在5G時(shí)代,移動(dòng)通訊從最初的人與人之間通信,開(kāi)始轉向人與物的通信,直至機器與機器之間的通信。AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化、無(wú)人駕駛等業(yè)務(wù)被大量引入。從而帶來(lái)了高帶寬、低時(shí)延以及大聯(lián)結的網(wǎng)絡(luò )需求,也就是3GPP定義的5G三大場(chǎng)景。
為了滿(mǎn)足5G業(yè)務(wù)的上述需求,越來(lái)越多的網(wǎng)元開(kāi)始將控制面和轉發(fā)面分離,進(jìn)行分層部署,控制平面集中部署調度,用戶(hù)面網(wǎng)元則分散部署貼近用戶(hù),實(shí)現管理成本以及用戶(hù)體驗的平衡。同時(shí),為了有效實(shí)現業(yè)務(wù)錨點(diǎn)下沉,縮短業(yè)務(wù)響應時(shí)間,并且將傳統移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的通信能力開(kāi)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,在基礎設施層面,借助云化技術(shù)將集中式電信云進(jìn)行邊緣分布式重構也將是必然選擇。
分布式云可以由中心云和邊緣云構成,其中邊緣云又可以細分為地市、區縣以及接入。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(hù)面/媒體面網(wǎng)元以實(shí)現流量快速卸載,以及實(shí)時(shí)性要求較高的網(wǎng)元,優(yōu)化用戶(hù)體驗,例如高清視頻、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、VR/AR等業(yè)務(wù)。
邊緣云由于其位置、規模以及環(huán)境的特殊性,在技術(shù)上具備以下特征:
部署于地市、區縣以及基站的邊緣云,由于環(huán)境的限制(空調、承重、電源等),多采用定制化的多節點(diǎn)服務(wù)器或者計算、存儲、網(wǎng)絡(luò )一體集成硬件,這類(lèi)硬件采用通用X86架構,具備高環(huán)境適應性,在機箱高度、深度方面實(shí)現了最小化設計,通常采用前維護方式,擁有高集成度、低設備能效,匹配現網(wǎng)電信機房條件,減少對機房改造的需求。
隨著(zhù)5G業(yè)務(wù)的到來(lái),邊緣云資源池必然從單一類(lèi)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(jìn)。OpenStack/Kubernetes雙核技術(shù),統一了網(wǎng)絡(luò )、存儲以及安全等底層技術(shù),同時(shí)實(shí)現虛機/容器的統一編排管理,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處理器基礎上配置FPGA、GPU等協(xié)處理器(加速卡)以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )高轉發(fā)的要求,因此最新的ETSI NFV架構也將硬件加速引入到NFV架構之中,增加了加速資源虛擬化能力,將加速器進(jìn)行抽象,以邏輯加速資源的方式呈現,統一提供全面的加速服務(wù)。
邊緣云由于存儲規模小,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點(diǎn)上,計算節點(diǎn)和存儲節點(diǎn)合一,提升資源利用率。同時(shí)通過(guò)策略配置,可讓本節點(diǎn)的虛機/容器優(yōu)先訪(fǎng)問(wèn)本地存儲,將副本部署于其他節點(diǎn),在保證可靠性的同時(shí)提升了存儲的性能。
邊緣云的規模相對較小,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點(diǎn),兩種部署方式可根據現場(chǎng)環(huán)境靈活選擇。
分布式云采用多層部署,數據中心分布在各地,而且資源類(lèi)型不一,需要統一管理平臺屏蔽資源池的異構性,進(jìn)行統一全局的運維管理,提升運維管理效率。
在邊緣云之上,移動(dòng)/多接入邊緣計算(Mobile/Multi-Access Edge Computing,MEC)技術(shù)主要是指通過(guò)在靠近無(wú)線(xiàn)接入側部署通用服務(wù)器,從而為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )提供IT和云計算的能力,使應用、服務(wù)和內容可以實(shí)現本地化、近距離、分布式部署成為可能,從而促使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )具備低時(shí)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(yíng)成本。同時(shí),MEC定義了完整的網(wǎng)絡(luò )和第三方應用的雙向通信的API通信機制,例如無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )可以把無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上下文信息(位置、網(wǎng)絡(luò )負荷、無(wú)線(xiàn)資源利用率等)通過(guò)API開(kāi)放給第三方業(yè)務(wù)應用,有效提升了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的智能化水平,促進(jìn)網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)的深度融合。
MEC應用場(chǎng)景根據不同的業(yè)務(wù)特征,主要可以分為以下兩種類(lèi)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(chǎng)景包括企業(yè)園區網(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(chǎng)景包括車(chē)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(shí)發(fā)掘現有的網(wǎng)絡(luò )能力增值,MEC的場(chǎng)景中也需要考慮更精準的室內導航,平臺開(kāi)發(fā)和應用集成等。
綜合ETSI與3GPP對于MEC系統架構特征的定義以及5G MEC場(chǎng)景訴求,MEC架構的構想如下:
基于5G的分布式云基礎設施,在邊緣側云化構建5G用戶(hù)面和5G MEC節點(diǎn),5G MEC節點(diǎn)提供MEC應用平臺使能第三方應用,同時(shí)提供公共服務(wù)給第三方應用進(jìn)行調用。MEC節點(diǎn)之間互相協(xié)同,支持應用移動(dòng)時(shí)上下文的交換,保證業(yè)務(wù)的連續性。
中心側提供能力開(kāi)放功能,對第三方用戶(hù)和第三方應用開(kāi)放網(wǎng)絡(luò )能力(如無(wú)線(xiàn)負荷、位置、帶寬等)。位于中心側的策略調度功能綜合應用的健康狀況、負載狀況、網(wǎng)絡(luò )狀況等信息動(dòng)態(tài)的創(chuàng )建/刪除第三方應用實(shí)例、動(dòng)態(tài)的給出邊緣用戶(hù)面功能選擇策略,實(shí)現網(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,位于中心側的管理/編排功能是第三方應用管理和編排的統一入口,由它來(lái)選擇在哪個(gè)或哪些邊緣位置部署應用。邊緣側的管理/編排功能則對實(shí)際的資源分配和應用部署進(jìn)行管理。
面對即將到來(lái)的5G時(shí)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(lái)、決勝未來(lái)。不同于4G時(shí)代的管道提供商角色,運營(yíng)商在5G時(shí)代會(huì )有更多的機會(huì )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(shí)延、本地化業(yè)務(wù)下沉到網(wǎng)絡(luò )邊緣,為固移融合提供統一的電信基礎設施支撐,對于運營(yíng)商數字化轉型和產(chǎn)業(yè)結構升級至關(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(lái),業(yè)界對邊緣業(yè)務(wù)平臺的各種應用場(chǎng)景有著(zhù)無(wú)限的憧憬與期待。但美好的愿望要變成現實(shí),需要整個(gè)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,全面推動(dòng)邊緣業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展。
來(lái)源:中管院數字經(jīng)濟中心