1946年出現第一臺計算機后,信息技術快速迭代升級,最近10年發展到了4G網絡和云計算階段。即將到來的5G將提供eMBB高帶寬、URLLC極低時延、mMTC大連接等高品質業務,同時也面臨新的挑戰。
-eMBB場景,4K/8K大視頻內容給傳輸/承載網絡帶來較大壓力;
-mMTC場景,海量連接產生的海量數據催生對分布式算力的需求;
-URLLC場景,云端的算力實時性不夠,無法滿足毫秒級超低時延業務需求;
-數字化和智能化(圖像識別、機器決策、AR/VR等)的算力需求推高終端成本;
-從數據安全和隱私考慮,有些行業應用希望在本地存儲和處理數據。面對上述挑戰,MEC(Multi-Access Edge Computing)成為業界焦點。MEC把算力附著在網絡邊緣,實現業務的本地化,可以有效降低業務時延、帶寬開銷和終端成本,提升業務體驗和數據安全,為以人為中心的新型業務和以物為中心的萬物互聯應用提供有效支撐。
前世:4G時代孕育MEC的發展MEC并非5G的產物,4G時代不少主流運營商都啟動了MEC試點,對其技術和商業模式進行探索。MEC試點項目通過在移動網絡邊緣增加計算、存儲、數據處理等能力,來承載不同的行業應用,比如CDN、視頻監控、人臉識別等。這些嘗試為5G時代MEC的蓬勃發展奠定了基礎。然而4G時代MEC方案存在一些技術上的短板:
-MEC業界標準不完善,4G時代ETSI定義的MEC整體參考架構、應用生命周期管理和運維框架等,缺少多接入邊緣計算系統、網絡切片支撐、接口規范和編排管理等部分。
-4G核心網CU未分離,導致邊緣側分流和對接方案復雜,無線側TOF(Traffic Offload)分流方案中監管、安全與計費方面有缺失,導致商用困難。
加上MEC應用生態不完善,企業用戶的參與熱情不高,使得MEC在4G時代未得到廣泛應用。MEC今生:5G的最佳拍檔5G網絡的連接密度和流量密度較4G提升數十倍乃至百倍,時延降低到幾毫秒,網絡質量得到大幅提升,不僅使已有的4G業務得以升級,提升個人數字化體驗,同時將催生新的業務。ETSI定義MEC的七大應用場景,包括智能移動視頻加速、監控視頻流分析、AR(增強現實)、密集計算輔助、在企業專網之中的應用、車聯網、IoT(物聯網)網關服務,并詳細定義了MEC參考架構(見圖1)、端到端邊緣應用移動性、網絡切片支撐、合法監聽、基于容器的應用部署、V2X支撐、Wi-Fi與固網能力開放等,在規范層面更好地支撐MEC的落地。
從MEC的主要應用場景來看,連接&分流、網絡QoS保障、算力供應、能力開放&共享、應用的快速部署是MEC要解決的核心問題。所以MEC的關鍵是打造靈活的網、多態的云和豐富的能力,并在此基礎上構建應用生態來為客戶提供業務。
-靈活的網:全連接,邊緣分流,質量保障支持多種網絡連接,包括4G、5G、Wi-Fi、固網、NB-IoT,滿足各種終端接入MEC。允許邊緣分流,實現流量本地化,降低承載/傳輸網的壓力,解決企業的組網問題并消除其對數據安全的顧慮;5G網絡支持UPF在不同的位置按需進行靈活的部署,并可提供多種分流策略。按需提供網絡質量保障,通過切片/QoS機制保障業務對帶寬、時延等質量訴求。
-多態的云:支持多樣化硬件,按需供應各種算力,快速部署應用支持各種形態的計算資源和加速硬件(智能網卡、GPU、FPGA等);按需供應算力:提供裸機、虛機、容器資源,以及各種加速資源對網絡、圖像/視頻分析、加解密等進行加速;邊緣輕量化、無人值守運維:結合邊緣機房特點,采取輕量化部署方案,并支持一鍵開通和無人值守運維方式。
-豐富的能力:開放網絡能力,簡化應用開發通過開放網絡信息和能力,比如TCPO、無線網絡信息能力、QoS能力、帶寬能力、位置能力等,實現業務對網的感知,增強業務體驗。對通用的IT服務進行抽象,提供給應用開發者,簡化和加快應用的開發,如視頻識別、低時延視頻、IOT設備管理、視頻優化、APP注冊管理等服務。
-構建應用生態,滿足個人用戶和行業用戶的需求5G使能千行百業,不同的行業在信息化和智能化過程種面臨不同的問題,運營商和設備商需要聯合行業合作伙伴,結合行業的差異化需求共同提供解決方案,運營商和設備上聚焦網和云,行業伙伴則聚焦應用。
MEC未來:泛在網絡和泛在算力隨著邊緣網絡生態范圍的擴大,更多的技術創新和模式創新將圍繞邊緣網絡發生,也更具廣闊的想象空間。
-云邊協同:平衡性能和成本,滿足經濟性需要MEC提供的本地算力成本明顯高于云計算,對于時延不敏感的業務,可以交由集中云處理,比如海量數據的大數據分析、AI模式訓練等;AI推理和策略執行則交給MEC。通過邊緣和云端算力協同,使得業務取得性能和成本的平衡。
-邊邊協同:實現業務連續性,觸發邊緣網絡的重構以V2X為例,車在移動時,在網絡/MEC覆蓋的邊界會觸發網絡/MEC的切換,為保障服務的連續性,需要通過邊邊協同來解決。MEC之間需要通過邊緣網絡進行連接,這將觸發邊緣網絡的重構。邊邊協同包含4個層面:網-網協同、網-云協同、云-云協同和應用協同。
-算力網絡:實現網絡感知算力,按需路由轉換成多邊互聯結構。
-區塊鏈技術的去中心化、共識機制、對等互聯等特點和邊邊互聯模型完美匹配,通過區塊鏈技術可對邊緣節點進行可信認證和鑒權,提升業務和系統安全性。
-網格計算:實現超大型計算任務的分布式計算
當分散的算力節點連成龐大的算力網絡,便可演化為計算網格以承接大型/巨型運算任務,通過把應用切分成若干相互獨立的運算單元,通過算力網絡將其調度到不同的邊緣節點同時發起分布式運算。
-函數計算:實現通用算力需求抽象,算力與連接同在函數計算是事件驅動的全托管Serverless計算服務,通過對常用的算力需求進行抽象,封裝成豐富的函數集,供業務調用,業務則僅專注于本身邏輯。函數計算為業務提供彈性、高可用、擴展性好、極速響應的計算能力,便于快速構建任應用和服務。縱觀IT發展歷史,從大型機到PC機,實現了算力從集中到分散的分配;從PC機到云計算,實現了從分散到集中的算力按需分配;從云計算到邊緣計算,實現了算力從遠到近提升服務質量。未來將進一步發展上述新技術,通過更加智能的網絡連接,更加豐富的算力,最終實現泛在網絡和泛在算力。
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