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MEC 成为支撑运营商进行 5G 网络转型的关键技术?

2020-08-13 14:54 次阅读

边缘计算技术(Mobile Edge Computing)是 ICT 融合的产物,结合日渐成熟的 SDN/NFV、大数据、人工智能等技术,5G 网络成为各行业数字化转型的关键基础设施之时,MEC 也成为支撑运营商进行 5G 网络转型的关键技术,以满足高清视频、VR/AR、工业互联网、车联网等业务发展需求。MEC 作为新兴 IT 技术的代表,终于在电信运营商的网络中有立足之地。它能在传统的 CT 领域融入多深?走多远?

MEC 标准的发展

早在 2009 年,3GPP 尝试在 R10 的 3G/4G 标准中引入 LIPA-SIPTO(本地 IP 接入,本地 IP 分流)方案,用于数据不经过核心网,直接在家庭小站的分流,此时已经具备了“边缘分流”的基本功能。在宏蜂窝网络中的方案也后续完成,但是只能以 APN 为粒度,并且需要在终端侧进行手工配置。2017 年,3GPP 在 R14 的 4G 网络构架中引入了 CUPS(控制面和用户面分离),控制面可以根据 APN 选择用户面,分流功能更进一步。但是此时 5G 呼之欲出,运营商和设备商都已经无意在 4G 网络中大力推动这项技术了。终于在 R155G 标准中,3GPP SA2 下一代网络构架研究(TR23.799)以及 5G 系统架构(TR23.501)中对边缘计算予以了支持。MEC 可以根据应用信息(应用标识、IP 地址、数据流规则等)通过 5G 控制面 AF 传递给 PCF,从而影响 SMF 进行 UPF 选择及 PDU 会话建立。

MEC 成为支撑运营商进行 5G 网络转型的关键技术?

MEC 从 R10 的最原始的分流功能,历经近 10 年,跨越了 5 个 3GPP 的版本,伴随着 5G 核心网 SBA 构架的形成和云计算的快速发展,形成了现在的边缘计算的技术形态。

MEC 标准是双规发展制。一方面 3GPP 着重定义 MEC 和 5GC 网元的交互方式,另一方面 ETSI 着重在 MEC 的平台、虚机和 API 等等的管理。从 2014 年到 2016 年,ETSI 陆陆续续完成关于 MEC 平台构架,虚机管理,API 管理等等规范。在 ETSI 眼中,MEC 是 ETSI 与 3GPP 融合发展的典范。

但是目前的融合也仅仅能支持业务本地化、本地分流等的基本功能。更进一步的能力,无线网络能力开放,位置服务,和移动性管理等能力,需要等待 3GPP R17 的 Deployment guidelines for typical edge computing use cases in 5G Core network(5GC)、Study on enhancement of support for Edge Computing in 5G Core network(5GC)、Architecture for enabling Edge Applications(EA)等研究成果了。ETSI 设想的 MEC 融合 C-RAN,最深度融入蜂窝网络,提供最短时延的方式,在 3GPP 里还无计划。

且不说标准成熟度能否支撑商用。就电信行业现行的商业模式,跨越“G”的技术,如从 4G 到 5G,由于设备商看重市场份额,运营商和设备商都会加快推动新技术的落地。如果属于同一“G”中的演进类版本中的技术,大多数都难以商业部署,这一点从 MEC 在 R10 到 R14 的遭遇就可以看到;其实很多 3G/4G 在 3GPP 中的演进技术的商业落地都很缓慢。但这并不能改变 MEC 作为两大标准体系的结合的典范。

从上图可以看到,5G 中实现超低时延,5G 系统本身的作用是极其有限的。即使 URLLC 辛辛苦苦把空口时延从 10ms 降低到 1ms,对整体 230-2130ms 级别时延的影响微乎其微。将 MEC 插入到核心网(CoreNetwork)之前,则可以迅速将时延缩。MEC 才是现实 5G 超低时延最关键的技术。

上图是中国联通白皮书中对 MEC 全国部署构想,区域 DC 在全国范围内大约有 70-80 个,端到端时延小于 50ms,服务全国。本地 DC 在全国范围内大约有 600-700 个,端到端时延小于 20ms,部署位置位于地级市和省内重点县级市。边缘 DC 在全国范围内约有 6000-7000 个,端到端时延小于 10ms,边缘 DC 化改造主体是汇聚机房。综合接入局房在全国范围内约有 6 万 -7 万个,端到端时延在 2ms-5ms 之间。

如此巨大的投资,运营商自然是希望能从 MEC 得到回报的。

MEC 的商业潜力

从 4G 开始,移动互联网打破电信运营商封闭的花园,OTT 多种多样服务类型的快速出现,以 BAT 为代表的 OTT 公司的收入利润快速增长,运营商却只能眼睁睁的看着流量指数级增长,自己的收入利润原地踏步,一步步沦为数据“哑管道”。运营商从 OTT 增长中找到新增长点的渴望已经是司马昭之心—路人皆知。运营商自然不会轻易放弃从 MEC 盈利的机会。根据 Chetan Sharma 的预计 MEC 能在 2030 年在全球带来超过 4 万亿美元的收入增长,但是超过 75%的收入都是来自应用的,运营商的连接收入增长少得可怜。要知道,GSMA 估计 2019 年全球运营商无线网络收入也就 1 万亿美元左右。从 4 万亿的商业潜力中分得一杯羹,对增长乏力运营商来说,太重要了。

另一家咨询公司 Mobile Expert 则给出了更详细的预测,到 2025 年低时延无线连接给美国运营商带来的增量收入,大约只有 12 亿美元。2019 年美国运营商的无线连接收入大约为 250 亿美元。12 亿美元的增长实在是微乎其微。

MEC 成为支撑运营商进行 5G 网络转型的关键技术?

看到了不同业务领域的巨大的商业潜力差距,不难理解 Analysys Mason 针对全球运营商的一项调研显示:63%的运营商希望直接进入 MEC 的应用服务这块巨大的蛋糕,70%的运营商希望提供 PaaS。

MEC 成为支撑运营商进行 5G 网络转型的关键技术?

从中国运营商发布的 MEC 白皮书可以看出,运营商希望通过管控住 MEC,把握住流量的入口,尽可能从流量中提现价值。

以中国联通的边缘计算白皮书为例,书中就明确提出了除了区域 DC 会进行区域 MANO 和统一云管平台的部署,实现对整个通信云基础设施的管理。中国联通对传统的 MANO 管理域进行扩展,最终实现对边缘业务平台以及第三方 APP 的管理。MEP-O 支持对第三方 APP 特性的描述直接进行处理,例如选择合适的边缘平台,对 MEP-M 进行特性配置等;MEP-M 对第三方 APP 规则和需求管理(例如 TrafficRules、DNSRules)和生命周期管理。

对于小 OTT 玩家而言,也许还能接受这个模式。但是现在有能力推动部署低时延业务(如 VR/AR 游戏,高精地图等)的公司都将是 BAT 级别的大公司。技术上,这些互联网公司可能完全无法接受自己的 IT 系统被一个新进入 IT 系统的电信公司管理,而且得和每一家运营商分别协调。商业上,OTT 也不想被其他人控制住流量入口。互联网公司希望和移动互联网时代一样,经过 TCP/IP 协议的完美隔离,可以随意开发自己的业务,而无须和运营商进行任何协商,快速统一部署。电信运营商则希望通过 MEC 接入 5GC 的入口,从互联网公司收入中切下一块蛋糕。巨大商业利益造成 OTT 和运营商在技术构架上互不相让的局面,必然会减缓 MEC 的普及速度和商业价值的实现。

MEC 的商业模式

根据 MEC 部署的不同位置和主导方,现在 MEC 的主要商业模式有以下:

一、厂区专业边缘计算

特点:MEC 和 UPF 一起部署在厂区,医院等地区。小范围覆盖,配合 5G 无线能力,提供高带宽低时延能力,主要用于建设智能制造、智能医院等专网。

优点:受众单一,一个运营商覆盖一个厂区即可,独立部署,应用是工厂医院等自有,无须协调第三方。

缺点:工厂医院已有的应用需要二次开发迁移到 MEC 平台。

二、汇聚节点 / 城市 / 大区部署 MEC+运营商云(Telco Could)

特点:运营商可以根据需要,在汇聚,城市或大区等部署不同级别 MEC 节点,提供不同等级的低时延。运营商自建云。

优点:运营商统一管理。

缺点:运营商和设备商希望控制 OTT,寻求新收入来源是一个宏大的想法。这种商业模式需要 OTT 为每一个运营商平台都来适配,难以建立生态。伴随着 Verizon Cloud,Vodafone Cloud 的相续消失,这种商业模式逐渐消失。爱立信推广的 Edge Gravity 曾希望为 OTT 打造面对所有运营商的统一平台,打造 MEC 应用生态,最后也无果而终。看来 IT 和 DT 之间,仍有一道难以跨越的鸿沟。IT 不懂 DT 的稳定,DT 不明白 IT 的灵活。

三、汇聚节点 / 城市 / 大区部署 MEC+OTT 云接单一运营商

特点:运营商开放 UPF 和 MEC 之间 N6 接口。OTT 可以根据需要,在某一运营商的汇聚机房,城市或大区等不同级别节点部署 MEC,提供不同等级的低时延。

优点:OTT 自己灵活部署,该模式在北美被认可。

缺点:运营商某种程度上仍然是“哑管道”,只是增加了根据 MEC 地理位置不同收流量费的能力,无法实现中国运营商构想的对 OTT 的完全把控。OTT 需要在每个运营商节点都建立一套自己的 MEC,重复投资。

四、汇聚节点 / 城市 / 大区部署 MEC+OTT 云接多运营商

特点:运营商开放 UPF 和 MEC 之间 N6 接口。OTT 可以根据需要在汇聚机房、城市或大区等不同级别节点部署 MEC,同时接入多个运营商,同时提供不同等级的低时延。

优点:OTT 可以灵活部署,节省投资,北美 OTT 接受程度最高。

缺点:由于不同运营商汇聚机房地址位置分布可能完全不同,OTT 的 MEC 难以实现在汇聚机房级别的协同,无法达到小于 10ms 的时延。OTT 的云在三个运营商之间互联互通,运营商服务无差异化,几乎沦为机房出租商。在前文 Analysys Mason 的调研中,这也是运营商最不希望的商业模式(Real-Estate Provider)。

除了模式一现在有明确的发展模式,模式二、三和四都还处于胶着状态。

MEC 在 5G 的未来

MEC 现在在 5G 网络(R15)中仅仅实现了本地分流一个功能。无线网络能力开放,位置服务,和移动性管理等能力都还有待开发和完善。

如 Gartner 在 2019 年的边缘计算成熟度曲线中的所示,现在大众对边缘计算预期处于顶峰状态。但由于标准成熟不足,运营商和 OTT 对利益分配未达成一致,生态发展缓慢等原因,基于 MEC 的各种耀眼的业务(如 AR/VR,自动驾驶,MEC+切片等)将难以在短期内商业化,戳破现在 MEC 的泡沫,大众对 MEC 的期望迅速下滑。作为ICT 的融合典范,作为 5G 降低时延的重要网元,一方面,3GPP R16 针对 URLLC 和 V2X 进行了加强,为全网实现低时延提供了基础;另一方面,MEC 作为 IT 技术也会持续改进。CT 和 IT 技术共同进步,胶着的商业模式一定会被打破,MEC 会陆续支持一些高体验低时延的业务,如 AR/VR 游戏,大众对 MEC 的预期会稳步爬升和恢复。

MEC 的能力何时可以达到 2019 年的顶峰预期呢?如果以自动驾驶为例,假设实现全网 99.9%的 10ms 延迟(暂无任何机构给出数据),需要整个产业链从运营商、设备商、终端、操作系统、芯片、甚至铁塔公司一起协调。不知道届时,是不是 MEC in 6G 来挑起这个重任,甚至建立一个新的更高的预期?
       责任编辑:pj

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传感器数据如何为机器人技术中的人工智能提供动力 ...
发表于 10-10 18:19 0次 阅读
传感器数据如何为机器人技术中的人工智能提供动力

DIY剪刀石头布机器人(一)

背景:回家看到小外甥存了很多零用钱,作为舅舅,最近手头有点紧。于是经过几天的筹划,决定制作一个剪刀石头布机器人,向小外甥...
发表于 10-09 22:32 101次 阅读
DIY剪刀石头布机器人(一)

人工智能架构下人脸辨识解决方案(附原理图+文档+boom清单)

我们都知道,人脸辨识的技术核心,是在人脸上取出具有“辨别度”的特征值。也就是说,同个人在在不一样打扮,表情与视角的情境之...
发表于 09-30 09:21 2629次 阅读
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人工智能专业该如何建设?实验环境如何建立?人工智能实验如何操作?

AI技术当然不是凭空而来,可预见的AI技术人才现在是多么炙手可热!工信部公布的数据中,中国AI人才的缺口已经超过500万。人...
发表于 09-11 11:32 101次 阅读
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请问大屏的数据可视化分析报表怎么做?

大屏是数据可视化分析的一个展示方式,和pc(电脑)端、手机移动端一样都需要在pc端进行规划和设计。那么,怎么在pc端快速制作一...
发表于 09-08 16:58 0次 阅读
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5G边缘计算网关的优势

边缘计算,即在源头部署数据处理活动和操作,而不必经过集中式网段。通过使计算更接近产生数据的这些项目的网络边缘,此计算过程...
发表于 09-06 09:59 202次 阅读
5G边缘计算网关的优势