提到MEC，對(duì)其略懂一二的人，恐怕能想到的第一個(gè)詞就是“低時(shí)延”，雖然MEC的含義遠(yuǎn)不止于此，但我認(rèn)同“快”的確是MEC所能帶給我們的最切實(shí)際的體驗(yàn)！
 

我們從時(shí)代發(fā)展的角度來(lái)試圖窺探一下“快”趨勢(shì)發(fā)展的必然性，在被數(shù)字化席卷的今天，人們的生活節(jié)奏越來(lái)越快，數(shù)據(jù)還是最有價(jià)值的東西嗎？其實(shí)不然。最有價(jià)值的東西，在我看來(lái)應(yīng)該是注意力。如何能極大程度地鎖定人們的注意力，除了內(nèi)容本身上的優(yōu)勢(shì)，我認(rèn)為關(guān)鍵還是在于“快”。簡(jiǎn)單的舉個(gè)例子，就看視頻而言，有研究表明一旦開始播放前的等待時(shí)間超過(guò)五秒，將很難再留住用戶。倘若觀看視頻的期間再出現(xiàn)幾次討厭的卡頓，用戶對(duì)于視頻的興趣甚至對(duì)于播放平臺(tái)的好感度將會(huì)急劇下降。反過(guò)來(lái)，從競(jìng)爭(zhēng)的角度來(lái)看，正所謂“天下武功，唯快不破”，只有在“快”上做到游刃有余，才能不被時(shí)代的浪潮拍在沙灘上。從這個(gè)角度來(lái)看，MEC的出現(xiàn)正是迎合了數(shù)字時(shí)代快發(fā)展的要求。

一、基本概念

ETSI對(duì)于MEC的標(biāo)準(zhǔn)定義是：在移動(dòng)網(wǎng)邊緣提供IT服務(wù)環(huán)境和云計(jì)算能力。我們從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)解讀一下這個(gè)定義，如圖1，在運(yùn)營(yíng)商眼里，網(wǎng)絡(luò)其實(shí)就分為三個(gè)部分：無(wú)線接入網(wǎng)、移動(dòng)核心網(wǎng)、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。其中，無(wú)線接入網(wǎng)由基站組成，負(fù)責(zé)移動(dòng)終端的接入，移動(dòng)核心網(wǎng)由一堆高性能的路由器和服務(wù)器組成，負(fù)責(zé)將無(wú)線基站連接到外部網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)就是各種應(yīng)用服務(wù)器工作的地方，實(shí)際上就是各種數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器甚至PC。運(yùn)營(yíng)商基本上只掌管無(wú)線接入網(wǎng)和移動(dòng)核心網(wǎng)兩部分，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通常在OTT手里，這三種網(wǎng)路在用戶終端和應(yīng)用服務(wù)器之間交替?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，完成用戶的各種上網(wǎng)需求。但是隨著各種新服務(wù)類型的出現(xiàn)，比如AR/VR，connected cars等，這種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸不堪重負(fù)，因此催生了MEC的出現(xiàn)，即將網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)“下沉”到更接近用戶的無(wú)線接入網(wǎng)側(cè)，從而帶來(lái)三個(gè)好處：

• 用戶感受到的傳輸時(shí)延減小
• 網(wǎng)絡(luò)擁塞被顯著控制
• 更多的網(wǎng)絡(luò)信息和網(wǎng)絡(luò)擁塞控制功能可以開放給開發(fā)者

另外，在這里可以把MEC與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心做一比較，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心可以簡(jiǎn)單理解為集中式的大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，而MEC可以簡(jiǎn)單理解為邊緣式的大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，即把傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心切割成各種小型數(shù)據(jù)中心后放置到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，以期更靠近用戶，為用戶提供更快的服務(wù)和達(dá)到更好的網(wǎng)絡(luò)性能。

二、MEC的服務(wù)場(chǎng)景

MEC的服務(wù)場(chǎng)景有很多，在ETSI的《Mobile Edge Computing—A Key Technology Towards 5G》白皮書中主要列舉以下幾個(gè)典型：

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)AR是一種利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的附加信息對(duì)使用者所看到的真實(shí)世界景象進(jìn)行增強(qiáng)或擴(kuò)展的技術(shù)。MEC服務(wù)器緩存需要推送的AR音視頻內(nèi)容，基于定位技術(shù)和地理位置信息一一對(duì)應(yīng)。根據(jù)終端發(fā)起的應(yīng)用請(qǐng)求，MEC服務(wù)器通過(guò)深度包解析判斷應(yīng)用內(nèi)容，結(jié)合位置信息確定推送AR內(nèi)容并發(fā)送給用戶。MEC解決方案一方面通過(guò)內(nèi)容本地化降低了內(nèi)容時(shí)延，提升用戶體驗(yàn)；另一方面基于位置，大大增強(qiáng)了AR的應(yīng)用效果和價(jià)值。

智能視頻加速

在因特網(wǎng)上，媒體和文件傳輸通常是以流的形式，或基于TCP協(xié)議使用HTTP下載。信道環(huán)境、終端的接入和離開等變化都會(huì)導(dǎo)致鏈路容量的變化。TCP可能并不能快速適應(yīng)RAN的快速變化，因此使用MEC進(jìn)行視頻加速可以解決這類問(wèn)題。

Connected cars

MEC服務(wù)器可以部署于沿道路的LTE基站上，從車載應(yīng)用和道路傳感器接收本地信息，并加以分析，從而傳播一些緊急信息給本區(qū)域的其他車輛。

物聯(lián)網(wǎng)匯聚網(wǎng)關(guān)

IOT裝置在處理器和內(nèi)存容量上通常是資源受限的，因此有必要使用匯聚網(wǎng)關(guān)將各種各樣IOT裝置信息聚合起來(lái)，這樣可以降低分析處理的反應(yīng)時(shí)間。

三、MEC基本架構(gòu)

在《Mobile-Edge Computing – Introductory Technical White Paper》白皮書中，對(duì)MEC服務(wù)器平臺(tái)進(jìn)行了圖2所示的定義。



如圖2所示，MEC 托管基礎(chǔ)架構(gòu)主要包括MEC硬件資源和MEC虛擬化層兩部分。MEC應(yīng)用平臺(tái)由MEC虛擬化管理器和MEC應(yīng)用平臺(tái)服務(wù)組成。MEC虛擬化管理器提供基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）功能，針對(duì)應(yīng)用提供靈活高效、多租戶的運(yùn)行和托管環(huán)境。MEC應(yīng)用平臺(tái)服務(wù)為上層運(yùn)行于MEC服務(wù)器的應(yīng)用提供以下一組中間件服務(wù)：

• 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（Infrastructure services）

1. 通信服務(wù)（Communication services，CS）：允許在MEC服務(wù)器上的應(yīng)用能夠和這個(gè)應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行通信。
2. 服務(wù)注冊(cè)（Service registry，SR）：服務(wù)注冊(cè)表提供了MEC服務(wù)器上可用服務(wù)的可見性。它使用服務(wù)松散耦合的概念，在應(yīng)用程序部署中提供靈活性。

• 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)（Radio Network Information Services，RNIS）：能夠提供鑒權(quán)應(yīng)用，比如說(shuō)小區(qū)ID，用戶位置，小區(qū)負(fù)載和吞吐量。RNIS提供信息給無(wú)線接入網(wǎng)到用戶和小區(qū)。
• 流量卸載服務(wù)（Traffic Offload Function，TOF）：TOF服務(wù)選擇優(yōu)先處理的流量，并將所選擇的基于策略的用戶數(shù)據(jù)流路由分配給有權(quán)接收數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。

虛擬設(shè)備的應(yīng)用程序運(yùn)行于IaaS上的虛擬機(jī)映像之上。各VM與MEC應(yīng)用平臺(tái)之間采用統(tǒng)一的API。
 

接下來(lái)我們針對(duì)圖2所示的MEC服務(wù)器平臺(tái)架構(gòu)對(duì)MEC服務(wù)器的三層邏輯實(shí)體做以下歸納：
 

• MEC平臺(tái)基礎(chǔ)層：基于NFV的硬件資源和虛擬化層架構(gòu)，提供底層硬件的計(jì)算、存儲(chǔ)、控制功能和硬件虛擬化組件（包括基于OpenStack的虛擬操作系統(tǒng)、KVM等），完成虛擬化的計(jì)算處理、緩存、虛擬交換及相應(yīng)的管理功能。
• MEC功能組件：承載業(yè)務(wù)的對(duì)外接口適配功能，通過(guò)API完成和基站及上層應(yīng)用層之間的接口協(xié)議封裝，提供流量旁路、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息、VM通信服務(wù)、應(yīng)用與服務(wù)注冊(cè)等能力，具備相應(yīng)的底層數(shù)據(jù)包解析、內(nèi)容路由選擇、上層應(yīng)用注冊(cè)管理、無(wú)線信息交互等基礎(chǔ)功能，相應(yīng)的API采用網(wǎng)管SNMP，通過(guò)Get/Set Request/Set Response消息實(shí)例完成參數(shù)及信息交互。
• MEC應(yīng)用層：基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化VM應(yīng)用架構(gòu)，將MEC功能組件進(jìn)一步組合封裝成虛擬的應(yīng)用（本地分流、無(wú)線緩存、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、業(yè)務(wù)優(yōu)化、定位等應(yīng)用），并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口開放給第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用或軟件開發(fā)商，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的能力開放與調(diào)用。

四、MEC的部署場(chǎng)景

MEC服務(wù)器可以部署在多個(gè)位置，這一小節(jié)列舉MEC服務(wù)器的幾個(gè)部署場(chǎng)景。
 

（1）基于4G EPC架構(gòu)部署在RAN側(cè)的MEC方案

• MEC服務(wù)器部署在RAN側(cè)基站匯聚點(diǎn)后：如圖3，這是比較常見的部署方式。

• MEC服務(wù)器部署在RAN側(cè)單個(gè)基站之后：如圖4，針對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域，例如校園、大型購(gòu)物中心等。這種架構(gòu)方案的優(yōu)勢(shì)在于更方便通過(guò)監(jiān)聽、解析S1接口的信令來(lái)獲取基站側(cè)無(wú)線相關(guān)信息，但計(jì)費(fèi)和合法監(jiān)聽等安全問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。

（2）基于4G EPC架構(gòu)部署在CN側(cè)的MEC方案

• MEC服務(wù)器與與CN側(cè)的P-GW部署在一起：如圖5，這種方式不改變現(xiàn)有EPC架構(gòu)，MEC 服務(wù)器與P-GW部署在一起。UE發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)eNodeB、Hub Node、S-GW、P-GW+MEC 服務(wù)器，然后到公網(wǎng)Internet。該部署方式不存在計(jì)費(fèi)、安全等問(wèn)題。

• MEC服務(wù)器與CN側(cè)的D-GW部署在一起：如圖6，這種方式改變現(xiàn)有EPC架構(gòu)，MEC 服務(wù)器與D-GW部署在一起，原P-GW拆分為P1-GW和P2-WG（即D-GW），其中P1-GW駐留在原位置，D-GW下移（可以到RAN側(cè)，也可以到CN邊緣）。D-GW具備計(jì)費(fèi)、監(jiān)聽、鑒權(quán)等功能。MEC 服務(wù)器與D-GW可以集成在一起，也可以作為單獨(dú)網(wǎng)元部署在D-GW之后。P1-GW與D-GW之間為私有接口，需同一廠家設(shè)備。

（3）基于5G架構(gòu)的MEC服務(wù)器部署方案

• MEC 服務(wù)器部署在GW-UP處：如圖7中MEC server 2位置所示，5G網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)C/U功能分離之后，U-Plane（對(duì)應(yīng)GW-UP）功能下移（可以下移到RAN側(cè)，也可以下移到CN的邊緣），C-Plane（對(duì)應(yīng)GW-CP）駐留在CN側(cè)。MEC 服務(wù)器部署在GW-UP處，相對(duì)于傳統(tǒng)公網(wǎng)方案，可為用戶提供低時(shí)延、高帶寬服務(wù)。
• MEC 服務(wù)器部署在NodeB之后：如圖7中MEC server 1位置所示，MEC 服務(wù)器部署在NodeB之后（一個(gè)或多個(gè)NodeB），使數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更靠近用戶側(cè)。UE發(fā)起的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)NodeB、MEC 服務(wù)器 1，然后到Internet（第三方內(nèi)容提供商服務(wù)器），在這種方式下計(jì)費(fèi)和合法監(jiān)聽等安全問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。

介紹完MEC部署方案，這里有一個(gè)問(wèn)題值得我們思考：網(wǎng)絡(luò)的邊緣究竟在哪里？雖然許多人對(duì)于網(wǎng)絡(luò)邊緣的定義在無(wú)線蜂窩站和天線，但事實(shí)上，MEC實(shí)際上工作于應(yīng)用層，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)真正的邊緣應(yīng)該是用戶終端。如果MEC部署在終端上，將會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生更大的影響。因此，我相信MEC越來(lái)越接近終端部署是今后MEC演進(jìn)的趨勢(shì)。

五、MEC相關(guān)的實(shí)現(xiàn)案例

• 在線視頻系統(tǒng)

英特爾中國(guó)研究院與英特爾網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)事業(yè)部、中國(guó)移動(dòng)及愛(ài)奇藝合作開發(fā)了一款在線視頻系統(tǒng)。視頻提供商可請(qǐng)求無(wú)線基站為特定的高清付費(fèi)用戶提供充足帶寬，保證其觀看體驗(yàn)。OTT在使用上述系統(tǒng)時(shí)，無(wú)需對(duì)自己的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行架構(gòu)性變動(dòng)，大幅降低了使用成本，加速了業(yè)務(wù)創(chuàng)新。該系統(tǒng)已在業(yè)界知名的世界移動(dòng)通信大會(huì)（MWC）上現(xiàn)身，引起廣泛關(guān)注，并被歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）的MEC工作組采納為典型業(yè)務(wù)場(chǎng)景之一。此外，該系統(tǒng)在中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組組織的中國(guó)5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)的第一階段測(cè)試中得到驗(yàn)證。

• 打造“無(wú)限”VR體驗(yàn)

中興通訊提出如圖9所示的基于5G架構(gòu)的MEC解決方案。

該方案具有以下5大業(yè)務(wù)特性：

1. 本地化部署，可以單獨(dú)提供業(yè)務(wù)服務(wù)。
2. 最接近數(shù)據(jù)資源，有利于獲取進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
3. 提供低時(shí)延的邊緣業(yè)務(wù)。
4. 獲取移動(dòng)設(shè)備的位置，為商業(yè)用戶提供基于業(yè)務(wù)的定位、統(tǒng)計(jì)等。
5. 基于網(wǎng)絡(luò)上下文的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取，便于相關(guān)應(yīng)用提供精確的商業(yè)服務(wù)。

• MEC for Connected cars

圖10所示是一個(gè)針對(duì)connected cars提出的MEC解決方案，MEC部署在沿道路兩側(cè)排列的基站之后，并與之后的云數(shù)據(jù)中心進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)一些更需要低時(shí)延的計(jì)算和處理功能，對(duì)車載應(yīng)用或道路傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)能做到快速處理，通知同區(qū)域的其他車輛相關(guān)事件的發(fā)生。該方案來(lái)自于論文《A Novel Mobile Edge Computing-based Architecture for Future Cellular Vehicular Networks》，該論文已被2017 WCNC收錄。對(duì)該方案感興趣的讀者可以轉(zhuǎn)至論文原文作進(jìn)一步了解。

六、MEC現(xiàn)存的問(wèn)題和挑戰(zhàn)

MEC作為一個(gè)新興的前沿技術(shù)，在為我們帶來(lái)具有便利和效益的同時(shí)，還存在很多的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。
（1）移動(dòng)性問(wèn)題：移動(dòng)性問(wèn)題又可以分為以下兩種場(chǎng)景

• 用戶在一個(gè)MEC服務(wù)器之下，從一個(gè)基站移動(dòng)到另一個(gè)基站：服務(wù)器需要保證UE到應(yīng)用的連接性能，需要跟蹤UE當(dāng)前的連接節(jié)點(diǎn)來(lái)確保下行數(shù)據(jù)的路由。
• 用戶從一個(gè)MEC服務(wù)器移動(dòng)到另一個(gè)MEC服務(wù)器：需要基于應(yīng)用的能力、原始服務(wù)器和目標(biāo)服務(wù)器的負(fù)載信息等情況來(lái)決策采用的移動(dòng)性機(jī)制

（2）計(jì)費(fèi)問(wèn)題：邊緣計(jì)算平臺(tái)由于在部署時(shí)將服務(wù)下移，流量在邊緣進(jìn)行本地化卸載，計(jì)費(fèi)功能不易實(shí)現(xiàn)。對(duì)于該問(wèn)題，移動(dòng)邊緣計(jì)算平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化工作尚未涵蓋該部分的實(shí)現(xiàn)，不同的公司也有自己傾向的解決方案。服務(wù)問(wèn)題由于涉及到較多的核心網(wǎng)網(wǎng)元，也需要設(shè)備供應(yīng)商、OTT、運(yùn)營(yíng)商等多方的共同努力和積極探索。
（3）安全問(wèn)題：同時(shí)，由于服務(wù)的下移也帶來(lái)一些安全問(wèn)題，例如可能存在一些不受信任的終端及移動(dòng)邊緣應(yīng)用開發(fā)者的非法接入問(wèn)題。因此需要在基站和邊緣計(jì)算服務(wù)器之間建立鑒權(quán)流程和安全隧道的通信，以保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，并保證網(wǎng)絡(luò)的安全。

最后，MEC的研究工作正在進(jìn)行中，第一階段在2016年底結(jié)束，主要是API標(biāo)準(zhǔn)的定義、MEC與NFV和端到端移動(dòng)性的整合等的工作；下一階段是17、18年兩年，主要研究3GPP和非3GPP接入支持、虛擬化支持類型擴(kuò)展、新付費(fèi)模式的支持、開發(fā)各種應(yīng)用、研究新的使用場(chǎng)景、研究NFV環(huán)境下MEC的部署等。相信在不久的將來(lái)，MEC的研究將會(huì)到達(dá)一個(gè)新的高度，讓我們大家拭目以待！