[4G&5G专题20]：架构降低业务延时的移动边缘计算MEC应用服务的下沉。

目录

1 MEC概述

2 MEC在5G网络中的位置

3 MEC在工业应用中的部署形态

4 MEC的动机

5 MEC的特点

6 MEC平台的架构

7 移动接入网的改进

1 MEC概述

移动边缘计算（MEC：Mobile Edge Computing），这是5G网络中的一个应用级网元。

（1）网元归属：MEC网元既不属于5G无线接入网RAN，也不属于5G核心网，它原本属于核心网之外的应用层。

（2）数据类型归属：MEC网元属于用户面，而不是控制面的网元。

（3）网元的位置：接入网与核心网之间

（3）MEC出现背景：考虑到5G对延时提出了更好的要求，因此需要把应用层服务器的功能下层。

移动边缘计算MEC可利用无线接入网络就近提供电信用户IT所需服务和云端计算功能，而创造出一个具备高性能、低延迟与高带宽的电信级服务环境。

它加速网络中各项内容、服务及应用的快速下载，让消费者享有不间断的高质量网络体验。

移动边缘计算技术可以很好的解决这类网络业务延时的技术”痛点“。

2 MEC在5G网络中的位置

从上图可以看出几点：

（1）逻辑上，MEC是一个独立的网元，部署在5G接入网中的CU与5G的核心网之间。

（2）物理上，MEC可以与CU部署在一起，也可以与CU分开部署。

（3）MEC只处理移动通信网中的数据面UPlane的数据流，不处理C plane的数据流。

（4）从逻辑上讲，MEC并非是传统的移动通信网的网元，它还是属于业务网，只是下沉部署到靠近无线接入一侧而已。

3 MEC在工业应用中的部署形态

MEC为企业解决应用本地和部署的问题，而本地化是一个相对的概念，并非所有企业均需要或则有必要把MEC部署于自己的工厂、办公楼内，在不同的条件、不同的需求、不同的规模情况下，应该合理选择MEC能力，因此，MEC可以有两种模式与工业企业的需求进行匹配：

（1）模式1：主要面向特定地点的大中型工厂

其生产制造在固定地点，企业拥有自己的小型数据中心，企业移动办公、生产制造应用在其自有平台部署，其希望企业数据不出工厂，能够通过5G无线网络就近访问其应用，并且能够保证较低时延。

该类企业需求，可以借助5G灵活的网络架构，

• 把业务数据UPF下沉至工业企业后，实现就近流量转发，


• 而网络信令仍然可以在集中的核心网进行安全认证和控制，在实现传输时延降低的同时，可以保障企业数据在园区内。

组网如下图所示：

这种部署方式，无线接入网直接与企业网相连，对业务数据进行旁路，业务数据还存放在企业网中，业务数据不经过核心网。

（2）模式2：使用运营商公共网络模式

主要面向生产制造地点相对固定，对成本敏感的中小型企业，其通过运营商公共网络（运营商的边缘云），使用低成本的网络切片或VPDN等技术，实现数据安全传输。

应用部署于运营商边缘机房，并可以根据需要配置边缘计算节点的备份，在实现相对就近的业务访问同时，保障数据的备份和安全。

组网如下图所示：

这种部署方式，无线接入网直接与运营商的边缘云计算MEC相连，MEC对业务数据进行旁路，业务数据存放在MEC服务器中，业务数据不经过核心网。

4 MEC的动机

（1）URLLC超低延时的技术需要

终端业务的延时，不仅仅包含基站与终端的空口之间的延时，还包含基站与业务服务器之间数据传输的延时。

移动边缘计算MEC技术，就是在无线接入网RAN中架构业务服务器用来降低基站与业务服务器之间延时的系统架构层的技术。

MEC将网络功能和业务处理功能“下沉”到靠近接入网的边缘，以减少中间层级。

移动边缘计算MEC本质上打破了传统的传输与业务分离的架构，把业务“下沉”到了靠近客户的移动接入网中，为移动运营商提供定制化的企业业务提供了技术条件！

（2）运营商防止沿袭LTE被管道化的商业需要

为避免移动承载网络被管道化，电信标准组织和运营商正在研究在未来5G网络中，如何与移动互联网及物联网业务深度融合，进而提升移动网络带宽的价值。

欧洲电信标准协会ETSI提出的移动边缘计算 （MobileEdgeComputing，MEC）是基于5G演进的架构，并将移动接入网与互联网业务服务深度融合的一种技术。

MEC一方面可以改善用户体验，节省带宽资源，

另一方面通过将计算能力下沉到移动边缘节点，提供第三方应用集成，为移动边缘入口的服务创新提供了无限可能。

移动网络和移动应用的无缝结合，将为应对各种OTT（OverTheTop）应用提供了有力的武器。

5 MEC的特点

• 网络开放：MEC可提供平台开放能力，在服务平台上集成第三方应用或在云端部署第三方应用。 


• 能力开放：通过公开API的方式为运行在MEC平台主机上的第三方MEC应用提供包括无线网络信息、位置信息等多种服务。能力开放子系统从功能角度可以分为能力开放信息、API和接口。API支持的网络能力开放主要包括网络及用户信息开放、业务及资源控制功能开放。 


• 资源开放：资源开放系统主要包括IT基础资源的管理（如CPU、GPU、计算能力、存储及网络等），能力开放控制以及路由策略控制。 


• 管理开放：平台管理系统通过对路由控制模块进行路由策略设置，可针对不同用户、设备或者第三方应用需求，实现对移动网络数据平面的控制。 


• 本地转发：MEC可以对需要本地处理的数据流进行本地转发和路由。 


• 计费和安全。 


• 移动性：终端在基站之间移动，在小区之间移动，跨MEC平台的移动。 

6 MEC平台的架构

（1）MEC平台架构

移动边缘计算MEC把无线网络和互联网两者技术有效融合在一起，并在无线网络侧增加计算、存储、处理等功能，构建了开放式平台以植入一个业务的应用。

并通过无线API开放无线网络与业务服务器之间的信息交互，对无线网络与业务进行融合，可以获取用户业务流和无线网络状态信息，将传统的无线基站升级为对业务敏感的智能化基站。

MEC服务平台主要包含MEC托管基础设施层，MEC应用平台层以及MEC应用层。

• MEC托管基础设施层

基于通用服务器，采用网络功能虚拟化的方式，为MEC应用平台提供底层硬件的计算，存储等物理资源。

托管基础设施层具体又可分为硬件资源和虚拟化层，至于其连接方式和接口，需要在具体的移动网络标准中定义。

• MEC应用平台层

由MEC的虚拟化管理和应用平台功能组件组成，其中，MEC虚拟管理采用以基础设施作为服务的思想，为应用层提供一个灵活高效，多个应用独立运行的平台环境。MEC应用平台的功能组件主要包括数据分流，无限网络信息管理，网络自组织管理，用户/网络大数据分析，网络加速以及业务注册等功能，并通过开放的API向上层应用开放。

• MEC应用层

基于网络功能虚拟化VM应用架构，将MEC应用平台的功能组件进一步组合封装成虚拟的应用（本地分流，无线缓存，增强现实，业务优化，定位等应用），并通过标准的接口开放给第三方业务应用或软件开发商，实现无限网络能力的开放与调用。

面向业务层面（物联网、视频、医疗、零售等），移动边缘计算可向行业提供定制化、差异化服务，进而提升网络利用效率和增值价值。

同时移动边缘计算的部署策略（尤其是地理位置）可以实现低延迟、高带宽的优势。

MEC也可以实时获取无线网络信息和更精准的位置信息来提供更加精准的服务。

7 移动接入网的改进

（1）数据面与控制面的彻底分离

控制面连接到5G的核心网，

数据面，可以通过5G的核心网，提供移动服务，比如在移动通信网中进行语音呼叫或其他业务，

也可以不需要通过核心网，业务数据直接由MEC进行旁路，与MEC业务服务器直接通信。

（2）可定制化的UPF（用户平面功能）实例

数据面与控制面的彻底分离以及灵活的UPF实例，为移动边缘技术MEC在无线接入中RAN中的实施提供了可能。

这是MEC之所以能够存在与5G接入网与核心之间的一个重要的技术基础！