什么是多接入邊緣計(jì)算(MEC)？一文讀懂！

MEC允許服務(wù)提供商將計(jì)算流程轉(zhuǎn)移到邊緣，以獲得更好的性能、延遲和安全性。

什么是多接入邊緣計(jì)算(MEC)？

多接入邊緣計(jì)算(MEC)是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，允許計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)服務(wù)提供商將一些計(jì)算和基于云的流程轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的邊緣，從而實(shí)現(xiàn)更好的性能、延遲和安全性。

多接入邊緣計(jì)算(MEC)是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)提出的一個(gè)想法或概念。與數(shù)據(jù)中心不同，這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)邊緣提供用戶所需的服務(wù)和云計(jì)算操作，更接近最終用戶。MEC的含義可分解如下:

邊緣計(jì)算是在用戶或數(shù)據(jù)源的實(shí)際位置或附近發(fā)生的計(jì)算。MEC是面向服務(wù)提供商的邊緣計(jì)算應(yīng)用。

隨著服務(wù)提供者從物理設(shè)備過渡到基于服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)，將出現(xiàn)了一種分離，使移動(dòng)工作負(fù)載能夠在更大的生態(tài)系統(tǒng)中運(yùn)行。當(dāng)移動(dòng)任務(wù)被放置在遠(yuǎn)離環(huán)境的地方，比如在基站或訪問層，并且當(dāng)它與用戶發(fā)起的工作負(fù)載相匹配時(shí)，由此產(chǎn)生的計(jì)算活動(dòng)比以前更接近用戶。

許多服務(wù)提供商正在將工作負(fù)載和服務(wù)從網(wǎng)絡(luò)的核心(數(shù)據(jù)中心)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，轉(zhuǎn)移到現(xiàn)有站點(diǎn)或中心辦公室。當(dāng)服務(wù)提供商將移動(dòng)工作負(fù)載遷移到更靠近客戶端，以提高吞吐量并減少延遲時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)多接入邊緣計(jì)算。

為什么需要MEC?

當(dāng)應(yīng)用程序可以在使用其地方附近運(yùn)行時(shí)，其性能會(huì)得到增強(qiáng)，并且處理活動(dòng)也會(huì)更快地完成。多接入邊緣計(jì)算設(shè)置提供超低延遲和高帶寬，以及應(yīng)用程序可能實(shí)時(shí)使用的數(shù)據(jù)和無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。這是MEC最大的優(yōu)勢(shì)。

RAN功能的改進(jìn)是應(yīng)該使用MEC的另一個(gè)原因。無線接入網(wǎng)(RAN)是終端用戶設(shè)備和運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)其余部分之間的關(guān)鍵連接點(diǎn)。RAN將終端用戶設(shè)備與運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)連接起來，包括語音、數(shù)據(jù)和OTT應(yīng)用(如視頻流媒體)或醫(yī)療保健服務(wù)(如遠(yuǎn)程醫(yī)療)，這些應(yīng)用為服務(wù)提供商帶來收入。

MEC實(shí)現(xiàn)使RAN可供批準(zhǔn)的應(yīng)用開發(fā)人員和內(nèi)容供應(yīng)商使用，使用戶能夠在應(yīng)用層以及網(wǎng)絡(luò)操作和數(shù)據(jù)處理的較低級(jí)別部署邊緣計(jì)算。

服務(wù)提供商將成為高密度設(shè)置多接入邊緣計(jì)算的早期用戶，例如體育場(chǎng)館和初始5G部署。例如，制造業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)網(wǎng)關(guān)是MEC實(shí)現(xiàn)的理想選擇。

MEC的主要特點(diǎn)

多接入邊緣計(jì)算(MEC)具有以下主要特征:

1、接近最終用戶

MEC在信息源附近收集關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行分析或處理，消除了將信息傳回核心站點(diǎn)的需求。它還允許在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)組件的“頂部”托管應(yīng)用和服務(wù)，即在網(wǎng)絡(luò)層之上。這些應(yīng)用和服務(wù)可能受益于接近客戶端，并從本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)獲取上下文信息。

2、數(shù)據(jù)傳輸延遲低

通常，多接入邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的延遲小于20毫秒。這加快了響應(yīng)速度并增強(qiáng)了客戶體驗(yàn)。它通過使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更接近最終用戶來減少網(wǎng)絡(luò)延遲。在邊緣，諸如圖形處理單元(GPU)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)和專用集成電路(ASIC)等加速器可以減少計(jì)算延遲。

3、實(shí)時(shí)應(yīng)用的適用性

MEC適用于需要近實(shí)時(shí)或?qū)崟r(shí)決策和結(jié)果管理的應(yīng)用。憑借如此低的延遲，企業(yè)可以輕松地訪問接近實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸和分析。實(shí)時(shí)細(xì)分應(yīng)用案例包括AR/VR汽車、工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)智能城市等。MEC適用于不能容忍延遲超過10到20毫秒的實(shí)時(shí)應(yīng)用。

4、不間斷運(yùn)行能力

邊緣應(yīng)用是本地化的，這使得它們可以獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的其余部分運(yùn)行，即使從核心中移除。這表明，如果正確實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，多接入邊緣計(jì)算可能是非?？煽亢桶踩?。

5、與現(xiàn)有應(yīng)用的互操作性

2017年，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)的多接入邊緣計(jì)算行業(yè)規(guī)范小組(MEC ISG)發(fā)布了首個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用編程接口（API)包，可實(shí)現(xiàn)MEC互操作性。MEC不需要將應(yīng)用集成或轉(zhuǎn)移到新環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)更高效的開發(fā)和部署。

6、更高程度的虛擬化

MEC還在網(wǎng)絡(luò)外圍提供云計(jì)算和IT服務(wù)景觀。云的資源可以位于任何地方，包括集中式數(shù)據(jù)中心、蜂窩站點(diǎn)、中心節(jié)點(diǎn)、聚合器站點(diǎn)、城市數(shù)據(jù)中心或客戶場(chǎng)所。軟件定義的訪問層可能被用作分布式云的增強(qiáng)。

大多數(shù)邊緣計(jì)算項(xiàng)目使用開源硬件和軟件來利用云和虛擬化原理，如軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)虛擬化(NFV)。

MEC的9個(gè)示例

多接入邊緣計(jì)算(MEC)提供了一種環(huán)境，使應(yīng)用能夠更快地處理任務(wù)。它有助于在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)低延遲、高帶寬、實(shí)時(shí)訪問數(shù)據(jù)和無線網(wǎng)絡(luò)信息的環(huán)境，從而使之能夠更好地執(zhí)行。MEC的一個(gè)關(guān)鍵用例是5G網(wǎng)絡(luò)。讓我們來看看5G和其他一些如何使用MEC的示例:

1、增強(qiáng)5G的力量

作為5G部署的一部分，服務(wù)提供商將被要求虛擬化功能，以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)，提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可靠性，并使之能夠開發(fā)新的功能和服務(wù)。MEC是滿足5G技術(shù)的吞吐量和延遲需求，同時(shí)增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的一種手段。

MEC和5G可以合作提供新的服務(wù)和應(yīng)用。MEC平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)5G提供的增值應(yīng)用或“智能”服務(wù)的平臺(tái)。例如，將在MEC平臺(tái)上安裝AI/ML應(yīng)用。

2、優(yōu)化視頻傳輸

MEC可以在應(yīng)用中實(shí)施，使用傳輸控制協(xié)議(TCP)的吞吐量指導(dǎo)來優(yōu)化最終用戶視頻流。HTTP直播流(HLS)是一種基于TCP傳輸協(xié)議的常用視頻流協(xié)議，用于直播和點(diǎn)播。HLS會(huì)降低或提高流的質(zhì)量，因?yàn)門CP流的可用帶寬取決于客戶端設(shè)備的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)條件。

TCP中的網(wǎng)絡(luò)擁塞會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失和嚴(yán)重的延遲，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的低效使用和應(yīng)用性能的降低。MEC為后端視頻服務(wù)器提供關(guān)于特定時(shí)間間隔內(nèi)估計(jì)的可用吞吐量信息的近實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。有了這些信息，視頻服務(wù)器可以協(xié)助TCP擁塞控制決策，從而提高網(wǎng)絡(luò)資源的使用。這種效率的提高可以優(yōu)化視頻傳輸，并在流媒體視頻時(shí)提供更好的用戶體驗(yàn)。

3、本地緩存病毒內(nèi)容

病毒內(nèi)容在同一地理區(qū)域內(nèi)被多個(gè)用戶在同一時(shí)間多次消費(fèi)，增加了網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力。因此，寬帶網(wǎng)絡(luò)的容量成為一個(gè)瓶頸。本地緩存內(nèi)容可以提高消費(fèi)者的體驗(yàn)質(zhì)量(QoE)和服務(wù)質(zhì)量(QoS)，同時(shí)還可以節(jié)省回程容量需求。

授權(quán)的MEC應(yīng)用可用于本地存儲(chǔ)在特定地理區(qū)域經(jīng)常使用的內(nèi)容。一旦發(fā)出請(qǐng)求，使用者就可以從應(yīng)用的本地緩存訪問內(nèi)容。這種技術(shù)最大限度地減少了在核心網(wǎng)絡(luò)上傳輸內(nèi)容可能導(dǎo)致的額外延遲，從而增強(qiáng)了消費(fèi)者的QoE。

4、支持增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)和認(rèn)知輔助

游戲、房地產(chǎn)、健康和健身以及遠(yuǎn)程工作領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步增加了對(duì)AR和VR應(yīng)用的需求。這些是低延遲的沉浸式應(yīng)用，可以在MEC主機(jī)上或直接在客戶端設(shè)備上實(shí)現(xiàn)MEC應(yīng)用。這些應(yīng)用具有延遲、計(jì)算和存儲(chǔ)資源等要求，用戶每次發(fā)出請(qǐng)求時(shí)都必須這些要求。

應(yīng)用程序中的MEC系統(tǒng)負(fù)責(zé)選擇滿足其所有要求的MEC主機(jī)。它還確保客戶端設(shè)備與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之間的連接，即使條件發(fā)生變化。例如，當(dāng)訪問本地存儲(chǔ)的應(yīng)用程序的用戶想要訪問位于云環(huán)境中的另一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)，MEC系統(tǒng)會(huì)確保保持連接。

5、簡(jiǎn)化游戲體驗(yàn)

游戲行業(yè)正經(jīng)歷著對(duì)專業(yè)和業(yè)余游戲的巨大需求。游戲是電腦、智能手機(jī)和游戲機(jī)上非常流行的應(yīng)用程序。需要網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)游戲有時(shí)會(huì)因?yàn)闇蠖鴮?dǎo)致糟糕的用戶體驗(yàn)。游戲延遲是由于游戲試圖從核心網(wǎng)絡(luò)之外的服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的。

將MEC解決方案集成到游戲中提供了一個(gè)平臺(tái)，可以將游戲服務(wù)器應(yīng)用程序定位在離無線電更近的地方，從而降低延遲值并增強(qiáng)應(yīng)用的性能。MEC應(yīng)用還可以處理其他需求，例如存儲(chǔ)和計(jì)算能力。此外，MEC解決方案即使在基礎(chǔ)條件發(fā)生變化時(shí)，例如當(dāng)用戶不斷移動(dòng)時(shí)，也能保持客戶端設(shè)備和游戲應(yīng)用程序之間的連接。

6、位置跟蹤

位置跟蹤涉及使用地理定位算法，來跟蹤已開啟全球定位系統(tǒng)(GPS)的有源設(shè)備的實(shí)時(shí)和基于網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的位置。組織可以將MEC解決方案與有源設(shè)備位置跟蹤服務(wù)集成，以提高效率。

MEC應(yīng)用可以從客戶端設(shè)備收集與位置相關(guān)的信息，處理和執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給所需方。位置跟蹤是一種高效且可擴(kuò)展的解決方案，組織可以將其應(yīng)用于人群管理、校園管理、智慧城市以及提供量身定制的廣告。

7、去重網(wǎng)絡(luò)流量

許多用戶依靠智能手機(jī)或電腦在網(wǎng)上訪問類似的內(nèi)容。通常，流量會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，因?yàn)槎鄠€(gè)用戶都在觀看來自社交媒體平臺(tái)或內(nèi)容提供商（例如Netflix、Instagram或Tiktok）的相同熱門節(jié)目。流量去重允許使用更少的計(jì)算資源更有效地使用這些平臺(tái)。

流量去重技術(shù)包括壓縮器和解壓縮器兩個(gè)功能。這些功能識(shí)別流量中的重復(fù)模式，然后將其存儲(chǔ)在離用戶較近的解壓縮器中。重復(fù)的流量模式由壓縮器識(shí)別，壓縮器發(fā)送與存儲(chǔ)在解壓縮器中的特定模式匹配的索引。

MEC解決方案服務(wù)使解壓縮器能夠執(zhí)行流量路由。它們還允許解壓縮檢測(cè)重復(fù)模式，存儲(chǔ)并重建原始內(nèi)容。

8、實(shí)現(xiàn)車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信

在車輛和路邊設(shè)備之間交換重要的安全和操作信息，可以提高運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性和效率。遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用包括從車輛和路邊傳感器收集信息的算法，以提前檢測(cè)高風(fēng)險(xiǎn)情況，并向該地區(qū)附近的車輛發(fā)送警報(bào)。

企業(yè)可以使用MEC來擴(kuò)大覆蓋范圍，通過將汽車連接到高度分布式的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來收集和分析更多的數(shù)據(jù)。MEC使路邊應(yīng)用能夠接收更多車輛和路邊傳感器的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析，并以極低的延遲向附近的車輛發(fā)送警告。低延遲使駕駛員能夠快速接收信息，從而立即做出挽救生命的決定。

9、協(xié)調(diào)邊緣傳輸?shù)囊曨l廣播

組織者可以在大型體育場(chǎng)和音樂會(huì)中應(yīng)用邊緣視頻編排，多個(gè)終端用戶可以實(shí)時(shí)接收來自體育場(chǎng)攝像機(jī)的直播視頻流。用戶可以從不同的攝像角度訪問視頻，并查看提供的回放。邊緣視頻編排應(yīng)用與MEC解決方案集成，以增強(qiáng)這些應(yīng)用的性能。MEC平臺(tái)將數(shù)據(jù)流量從攝像頭和傳感器路由到視頻編排應(yīng)用和最終用戶。

MEC最佳實(shí)踐和技巧

以下是在準(zhǔn)備采用MEC時(shí)要記住的五個(gè)最佳實(shí)踐。

1、仔細(xì)考慮用例

確定能夠從集成MEC解決方案中獲益的應(yīng)用。MEC解決方案適用于需要低延遲的應(yīng)用，如游戲、VR、AR和實(shí)時(shí)視頻分析。這種最佳實(shí)踐是至關(guān)重要的，因?yàn)镸EC需要大量的初始投資。

2、配置現(xiàn)有應(yīng)用以利用MEC潛力

開發(fā)人員應(yīng)該配置應(yīng)用，將部分計(jì)算負(fù)載卸載到MEC應(yīng)用，以增強(qiáng)所選應(yīng)用的性能。例如，MEC服務(wù)允許在網(wǎng)絡(luò)邊緣處理實(shí)時(shí)視頻處理等任務(wù)，從而減輕中央數(shù)據(jù)中心的負(fù)載。因此，中央數(shù)據(jù)中心被釋放出來執(zhí)行其他任務(wù)，從而提高整體運(yùn)營(yíng)效率。

3、利用MEC提高網(wǎng)絡(luò)安全性

用戶可以使用MEC來提高在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)拿舾袛?shù)據(jù)的安全性。MEC允許用戶將信息存儲(chǔ)在更靠近網(wǎng)絡(luò)邊緣的地方，這通常比中央數(shù)據(jù)中心更安全，而中央數(shù)據(jù)中心更容易受到拒絕服務(wù)攻擊。MEC解決方案還在網(wǎng)絡(luò)邊緣提供了額外的保護(hù)層。因此，它們將數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，并確保數(shù)據(jù)安全。因此，將MEC納入網(wǎng)絡(luò)安全策略是必不可少的最佳實(shí)踐。

4、將MEC定位為對(duì)消費(fèi)者差異化價(jià)值主張的一部分

MEC有助于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，這應(yīng)該成為服務(wù)價(jià)值主張的一部分。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以通過集成MEC解決方案來執(zhí)行流量去重和流量路由等任務(wù)。這將確保其消費(fèi)者通過網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求信息時(shí)，可以快速訪問來自各種網(wǎng)站或應(yīng)用程序的信息，從而提高消費(fèi)者的滿意度。

5、將MEC與業(yè)務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序和流程相結(jié)合

為需要最大可用性的業(yè)務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)MEC是一種最佳實(shí)踐。這樣就可以確定該技術(shù)的投資回報(bào)率。MEC將資源分布在多個(gè)MEC節(jié)點(diǎn)上。它還允許應(yīng)用程序能夠執(zhí)行流量路由，以優(yōu)化發(fā)送數(shù)據(jù)包的最佳路由。因此，MEC在最大限度地減少業(yè)務(wù)應(yīng)用的中斷和停機(jī)時(shí)間方面發(fā)揮著重要作用。

充分利用MEC的技巧

以下是在實(shí)施MEC后充分利用MEC的進(jìn)一步提示：

MEC是全球網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的下一步。它將允許運(yùn)營(yíng)商分散計(jì)算資源的壓力，從而使數(shù)據(jù)中心不會(huì)緊張。在沉浸式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)激增和人工智能無處不在的時(shí)代，MEC有潛力改變用戶體驗(yàn)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的方式，盡管它是在后臺(tái)工作!

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