【導讀】移動邊緣計算MEC（Mobile Edge Computing）將虛擬化的平臺引入移動網絡中，能有效實現業務錨點下沉，縮短業務響應時間，很好地解決目前4G移動網絡中業務發展存在的諸多問題，還能提供將傳統移動網絡的通信能力開放，為開展網絡能力相關的創新業務應用奠定良好的基礎。
隨著國內4G網絡的正式商用，用戶在移動場景下高速率交互能力得到了大幅度提升。物聯網、智能制造及云計算等新興產業快速的發展已催生了一大批行業應用規模化落地應用。這些新產業對4G移動網絡的需求越來越旺盛，隨著網絡覆蓋范圍的擴大、帶寬的增強、資費的下降，萬物互聯的物聯網觸發了新的生產模式和商業模式，催生了移動網絡新的數據生產和消費方式；離散制造、流程制造等智能制造亟待需要靠近現場、能提供可靠性高、實時性、準確性強的系統，以實現移動互聯網與智能制造系統深度融合。
隨著云計算技術的成熟與快速應用，現在大部分應用系統都采用云計算的架構來構建，一些傳統架構的應用系統也在逐步向云平臺遷移，采用云平臺架構來集中化的建設應用系統優化了傳統架構的諸多缺點，但是這種集中化的建設方式在靠近用戶的網絡邊緣也存在許多不足之處。線性增長的云計算能力無法匹配爆炸式增長的海量網絡邊緣數據；傳輸網絡帶寬負載急劇增加造成較長的網絡延遲，難以滿足控制類數據、實時數據和流式等數據的傳輸需求。
隨著移動互聯網的快速發展，越來越多的用戶習慣通過多樣化的移動終端來使用移動網絡中的應用和觀看網絡中各種高清視頻，并且各類行業應用的APP鋪天蓋地的發展，這些APP應用及高清視頻會消耗大量的網絡資源和帶寬，而目前運營商的傳統網絡架構還不能完全滿足如用戶所愿的業務體驗，如何滿足用戶移動互聯網化的各種業務需求、提高用戶的業務體驗，為用戶提供差異化的服務，成為運營目前移動網絡架構發展演進的難題。
移動邊緣計算MEC（Mobile Edge Computing）將虛擬化的平臺引入移動網絡中，能有效實現業務錨點下沉，縮短業務響應時間，很好地解決目前4G移動網絡中業務發展存在的諸多問題，還能提供將傳統移動網絡的通信能力開放，為開展網絡能力相關的創新業務應用奠定良好的基礎。
MEC技術概述
移動邊緣計算MEC是把移動網絡和互聯網兩者技術有效融合在一起，在移動網絡側增加了計算、存儲、數據處理等功能；構建了開放式平臺以植入應用，并通過無線API開放移動網絡與業務服務器之間的信息交互，移動網絡與業務進行了深度融合，將傳統的無線基站升級為智能化基站；MEC的部署策略尤其是距離用戶的相對地理位置可以有效實現低延遲、高帶寬等，MEC也可以實時獲取移動網絡信息和更精準的位置信息來提供更加精準的位置服務。
MEC系統通常包括以下部分：
MEC系統底層：基于網絡功能虛擬化NFV技術的硬件資源和虛擬化層架構，分別提供底層硬件的計算、存儲、控制功能和硬件虛擬化組件，完成虛擬化的計算處理、緩存、虛擬交換及相應的管理功能。
MEC功能組件：承載業務的對外接口適配功能，通過API完成和基站及上層應用層之間的接口協議封裝，提供流量旁路、無線網絡信息、虛擬機通信、應用與服務注冊等能力，具備相應的底層數據包解析、內容路由選擇、上層應用注冊管理、無線信息交互等功能。
MEC應用層：基于網絡功能虛擬化的虛擬機應用架構，將MEC功能組件層封裝的基礎功能進一步組合成虛擬應用， 包括無線緩存、本地內容轉發、增強現實、業務優化等應用， 并通過標準的API和第三方應用APP實現對接。
如下圖所示，MEC系統通常位于無線接入點及有線網絡之間。在電信蜂窩網絡中，MEC系統可部署于無線接入網與移動核心網之間。MEC系統的核心設備是基于IT通用硬件平臺構建的MEC服務器。MEC系統通過部署于無線基站內部或無線接入網邊緣的邊緣云，可提供本地化的云服務，并可連接其它網絡如企業網內部的私有云實現混合云服務。MEC系統提供基于云平臺的虛擬化環境，支持第三方應用在邊緣云內的虛擬機（VM）上運行。相關的無線網絡能力可通過MEC服務器上的平臺中間件向第三方應用開放。
MEC系統架構
MEC技術原理
移動邊緣計算MEC可利用無線接入網絡就近提供用戶所需服務和云端計算功能，而創造出一個具備高性能、低延遲與高帶寬的電信級服務環境，加速網絡中各項內容、服務及應用的快速下載，讓用戶享有不間斷的高質量業務體驗。
MEC系統原理如下圖所示，每個用戶終端（UE）發起內容調用申請時，傳統的內容獲取需要經過基站接入后，通過核心網（CN）連接目標內容，再逐層進行傳遞完成終端和該目標內容間的交互，同一個基站下的其他終端如要發起同樣的內容調用，上述調用流程和連接將重復發送，這樣，一方面占用了路徑上的各級網絡資源，另一方面也增加了相應的時延。
引入MEC技術后，通過在基站側疊加MEC服務器，由MEC服務器和目標內容直接完成內容提取和緩存，這樣當同一個基站內其他終端進行相同內容調用時，將可以直接從ＭＥＣ服務器中予以獲取，不再通過核心網重復獲取，有效節省了核心網側的系統資源，同時由于業務內容的下沉將顯著縮短相應的業務響應時延。
MEC系統原理示意圖
MEC技術優勢
可以提供更低的時延。由于業務緩存的內容大幅度接近用戶終端設備，大大縮短了業務接續和響應時延，從而實現對網絡實際狀態進行快速反饋，用以改善用戶業務體驗，同時減少網絡中其他部分的擁塞。
可提供位置感知。MEC服務器可以使用獲取的無線網絡的信令信息來確定每個連接設備的位置，可為后續基于位置的服務、分析等業務應用奠定良好基礎。
可獲取網絡內容信息。MEC服務器獲取的實時網絡數據如空中接口條件、網絡參數等，可以作為能力開放給應用程序和服務，從而為開發新的應用程序通過開發API獲得網絡能力信息以幫助移動用戶獲得基于位置的興趣點、商業信息以及業務消費習慣等提供了技術可行性。
MEC典型應用場景分析
4k高清視頻、視頻直播及VR等對網絡時延要求很高的業務場景。在這種業務應用中，MEC服務器和各業務系統可進行實時交互，能獲取視頻業務中的熱點內容并在本地緩存，MEC服務器對網絡中的實時數據進行深度的解析，并和本地緩存內容進行詳細地對比，如果申請訪問內容已在本地緩存中，則直接將緩存內容及時推送給申請用戶，網絡中的熱點內容可以根據用戶訪問情況進行動態實時更新。這樣以來，一方面可以有效降低內容訪問時延，緩解網絡壓力；另一方面可以依托對內容的定向緩存，能顯著提升用戶的業務體驗，挖掘基于視頻內容的增值價值。
對于如視頻教學系統、各種論壇、郵件、FTP等在本地頻繁訪問的業務系統，用戶如果訪問的是非內部網絡內容，MEC服務器通過詳細地解析，可識別為非本地業務，則直接將業務轉發至核心網，進行業務的訪問。
用戶如果訪問的是本地業務，MEC服務器通過深度的包解析，可識別為本地業務，則將業務轉發至本地網絡，進入相應的內容和應用服務器訪問。這樣避免了通過外部互聯網訪問本地內容的路由迂回，能有效降低用戶訪問業務的時延， 提升用戶的業務體驗， 能有效緩解傳輸網和核心網的壓力。
對于室內多樣化業務的應用場景，比如飛機場、規模較大的商住區、大型的場館、地鐵及高鐵等這些場景下不同的用戶業務需求也不同，面向所有用戶的各類業務需求，可以部署LTE小站加MEC服務器，將應用、服務和內容下沉至無線接入網，拉近應用、服務和內容與用戶之間的距離，有效降低無線接入網到核心網的傳輸帶寬壓力，使得室內的業務交互可以更直接、更高效、更優質，從而為用戶提供高品質業務體驗，提高室內網絡投資收益。
隨著云計算技術的快速發展、完善成熟及在數據中心的應用，運營商及各大互聯網企業的云數據中心快速建成并投入使用，由于云計算具有能有效降低成本、保證數據安全、業務部署快速靈活等特點，越來越多的政府、企業將各類應用向云數據中心遷移，云數據中心新的應用不斷地涌現，同時在云端部署應用，它的局限性也慢慢地暴露出來，業務部署在云數據中心，給用戶到數據中心之間的傳輸網造成很大的壓力，業務高峰期時，用戶的業務體驗極差，有時甚至無法訪問相應的應用，如果在各大云數據中心引入MEC技術，將傳統的無線基站升級為智能化基站，把云數據中心的計算、網絡及存儲等彈性資源從核心網下沉到分布式基站，在靠近用戶的無線網絡側增加計算、網絡及存儲等資源處理等能力，將能有效降低用戶訪問業務時的延遲，緩解云數據中心傳輸網和核心網的壓力，MEC邊緣計算和云計算技術相互協同，將能有效地提升云數據中心的業務體驗。
云數據中心引入MEC技術架構示意圖
由于MEC服務器獲取了網絡側和用戶的信令、位置等海量數據信息，可以和大數據系統進行對接，作為大數據系統的無線數據輸入源之一，為大數據運營提供準確的用戶位置信息、信令交互等大量有價值的數據。
目前，MEC正逐步從實驗室研究階段走向現網實驗階段，隨著系統架構、API接口、商業模式、所承載的應用等進一步完善，以后必將在現網部署商用，會進一步提升4G甚至5G無線網絡的業務應用體驗，有效帶動無線網絡的價值增值。
（來源：C114中國通信網；作者：陜西聯通 席曉）
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