MEC的概念最早源于卡內基梅隆大學在2009年所研發的一個叫做Cloudlet的計算平臺。這個平臺將云服務器上的功能下放到邊緣服務器,以減少帶寬和時延,又被稱為“小朵云”。我們平時使用的4G和5G都屬于移動通信,在移動網絡下的邊緣計算,也就理所當然地被稱作“移動邊緣計算(Mobile Edge Computing)”,縮寫作MEC。
2014年,歐洲電信標準協會(ETSI)正式定義了MEC的基本概念并成立了MEC規范工作組,開始啟動相關標準化工作。
2016年,ETSI把MEC的概念擴展為Muti-access Edge Computing,意為“多接入邊緣計算”,并將移動蜂窩網絡中的邊緣計算應用推廣至像Wi-Fi這樣的其他無線接入方式。
在ETSI的推動下 ,3GPP以及其他標準化組織也相繼投入到了MEC的標準研究工作中。目前,MEC已經發展演進為5G移動通信系統的重要技術之一。
要理解MEC,首先需要了解MEC中涉及到的4個基本概念:云,邊,網,端。
△ 云,邊,網,端,形成了一個協同的有機整體
云:云計算以及用以支撐云計算的基礎設施及資源,也被稱作云端,是提供服務的中心節點。
邊:邊緣,也就是邊緣計算節點,本文的主角,離終端最近的服務節點。
網:云端和邊緣,以及邊緣和用戶之間的網絡,默默無聞但非常重要的底層工作者。
端:也就是終端,是云,邊,網服務的對象,包含手機,平板,電視等一切可以聯網的設備,其位置在網絡的最外圍,是各種數據的消費者,也成了內容的生產者(如短視頻,直播等)。
如果還用章魚來比喻的話,“云”就像大腦,“邊”就像觸手,“網”就像連接大腦和觸手的肌肉,“端”則就是章魚要捕獲的食物。云邊網端協同,構成了MEC系統的有機體,讓信息更快更好地得以流動。
怎樣部署MEC?
目前在市場上,5G時代的MEC玩家主要有兩類:互聯網廠家,電信運營商。它們手中的資源不同,推出的邊緣計算方案自然也有差異。
首先我們來看看ETSI定義的5G和MEC融合架構。
△ 5G核心網最關鍵的網元:UPF(User Plane Function,用戶面功能),是連接5G核心網和MEC的紐帶,可提供數據分流及流量統計等功能。
如上圖所示,左側是5G網絡,包含核心網(含AMF,SMF,PCF等一系列控制面網元,以及用戶面網元UPF),接入網(RAN)以及終端(UE)。右側則是MEC,包含MEC平臺,管理編排域,以及多個提供服務的APP。
5G網絡和MEC之間的結合點就是UPF。這個網元的全稱是User Plane Function,顧名思義,就是處理核心網用戶面功能的。所有的數據,必須經過UPF轉發,才能流向外部網絡。
也就是說,負責邊緣計算的MEC設備,必須連接在5G核心網的UPF這個網元之后。
5G的核心網設計是十分靈活的,為了減少數據傳輸的迂回,UPF的部署位置也一般比控制面網元要靠下,這就叫做UPF下沉。
舉例來說,中國移動的核心網在全國分為8個大區,每個大區管理數個省份,但在這些大區的機房中只部署有控制面網元,UPF則下沉到省中心,乃至地市,區縣,方便實現本地數據本地消化。
這樣的架構,就為MEC的貼近網絡邊緣部署提供了條件。
對于運營商來說,整個網絡都是他們的,因此部署MEC的位置非常靈活,在邊緣UPF的基礎上增加MEC的功能,形成邊緣一體化增強型UPF是最簡潔的方案。
根據服務區域的大小和個性化需求,MEC可以跟核心網位于同一數據中心(下圖中的4),還可以跟下沉的UPF一起位于匯聚節點(下圖中的3),也可以和UPF一起集成在某個傳輸節點(下圖中的2),甚至還能跟基站融合到一起(下圖中的1),離用戶近在咫尺。
1. MEC,UPF和基站融合到一起
2. MEC跟下沉的UPF一起集成在某個傳輸節點
3. MEC跟下沉的UPF一起位于匯聚節點
4. MEC跟核心網部署于于同一數據中心
對于互聯網廠家來說,雖然也在積極推進邊緣計算,但由于它們手中沒有網絡,只能通過和運營商的UPF對接這樣的方式來支持MEC。
如下圖所示,互聯網廠家的邊緣計算平臺需要和各個運營商的UPF對接,通過UPF再連接到不同運營商的基站,從而把服務送達每個用戶。
△ 互聯網廠家的邊緣計算平臺需要和運營商的UPF對接,把運營商的網絡作為傳輸管道
因此可以這么說,互聯網廠家“云”的能力較強,它們通過把能力從“云”向“網”拓展來支持“邊”(MEC);而運營商對“網”是全面掌控的,從而支持“邊”是順理成章的事情,但它們需要增強“云”的能力。
在MEC的支持下,云端算力下沉,終端算力上移,從而在邊緣計算節點形成兼顧時延,成本和算力的匯聚點,這就是MEC存在的核心價值。
并且,在工業園區的網絡還存在數據安全,以及內網訪問的需求,MEC可以作為運營商和企業內網之間的橋梁,實現內網數據不出園區,本地流量本地消化的好處。
△ MEC和UPF聯合起來可以進行靈活的數據分流,內網數據直接走內網通道,私密數據不出園區;外網數據也可直通互聯網,并行不悖,兩不耽誤。
在5G時代,以行業應用為中心的2B業務,以及增強的2C業務都對網絡提出的更高的要求,高帶寬,低時延,高算力的需求不斷激發著MEC更快地發展。
MEC,這棵在4G時代萌芽的幼苗,在5G時代的3大場景都被寄予厚望。如此根正苗紅的種子選手,必將在不遠的將來時代長為參天大樹,全面賦能5G網絡。