5G网络和MEC技术在垂直应用中的作用

5G到底能不能给垂直行业带来实际经济效益？这个问题从5G概念诞生的那天就如影随形，这既是垂直行业关心的，更是通信行业关心的话题。基于此，咨询机构iGR耗时三年做了个试验，其结果在和英特尔联合发布的《零售业多接入边缘计算（MEC）业务案例：5G时代的TCO分析及其意义》研究报告中体现了5G网络和MEC技术在垂直应用中的关键作用。

在众多5G技术中，MEC（Multi-Access Edge Computing，多接入边缘计算）被认为是5G与垂直行业结合最紧密的技术，有可能首先为5G带来营收。甚至有专家表示，如果没有MEC等边缘计算解决方案，5G将无法实现所有性能目标。MEC真的有这么厉害？

关于这个试验，也许有人会有疑问，MEC现在就能测试成果？回答是肯定的，虽然5G尚未商用，但是现在就可以部署MEC。MEC定义中“多接入”顾名思义是，MEC不仅限于蜂窝无线接入，还可以使用其他无线（例如Wi-Fi）和有线接入技术。

零售业MEC业务案例：效果惊人

为了说明和量化零售环境中MEC的潜在优势，iGR在一家美国大型零售商中进行了总体拥有成本（TCO）研究。这家全国性零售商拥有超过2,000家门店，主要业务是销售技术产品和服务。这些门店负责履约、维修、客户支持和分销，每家门店销售多种类型的设备和高级服务。为了扩展分销和客户支持，该公司每年都开设新门店。

iGR不是调查与单一门店相关的成本，而是研究该零售商的25个新门店的TCO。TCO覆盖三年，并将MEC设备的安装量与每家门店中使用的当前Wi-Fi配置进行比较。

店内的技术环境与问题

试验之初，该零售商的每家门店都使用Wi-Fi基础设施和视频服务器来支持店内员工、设备、演示和数字标牌。每家门店最低配备100 Mbps专线连接，而较大的门店则必须升级到1 Gbps专线来处理繁忙时间的流量负载。这些门店的IT环境面临如下挑战。

• 由于软件更新下载次数和视频下载次数很多，WAN连接（100 Mbps）不堪重负。

• 目前的Wi-Fi网络难以支持员工、客户、演示服务、销售点等等。

• 针对员工设备、演示设备等的策略管理需要在WAN中实施。

• 该公司正拟建新的店内功能（包括增强现实和虚拟现实），因此每个门店内都需要大量全新的服务器和Wi-Fi基础设施。

• 通过缩短店内周转时间来改善客户体验。

MEC 环境

在试验开始后，每个门店的MEC设备配置如下。

• 每个门店有一个MEC设备，可在整个门店中提供LTE覆盖。

• 这家零售商的应用和服务将在网络和设备中进行虚拟化和编排。

• 每家门店保留两个当前的 Wi-Fi 接入点并连接到 MEC，以便根据需要为门店客户提供 Wi-Fi 连接。

• MEC将通过 100 Mbps 专线连接与公司的 WAN 连接。

• 由于MEC通过LTE协议提供策略支持，因此 Wi-Fi 在 WAN 中不需要负载均衡、Wi-Fi 控制器或策略引擎。

• 数字标牌、销售点设备等门店现有的线路将被保留。

实验结果：MEC总体拥有成本优势

在试验结束后，iGR发现MEC解决方案实施的三年 TCO 收益非常巨大。

• 如果门店不需要升级 100 Mbps 线路，则三年可节省 55.9% 的成本（资本开支和维护成本）。

• 如果门店必须升级到 1 Gbps 连接，那么MEC三年 TCO 可节省 54.0%。

• 与当前的部署相比，借助MEC设备，门店在繁忙时间的 WAN 流量减少了59%。这是通过在本地缓存内容实现的：

• 在零售店使用MEC也有无形的好处。例如，由于整个门店都提供了LTE覆盖，因此外部宏基站的负载降低，并且门店中的客户体验得到改善。

从该案例中可以看出，MEC是利用5G网络实现这些应用案例的重要组成部分，提供了一个平台，可以满足5G关键通信的延迟要求。MEC为服务提供商和企业提供了一个采用新模型和降低成本的机会，改善成本、速度和整体实力。

MEC是何方神圣？

能够为零售业带来如此巨大收益的MEC到底是何方神圣？

2014，MEC（最初表示 “移动边缘计算”）的创始公司将其定义为：移动用户附近的无线接入网络提供的IT和云计算功能。现在，MEC标准不仅限于移动网络，还涵盖非 3GPP 接入和固定网络。MEC 现在表示的是 “多接入边缘计算”。因此，新的广义定义为：MEC 为应用开发者和内容提供者在网络边缘提供云计算功能和IT服务环境。

在实际部署过程中，MEC可以实现几项重要的网络演进。

• 将接入节点转变为能够直接从网络边缘提供高度个性化服务的智能服务中心，同时在通信网络中提供最佳性能。

• 在部署于电信运营商网络任何站点的服务器上运行：例如，在LTE或5G宏基站（eNodeB）或小型蜂窝或云 RAN 聚合点运行。在有线电视网络中，MEC 可能处于电视输入端。

• MEC平台采用商用现货组件部署在高容量IT硬件上。

对于企业来说，MEC的优势归结如下。

• 为客户和员工提供更好的服务——更低的延迟，更高的吞吐量，更多样化、本地化和个性化的服务。针对每个设备实时进行应用感知蜂窝基站性能优化，可以改善网络效率和客户体验。例如，物理位置上更接近的服务器和紧密的 RAN 集成可以帮助减少视频卡顿并提高浏览吞吐量。

• 视频缓存和边缘分析，特别是将视频内容存储在网络边缘的能力，可以降低传输成本并改善客户体验。分布式缓存技术可以节省回程和传输流量并改善体验质量（QoE）。内容缓存有可能将回程容量需求降低高达 35%。本地域名系统（DNS）缓存可以将网页下载时间减少 20%。

• 支持IoT/M2M应用和服务，这些应用和服务倾向于传输少量数据，但也可能包括更高带宽的应用，如视频监控。

• 云与边缘之间的应用虚拟化和协调为更多应用设计人员提供了基于互联网的服务和/或虚拟化服务的机会。例如，应用可以根据终端用户指定的需求，在边缘处理器和云之间动态移动。随着越来越多的应用和服务使用虚拟化解决方案来实现，MEC 架构的角色将变得至关重要。

• 能够支持专用/本地网络，为特定建筑物、校园或区域的特定员工和客户运行应用和服务。

• 边缘计算也支持关键业务通信。例如，在回程通信故障的情况下，本地边缘计算节点仍然可以向本地连接到该节点的设备提供通信和应用支持。借助MEC，能够实现传统内核驱动网络架构无法实现的新服务，并提高从边缘计算中受益的应用和服务的整体性能。例如，通过边缘分析和动态无线资源分配实现的应用和服务是传统网络架构无法实现的。在这些情况下，边缘计算是必需的。

MEC未来机遇预测：大有可为

不局限于这家全国连锁店，iGR还跟其他大型公司和企业讨论5G和MEC后发现，限制这些盈利可能性的并非是技术，而是想象力。对于这家全国性零售商和其他大型企业而言，5G和MEC为解决业务问题和挑战提供了大量机会。通过将IT领域与移动网络和边缘计算相结合，很多新的应用和服务将成为可能。

随后，iGR对MEC为垂直行业带来的机遇进行了建模，并且预测了美国和西欧四个垂直行业中5G连接和MEC的采用情况。所审查的四个行业包括零售、制造业、医疗服务和运输/仓储。此外，该模型还研究了可通过移动网络中的5G和MEC实现的应用和服务。

图1和图2显示了 2021 年至 2026 年美国和西欧市场5G连接的预计数量。请注意，在每种情况下，该模型假定网络将于 2019 年底和 2020 年建成，商业服务将于 2021 年初推出。

图1为按行业分类的美国5G企业连接数

图2 按行业分类的西欧5G企业连接数

如图1和图2所示，预计到 2026 年，美国四个行业中总共有 4,840 万个5G 连接（占所有移动连接的 37%）。对于西欧而言，预计到 2026 年5G连接总量将达到 5470 万（相当于所有移动连接的 28%）。

图3和图4显示了从 2017 年到 2026 年美国安装的 MEC 设备的数量，再下面的一个图显示了西欧地区的情况，数据相同。请注意，MEC 安装始于 2017 年，比预期的首批5G商业服务上线早了四年。MEC 不需要部署5G网络（反之并非如此：5G 将需要边缘计算架构来实现其所有性能目标）。

图3 美国的MEC安装量

图4 西欧的MEC安装量

如图3和图4所示，到 2021 年（当5G商用发布时），美国 MEC 设备的数量预计将达到 166,000 台，到 2026 年将超过 563,000 台。预计在零售和医疗服务以及社会救助行业中的安装数量最多。对于西欧而言，情况类似：零售和医疗服务以及社会救助行业中的安装数量最多。从 2017 年到 2021 年的增长相对较慢（预计西欧有 163,000 个 MEC），但随着 2026 年达到 563,000 个 MEC，增长势头会加强。

5G到底有多大市场？：无限大

MEC只是5G技术的冰山一角，5G还将为整个社会带来席卷式影响，为传统行业转型升级插上飞翔的翅膀。随着全球即将开始部署首批5G网络，业界正在就5G所包含的确切内容达成共识。根据下一代移动网络联盟（NGMN）的说法，更具体地说，各方都认为 “5G 网络” 应该能够实现以下目标：

• 在户外时与终端保持 1-10Gbps 连接（并非每个基站的理论最大吞吐量，而是实际的终端用户速度）

• 端到端往返延时（延迟）仅 1 毫秒。

与之前的网络演进不同，从 4G 到5G的转变不仅仅是升级无线接入网络（RAN）。为了使5G成功实现所述的性能目标，必须采用新的架构。具体来说，这意味着要通过各种标准（如 MEC）将处理过程移到更接近网络边缘的位置，必须通过边缘处理才能实现5G的延迟目标。

同样，与以前的移动网络迭代相比，新的5G架构必须利用虚拟化和软件定义基础设施来降低部署和运营成本。业界根本没有足够的资本来使用传统方法建立一个全新的网络基础设施。

图5 5G基础设施

5G 企业应用案例

除了零售业，5G的应用行业还有很广，垂直行业还有很多。与5G相关的很多市场营销都将重点放在 “更高的带宽” 和物联网上，但5G在企业中还有很多其他的潜在应用。

• 增强现实和虚拟现实，包括医疗服务、教育和培训。

• 触觉互联网（国际电信联盟将此定义为 “极低延迟与高可用性、可靠性和安全性的结合”）。这实质上是加强版 “物联网”。

• 移动医疗和远程医疗，包括远程手术（可能在全球各地）、远程咨询（大城市的专家和偏远农村地区的患者可以互动）以及患者监护。同样，目前这类服务的基本案例已有很多。

• 互联汽车、卡车和车辆，一般地说，包括车载互联网/信息娱乐、碰撞前感应和缓解、协同驾驶和车辆间信息交换。

• 移动视频交付，包括流媒体点播以及支持 4K 和 8K 高清格式。在某些情况下，IMT-2020 可能会取代或补充家庭或企业的有线宽带连接。

• 公共安全：关键任务语音、宽带数据（安防摄像头、无人机、无线传感器/跟踪等）将得到增强。

• 专用网络，允许企业在特定的建筑物或校园中使用 5G，并控制这些特定区域中使用的应用和服务。

• 网络切片，它允许移动运营商在网络中分割带宽，并将切片专用于特定应用、用户群或客户群。

总而言之，垂直行业需要5G，5G网络的部署势在必行。尽管一些应用可以在LTE上得到支持，但与5G部署相比，5G网络的用户体验会得到大幅提升。