為什么5G需要邊緣計算（MEC）？
本文轉載自微信公眾號「無線深海」，作者蜉蝣采采 。轉載本文請聯系無線深海公眾號。
邊緣計算，從4G時代已經開始萌芽，到了5G時代，它完全融入了網絡的基礎架構，成為了不折不扣的標配，甚至是業務擴展的利器。
那么到底什么是邊緣計算呢?本文將要探討這個問題。
1.為什么需要邊緣計算?
說到“邊緣”二字，跟“中央”的意思相反，暗含著“等級低”，“不重要”，“靠邊站”的意味。既然如此，大搞“中央計算”就行了，還研究什么“邊緣計算”?
其實，在信息網絡中，“中央”和“邊緣”的地位跟我們直觀的認知是相反的。中央存在的價值，就是更好地為邊緣服務。
從上圖可以看出，網絡的中央節點是由接入，承載，交換等復雜架構以及各種服務器組成的一朵云，它存在的價值，就是為了滿足網絡邊緣處不同終端形形色色的需求：個人通信，游戲娛樂，智能家居，工業控制等等。
技術的發展，就是在人類這些不斷膨脹的需求所驅動之下完成的。
5G的三大應用場景，正是這些需求的總結：增強型移動寬帶(eMBB)針對高清視頻等系列應用，大規模機器類型通信(mMTC)針對像智慧城市這樣的海量物聯網系列應用，超高可靠性低延時通信(uRLLC)則針對像工業控制或者遠程駕駛之類的專業領域應用。
這些應用要求大帶寬，低時延，高算力，個個實現起來都不簡單。
一個最行之有效的方法就是縮短數據傳輸的距離，把提供服務的節點從中央下放到網絡邊緣，離用戶更近。這樣一來，無論是帶寬，時延，還是算力，解決起來就容易了許多。
這樣的解決方案就叫做“邊緣計算”。
邊緣計算最常用的比喻就是章魚的神經系統。它的大腦作為中央節點只處理40%的信息，主要負責總體協同，剩余的60%的信息則由8條觸手(相當于邊緣節點)就近處理。
也就是說，章魚可以使用“腿”來思考，并就地解決問題!這種靈活高效的信息處理方式，成就了這種無脊椎動物的智力巔峰。
邊緣計算，可以說承載了5G時代萬物互聯的夢想。
2.什么是MEC?
我們平時使用的4G和5G都屬于移動通信，在移動網絡下的邊緣計算，也就理所當然地被稱作“移動邊緣計算(Mobile Edge Computing)”，縮寫作MEC。
MEC的概念最早源于卡內基梅隆大學在2009年所研發的一個叫做Cloudlet的計算平臺。這個平臺將云服務器上的功能下放到邊緣服務器，以減少帶寬和時延，又被稱為“小朵云”。
2014年，歐洲電信標準協會(ETSI)正式定義了MEC的基本概念并成立了MEC規范工作組，開始啟動相關標準化工作。
2016年，ETSI把MEC的概念擴展為Muti-access Edge Computing，意為“多接入邊緣計算”，并將移動蜂窩網絡中的邊緣計算應用推廣至像Wi-Fi這樣的其他無線接入方式。
在ETSI的推動下 ，3GPP以及其他標準化組織也相繼投入到了MEC的標準研究工作中。目前，MEC已經發展演進為5G移動通信系統的重要技術之一。
要理解MEC，首先需要了解MEC中涉及到的4個基本概念：云，邊，網，端。
△ 云，邊，網，端，形成了一個協同的有機整體
云：云計算以及用以支撐云計算的基礎設施及資源，也被稱作云端，是提供服務的中心節點。
邊：邊緣，也就是邊緣計算節點，本文的主角，離終端最近的服務節點。
網：云端和邊緣，以及邊緣和用戶之間的網絡，默默無聞但非常重要的底層工作者。
端：也就是終端，是云，邊，網服務的對象，包含手機，平板，電視等一切可以聯網的設備，其位置在網絡的最外圍，是各種數據的消費者，也成了內容的生產者(如短視頻，直播等)。
如果還用章魚來比喻的話，“云”就像大腦，“邊”就像觸手，“網”就像連接大腦和觸手的肌肉，“端”則就是章魚要捕獲的食物。云邊網端協同，構成了MEC系統的有機體，讓信息更快更好地得以流動。
3.怎樣部署MEC?
目前在市場上，5G時代的MEC玩家主要有兩類：互聯網廠家，電信運營商。它們手中的資源不同，推出的邊緣計算方案自然也有差異。
首先我們來看看ETSI定義的5G和MEC融合架構。
△ 5G核心網最關鍵的網元：UPF(User Plane Function，用戶面功能)，是連接5G核心網和MEC的紐帶，可提供數據分流及流量統計等功能。
如上圖所示，左側是5G網絡，包含核心網(含AMF，SMF，PCF等一系列控制面網元，以及用戶面網元UPF)，接入網(RAN)以及終端(UE)。右側則是MEC，包含MEC平臺，管理編排域，以及多個提供服務的APP。
5G網絡和MEC之間的結合點就是UPF。這個網元的全稱是User Plane Function，顧名思義，就是處理核心網用戶面功能的。所有的數據，必須經過UPF轉發，才能流向外部網絡。
也就是說，負責邊緣計算的MEC設備，必須連接在5G核心網的UPF這個網元之后。
5G的核心網設計是十分靈活的，為了減少數據傳輸的迂回，UPF的部署位置也一般比控制面網元要靠下，這就叫做UPF下沉。
舉例來說，中國移動的核心網在全國分為8個大區，每個大區管理數個省份，但在這些大區的機房中只部署有控制面網元，UPF則下沉到省中心，乃至地市，區縣，方便實現本地數據本地消化。
這樣的架構，就為MEC的貼近網絡邊緣部署提供了條件。
對于運營商來說，整個網絡都是他們的，因此部署MEC的位置非常靈活，在邊緣UPF的基礎上增加MEC的功能，形成邊緣一體化增強型UPF是最簡潔的方案。
根據服務區域的大小和個性化需求，MEC可以跟核心網位于同一數據中心(下圖中的4)，還可以跟下沉的UPF一起位于匯聚節點(下圖中的3)，也可以和UPF一起集成在某個傳輸節點(下圖中的2)，甚至還能跟基站融合到一起(下圖中的1)，離用戶近在咫尺。
1. MEC，UPF和基站融合到一起
2. MEC跟下沉的UPF一起集成在某個傳輸節點
3. MEC跟下沉的UPF一起位于匯聚節點
4. MEC跟核心網部署于于同一數據中心
對于互聯網廠家來說，雖然也在積極推進邊緣計算，但由于它們手中沒有網絡，只能通過和運營商的UPF對接這樣的方式來支持MEC。
如下圖所示，互聯網廠家的邊緣計算平臺需要和各個運營商的UPF對接，通過UPF再連接到不同運營商的基站，從而把服務送達每個用戶。
△ 互聯網廠家的邊緣計算平臺需要和運營商的UPF對接，把運營商的網絡作為傳輸管道
因此可以這么說，互聯網廠家“云”的能力較強，它們通過把能力從“云”向“網”拓展來支持“邊”(MEC);而運營商對“網”是全面掌控的，從而支持“邊”是順理成章的事情，但它們需要增強“云”的能力。
在MEC的支持下，云端算力下沉，終端算力上移，從而在邊緣計算節點形成兼顧時延，成本和算力的匯聚點，這就是MEC存在的核心價值。
并且，在工業園區的網絡還存在數據安全，以及內網訪問的需求，MEC可以作為運營商和企業內網之間的橋梁，實現內網數據不出園區，本地流量本地消化的好處。
△ MEC和UPF聯合起來可以進行靈活的數據分流，內網數據直接走內網通道，私密數據不出園區;外網數據也可直通互聯網，并行不悖，兩不耽誤。
在5G時代，以行業應用為中心的2B業務，以及增強的2C業務都對網絡提出的更高的要求，高帶寬，低時延，高算力的需求不斷激發著MEC更快地發展。
MEC，這棵在4G時代萌芽的幼苗，在5G時代的3大場景都被寄予厚望。如此根正苗紅的種子選手，必將在不遠的將來時代長為參天大樹，全面賦能5G網絡。
好了，本期的內容就到這里，希望對大家有所幫助。
