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                浅谈 MEC 技术

                时间:2019-08-01 13:00:48

                 摘要:文章介∏绍了 MEC 技术, MEC 技术产生的背景,MEC 技术的特点和亮点,以及 MEC 技术的应用场景。通过列举 MEC 广泛的应用场景,展示了该技术在将来的广阔发展前景。同时◆文章也指出了 MEC 在大规模商用之前需要解决的问题。

                关键词:MEC;虚拟化;时延;物联网;OTT   

                 

                1、 MEC 技术概述

                1.1、MEC 技术出现背景

                移动互联网时代,传统运营商在语音、短信等传统业务面临 OTT(Over The Top)冲击,

                数据业务增量和增收不成比例,运营商在产业链被边缘化。为了避免移动承载网络被管道化,

                电信∑标准组织和运营商积极研究如何将传统的移动网络与移动互联网及物联网业务深度融

                合,进而提升移动网络的价值。欧洲电信标准协会 ETSI 提出的多接入边缘计算(Multi-access Edge Computing,MEC)技术,它是基于虚拟化√架构,并将移动接入网与互联网业务深度融合的一种技术。MEC 一方面可以改善用户体验,节省带宽资源;另一方面将计算能力、存储能力下沉到移动▃边缘节点,提供第三方应用集成和部署,为移动边缘网的本地服务↓和创新提供了无限可能。这种环境的特点是超低延迟和高带宽以及对应用程序可以利用的无线网络信息的实时性访问,将移动网络和应用的紧密结合,有效地提升移々动运营商的增值能力和增值空间。对于运营商和用户来说,MEC 的核心价值主要在于:

                (1)流量管道智能化

                (2)S1 接口传输带宽的节省

                (3)降低接入时延,提升用户体验

                (4)提供丰富本地化、面向对☉象的服务

                (5)提升网络效率,增加移动数据吞吐量,在大数据时代获得更多收益

                1.2  MEC 业务速递方案亮点

                1.2.1、基于虚拟化的架构,扩展灵活迅速◥

                MEC SVE 基于 PaaS 平台开发,可以实现基于容器的微服务级别的自动水平弹缩,同时还

                可以基于 CPU、内存等标准自定义 KPI 的资源动态调整。

                1.2.2、提供服务引擎,加速边缘应用︼的部署

                为用户提供定位、分流、本地缓存、IoT 等服务引擎,满足客户对时延敏感度▓高、实时性要求高、数据量大的应用需求,同时还能为本地化应用提供相关的基础能力支持,加速应用的开发和部署。

                 

                1.2.3、多样化的能∩力开放,快速构建边缘云生态圈

                MEC 的能力开放服务,让第三方系统在 MEC 平台上通过开放的接口协议如 RESTful、MQTT

                等进行注册,获得 MEC平台◢的业务支撑。同时能力开放还能对能力使用者的身份、订阅、使用等★进行管理、记录和维护。

                2、MEC 功能描述

                2.1、本地分流应用

                2.1.1、本地分流需求

                本地分流功能使得本地业务数据流无需经过核心网,直接由 MEC SVE 平台分︻流至本地网络。本地业务分流可以降低回传带宽消耗和业务访问时延,提升用户体验。  比如在视频直播中,通过本地分流功能使得热点区域的现场视频业务流不经过核♂心网,直接由 MEC 平台分ζ流至本地网络。用户通过 MEC 平台直接访问本地网络,有效减轻传输和核心网负ζ 担。

                需求一:视频直播应用

                为观众提供多角度直播、点播、便于观众随时获取赛事信息,满足互动需求。

                需求二:全景 VR 应用

                例如:家庭、公司 VR 全景视频直Ψ播或全景视频通话;特定景区、场馆,提供定点 VR 全

                景视频直播;体育比赛或演唱会现场,提供多视角 VR 全景视频。

                需求三:多媒体 AR 应用

                在博物馆、商店、餐馆等提供情景敏感式信息,获取相关静态数据;教学培训,提升参与

                者的体验。

                需求四:企业园区应用

                企业、园区内提供▲移动办公;工业互联网发展需求,工业自动化、物联网数据【上传需求;

                无线视频监控需求。

                2.1.2、智能分流原则

                (1)建立分流策略(用户类别、业务识别、目的地)

                (2)根据分流策略识别报文类型

                (3)将本地分流的数据报文封装发送

                (4)将到核心网的数据报文直接透传

                (5)透传非核心网发送的报文

                (6)通过地址映射,将本地报文重新封装成 S1 报文

                 

                2.1.3、基于本地分流的第三方应用

                (1)视频编码服务器:提供㊣ 摄像机信号源的采集和编码压缩功能,并将信号推送到直播

                流媒体服务器上(可集成在 MEC)

                (2)直播流媒体服务器:负责直播或点播的视频流媒体处理(可集成在 MEC)

                (3)MEC 服务:支持本地数据转发,支持室内定位引擎

                (4)图像识别系统或位置识别系统:图像识别或位置╲识别(可部署在 MEC)

                (5)APP、数据库服务:系统数据库及 APP服务(可部署在 MEC)

                2.2、定位应用

                混合定位功能—室内室外无缝衔接,统一的服务平台

                ITU 数据表明,随着室内业务多元∞化的发展,70%以上的数据业务是发生在室内的,这得益于快速发展的视频和 OTT 业务。MEC 在结合室内覆盖系统和 IoT技术网络,不仅使移动用

                户享受高精度的室内导航服务,还为室内场馆经营方提供基于位置信息的应用和信息统计,

                满足室内场馆多元化业务需求,推动运营商及◆相关产业构建生态圈。

                移动边缘业务及应用场景

                (1)室内导航和跟踪

                (2)停车导航和管理

                (3)井盖定位

                (4)路灯定位

                2.3、本地缓存 CDN 及应用业务—即时视频体验

                本※地缓存服务的目的是提升移动用户接入体验、节省运营商传输带宽,特别适合对视频业务需求量较大的高价值热点区域。其主要使用下面两种情况:

                 

                传输带宽受限:当运营商因为自有带宽不足,租用回传带宽成本较高时,使用MEC 本地缓

                存卐功能预置内容,减少终端用户对核心网以及internet 的访问。

                时延较长:传统的OTT 视频业务接入时,需要通过回传网、核心网到云端获取,其时延较

                长。在某些热点高价值区域,可以通过MEC 本地缓存功能有效地缩短视频内容的接入时长,

                提升客户满意度。

                2.3.1、本地缓存应用场景

                (1)校区、园区:提供热点应用及视频;长期稳定的业务需求。

                (2)交通枢纽:提供定制化的应用、视频业务,密集等候区需求量大。

                (3)住宅区:提供热点视△频点播、回放,热点内容相对比较集中。

                (4)专业场馆:提供专业化的应用、视频体验,相对固定的视频内容。

                2.3.2、本地缓存之—应用业务部署方案

                本地缓存功〖能主要负责将签约网站的热点内容进行本地缓存处理。 MEC 通过策略路由方

                式将HTTP 访问的报文转发到本地缓存区获取相关的视频内容。

                移动用户与本地缓存功能的交互流程有两类:

                2.3.2.1、缓存内容未命中:

                UE 向源站发起HTTP 访问请求,MEC 通过策略路由将HTTP 消息路【由到本地缓存区;

                本地缓存代理用户向源站建链,并发起访问请求,通过MEC 转发到源站;

                MEC 收到源站响应,将该响应路由到本地缓存区;

                本地缓存功能将源站响应发给○用户,通过MEC 转发到用户。

                2.3.2.2、缓存内容命中:

                UE 向源站发起HTTP 访问请求,MEC 通过策略路由将HTTP 消息路由到本地缓存区;

                本地缓存功能直接为用户提供服务,通过MEC 转发到用户;

                提供本地缓存,由源站/CDN 中心节点将缓存内容发〗布到MEC 边缘节点;

                同时MEC 需要将边缘节点的应用、用户流量信息上报给计费节点。

                3、MEC 应用场景

                3.1、广阔的应用场景

                3.1.1、普通用户

                提供更加丰富的移动宽带业务;创新业务。

                3.1.2、政企客户

                创建新收入提升利润;扩展业※务领域。

                3.1.3、物联网及垂直行业应用

                探索5G 前沿业务,服务创新;共同打造完整产业生态。

                3.2、业务场景介绍

                3.2.1、CDN 缓存节点下沉,提升用户视频体验

                提供更好的高清、低时延的用户体验;

                智能■视频优化;

                视频内容事先下沉到移动网络边缘侧;

                3.2.2、全景VR 视频,互动直播

                VR视频拼接计算卸载到MEC,摄像头成本更低、更小、更便携;

                直播内容场内近端分发,延迟小,为用户提供更多更丰富的细节,体验①大大增强;

                利用5G 网络高带宽回传代替有线方案,更利于移动场景和室外直播。

                3.2.3、物联网,万物智联

                到2021 年,物联网的连接数量可能超过33 亿,产生海量物联网数据,月均达到49EB,

                90%的数据不需要上传到云端;

                 

                 

                物联网未来将№遵循“业务应用在边缘,管理在云端”的模式;

                对时延不敏感但产生海量数♂据的业务进行本地预处理,节省网络带宽,降低网络压力;

                对超低时延需求,如远程医疗、工业控制,就近数据分析和◎反馈,极大降低传输时延。

                3.2.4、移动办公&工厂生产控制,企业专网定制

                企业Wi-Fi:覆盖程度、稳定度、安全性、业务连续性等无法得到保证;

                专网业务需求:日常移︾动办公、企业通信、数据内部传输、与公网隔离保证安全性、工业

                生产控制;

                园区接入机房部署,MEC 基于IP 地址、SPID 等识别企业用户,将企业用户访问本地业务

                数据分流到企业本地服务器;

                形成园区的本地专网建设,保证办公安全、稳定性,避々免流量迂回,降低业务访问时延,

                为工业制造提供保障。

                3.2.5、视频监控&AI 分析,打造智慧城市

                S1口的数据包解析,用户视频请求路由定向◤;

                视频内容分析,图像识别提取有效信息,优♀化视频流量,节省带宽;

                使能边缘AI,快速处理边缘低时延业务。

                3.2.6、车联网C-V2X

                信息娱乐类(环境信息共享、车载娱乐):带宽10-100Mbps,时延500ms;

                交通安全驾驶(编队、防碰撞):带宽<1Mbps,时延20ms-100ms;

                全自动驾驶:带宽100Mbps,时延1ms-10ms。

                 

                4、MEC 存在的三大问题

                MEC 在实现大规模应用之前,MEC 以及各种基于MEC 的解决方案还存在三大问题。

                4.1 移动性问题

                MEC 系统所涉及到的移动性问题主要分为两←种情况,一种是移动终端在特定MEC 服务器覆盖范围内的※移动,这种移动不涉及到MEC 服务器的切换。另一种情况则是移动终端从一个源MEC 服务器移动到另一个目的MEC 服务器。

                目前,ETSI 和各大厂商也都在关注MEC 移动性的问题,相信随着№研究的不断深入,这一问题将会得到逐步解决。

                4.2 计费问题

                在当前网络架构下,计费功能由核心网负责。移动边缘计算平台将网络服务功能“下沉”到网络边缘,在网络边缘就可以进行计算卸载,这使得计费功能不易实现。

                目前,ETSI 的标准化工作尚未涉及到计费功能的实现,因此,当前还没▲有统一的计费标准,不同的公司提供不同的计费标准。

                4.3 安全问题

                在移动边缘计算场景下,移动终端将会面临更加复杂的环境,因此原本用于云计算的许多安全解决方案可能不再适用于移动边缘计算。不同层次的网关等网络实体的认证也是一个需要考虑的安全问题,因此,MEC 系统必须解决认证、鉴权等安全性问题。同时,基于MEC的通信过程涉及众多★内容共享和计算协作,用户的隐私保护成为MEC 未来发展过程中亟须解决的挑战▓。

                5、结束语

                随着5G 不断发展,MEC 将在更多新型场景下发挥重大作用。同时,MEC 行业标准的发布和MEC 平台的广泛部署,也将为各大移动运营商、设备提供商、OTT 和第三方公司带来新的运营模式。在未来,MEC 必将成为5G 重要一环,助推网络业务和通信服务进入新的阶段。

                 

                参考文献:

                [1]张建敏.《多接入边缘计算(MEC)及关键技术》,人民邮电出版社,2019 年11 月第1 版




                    陶润江,中国联通天津市分公司
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