基于5G的MEC系統(tǒng)關鍵技術研究

蔡 浩

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著移動通信技術的不斷發(fā)展和進步，移動邊緣計算（Mobile Edge Computing，MEC）體系也在不斷發(fā)展健全。為了滿足系統(tǒng)研發(fā)和部署的要求，整合MEC試驗網(wǎng)絡驗證檢測分析模式，從而實現(xiàn)統(tǒng)籌管理的目標，達到經(jīng)濟效益和社會效益的和諧統(tǒng)一。

1 MEC系統(tǒng)概述

1.1 內 涵

MEC是將云計算平臺從移動核心網(wǎng)絡體系直接遷移到移動接入網(wǎng)的邊緣，打造更加可控的技術應用模式，并借助計算系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)等邊緣節(jié)點系統(tǒng)的部署，提升通信傳輸管控工作的質量水平，維持良好的控制模式[1]。

1.2 整體架構

對于MEC系統(tǒng)而言，整個系統(tǒng)的應用核心是服務器，能夠實現(xiàn)移動終端的全覆蓋。借助MEC服務器部署方案，就能保證無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)之間建立完整的信息交互通道。與此同時，MEC系統(tǒng)還能為無線網(wǎng)絡側提供更加合理的服務，打造效率更快且時延更小的計算通信服務模式，為用戶終端服務質量的提升予以支持。MEC整體框架如圖1所示。

圖1 MEC整體框架

1.3 功能組件

在MEC技術體系中，主要的功能組件包括路由子系統(tǒng)模塊、能力開放處理系統(tǒng)模塊、平臺管理系統(tǒng)模塊以及邊緣云基礎應用模塊，如圖2所示。

圖2 功能組件

路由子系統(tǒng)模塊主要負責完成MEC系統(tǒng)和無線接入系統(tǒng)、平臺管理系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)交互處理。在移動設備請求數(shù)據(jù)后，MEC系統(tǒng)存儲設備中已經(jīng)完成了目標數(shù)據(jù)的載入，此時可以借助子系統(tǒng)直接實現(xiàn)數(shù)據(jù)向用戶側的下發(fā)處理。如果系統(tǒng)中并沒有存儲目標數(shù)據(jù)，則可以借助路由子系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)包，并向移動核心網(wǎng)傳輸，最終直接傳達到第三方服務器或云數(shù)據(jù)中心[2]。

能力開放處理系統(tǒng)借助路由子系統(tǒng)完成網(wǎng)絡和用戶動態(tài)信息的實時性匯總，并直接面向平臺管理子系統(tǒng)完成能力開放注冊信息統(tǒng)計數(shù)據(jù)的上報，配合路由轉發(fā)策略提升業(yè)務數(shù)據(jù)的管控效能。與此同時，通過能力開放子系統(tǒng)還能進行業(yè)務數(shù)據(jù)分析。

平臺管理系統(tǒng)模塊圍繞移動網(wǎng)絡數(shù)據(jù)平面控制展開相關工作，在滿足調用請求的同時還能對邊緣云內的IT基礎設施予以虛擬化資源管控，維持信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理的合理性[3]。

邊緣云基礎應用模塊中，借助終端用戶提供的小型化硬件平臺完成相關單元的設定，并保證存儲、網(wǎng)絡通信等應用的最優(yōu)化，為MEC系統(tǒng)本地化數(shù)據(jù)業(yè)務管理工作的順利開展予以支持。

除此之外，MEC系統(tǒng)還需要在公平性、安全性等方面予以優(yōu)化，有效融合移動邊緣計算，打造更加可控合理的服務管理平臺，提升管道信息化服務的質量。

2 基于5G的MEC系統(tǒng)關鍵技術內容

結合5G移動通信技術的應用要求，在建立MEC系統(tǒng)的過程中要整合技術要點，確保關鍵技術內容都能落實到位。只有打造科學合理且規(guī)范的關鍵技術應用平臺，才能提高計算處理實時性分析質量和水平，并為數(shù)據(jù)處理本地化和信息交互高效化管理創(chuàng)設良好的技術平臺[4]。網(wǎng)絡邊緣計算的構成如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡邊緣計算

2.1 計算卸載

在MEC系統(tǒng)應用環(huán)境中，計算卸載技術的應用能最大程度上完成終端業(yè)務實時化控制和處理。計算卸載技術是利用相應的技術手段將部分計算功能直接從移動設備卸載，然后遷移到MEC服務器上，此時便可開展對應的執(zhí)行工作。在終端發(fā)起計算卸載請求后，終端資源監(jiān)測器此時能夠完成MEC系統(tǒng)資源信息的匯總。結合接收服務器網(wǎng)絡信息，配合終端內部計算卸載決策引擎，從而完成本地執(zhí)行任務、邊緣計算節(jié)點相關工作[5]。借助計算卸載處理技術對業(yè)務進行綜合評估和分析，并在完成任務計算后及時卸載到對應的邊緣計算服務器位置，保證計算處理的及時性和規(guī)范性，為提高移動設備即時性計算水平予以支持，減少計算延遲造成的影響，最大程度上延長移動終端的電池使用壽命。

結合計算強度對其進行業(yè)務分析，主要分為二元卸載和局部卸載。二元卸載在處理過程中，針對的是密度較高且規(guī)模較小的計算任務。利用二元卸載處理方式，終端計算任務能夠實現(xiàn)全部遷移，直接在MEC服務器中完成計算和分析處理。局部卸載是針對大規(guī)模計算任務開展的局部分析模式，利用一定的規(guī)則將終端計算任務劃分為不同的子任務單元，卸載到MEC服務器就能完成執(zhí)行計算工作。基于應用的要求，數(shù)據(jù)分區(qū)模型能對終端用戶任務進行控制。

根據(jù)計算任務完成高效的卸載處理，基于計算機中相關卸載理論內容進行關鍵內容節(jié)點的對照，從而制定相匹配的計算卸載決策方案[6]?；谟嬎惴治雒鞔_MEC服務器和終端的具體劃分模式，按照分析獲取的相關內容完成后續(xù)的計算卸載工作。結合計算任務完成結果的分析，并將其最終發(fā)送到終端用戶接收端。

2.2 無線數(shù)據(jù)緩存

為了保證數(shù)據(jù)信息匯總管理的規(guī)范性，整合實時性緩存控制內容，借助無線數(shù)據(jù)緩存技術實現(xiàn)MEC數(shù)據(jù)業(yè)務本地化處理。將熱點數(shù)據(jù)提前緩存在MEC服務器的邊緣存儲節(jié)點位置，配合終端用戶實現(xiàn)規(guī)定范圍內數(shù)據(jù)的管理。

對于無線數(shù)據(jù)緩存處理系統(tǒng)而言，內存緩存策略和內容傳輸策略分析是關鍵，要結合具體的應用要求落實相關工作[7]。內容緩存策略是借助網(wǎng)絡邊緣節(jié)點對熱點數(shù)據(jù)予以選取和緩存控制，以維持相關緩存內容的及時性和規(guī)范性，避免系統(tǒng)應用服務不當造成的影響，為5G移動通信技術服務質量的優(yōu)化創(chuàng)設良好的技術保障。內容傳輸策略主要是借助網(wǎng)絡邊緣節(jié)點完成緩存熱點數(shù)據(jù)的匯總，并且將相關關鍵數(shù)據(jù)節(jié)點直接發(fā)送到申請用戶的傳輸終端。借助相互作用的系統(tǒng)處理機制，保證端對端內容傳輸過程滿足預期，減少承載網(wǎng)出現(xiàn)的鏈路阻塞問題[8]。

2.3 本地分流技術

在基于5G的移動通信MEC系統(tǒng)建立的過程中，結合軟件定義網(wǎng)絡（Software Defined Network，SDN）要求實現(xiàn)的本地分流技術具有重要的應用價值，能夠打造更加可控的網(wǎng)絡信息交互處理模式。軟件定義網(wǎng)絡結構如圖4所示。

圖4 軟件定義網(wǎng)絡結構

SDN本地分流技術中借助SDN控制器完成本地信息和策略服務器信息的獲取，保證獲取的相關內容滿足預設分流策略的控制需求，提高相關信息交互處理的及時性和規(guī)范性，實現(xiàn)最優(yōu)內容的緩存控制，提升信息監(jiān)督應用效率。在實際應用中，結合數(shù)據(jù)流描述的具體信息和分流策略完成分流規(guī)則流表的制作，提高統(tǒng)籌分析工作的水平，為系統(tǒng)化提升信息交互管理質量予以支持。分流網(wǎng)關要結合分流規(guī)則完成流表相關數(shù)據(jù)信息的監(jiān)督處理，最終實現(xiàn)實時性分離。相較于傳統(tǒng)的技術模式，基于SDN的分流技術能夠有效滿足用戶的實際需求，提升終端信息應用質量，并依據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務本地化處理標準實現(xiàn)統(tǒng)籌控制[9]。在本地分流技術應用環(huán)節(jié)中，結合網(wǎng)絡應用控制標準確保終端用戶數(shù)據(jù)業(yè)務的連續(xù)性，有效降低核心網(wǎng)數(shù)據(jù)流量產(chǎn)生的輸送壓力，保證終端用戶服務體驗最優(yōu)化。此外，SDN本地分流技術能快速適應終端用戶移動性形成的網(wǎng)絡拓撲結構。

在MEC系統(tǒng)中，終端用戶的位置信息一旦出現(xiàn)變化，基于SDN的本地分流技術就能建立完整的數(shù)據(jù)分析評估模式，并結合感知信息保證網(wǎng)絡接入點的管理效果。建立以流表形式為基準的信息，由于流表轉發(fā)機制的實時性較強，因此結合本地模式就能完成網(wǎng)絡接入點的可控化切換，為終端用戶服務體驗的優(yōu)化提供保障。基于MEC場景分析模式，服務器借助感知計算過程和數(shù)據(jù)緩存建立更加可控的信息管理平臺，通過融合SDN實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的合理性分配管理，為數(shù)據(jù)業(yè)務高效調度分發(fā)提供支持[10]。

3 結 論

綜上所述，5G時代背景下，人們對MEC系統(tǒng)的研究在不斷深入。為了更好地滿足5G通信技術要求，需要整合技術內容，實現(xiàn)計算分析、存儲以及通信的多元化管理，從而有效提升終端用戶服務質量。