移動邊緣計算組網與應用研究分析

胡家暉

（杭州友華通信工程設計有限公司，浙江 杭州 310012）

信息技術的不斷發展，為保證智能終端合理應用，就需要確保信息技術的穩定運行，從而加強信息的交流與溝通，這時就需要保證通信技術的合理應用。基于此，本文將對移動邊緣計算組網與其應用進行分析，旨在為相關人員提供參考，積極推動移動邊緣計算組網的有效應用，確保通信技術的功能性與可靠性。

1 移動邊緣計算（MEC）簡析

1.1 移動邊緣計算的基本信息

為進一步提高通信的效果，需要合理的對MEC進行利用。移動云計算可以將數據處理、智能計算等任務遷移到移動智能設備中，從而使得移動設備作為客戶端，從云端獲取包括計算、存儲等的很多服務，進而有效打破傳統移動智能設備受到電量和性能的限制，從而為移動互聯網和新業務的智能化等帶來極大的發展空間[1]。

但是，為了支持網絡中的人與人、人與物、物與物之間的通信功能，就需要配備具有高計算精度、高機動性和實時性的設備，能保證其具備快速和智能的效果。而這些要求，傳統的云計算則無法滿足實際業務要求，而MEC的有效應用則能改善當前遇到的問題。

1.2 移動邊緣計算的特點

（1）時延敏感業務。在眾多的應用領域中，需要保證一些應用具備微秒級的時延能力。MEC具備時延敏感的業務能力，完全符合工業、民用的基本需求，可以適應場景，滿足實際需求。例如：諸多工業設備和傳感器關聯互動，就需要低時延的支持，能保證包含大量傳感器的工業系統自動化應用成為可能。同時，MEC還可以在軍事領域、救援活動和社會服務功能領域得到較好的應用，以低時延的快速處理能力，滿足實際使用的需求。

（2）物聯網的計算遷移。物聯網技術是實現人與人、物與物、人與物連接的有效技術，可廣泛地應用到各種環境中，比如當前的智能家居，大多數是建立在物聯網技術的基礎上的。但是，受到部分設備本身的存儲能力和計算能力不足的影響，導致高精度計算無法進行。而MEC則可以將物聯網應用的計算進行遷移，并將其遷移到遠端云計算的服務器中實現，但是這時設備的能耗會提升50%。

（3）移動大數據分析。現在，移動設備已經逐漸成為用戶連接網絡的基本設備，借助移動設備可以完成對用戶信息的采集，已經成為了特別常見的情況，通過所采集到的信息能完成對用戶行為的分析，從而能夠制定和優化工作模式，互動策略等內容。因為MEC的應用，切實有效地將移動大數據進行利用，有效縮短了大數據交互時傳輸時延，降低了對核心網絡的寬帶占用，確保移動大數據分析的有效應用，滿足當前用戶使用需求。

（4）安全性與可靠性。MEC的應用可以保證移動云計算的實現，將云計算整合到移動網絡中，這樣可以使得云計算成為移動云計算，在提高應用效率的同時，還能夠為移動設備提供低時延、高寬帶的移動云服務，同時還具備安全性和可靠性的特點，完全符合用戶的基本需求。

1.3 基于移動邊緣計算的感知應用

在實際的應用中，基于邊緣計算的感知應用，受限于光每毫秒只能傳播約300 km，所以數據往返所需的時間不能大于1 ms，假設在通信路徑沒有延遲的情況下，控制服務器的設備之間的距離應小于150 km。如果考慮通信過程中的處理、協議和開銷、延遲等因素，就需要保證服務器和設備之間的距離更加靠近，避免距離過遠的情況。另外，傳統網絡由于核心網的傳輸距離、擁堵、帶寬等問題，顯然會帶來更大的延時和不穩定性，就無法保證時延與可靠性，因此，通過將服務器靠近客戶端的方式，降低服務器到客戶端的距離和跳數，降低受到擁堵的影響的可能性和傳輸時間。降低服務器和客戶端交互的時延并提高可靠性，確保邊緣計算感知的合理運用。另外，移動邊緣計算還可以用于處理與其他遠程設備及更遠的服務器之間的交互，實現對關鍵信息的處理，從而滿足實際需求。最后，考慮到邊緣移動計算的本地客戶的感知特性，針對具有緩存信息的感知應用和用戶，可以提供更個性的內容搜索，進而獲取降低時延的預測服務。

2 MEC平臺構架及組網

2.1 基于MEC的感知應用系統的構建

2.1.1 感知應用域感知應用系統主要包括三個域：主域、網絡域和目標域。其中，主域需要感知內容，從而實現對目標的控制，并且是以操作者的行為為主體構成；網絡域是促進主域與目標域之間的雙向感知通信的網絡部分；目標域是感知邊緣的感知與致動領域，包括遠程的環境感知信息獲取設備、受控機器人等。通過主域、網絡域和目標域三個部分的共同協作，實現感知應用的全局控制循環，以及信息獲取和傳輸及感知的控制。一般來說，三個域的通力合作，就能確保系統的穩定運行。

2.1.2 感知應用系統的需求

在進一步對感知應用系統進行建設的過程中，要注意感知應用系統的基本需求，并要保證主域、網絡域、目標域之間都能實時的全局掌控，合理地對感知模塊、網絡模塊等進行利用，從而滿足感知應用系統的需求，確保系統能夠順利構建。

2.1.3 基于MEC的感知應用系統方案

綜上所述，橋梁大體積混凝土承臺施工的溫控措施對工程質量起著非常重要的作用。為有效防止溫度裂縫產生，保證大體積承臺混凝土施工質量，做好溫度控制，降低水化熱是橋梁承臺施工的關鍵。通過分析本工程的施工控制可知，通過嚴格控制混凝土澆筑溫度、降低水泥水化熱、混凝土養生、埋設冷卻管降溫、采用科學的監測方法、合理布置監測點、注意監測頻率以及加強監控與反饋等措施，可以有效控制溫度裂縫，保證橋梁大體積混凝土承臺施工順利完成，確保工程施工質量。

在實現MEC平臺構建之前，需要預先對基于MEC的感知應用系統進行構建。在實際構建中，需要明確感知應用系統主要是由感知層、網絡層和應用層三個部分構成。在感知應用系統中，感知層位于最底層，屬于系統感知信息的階層，主要對利用傳感器設備對信息進行獲取，保證信息的可靠，同時，完成信息識別后，需要借助網絡對信息進行轉發，進而保障系統感知層的可靠性，實現系統的穩定運行。

另外，感知層之上為網絡層，主要負責信息傳遞和感知內容呈現，具有感知命令控制等能力，有效降低軟件成本和計算機資源的使用。

至于應用層，主要是將感知內容進行呈現，再進行操作的控制信息，實施相應的操作，該層包括觸感控制設備、握力操縱器、觸控筆等。

2.1.4 MEC平臺及技術

為了實現基于MEC平臺，需要合理地對平臺需要的技術進行應用，具體包括以下幾點：

（1）MEC組網平臺WiCloud。為了實現基于MEC的感知應用系統方案，提出MEC組網WiCloud平臺及承載方案，該平臺由無線接入網絡、Wi-Fi接入點、OpenFlow交換機和網關組成。

（2）網絡功能虛擬化技術。移動邊緣計算網絡需要滿足靈活性和可擴展性的基本需求，因此，需要相應的軟件和硬件設備支持，該項技術詳細地規定了通信網絡的虛擬化技術。

（3）軟件定義網絡技術。主要是通過分離網絡的控制層和轉發層，將網絡交換機作為虛擬包轉發的設備，從而滿足MEC平臺構建的可能。

2.2 MEC平臺構架[2]

由圖1可知，MEC平臺構架大致分為三個管理系統：應用管理系統、MEC應用平臺管理系統和MEC基礎設備管理系統。其中，應用管理系統主要負責對各類應用的控制，MEC應用平臺管理系統負責MEC相應應用的管理，MEC基礎設備管理系統主要是對設備進行控制與管理。

圖1 MEC平臺構架

2.3 MEC組網方案

結合當前MEC的應用需求，需要對MEC組網進行分析。當前MEC的計算平臺，雖然沒有實際在電信網絡中的部署，但是卻能在不同的部署環境中完成部署。同時，邊緣服務器還可以設置在不同的無線接入點附近，這樣就可以有多種的嘗試方案，從而適合MEC組網的需求。對于卸載策略，研究人員還提出了一種最優的卸載模型，選擇馬爾科夫決策過程模型，促使用戶的計算和卸載開銷的控制，促使開銷降到最小，并滿足實際使用的需求。MEC作為云計算的延伸，在具備高速處理能力的同時，還具備更大的存儲容量，具備更好的數據安全性，甚至還具備超低時延等特點，這些優點是保證MEC有效應用的關鍵。

3 MEC典型應用案例

為明確MEC的應用，本文結合MEC的典型應用案例，簡單分析MEC的應用情況，旨在為相關人員提供參考，并積極推動MEC的應用。

微云（Cloutlet）是由卡內基梅隆大學提出的一種特殊的軟件解決方案，在部署時，需要將其部署在網絡側，并確保基礎的設備可以動態地為周邊的移動設備提供云服務。如此一來，不僅能發揮MEC的功能，還能滿足用戶的需求。

Cloutlet在實際的應用中主要是以移動設備和物聯網設備、微云實體和遠端云的形式存在，Cloutlet本身可以被視為一種封閉在盒子中的數據中心，在實際使用時，Cloutlet具備將云服務帶給用戶，且能讓云服務距離用戶更近。Cloutlet的4個關鍵屬性如下：

（1）狀態只能為軟狀態。Cloutlet與一些其他的云服務是有差異的，其本身沒有硬狀態，僅僅擁有軟狀態。同時，Cloutlet可以緩沖來自移動設備的數據，包括照片和圖片等數據信息，在緩沖之后可以將數據安全地傳遞到云中，同時，Cloutlet在應用時還能避免硬狀態，這樣就簡化了Cloutlet的應用情況，可以即安即用，并且實現完全的自治。

（2）具有功能強大、連接具備安全、穩定等特點。Cloutlet在實際應用時，具備豐富的CPU和RAM，可以實現卸載移動終端的資源密集型任務，不僅能夠提高連接的效率，還能保證數據的穩定傳輸，并且可以和遠端云之間具備較好的通信能力，確保Cloutlet的合理運用。但是，在應用時需要通過抗干擾、監測、認證等組合方式實現對功能的拓展。

（3）隨手可得。所謂的隨手可得是指Cloutlet與移動設備之間的聯系是一種“邏輯臨近”關系，且具有低時延的特點，意味著物理臨近和邏輯臨近是不相同的。

（4）基于標準云技術。為保證Cloutlet的功能，它在虛擬機中封裝來自移動設備的卸載代碼，與AmazonEC2的云基礎設施是相似的。同時，每一個Cloutlet都會根據角色本身的特性提供不同的功能。

為了提高效率，當服務被激活時，為了保證重復再利用，虛擬化層將成為選擇性緩存的部分。如果用戶發生離線，正在工作的虛擬機都將停止運行。此外，如果在一個范圍內，有很多虛擬機可以為用戶提供服務，移動終端將會對這些虛擬機進行選擇，確保卸載計算任務服務器將變得更加簡單、更加直接，甚至可以將任務卸載到鄰近的非本地服務器中，在這種方式下，Cloutlet就能滿足移動終端短暫的使用需求，快速地提供固定基礎設施的軟件資源。

上述案例中是Cloutlet的有效應用，能夠滿足MEC的應用需求，同時，MEC還可以應用于RACS中，RACS是第一個被實現的移動邊緣計算平臺。另外，韓國的Service-Aware RAN也是基于MEC網絡構建的，均能符合通信效率提升的要求，并為用戶提供更為獨特的移動體驗，滿足用戶的需求。

4 結束語

本文結合實際情況，對MEC的組網和應用進行了分析，并簡單分析了MEC，介紹了MEC的特點，再根據MEC的實際情況，分析組網方法，最后，根據MEC組網的應用，對Cloutlet進行簡單的闡述，旨在為相關人員提供參考，積極推動MEC的應用效果，滿足用戶對移動網絡的基本需求，促進移動通信的快速發展。■