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面向5G,應(yīng)運而生的邊緣計算

2019-06-20 08:58 c114

導(dǎo)讀:在5G時代,移動通訊從最初的人與人之間通信,開始轉(zhuǎn)向人與物的通信,直至機器與機器之間的通信。AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化、無人駕駛等業(yè)務(wù)被大量引入。

在5G時代,移動通訊從最初的人與人之間通信,開始轉(zhuǎn)向人與物的通信,直至機器與機器之間的通信。AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化、無人駕駛等業(yè)務(wù)被大量引入。從而帶來了高帶寬、低時延以及大聯(lián)接的網(wǎng)絡(luò)需求,也就是3GPP定義的5G三大場景。

為了滿足5G業(yè)務(wù)的上述需求,越來越多的網(wǎng)元開始將控制面和轉(zhuǎn)發(fā)面分離,進行分層部署,控制平面集中部署調(diào)度,用戶面網(wǎng)元則分散部署貼近用戶,實現(xiàn)管理成本以及用戶體驗的平衡。同時,為了有效實現(xiàn)業(yè)務(wù)錨點下沉,縮短業(yè)務(wù)響應(yīng)時間,并且將傳統(tǒng)移動網(wǎng)絡(luò)的通信能力開放,MEC概念也被充分引入。為了適配網(wǎng)元的分布式部署以及MEC的邊緣部署,在基礎(chǔ)設(shè)施層面,借助云化技術(shù)將集中式電信云進行邊緣分布式重構(gòu)也將是必然選擇。

分布式云可以由中心云和邊緣云構(gòu)成,其中邊緣云又可以細(xì)分為地市、區(qū)縣以及接入。中心云定位為大腦和中樞,主要承載控制/管理以及集中化的媒體面網(wǎng)元;邊緣云主要承載分布式部署的用戶面/媒體面網(wǎng)元以實現(xiàn)流量快速卸載,以及實時性要求較高的網(wǎng)元,優(yōu)化用戶體驗,例如高清視頻、車聯(lián)網(wǎng)、VR/AR等業(yè)務(wù)。

圖1:分布式云架構(gòu)

邊緣云由于其位置、規(guī)模以及環(huán)境的特殊性,在技術(shù)上具備以下特征:

· 部署于地市、區(qū)縣以及基站的邊緣云,由于環(huán)境的限制(空調(diào)、承重、電源等),多采用定制化的多節(jié)點服務(wù)器或者計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)一體集成硬件,這類硬件采用通用X86架構(gòu),具備高環(huán)境適應(yīng)性,在機箱高度、深度方面實現(xiàn)了最小化設(shè)計,通常采用前維護方式,擁有高集成度、低設(shè)備能效,匹配現(xiàn)網(wǎng)電信機房條件,減少對機房改造的需求。

· 隨著5G業(yè)務(wù)的到來,邊緣云資源池必然從單一類型虛機/裸機資源池向虛機/裸機,容器多種資源池并存方向演進。OpenStack/Kubernetes雙核技術(shù),統(tǒng)一了網(wǎng)絡(luò)、存儲以及安全等底層技術(shù),同時實現(xiàn)虛機/容器的統(tǒng)一編排管理,大大提升了資源分配靈活性、資源利用率以及管理效率。

· 邊緣云通常在X86處理器基礎(chǔ)上配置FPGA、GPU等協(xié)處理器(加速卡)以滿足網(wǎng)絡(luò)高轉(zhuǎn)發(fā)的要求,因此最新的ETSI NFV架構(gòu)也將硬件加速引入到NFV架構(gòu)之中,增加了加速資源虛擬化能力,將加速器進行抽象,以邏輯加速資源的方式呈現(xiàn),統(tǒng)一提供全面的加速服務(wù)。

· 邊緣云由于存儲規(guī)模小,采用獨立的存儲池,成本高,資源利用率低,因此廣泛使用計算存儲融合方案,將分布式存儲部署在計算節(jié)點上,計算節(jié)點和存儲節(jié)點合一,提升資源利用率。同時通過策略配置,可讓本節(jié)點的虛機/容器優(yōu)先訪問本地存儲,將副本部署于其他節(jié)點,在保證可靠性的同時提升了存儲的性能。

· 邊緣云的規(guī)模相對較小,管理模塊在其中占用資源需要減少到合適比例,因此可采用輕量級管理模塊部署或者將管理模塊集中部署在上級云,邊緣云中僅部署計算節(jié)點,兩種部署方式可根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境靈活選擇 。

· 分布式云采用多層部署,數(shù)據(jù)中心分布在各地,而且資源類型不一,需要統(tǒng)一管理平臺屏蔽資源池的異構(gòu)性,進行統(tǒng)一全局的運維管理,提升運維管理效率。

在邊緣云之上,移動/多接入邊緣計算(Mobile/Multi-Access Edge Computing, MEC)技術(shù)主要是指通過在靠近無線接入側(cè)部署通用服務(wù)器,從而為無線網(wǎng)絡(luò)提供IT和云計算的能力,使應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容可以實現(xiàn)本地化、近距離、分布式部署成為可能,從而促使無線網(wǎng)絡(luò)具備低時延、高帶寬的傳輸能力,并且回傳帶寬需求的降低極大程度地減少了運營成本。同時,MEC定義了完整的網(wǎng)絡(luò)和第三方應(yīng)用的雙向通信的API通信機制,例如無線網(wǎng)絡(luò)可以把無線網(wǎng)絡(luò)上下文信息(位置、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、無線資源利用率等)通過API開放給第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用,有效提升了移動網(wǎng)絡(luò)的智能化水平,促進網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的深度融合。

MEC應(yīng)用場景根據(jù)不同的業(yè)務(wù)特征,主要可以分為以下兩種類型: 一種是本地化業(yè)務(wù),包括本地業(yè)務(wù)的緩存和融合,典型的場景包括企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò),或者AR/VR業(yè)務(wù)擴展;一種是垂直行業(yè)的拓展,典型的場景包括車聯(lián)網(wǎng),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等。為了更好地支持新的業(yè)務(wù),同時發(fā)掘現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)能力增值,MEC的場景中也需要考慮更精準(zhǔn)的室內(nèi)導(dǎo)航,平臺開發(fā)和應(yīng)用集成等。

綜合ETSI與3GPP對于MEC系統(tǒng)架構(gòu)特征的定義以及5G MEC場景訴求,MEC架構(gòu)的構(gòu)想如下:

圖2:MEC架構(gòu)構(gòu)想

基于5G的分布式云基礎(chǔ)設(shè)施,在邊緣側(cè)云化構(gòu)建5G用戶面和5G MEC節(jié)點,5G MEC節(jié)點提供MEC應(yīng)用平臺使能第三方應(yīng)用,同時提供公共服務(wù)給第三方應(yīng)用進行調(diào)用。MEC節(jié)點之間互相協(xié)同,支持應(yīng)用移動時上下文的交換,保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

中心側(cè)提供能力開放功能,對第三方用戶和第三方應(yīng)用開放網(wǎng)絡(luò)能力(如無線負(fù)荷、位置、帶寬等)。位于中心側(cè)的策略調(diào)度功能綜合應(yīng)用的健康狀況、負(fù)載狀況、網(wǎng)絡(luò)狀況等信息動態(tài)的創(chuàng)建/刪除第三方應(yīng)用實例、動態(tài)地給出邊緣用戶面功能選擇策略,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的最佳協(xié)同。

采用分層的管理/編排架構(gòu),位于中心側(cè)的管理/編排功能是第三方應(yīng)用管理和編排的統(tǒng)一入口,由它來選擇在哪個或哪些邊緣位置部署應(yīng)用。邊緣側(cè)的管理/編排功能則對實際的資源分配和應(yīng)用部署進行管理。

面對即將到來的5G時代和ICT融合的滾滾浪潮,我們需要以變革的姿態(tài)迎接未來、決勝未來。不同于4G時代的管道提供商角色,運營商在5G時代會有更多的機會拓展增值業(yè)務(wù),變身成綜合性的端到端業(yè)務(wù)提供商。作為ICT融合的新生技術(shù),邊緣計算將高帶寬、低時延、本地化業(yè)務(wù)下沉到網(wǎng)絡(luò)邊緣,為固移融合提供統(tǒng)一的電信基礎(chǔ)設(shè)施支撐,對于運營商數(shù)字化轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級至關(guān)重要。而一種新興技術(shù)和生態(tài)的誕生與興起,需要背后商業(yè)模式的強有力支撐。面向未來,業(yè)界對邊緣業(yè)務(wù)平臺的各種應(yīng)用場景有著無限的憧憬與期待。但美好的愿望要變成現(xiàn)實,需要整個產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力。中興通訊希望能夠攜手更多的行業(yè)合作伙伴,共同探討邊緣計算的合作模式,共建5G網(wǎng)絡(luò)邊緣生態(tài)系統(tǒng),全面推動邊緣業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展。