楊鑫 趙慧玲

【摘? 要】多接入邊緣計算是近年興起的一種新型計算架構(gòu)，作為電信網(wǎng)絡(luò)與云計算技術(shù)發(fā)展的融合，具有廣泛的應(yīng)用前景。分析了多接入邊緣計算MEC技術(shù)架構(gòu)、應(yīng)用場景等發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了當(dāng)前發(fā)展存在的問題和挑戰(zhàn)，給出MEC的云網(wǎng)融合、邊云協(xié)同、服務(wù)提供模式等方面的業(yè)務(wù)發(fā)展策略。

【關(guān)鍵詞】多接入邊緣計算;移動邊緣計算;MEC;云計算

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2019.01.005? ? ? ? 中圖分類號：TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號：1006-1010（2019）01-0029-05

引用格式：楊鑫，趙慧玲. 多接入邊緣計算MEC技術(shù)及業(yè)務(wù)發(fā)展策略[J]. 移動通信， 2019，43（1）： 29-33.

Multi-access Edge Computing Technology and its Service

Development Strategy

YANG Xin1， ZHAO Huiling2

[Abstract]?MEC is an emerging computing architecture developed in recent years. As an integration of telecommunication networks and cloud computing， MEC has a promising prospect in many areas. The developmental status of MEC including the system architecture and service scenarios is addressed. The issues and challenges for the development of MEC are summarized. The service development strategies on MEC in the aspects of the convergence of network and cloud， the collaboration between cloud and edge， and the edge service delivery pattern are presented.

[Key words]multi-access edge computing; mobile edge computing; MEC; cloud computing

1? ?引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)視頻的高清化、萬物互聯(lián)的泛在化、互聯(lián)網(wǎng)+行業(yè)的智能化發(fā)展，集約化的云計算模式難以完全滿足客戶和業(yè)務(wù)的需求，邊緣計算興起。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ETSI在2014年成立移動邊緣計算（MEC， Mobile Edge Computing）工作組并推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作，在2016年，ETSI將此概念從移動通信網(wǎng)絡(luò)延伸至其他無線接入網(wǎng)絡(luò)（如Wi-Fi），拓展為多接入邊緣計算（Multi-access Edge Computing）[1]。3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織在5G架構(gòu)中亦考慮了網(wǎng)絡(luò)邊緣的接入和分流，5G核心網(wǎng)中設(shè)計了用戶面的分布式邊緣下沉網(wǎng)元UPF[2-3]。思科公司等提出霧計算，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)提出微云/云朵Cloudlet計算架構(gòu)[4]，Linux基金會發(fā)起EdgeX Foundry項目[5]和Akraino Edge Stack[6]，AWS、Azure、阿里云等均發(fā)布了邊云協(xié)同的邊緣計算產(chǎn)品如AWS的Greengrass[7]。這些概念、方案和計算架構(gòu)面對的問題和解決思路類似，只是在邊緣計算點的部署位置、具體的服務(wù)對象、技術(shù)實現(xiàn)上有所不同，實際上從數(shù)據(jù)源到云計算中心路徑之間任意節(jié)點均可定義為“邊緣”，各類提供商基于自身優(yōu)勢和面對的應(yīng)用場景選擇各自的切入點，提供了多樣化的邊緣計算產(chǎn)品和服務(wù)。本文重點探討電信通信網(wǎng)絡(luò)中的多接入邊緣計算MEC。

2? ?多接入邊緣計算MEC的當(dāng)前發(fā)展

2.1? MEC的技術(shù)架構(gòu)與應(yīng)用場景

結(jié)合ETSI、3GPP標(biāo)準(zhǔn)的MEC/5G參考架構(gòu)以及當(dāng)前MEC的現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用，多接入邊緣計算MEC的典型架構(gòu)如圖1所示。MEC位于接入網(wǎng)（無線和有線接入網(wǎng)）和移動核心網(wǎng)/骨干網(wǎng)IDC之間，主要是基于NFV虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施，在網(wǎng)絡(luò)的接入局所和邊緣DC機(jī)房部署，提供本地就近路由分流、計費等邊緣網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以及支持第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用的邊緣應(yīng)用環(huán)境，其中邊緣網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在5G網(wǎng)絡(luò)中將與5G核心網(wǎng)的SMF等網(wǎng)元交互，如接受SMF的分流策略等會話管理，在4G網(wǎng)絡(luò)中則與4G核心網(wǎng)連接，包括透明串接模式和作為CUPS架構(gòu)的U面下沉模式。邊緣應(yīng)用環(huán)境包括MEP平臺以及各種MEC服務(wù)和應(yīng)用，其中MEP提供服務(wù)注冊中心等服務(wù)化框架的支持以及MEC服務(wù)開放能力，而MEC應(yīng)用通過MEP發(fā)現(xiàn)MEC服務(wù)成為服務(wù)消費者，并且自身也可以注冊成為MEC服務(wù)的提供者?；贜FV的MEC也同樣接受NFV管理和編排，其中VIM采用NFV統(tǒng)一的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管理，MEC管理平臺包含網(wǎng)元級的EMS管理以及MEP平臺的虛擬化功能管理MEPM-V等，MEC業(yè)務(wù)編排則提供邊緣網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)應(yīng)用的業(yè)務(wù)鏈編排、各個邊緣節(jié)點設(shè)施的統(tǒng)一調(diào)度等。

MEC的主要應(yīng)用場景包括：一是與網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)能力開放相關(guān)的本地邊緣服務(wù)，如替代企業(yè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的移動虛擬專網(wǎng)、基于無線網(wǎng)絡(luò)定位并與室分結(jié)合的室內(nèi)定位;二是邊緣就近處理節(jié)省回傳帶寬降低時延的視頻邊緣服務(wù)，如與CDN結(jié)合的邊緣緩存、面向視頻監(jiān)控的邊緣存儲和識別分析;三是面向車聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等低時延和高可靠要求的邊緣處理服務(wù)，如車聯(lián)網(wǎng)V2X場景中的區(qū)域內(nèi)高精度地圖的實時加載、區(qū)域內(nèi)自動駕駛車輛的調(diào)度;四是面向終端的計算遷移降低終端成本的邊緣輔助計算服務(wù)，如面向AR、VR和游戲等提供邊緣云渲染等。

國內(nèi)三家運營商均積極開展MEC試驗和試點部署，各家嘗試的MEC業(yè)務(wù)包括LTE移動虛擬專網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、邊緣緩存、室內(nèi)定位、賽場/場館直播和VR直播等[8] 。

2.2? MEC面臨的主要問題和挑戰(zhàn)

MEC是當(dāng)前熱點，但是也存在不少問題需要進(jìn)一步推進(jìn)解決：

（1）技術(shù)層面：MEC的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)、平臺軟件等需要產(chǎn)業(yè)合作伙伴共同推動打造，尚有不少標(biāo)準(zhǔn)和軟件技術(shù)問題需要研究解決，如：

1）移動網(wǎng)的MEC標(biāo)準(zhǔn)：MEC在4G網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)準(zhǔn)未定，目前部分場景雖然可以引入MEC，但是有所限制，目前國內(nèi)CCSA也在制定4G網(wǎng)絡(luò)下的MEC標(biāo)準(zhǔn)，計劃2019年發(fā)布。考慮到5G即將部署，在5G網(wǎng)絡(luò)中規(guī)模部署邊緣計算MEC/UPF應(yīng)該是主流做法，另外基于移動網(wǎng)絡(luò)的MEC無線網(wǎng)絡(luò)信息、帶寬管理、網(wǎng)絡(luò)定位等能力的標(biāo)準(zhǔn)化實現(xiàn)及如何應(yīng)用也還在研究驗證之中。

2）MEC的應(yīng)用管理編排：MEC特別是在邊緣DC部署的邊緣平臺一般是基于NFV的，而國內(nèi)運營商N(yùn)FV的發(fā)展還沒有到達(dá)規(guī)模部署階段，NFV的管理和編排系統(tǒng)MANO[9]之前更多是面向網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化服務(wù)，對于邊緣應(yīng)用特別是第三方互聯(lián)網(wǎng)邊緣應(yīng)用的管理和編排，是基于MANO擴(kuò)展功能和接口來提供還是新增邊緣云管理編排系統(tǒng)，業(yè)界尚未達(dá)成共識。

3）MEC應(yīng)用環(huán)境：目前ETSI的MEC標(biāo)準(zhǔn)里面定義了邊緣應(yīng)用的服務(wù)注冊、發(fā)現(xiàn)及部分網(wǎng)絡(luò)能力服務(wù)API，各大設(shè)備商的MEC目前主要還是聚焦在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析和分流等網(wǎng)絡(luò)功能實現(xiàn)，各家MEC的應(yīng)用環(huán)境都還比較單薄。邊緣計算需要充分考慮應(yīng)用開發(fā)者生態(tài)，提供適合業(yè)務(wù)開發(fā)部署的PaaS能力（如輕量級的容器、邊緣應(yīng)用開發(fā)框架等），畢竟邊緣計算的重點是為業(yè)務(wù)和客戶的“IT類的業(yè)務(wù)應(yīng)用計算需求”服務(wù)的。

（2）業(yè)務(wù)層面：運營商開展了不少業(yè)務(wù)試點和技術(shù)驗證，但是真正商用、可規(guī)模推廣的MEC業(yè)務(wù)較少，商業(yè)模式普遍還處于探索階段。

1）有超低時延要求（10 ms以內(nèi)）的主要業(yè)務(wù)，如自動駕駛、觸覺互聯(lián)網(wǎng)等自身還在培育之中，目前主要以試點實驗為主，運營商正在積極探索商業(yè)模式。

2）對于采用邊緣計算理念和架構(gòu)優(yōu)化調(diào)整計算分布的業(yè)務(wù)，如果這種調(diào)整是一個提供商可以獨立完成的，那么進(jìn)展會相對較快，如?？荡笕A等作為安防行業(yè)全系產(chǎn)品服務(wù)提供商，推出云+邊緣融合的視頻安防系統(tǒng)。如果涉及到需要產(chǎn)業(yè)鏈多家合作完成的，如業(yè)界提出基于邊緣云的云VR，涉及到運營商、云、CDN、VR終端廠家等多家協(xié)作并且涉及到產(chǎn)業(yè)價值的重新分配，商用進(jìn)展相對緩慢。

3）對于目前邊緣計算業(yè)務(wù)商用較多的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，邊緣計算主要是對工業(yè)設(shè)備進(jìn)行邊緣數(shù)據(jù)采集和本地處理，同時與云端協(xié)作，提供云+邊緣一體化的服務(wù)。目前主要是工業(yè)自動化提供商以及公有云提供商提供這方面的服務(wù)，原因一是需要較強(qiáng)的工業(yè)領(lǐng)域知識積累和專業(yè)團(tuán)隊，二是邊緣計算需要與云端平臺協(xié)作，共同提供工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與設(shè)備控制等服務(wù)。目前運營商在工業(yè)領(lǐng)域還主要以數(shù)據(jù)采集傳輸為主，對于預(yù)測性維護(hù)等工業(yè)大數(shù)據(jù)分析建模缺乏積累，MEC應(yīng)用環(huán)境缺少場景化的工業(yè)數(shù)據(jù)分析處理服務(wù)，并且MEC與云之間也還未建立協(xié)同。

除了MEC上述自身發(fā)展中的問題，運營商的MEC還面臨著以下競爭挑戰(zhàn)：首先，網(wǎng)絡(luò)邊緣的MEC并不是最靠近用戶的邊緣節(jié)點，有的邊緣計算場景不一定基于MEC提供，如目前AWS的邊緣計算服務(wù)是軟件形態(tài)，直接在終端設(shè)備或者現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)設(shè)備層面部署。其次，邊緣計算是與業(yè)務(wù)場景強(qiáng)關(guān)聯(lián)并且需要與云端等協(xié)同，邊緣計算作為整體解決方案的一部分，無論是CDN、視頻安防還是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)，運營商與其他服務(wù)提供商的競爭并不只是邊緣計算層面的競爭，而且是整體解決方案的競爭。

3? ?MEC的產(chǎn)業(yè)發(fā)展策略

3.1? MEC的戰(zhàn)略發(fā)展機(jī)遇

雖然目前MEC還存在上述的問題與挑戰(zhàn)，但是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、大視頻、人工智能的蓬勃發(fā)展必然會促使計算向邊緣發(fā)展，云+端、云+網(wǎng)絡(luò)邊緣+端、云+網(wǎng)絡(luò)邊緣+網(wǎng)關(guān)+端等多種計算分布模式都有各自適合的應(yīng)用場景。擁有數(shù)以萬計接入局所、數(shù)以千計邊緣機(jī)房的電信運營商在構(gòu)建MEC邊緣云方面具有天然的資源優(yōu)勢，迎來三大機(jī)遇：

（1）靠近邊緣，需求是碎片化和動態(tài)化的，對于互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商而言，自身建設(shè)大規(guī)模的廣域分布式邊緣計算網(wǎng)絡(luò)毫無疑問是成本巨大和低效率的，所以與運營商合作是互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的最佳選擇，運營商可以構(gòu)建面向互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的邊緣開放服務(wù)。

（2）對于大型政企行業(yè)客戶，由于敏感數(shù)據(jù)的安全治理等要求，大量政企客戶都有本地化的云服務(wù)需求，基于MEC提供企業(yè)虛擬專網(wǎng)+本地化的ICT服務(wù)是運營商面向政企客戶的重要解決方案。

（3）對于運營商自身的云和物聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)，MEC邊緣云可以豐富和增強(qiáng)已有產(chǎn)品能力，泛在連接與泛在計算將成為未來運營商服務(wù)的普遍形態(tài)，也孕育各種業(yè)務(wù)商機(jī)。

3.2? MEC的業(yè)務(wù)發(fā)展策略

面對前述的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，運營商可采取的業(yè)務(wù)發(fā)展策略如下：

（1）從以網(wǎng)絡(luò)邊緣本地分流連接為主到云網(wǎng)融合的邊緣IaaS/PaaS環(huán)境，不斷深入推進(jìn)云邊協(xié)同、云網(wǎng)融合服務(wù)：MEC天然具有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點屬性，但是作為邊緣計算，當(dāng)前MEC的計算屬性還有待發(fā)掘?！霸七厖f(xié)同、云網(wǎng)融合”是運營商MEC邊緣計算的重點發(fā)展策略。當(dāng)前MEC的標(biāo)準(zhǔn)化研究重點是網(wǎng)絡(luò)層面MEC與無線基站、移動核心網(wǎng)的接口、固定移動多接入融合、邊緣網(wǎng)絡(luò)能力開放等。而未來MEC的重點是構(gòu)建多網(wǎng)元和多業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載的邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施，并基于邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施提供邊緣網(wǎng)絡(luò)服務(wù)+邊緣應(yīng)用環(huán)境的云網(wǎng)融合服務(wù)。

1）邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施首先是NFV電信云，具有NFV電信云的低時延高可靠高性能的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)處理能力，支持MEC與vBRAS、vCPE的統(tǒng)一解耦部署，同時充分考慮大量邊緣節(jié)點的自動化運維增強(qiáng)服務(wù)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求引入支持FPGA、GPU等邊緣AI處理的統(tǒng)一加速框架等，當(dāng)前StarlingX開源項目可做為邊緣云基礎(chǔ)軟件棧參考[10]，StarlingX將OpenStack、OVS和Ceph等開源項目整合并增強(qiáng)了配置管理、故障管理、主機(jī)管理、服務(wù)管理和軟件管理等服務(wù)，滿足從單機(jī)到集群的邊緣基礎(chǔ)設(shè)施部署和管理要求。

2）邊緣網(wǎng)絡(luò)服務(wù)主要是作為網(wǎng)絡(luò)云化后核心網(wǎng)用戶面的分布式下沉網(wǎng)元節(jié)點，支持多種策略將流量就近分流連接到邊緣應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，這是MEC的邊緣網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)服務(wù)，同時MEC與基站和核心網(wǎng)交互等提供無線網(wǎng)絡(luò)定位能力、帶寬管理能力等邊緣網(wǎng)絡(luò)開放能力。

3）邊緣應(yīng)用環(huán)境包括基于邊緣云基礎(chǔ)設(shè)施的邊緣IaaS服務(wù)，為應(yīng)用提供虛擬化計算和存儲等服務(wù)，還包括邊緣網(wǎng)絡(luò)能力以及與云端的CDN、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、容器等結(jié)合提供的邊緣PaaS服務(wù)，簡化邊緣應(yīng)用的開發(fā)、測試、部署以及管理編排，除了對接運營商自有的云和物聯(lián)網(wǎng)平臺等服務(wù)，MEC可以與第三方云提供商合作提供整體解決方案，如美國有運營商部署MEC并集成AWS Greengrass，為工業(yè)企業(yè)提供工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算服務(wù)。

（2）MEC作為云網(wǎng)融合型平臺，不僅僅是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部署，還需要業(yè)務(wù)驅(qū)動以及業(yè)務(wù)應(yīng)用生態(tài)培育：當(dāng)前大部分邊緣計算業(yè)務(wù)總體還是一個培育發(fā)展的早期，運營商的MEC邊緣云建設(shè)及業(yè)務(wù)發(fā)展需要充分考慮業(yè)務(wù)應(yīng)用場景、市場規(guī)模、商業(yè)成熟度以及邊緣的依賴度等，對邊緣計算業(yè)務(wù)的市場分析如圖2所示，具體的MEC部署與業(yè)務(wù)發(fā)展策略建議包括：

1） 從邊緣相關(guān)和業(yè)務(wù)規(guī)模角度來說，對于邊緣強(qiáng)相關(guān)、市場規(guī)模大的視頻監(jiān)控、CDN等業(yè)務(wù)，基于邊緣計算增強(qiáng)優(yōu)化，提供邊云協(xié)同的服務(wù);對于邊緣相關(guān)、有市場規(guī)模大的工業(yè)、醫(yī)療等垂直行業(yè)市場，以企業(yè)移動虛擬專網(wǎng)（替代企業(yè)Wi-Fi）+垂直行業(yè)解決方案切入，這是目前已有商用驗證并有運營商特色的邊緣計算ICT服務(wù)模式;對于邊緣強(qiáng)相關(guān)，整體尚未商業(yè)成熟還處在新興培育階段的智能網(wǎng)聯(lián)車、云VR/AR等業(yè)務(wù)，開展試點探索。

2） 對于不同類型的業(yè)務(wù)，根據(jù)客戶需求特點、市場競爭態(tài)勢以及運營商的優(yōu)劣勢，MEC的業(yè)務(wù)提供包括在提供本地邊緣網(wǎng)絡(luò)連接基礎(chǔ)上疊加不同類型的多種服務(wù)，有的主要提供邊緣IaaS服務(wù)（如面向互聯(lián)網(wǎng)公司的邊緣資源出租），有的進(jìn)一步提供平臺化的邊緣PaaS及能力服務(wù)（如面向CDN提供邊緣vCDN增強(qiáng)服務(wù)，面向VR/AR的邊緣云渲染服務(wù)），有的則提供網(wǎng)絡(luò)+平臺+應(yīng)用的整體解決方案服務(wù)（如面向工業(yè)、醫(yī)療等提供邊緣IaaS以及合作方的應(yīng)用）。

4? ?結(jié)束語

邊緣計算特別是移動邊緣計算以其節(jié)省延時、帶寬、能耗以及網(wǎng)絡(luò)感知等特點獲得了業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注和研究探索，特別是在視頻、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域展示了足夠的潛力和發(fā)展前景。在一個良性網(wǎng)絡(luò)商業(yè)生態(tài)中，客戶需求、應(yīng)用開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)部署、商業(yè)變現(xiàn)是互相促進(jìn)的，目前MEC體現(xiàn)了技術(shù)潛力優(yōu)勢，但是商業(yè)生態(tài)還不成熟，還需要產(chǎn)業(yè)各方共同努力與合作推動，讓邊緣計算在未來網(wǎng)絡(luò)中真正發(fā)揮作用和價值。本文總結(jié)分析了MEC的技術(shù)架構(gòu)、應(yīng)用場景、存在的問題和挑戰(zhàn)，在此基礎(chǔ)上給出MEC的云網(wǎng)融合、邊云協(xié)同、服務(wù)提供模式等業(yè)務(wù)發(fā)展策略。

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