氎娲髮W(xué)城，與中興、英特爾、騰訊視頻共同建設(shè)大學(xué)城視頻優(yōu)化、智慧校園、游戲優(yōu)化邊緣計(jì)算試點(diǎn).

圖25展示了本地CDN視頻優(yōu)化的示意圖.

將各種視頻數(shù)據(jù)緩存在本地邊緣云平臺，當(dāng)用戶請求視頻資源時(shí)，通過信令判定，直接同本地服務(wù)器中下載視頻資源并播放.緩存的視頻可以是最近熱播的電視劇、電影或者綜藝類節(jié)目，根據(jù)大學(xué)城學(xué)生的喜好進(jìn)行緩存，不僅節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬，同時(shí)在用網(wǎng)峰值時(shí)刻很好的降低了對傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)的壓力.尤其是目前聯(lián)通與OTT合作發(fā)行了大量的流量電話卡以及冰激凌無限套餐卡，針對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)負(fù)載過重的情況，邊緣計(jì)算可以非常好地降低這種負(fù)荷，通過本地緩存來有效提升視頻加速.

在杭州，中國聯(lián)通聯(lián)合華為、阿里巴巴共同打造阿里慈溪園區(qū)邊緣計(jì)算試點(diǎn)，主要完成的試點(diǎn)任務(wù)有：阿里手淘VR購物、阿里高德室內(nèi)位置定位服務(wù)以及阿里優(yōu)酷高清視頻業(yè)務(wù).VR流量和數(shù)據(jù)，通過本地MEC(即華為的R-GW產(chǎn)品)，分流至企業(yè)本地網(wǎng)，而R-GW對于屬于互聯(lián)網(wǎng)的請求則不予分流.由于流量的產(chǎn)生和疏導(dǎo)都在本地進(jìn)行，因此可以很大程度降低時(shí)延和響應(yīng).對于VR這類流量產(chǎn)生很大的業(yè)務(wù)來說，邊緣計(jì)算是比較好的解決方案.詳細(xì)的系統(tǒng)架構(gòu)和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)在圖26中所示，該方案是基于華為的R-GW分流設(shè)備完成的.

Fig. 26 Experiment on edge computing based on AR business supported by Huawei圖26 基于AR業(yè)務(wù)的邊緣計(jì)算試點(diǎn)(華為支持)

另外，中國聯(lián)通正在同上海諾基亞貝爾等公司、在四川天府新區(qū)科技城打造基于邊緣計(jì)算的智慧園區(qū)試點(diǎn)，主要解決企業(yè)私有云、園區(qū)定位、智能停車等業(yè)務(wù)，方案細(xì)節(jié)仍然在商議中.

2017年11月深圳高交會上，中國聯(lián)通攜手HPE、星耀科技、INTEL，XJERA LABS、日輝趣停，NVIDIA，H3C匠心打造“MEC+Edge-Cloud+智能安防”商用部署解決方案如圖27所示，可實(shí)現(xiàn)表情識別、行為檢測、軌跡跟蹤、熱點(diǎn)管理、體態(tài)屬性識別等多種本地AI典型應(yīng)用.其中，邊緣云對4G攝像頭采集的視頻進(jìn)行本地分流，降低對核心網(wǎng)及骨干網(wǎng)傳輸帶寬資源的占用，縮短端到端時(shí)延；云計(jì)算中心執(zhí)行AI的Training任務(wù)，Edge-Cloud執(zhí)行AI的判決、本地決策、實(shí)時(shí)響應(yīng).

Fig. 27 Edge-Cloud intelligent security solution圖27 基于Edge-Cloud智能安防解決方案

未來中國聯(lián)通開展廣泛合作，共同推進(jìn)5G邊緣云發(fā)展，構(gòu)建5G邊緣生態(tài).首先挖掘各省應(yīng)用需求，準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)資源，具體措施包括：

① 跨部門協(xié)作.各省公司網(wǎng)建部、市場部、政企事業(yè)部通力合作，成立專門Edge-Cloud項(xiàng)目組.

② 業(yè)務(wù)拓展.聚焦大視頻、VR/AR、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等高帶寬、低時(shí)延業(yè)務(wù)，為行業(yè)客戶制定端到端解決方案.

③ 資源準(zhǔn)備.根據(jù)中國聯(lián)通通信云及DC規(guī)劃指導(dǎo)建議，各省根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，開展邊緣DC云資源池的準(zhǔn)備工作.

④ 開放網(wǎng)絡(luò)能力.基于Edge-Cloud平臺，開放基于位置服務(wù)(location based service， LBS)、RNIS、服務(wù)質(zhì)量等能力為邊緣應(yīng)用提供增值服務(wù).

其次拓展產(chǎn)業(yè)合作，構(gòu)建邊緣生態(tài).借混改東風(fēng)，攜手產(chǎn)業(yè)界，探索Edge-Cloud商業(yè)模式，各省合力，構(gòu)建中國聯(lián)通邊緣內(nèi)容生態(tài).

最后，針對標(biāo)準(zhǔn)跟進(jìn)，中國聯(lián)通未來將參與ETSI有關(guān)邊緣計(jì)算的第2、第3階段標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展工作.對于3GPP的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展，中國聯(lián)通將主要與核心網(wǎng)部門，一同跟進(jìn)SA2系統(tǒng)化架構(gòu)部分的標(biāo)準(zhǔn)化過程.在CCSA中，針對ST5和ST8兩部分，有關(guān)邊緣計(jì)算的項(xiàng)目剛剛處于立項(xiàng)階段，未來的項(xiàng)目/課題討論、標(biāo)準(zhǔn)細(xì)節(jié)制定，中國聯(lián)通也將積極參與，發(fā)揮重要作用.

6 結(jié) 論

目前邊緣計(jì)算具有極好的發(fā)展前景，國內(nèi)外的運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)巨頭、設(shè)備商和芯片廠商均紛紛布局邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè).多個(gè)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟不斷建立，運(yùn)營商重構(gòu)基站和中心機(jī)房以適應(yīng)邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)，IT和互聯(lián)網(wǎng)巨頭企業(yè)紛紛力推邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)，推出各種面向邊緣計(jì)算的智能化產(chǎn)品.包括中國聯(lián)通在內(nèi)的諸多企業(yè)，也寄希望于邊緣計(jì)算，加強(qiáng)同互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的合作，拉動數(shù)字化改革的序幕，加速中國聯(lián)通混改向更為深入的方向邁進(jìn).未來邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容，一方面要注重對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，以適應(yīng)邊緣計(jì)算的各類業(yè)務(wù)能力的需求；同時(shí)也要更加注重同具體新興業(yè)務(wù)之間的結(jié)合，擴(kuò)大邊緣計(jì)算的影響力，包括車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等.中國聯(lián)通也將持續(xù)關(guān)注并積極參與各項(xiàng)邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化工作，擴(kuò)大邊緣計(jì)算試點(diǎn)規(guī)模，逐步開展機(jī)房改建工作，加強(qiáng)合作，共同打造邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài).

致謝作者要感謝《計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展》期刊特邀編委鄧曉衡教授、李東升教授和吳帆教授對本文提出寶貴意見.感謝《計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展》期刊齊蓉編輯對文章的辛苦付出.最后要感謝華為、中興、諾基亞等廠商在邊緣計(jì)算試點(diǎn)組網(wǎng)方面和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展方面提供的寶貴經(jīng)驗(yàn)!

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