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          邊緣計算現(xiàn)狀及三大技術(shù)路線(2022)

          共 4469字,需瀏覽 9分鐘

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          2022-11-01 16:21

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          內(nèi)容參考自“2022邊緣計算最佳實施白皮書”,來源:SDN/NFV/AI 標準與產(chǎn)業(yè)推進委員會。
          由于MEC 技術(shù)橫跨 OT、IT、CT 多個領(lǐng)域,涉及網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)聚合,以及芯片、傳感、行業(yè)應(yīng)用等多個方面。為了能夠更好地滿足不同行業(yè)的業(yè)務(wù)需求,需要各領(lǐng)域更加開放合作、聯(lián)合創(chuàng)新、共同推進 MEC 的產(chǎn)業(yè)成熟。為此,中國電信將依托 MEC 技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟,統(tǒng)籌開展 MEC 產(chǎn)業(yè)推進工作,將以真正商用落地為目標,重點開展 MEC 相關(guān)場景需求挖掘、關(guān)鍵技術(shù)聯(lián)合突破、網(wǎng)絡(luò)能力統(tǒng)一開放、業(yè)務(wù)能力合作創(chuàng)新、解決方案集成驗證、創(chuàng)新孵化試點等工作。

          (一)運營商 MEC 發(fā)展規(guī)劃
          為了更好地滿足業(yè)務(wù)實時響應(yīng)、一體化交付實施的需求,中國聯(lián)通建立了全國統(tǒng)籌調(diào)度機制;成立 1 個 MEC 業(yè)務(wù)運營中心、N個創(chuàng)新業(yè)務(wù)孵化基地、X 個省分專項拓展組,全力推進全國 MEC 邊緣云節(jié)點規(guī)劃、建設(shè)、運維、運營及 MEC 業(yè)務(wù)拓展的工作;持續(xù)向三個方向發(fā)力:
          1)生態(tài)構(gòu)建方面,構(gòu)建邊緣應(yīng)用商店生態(tài),搭建中國聯(lián)通 MEC生態(tài)實驗室,提供 MEC 試驗床節(jié)點,搭建端到端網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、提供產(chǎn)品調(diào)測、產(chǎn)品入庫上架、產(chǎn)品全國推廣和運營支撐等服務(wù)。
          2)部署架構(gòu)方面,中國聯(lián)通 MEC 邊緣云以全網(wǎng)中心節(jié)點、區(qū)域中心/省會節(jié)點、本地核心/邊緣節(jié)點三層架構(gòu)部署;中心節(jié)點(MEAO)對接云網(wǎng)融合門戶、運 營平臺、生態(tài)開放平臺,完成聯(lián)通全網(wǎng)邊緣業(yè)務(wù)應(yīng)用的編排和管理;省級節(jié)點負責(zé)區(qū)域內(nèi)所有邊緣節(jié)點 ME_ICT- IaaS 虛擬化資源管理、監(jiān)控、調(diào)度、運維,MEP 接入?yún)f(xié)同平臺;邊緣節(jié)點部署 ME_ICT-IaaS、MEP、ME- VAS,承載客戶的具體業(yè)務(wù)應(yīng)用。
          3)業(yè)務(wù)部署方面,主要采用四種模式分流,包含:共享+平臺共享型部署模式,分流專享+平臺專享型部署模式,分流共享+平臺專享型部署模式,平臺下沉(DP)部署模式;
          未來將持續(xù)基于 ETSI 和 3GPP 標準增強,開放邊緣能力,深抓IT、CT 和 OT 深度融合、促進云網(wǎng)邊端業(yè)協(xié)同,持續(xù)推動布局級節(jié)點統(tǒng)籌規(guī)劃,現(xiàn)場級節(jié)點按需建設(shè),支撐智能制造、智能港口、智能教育、智能醫(yī)療等各類 2B 業(yè)務(wù),以及云游戲、VR/AR 應(yīng)用等各類 2C 業(yè)務(wù),促進與實體經(jīng)濟深度融合,加速推動 5G 行業(yè)應(yīng)用由示范走向真正的商業(yè)。
          (二)產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀
          Gartner 預(yù)測,到 2025 年,邊緣計算將有超過萬億的市場規(guī)模,處理 75%以上的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。面對如此龐大的市場,電信運營商、公有云服務(wù)提供商、設(shè)備提供商甚至工業(yè)企業(yè)都在邊緣計算領(lǐng)域持續(xù)投入,積極推動邊緣計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展。
          受運營的業(yè)務(wù)以及業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架的影響,不同類型的企業(yè)在邊緣計算市場上采用的策略不同,面向的用戶需求不同,提供的邊緣產(chǎn)品也有所不同。
          電信運營商目前在邊緣計算產(chǎn)業(yè)中處于領(lǐng)先位置。5G 網(wǎng)絡(luò)的部署應(yīng)用,能夠滿足業(yè)務(wù)終端的移動性需求及業(yè)務(wù)報文傳輸?shù)牡蜁r延需求,使的大部分邊緣應(yīng)用場景有了實用性。
          (三)技術(shù)路線概述
          隨著邊緣計算技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了邊緣計算的三大技術(shù)體系,一是以 CT 基礎(chǔ)電信企業(yè)(通信運營商、設(shè)備商)為主推動的 ETSI MEC 技術(shù)體系,二是以 IT 互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)(云計算服務(wù)商、CDN 廠商等)為主推動的公有云下沉技術(shù)體系,三是邊緣混合云技術(shù)體系,這三條技術(shù)路線正在加速競合。
          1.MEC 技術(shù)路線
          歐洲電信標準協(xié)會 ETSI 于 2014 年成立了移動邊緣計算規(guī)范工作組,正式宣布推動移動邊緣計算標準化,項目希望在移動網(wǎng)絡(luò)邊緣為應(yīng)用開發(fā)商與內(nèi)容提供商搭建一個基于云化技術(shù)與 IT 環(huán)境的服務(wù)平臺,并通過該平臺開放移動通信網(wǎng)絡(luò)側(cè)信息,實現(xiàn)高帶寬、低時延業(yè)務(wù)支撐與本地管理。聯(lián)盟的初創(chuàng)成員包括惠普、沃達豐、華為、諾基亞、Intel 以及 Viavi 等。
          目前 ETSI MEC 標準化組織已經(jīng)吸引了國內(nèi)外數(shù)百家運營商、設(shè)備商、軟件開發(fā)商、內(nèi)容提供商參與其中,ETSI MEC 的影響力也逐漸擴大。2016 年,ETSI 把 MEC 的概念擴展為多接入邊緣計算(Multi-Access Edge Computing),將邊緣計算從移動通信網(wǎng)進一步延伸至其他無線接入網(wǎng)絡(luò)(如 WiFi)。其標準化的主要內(nèi)容包括邊緣計算平臺、應(yīng)用管理、資源編排、服務(wù) API、邊邊協(xié)同、邊緣計算安全等研究內(nèi)容。
          按照 ETSI 的定義,MEC 將提供一個標準化、開放的系統(tǒng),能夠支持多種虛擬化技術(shù),應(yīng)用程序能夠發(fā)現(xiàn)主機上可用的應(yīng)用程序和服務(wù)的能力,并將請求和數(shù)據(jù)定向到一個或多個主機。圖是ETSIMEC 工作組定義的邊緣計算架構(gòu),其主要由 MEC 主機面和 MEC系統(tǒng)面組成。MEC 主機面包含了 MEC 主機、MEC 平臺管理器、虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理器,其中 MEC 主機則由 MEC 平臺、MEC 應(yīng)用和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成。MEC 系統(tǒng)面主要包含運營支撐系統(tǒng)、用戶應(yīng)用生命周期管理代理、設(shè)備應(yīng)用、客戶 Portal 和 MEC 編排器。
          此外,MEC 還定義了 基于 NFV 技術(shù)的 MEC 架構(gòu),參見圖。該架構(gòu)允許 MEC 應(yīng)用和移動通信網(wǎng)絡(luò)虛擬化網(wǎng)元 VNF 部署在相同的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施上,并重用 ETSI NFV MANO 的組件以實現(xiàn) MEC的管理和編排工作。
          2015 年發(fā)布的 ETSI GS MEC-IEG 004 規(guī)范列舉了七個典型的應(yīng)用場景。
          • 企業(yè)分流:將用戶面流量分流到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

          • 車聯(lián)網(wǎng):MEC 分析車及路側(cè)傳感器的數(shù)據(jù),將危險等試驗敏感信息發(fā)送給周邊車輛。

          • 輔助敏感計算:MEC 提供高性能計算,執(zhí)行時延敏感的數(shù)據(jù)處理,將結(jié)果反饋給端側(cè)設(shè)備。

          • 視頻優(yōu)化:在邊緣部署無線分析應(yīng)用,輔助 TCP 擁塞控制和碼率適配。

          • 物聯(lián)網(wǎng):MEC 應(yīng)用聚合、分析設(shè)備產(chǎn)生的消息并及時產(chǎn)生決策。

          • 增強現(xiàn)實:邊緣應(yīng)用快速處理用戶位置和攝像頭圖像,給用戶實時提供輔助信息。

          • 視頻流分析:在邊緣對視頻分析處理,降低視頻采集設(shè)備的成本,減少發(fā)給核心網(wǎng)的流量。
          上述應(yīng)用場景體現(xiàn)了邊緣計算應(yīng)用本地化、內(nèi)容區(qū)域化、計算邊緣化的特點。實際上邊緣計算的業(yè)務(wù)場景遠不止這七個,XR、云游戲、智慧質(zhì)檢等 5G 新興業(yè)務(wù)場景都對邊緣計算有著強烈的訴求。
          2. 公有云下沉技術(shù)路線
          公有云下沉技術(shù)路線,核心是公有云服務(wù)在邊緣側(cè)的延申。國內(nèi)云服務(wù)商,以阿里、騰訊、百度為例,依托強大的云生態(tài)和技術(shù)優(yōu)勢,將云計算能力延伸到邊緣,打造云、邊、端一體化的產(chǎn)品體系,著力于“邊緣計算+X”模式的技術(shù)發(fā)展路線,依托豐富邊緣云與邊緣資源池形態(tài)發(fā)展邊緣計算是他們的主要特征。
          從 IT 架構(gòu)上看,邊緣計算具有明顯的按照業(yè)務(wù)時延和計算規(guī)模來確定的分層結(jié)構(gòu),分為"云"、"近場邊緣"、"場站邊緣"三部分,分別對應(yīng)公有云/中心云、輕量化的邊緣云、邊緣資源池/邊緣超融合/邊緣網(wǎng)關(guān)等邊緣設(shè)備。在 IT 框架下,如圖 4 所示,云和邊緣天然就是不可分割的有機整體,"云邊端一體"的協(xié)同是目前共有云下沉是一種能夠形成共識的技術(shù)方案。
          邊緣側(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施由于其資源的輕量化特性,邊緣云/資源池/節(jié)點場景需要不同的管理組件,實現(xiàn)與公有云/中心云的管理協(xié)同與資源協(xié)同。
          在邊緣云場景下,邊緣側(cè)部署完整輕量化的云平臺底座,通過與中心云多云協(xié)同,實現(xiàn)邊緣云的分布式算力部署與業(yè)務(wù)承載,代表產(chǎn)品有華為 IEC、阿里 ENS 等。在邊緣資源池與邊緣超融合場景下,邊緣側(cè)具備一定的管理與運維能力,通過建立與中心云的網(wǎng)絡(luò)與管理,實現(xiàn)云上應(yīng)用在邊緣同構(gòu)/異構(gòu)設(shè)備與資源的管理,代表產(chǎn)品有華為 IES、H3C Magic Pod 等。另外對于邊緣異構(gòu)、單節(jié)點的設(shè)備,以云原生作為虛擬化平臺的基礎(chǔ)實現(xiàn)中心云及邊緣側(cè)的產(chǎn)品化,通過云邊管控通道將輕量化云服務(wù)能力下沉到邊緣,使海量邊緣節(jié)點和邊緣業(yè)務(wù)成為云體系的工作載體,從而完成業(yè)務(wù)、運維、生態(tài)的一體化,代表產(chǎn)品有華為 IEF、阿里 ACK@edge、H3C HES等。
          通過公有云下沉技術(shù),可以獲得和云上一致的運營運維體驗,獲得更好的隔離性和安全性并顯著提高效率。
          3.混合云技術(shù)路線
          我國三大運營商網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和云基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展均衡,既可以通過網(wǎng)絡(luò)云資源下沉發(fā)展邊緣計算又可以通過公有云資源下沉發(fā)展邊緣計算。但是,由于兩朵云的技術(shù)框架有較大差異,需要不同的運維管理系統(tǒng)支撐,從而無法實現(xiàn)跨技術(shù)架構(gòu)的云邊協(xié)同管理。因此,需要網(wǎng)絡(luò)云和公有云在架構(gòu)上相互融合,形成一套統(tǒng)一的運營維護系統(tǒng),支撐混合邊緣云部署方式。
          中國移動結(jié)合自身網(wǎng)絡(luò)云和公有云資源優(yōu)勢提出邊緣計算的融合技術(shù)架構(gòu),基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)云和公有云資源從運營、管理、PaaS 平臺和 IaaS 底座四個方面推動形成融合的技術(shù)框架體系,實現(xiàn)多云協(xié)同管理、異構(gòu)云的數(shù)據(jù)傳遞和能力協(xié)同,其技術(shù)框架如圖所示。
          基于此框架,可以實現(xiàn)統(tǒng)一配置和管理,可以在多個環(huán)境(公有云、網(wǎng)絡(luò)云)中以一致的方式交付和使用邊緣計算服務(wù),充分挖掘混合部署模式為用戶帶來的價值。
          邊緣云 PaaS 平臺為邊緣應(yīng)用提供云服務(wù)和 IT 環(huán)境服務(wù),并可通過能力裁剪組件進行輕量化部署。邊緣云 PaaS 平臺整體采用微服務(wù)框架設(shè)計,可隨業(yè)務(wù)需求的變化,引入新的行業(yè)能力,如 AI 能力、大數(shù)據(jù)能力等來豐富完善能力層。邊緣云 PaaS 平臺主要提供以下關(guān)鍵能力:
          基礎(chǔ)能力:邊緣云PaaS平臺需支持包括MQTT、Redis等中間件服務(wù)和常見的數(shù)據(jù)庫能力供邊緣應(yīng)用部署使用。
          網(wǎng)絡(luò)能力及能力開放:邊緣云PaaS平臺需支持位置服務(wù)能力、無線信息能力和QoS服務(wù)能力等關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)能力的開放,滿足第三方邊緣應(yīng)用業(yè)務(wù)需求。
          行業(yè)能力及能力開放:邊緣云PaaS平臺可基于具體的業(yè)務(wù)場景需求,集成第三方垂直行業(yè)能力并對外提供,使邊緣云PaaS平臺具備承載行業(yè)應(yīng)用的核心能力。
          應(yīng)用管理能力:邊緣云PaaS平臺需支持按需向第三方提供應(yīng)用生命周期管理能力、配置能力和監(jiān)測能力,可以使第三方擁有靈活自主的運營權(quán)限和能力。
          邊緣管理層:邊緣管理層需支持邊緣計算業(yè)務(wù)運營管理要求的能力,如提供邊緣應(yīng)用服務(wù)門戶、業(yè)務(wù)編排管理、業(yè)務(wù)策略管理、FCAPS 管理、生命周期管理和虛擬資源管理等功能。

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