实现5G愿景的重大利器:MEC(多接入边缘计算)

发布时间:2019-10-28

5G时代的来临,目前对5G网络的认知,网速快到极致是关注的焦点,但对于5G的更多能力愿景,目前涉及还较少。

但5G时代,移动通信从最初的人与人之间的通信开始转向人与物的通信,直至物与物之间的通信。AR/VR、物联网、工业自动化、无人驾驶等业务被大量引入,带来了高带宽、低时延以及大联接的网络需求。新业务对带宽、时延、安全性等方面的需求越来越苛刻,传统云计算的集中部署方式已经无法满足业务需求。

我们看一下,下面这张能体现5G能力愿景的“5G之花”。


我们可以看到,5G愿景的关键能力需求,几乎是追求极致,以至于很多业内人员都一直存在着一个疑问:这样苛刻的5G关键能力,是否真的能实现?

例如1毫秒的端到端的时延关键能力,如何去实现?当然,首先对于5G的时延,其实很多人是有不少误解的,最大的误解就是不分场景要求都要达到1毫秒这样的关键指标。例如你从北京去远程操作洛杉矶的机器,需要经过无线接入、传输承载、网关等,怎么可能达到1毫秒的时延呢?显然,这并不可能。

但换个场景,在富士康的厂区内,机器人在进行自动化生产,使用5G网络定制低时延切片,这个1毫秒的端到端时延,就能实现,而其中的利器,就是我今天要介绍的MEC。

什么是MEC?

在介绍MEC之前,为了避免技术的枯燥,我先举个通俗的例子。

我现在有三个快递要发,重庆->辽宁,重庆->重庆另外一个区,重庆->重庆1km的一个地址。

第一个:从重庆发到北京集散中心,再发往辽宁,逐级到快递点,这个应该没问题;

第二个和第三个:如果我们按第一个的方式,从重庆发到北京集散中心,识别目的地是重庆,再发往重庆,逐级到快递点。你一定会觉得简直疯了,为什么不直接在重庆市内调度完成,第三种情况,甚至发货和收货都在一个快递点覆盖,在一个快递点内就能处理好。

但现实很残酷,快递和物流都懂的道理,在技术驱动的通信领域,5G之前的网络,包括当前的5G非独立组网,却还是用这样的方式来处理的。都基本上是按照:接入网->承载网->核心网的处理模式,最后再由核心网决定怎么去调度和处理。但最终需要到达的终端,可能就在同一个基站下面,但没办法,在4G网络中,它还是得上报到核心网去处理再回来,能不能将处理能力直接下沉呢?

4G和以前的网络由于架构的原因,已无法实现,而5G由于控制面和用户面的分离,让它成为现实。MEC就是来解决这个问题,就是将终端的业务需求,就近调用计算能力解决,而不是层层往上报一直到核心计算中心,再下发处理。

多接入边缘计算MEC(Multi-Access Edge Computing)技术的概念最早提出于2009年卡内基梅隆大学所研发的cloudlet计算平台。2014年,欧洲电信标准协会(ETSI)正式定义了MEC的基本概念并成立了MEC规范工作组,开始启动相关标准化工作。2016年,ETSI将此概念扩展为多接入边缘计算,并将移动蜂窝网络中的边缘计算应用推广至其他无线接入网络(如Wi-Fi)。在ETSI的推动下,包括3GPP及中国通信标准化协会(CCSA)在内的其他国际及中国标准化组织也相继启动了相关工作。目前,MEC已经发展演进为5G移动通信系统的重要技术之一。

下面是某省的MEC组网图:

我们可以看到,MEC可以直接下沉到智慧工业园区,而园区内的终端,可以说,99%以上的交互,都是与园区其它终端,直接MEC处理,不仅让低时延、高密度、高带宽等容易实现,由于节省了承载网、核心网的介入,更大大节省了网络资源。

MEC架构

MEC的优势非常明显,但要实现却并不简单。我们看一下MEC的整体架构,如下图所示:

总体上,MEC基本架构可以划分以下几层。

基础设施层,包括各种类型的服务器,如以计算能力为主的计算型服务器、存储为主的存储型服务器以及硬件加速卡之类,满足AI推理、图形图像渲染、网络高速转发等需求。

虚拟化层,为上层各种能力服务以及APP应用提供虚拟化平台资源及管理,包括虚机和容器两种类型,满足不同应用共享统一的基础设施。

网络及业务能力层,网络能力包括本地分流,还有NAT、虚拟防火墙VFW、DNS、业务负载均衡LB等组网基本服务能力,同时还提供无线网络信息服务RNIS、带宽管理、业务路由规则、无线室内定位等服务。这些服务通过网络能力开放框架,以API接口方式来提供服务。边缘服务能力层采用微服务化框架设计,随着后续业务需求的变化,可以引入新的能力,如AI能力、大数据能力等来丰富完善MEC的能力层。

MEC管理层,提供MEC服务门户、业务编排管理、业务策略管理、FCAPS管理、生命周期管理和虚拟资源管理等。

应用层,如视频监控、AR/VR视频、园区等各种第三方应用APP。

在MEC行业应用落地方面,厂商投入了巨大的研发力量,成绩也非常喜人,特别是中国的厂商。我们了解到,10月16日,在荷兰海牙举办的SDN/NFV全球大会上,中兴通讯Common Edge解决方案荣获“5G Excellence”大奖,这是本次大会上唯一一个5G最佳产品和解决方案大奖。

Common Edge解决方案打破传统封闭电信网络架构,将边缘网络基础设施和硬件加速能力、边缘网络分流能力和无线网络感知能力开放给第三方应用,充分发掘无线网络的内在能力,加速垂直行业业务创新,进一步减少用户业务交互的端到端时延,更好地提升用户业务体验。

MEC的商业前景展望

MEC将是5G的重大利器,其商业前景也非常广阔。

1、 提升运营商的垂直领域应用的业务能力

当前,运营商资费和商业模式都较为单一,虽然普通用户流量使用上升,但ARPU值持续下降,但对于一些对实时性要求高且高价值的垂直领域业务,如工业控制,却无法获得优先保障。

MEC边缘计算作为一种网络架构和商用模式的创新,是5G网络服务垂直行业的利器。MEC边缘计算是运营商提升网络价值的契机,将推动产业链价值重构。MEC边缘计算的网络连接是关键抓手,计算力是有效保障,网络能力及开放是推进引擎。运营商可以通过部署MEC平台,发挥5G网络优势,充分挖掘无线网络能力,为行业数字化转型赋能,为未来创造更多网络价值提供无限可能。MEC将助力运营商实现网络从接入管道向信息化服务使能平台的跨越。

2、 节省5G的投资

相比于以往的移动通信系统,5G加入了MEC,在部署中能节省大量的投资。基于5G核心网的C/U分离式架构,用户面功能UPF(user plane function)需要下沉到网络边缘部署,以减少传输时延,实现数据流量的本地分流。控制面功能网元如SMF(session management function)则在中心DC集中部署,便于统一控制部署在MEC的UPF,统一配置和下发分流策略。

而正是因为数据流量的本地分流,大大减少了在承载网和核心网上的压力,使运营商在这方面可以节省很多投资,同时,由于MEC边缘云硬件普遍采用x86通用服务器,也使网络投资进一步降低。

3、 开放能力诞生更多的商业机会

随着边缘云生态圈的发展,垂直行业对边缘云能力开放的需求越来越强烈。边缘云能力开放成为MEC运维的一个重要关键点。一方面,向第三方应用开放平台资源、边缘网络能力和特色功能,方便第三方应用可根据其业务需求,获得差异化的网络服务,按需使用和计费,提高用户业务使用满意度。 另一方面,向第三方提供 APP 生命周期管理、产品管理、订阅关系管理、API调用的统计及结算,可以使第三方拥有灵活自主运营权限和能力,进一步构造开放的边缘计算应用运营生态。

这是个巨大的应用机会,有能力的厂商都能接入MEC开放平台,为垂直行业应用定制化、差异化的服务,从而获得巨大的商机。

当然,MEC的商业前景绝非止于上面几种,运营商和厂商也都在努力探索。例如中兴通讯就再积极推动MEC行业应用场景的落地,目前已探索出“1+4”的场景模式。

“1”是指MEP平台提供的运营商无线类业务,如高精度室内定位、无线网络信息服务能力、视频TCP加速服务等无线类基本应用。

“4”则是指包括大视频、智能制造、智能电网、车联网在内的四大行业应用领域,MEP平台为5G行业应用创新提供业务使能。

据了解,MEC的“1+4”场景模式,中兴通讯已有完整的解决方案,会适时发布,将极大的推动5G的商业应用。

MEC的生态和愿景

毫无疑问,MEC是实现5G愿景的重大利器。一种新兴技术和生态的诞生与兴起,需要背后商业模式的强有力支撑。面向未来,业界对边缘业务平台的各种应用场景有着无限的憧憬与期待。美好的愿望要变成现实,也需要整个产业链的共同努力。

虽然目前边缘计算的商业模式还在探索过程中,但在产业链的共同推进努力下,后续不仅会涌现大量“节流”型的边缘应用,也会有海量的“开源”型业务诞生,实现设备商、运营商、业务商三赢的格局。