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5G时代下的移动边缘计算(MEC)探索系列之一

凌云时刻 发布时间:2018-09-17 11:30:00 ,浏览量:0

由于边缘计算的概念和场景已经有很多中文的文章发表出来了,那么现在就需要再深入一些,了解一下边缘计算模型内部遇到了哪些问题,以及其中涉及到了哪些方面的技术。LET’S BEGIN!

MEC解决了什么问题?

目前,随着终端的技术革新,如智能手机和手提电脑,以及这种终端上层出不穷的手机应用。然而,这些终端却不具备大容量的电池,无法稳定持久的提供服务。那么边缘计算的解决方案就是把数据处理等应用业务放在云上。然而这种方式大大地增加了应用的延迟,由于位于边缘的应用需要等待位于中心的云上的处理结果。这样的延迟使得一些应用无法处理实时的业务。为了处理延迟的问题,一种崭新的技术,MEC(mobile edge computing)应运而生。MEC的想法是把计算和存储资源部署在边缘,来满足某些应用的严苛的延迟要求。

把边缘计算整合到移动网络架构中的称为Mobile Edge Computing(MEC),这个是由ETSI的ISG(industry specification group)组成立的,MEC的标准化工作由一些运营商如(DOCOMO,Vodafone,TELECOM Italia)和一些厂商(IBM,Nokia,Huawei,Intel)完成,ISG MEC的主要工作是高效无缝地把云计算的功能集成到移动网络,并为用户提供解决方案。

终端客户现在对数据传输的速度和QoS服务质量保证越来越高,而且现在在终端上开发的应用对资源的要求也更高,有些需要耗电较多的应用也无法部署在终端设备上,在MCC(mobile cloud computing)的概念中,用户的终端需要将需要大量计算资源的应用在边缘云中处理,再把数据传回给用户终端。

作为边缘-中央计算模式,MEC已经在研究领域早有名声。MEC 被认为蜂窝基站模型的现代化演变的关键因素。它让边缘服务器和蜂窝基站相结合,可以和远程云数据中心连接或者断开。MEC 配合终端移动设备,支持网络中分层应用部署。另外,MEC旨在为用户带来自适应和更快初始化的蜂窝网络服务,提高网络效率。最近,MEC的一项显著应用就是支持5G通信。更加长远地说,它旨在灵活访问无线电网络信息,进行内容发布和应用部署。

MEC还可以将汽车云接入到移动网络中,这样汽车上的应用就可以在MEC模型中获取本地的数据,从一些路边的传感器,分析数据并且广播告警给附近的车辆,并且是在一个很低的延迟情况下。这个car-to-car和car-to-infrastructure的通信是由Nokia和它的合作伙伴在一个运营商的网络中做了demonstration。

MEC中,有个词称为计算卸载(computation offloading),比较“信、达、雅”的翻译可以称为“计算能力重分配”,其中重分配的三个原则是:

1、在分配中的决策,即如何进行计算能力重分配

2、MEC的计算资源调度算法

3、终端的流动性管理

解释一下这三个点,应用在计算能力重分配的时候需要确定是否需要远端计算能力,以及哪些流量是需要远端处理的;另外在MEC中,由于其拓扑的变化和服务器的计算能力的差异,如何调度合适的服务器给终端的应用提供计算服务;由于终端可能会在地理位置上进行转移,那么如何保障MEC可以感知终端的迁移,并持续地提供计算和存储服务。 

MCC又是什么?

MCC是计算领域另外一项趋势。由于智能移动设备的不断增多,如今的最终用户更喜欢在手持移动设备上运行相关服务,而不再是在传统的电脑上。然而,大多数的智能移动设备都受到能源、存储和计算资源的限制。所以在关键场景中,在移动设备以外的地方运行加强的应用,比在本地执行这些应用要更加的灵活。MCC提供必要的计算资源,支撑这些靠近终端用户的移动应用程序在远程执行。通常这些轻量级的云服务器,被称为(cloudlet)“小云片”,它处于边缘网络中。“小云片”和移动设备以及数据中心一起,为丰富的应用程序,搭建了三层应用部署平台。总体来说,MCC结合云计算、移动计算和无线应用通信技术,为移动用户提高服务质量,为网络运营商和云服务提供者,提供新业务机会。

MCC提供了如下几点优势:

1、减少终端设备的耗电量

2、为终端设备提供部署复杂的应用的能力

3、为终端设备提供大存储容量

MCC的模型已经说了优点,但是一个很重要的问题MCC系统中包含了不同种类的云,基础设施架构,不同的平台和协议。那么MCC目前遇到的问题是如何把这一系列的资源整合在一起,为边缘设备提供服务。

“小云片”的优势

边缘计算的概念第一次被提出来是在2009年,被称为cloudlet,除了cloudlet和ad-hoc,另外一个概念就是雾计算,雾计算由思科在2012提出来,用于解决百亿的边缘设备的接入,因此,雾计算是称为Internet of Things(IoT)和大数据应用的关键技术之一。

雾计算可以提供:

1、低延迟和定位服务

2、覆盖的地理区域很广

3、与大量的节点进行连接

4、支持大流量低延迟的应用服务

5、雾计算可以在智能电网和联网汽车和无线穿戴设备上应用

MEC部署方式

1、一种方式就是类似于SCC或MCC部署,MEC server直接部署在基站中。如果边缘网络是3G网络,MEC server也可能处于通信网中。

2、把MEC server部署在cell聚合中,或者mutil-RAT聚合点(讲通俗一点就是一些公司、商场、机场等)

3、把MEC server部署在CN边缘,即部署在汇聚云(distributed cloud)中,比较远离终端设备,靠近中心云中。

MEC server的部署方式取决于很多要素,比如扩展性、物理部署限制、性能等要素。比如第一种和第二种部署方式延迟比较低,但是其管理和扩展性比较差,而第三种部署方式方便扩展,但是由于其远离终端设备,因此导致了其应用的延迟比较高。

目前业界有两种趋势可以将MEC解决方案带到边缘移动网络中:

按照NFV的设计方式,通过管理MEC提供的各类资源,由于NFV社区可以灵活弹性地管理各种NFVI,可以通过NFV的力量,将MEC的资源弹性调度。

利用SDN的思想,把控制平面和数据转发平面解耦,对于MEC中大量的用户流量,可以利用SDN下发特定的策略来完成流量的选路进而满足应用的延迟性要求。

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