边缘计算百花齐放,看中国移动TIC如何把握新机遇

作者:任容玮 责任编辑:甄清岚 2018.04.27 16:49 来源:通信世界全媒体

目前,针对边缘计算的研究在各个开源社区当中如火如荼地展开,已然成为当下最热门的研究议题之一。不仅现有的相对成熟的开源社区都增设了对边缘计算的专项研究,例如,在Openstack、Kubernetes等平台社区正在加紧研究对边缘计算的技术支持,负责网络编排的ONAP社区,也在研究对边缘计算业务的集中部署与管理。在OPNFV社区,在NFV/SDN等集成社区也都为此专门开设了议题,并规划了长期的研究计划,而且在Linux foundation networking fund下面更是新成立了专门做边缘计算的社区,Akraino,致力于设计一套能够将运营商网络、软件服务与物联网网络拉通的全套的开源软件协议栈。除此之外,在标准化领域,目前MEC的接口设计也已经渐趋成熟,正在朝向研究NFV架构与MEC架构的融合方向发展。

运营商作为边缘计算的关键一环,无论在硬件方案还有软件方案等方面,都做了深入的准备。中国移动在边缘计算领域做了多项技术研究,并同时在硬件设备的筹备与未来边缘机房的部署,也都进行了长期的规划。

运营商边缘计算五大场景

移动边缘计算是支撑运营商进行5G网络转型的关键技术,以迎合未来的车联网、视频优化、虚拟现实、工业互联网以及传统垂直行业等各领域的业务需求。另外,数以万计的边缘计算机房与无缝覆盖的无线基站是运营商的绝佳优势。

边缘计算的业务应用丰富多彩,目前运营商已经开始部分边缘计算的应用与规划,根据产业、生态以及应用的发展,在这里举例说明以下场景:

(1)本地分流。利用移动边缘计算进行内容本地分流业务,一方面,面向传输受限的业务突发场景,无线通信侧可临时扩载波,但传输扩容难度大可部署无线缓存进行业务保障;另一方面,降低时延场景,可以在高价值的区域对ISP内容、自有业务等进行定向缓存,像ISP提供增值服务。

(2)vCDN。视频类业务的快速增长对移动运营商的网络承载能力带来很大的冲击。将CDN从固网位置下沉到运营商的边缘数据中心中,大大缓解传统网络的压力,并提升用户视频业务的体验

(3)基于MEC和IoT GW的应用创新。其中的典型场景是车联网与室内定位。为满足车联网对时延的极致需求,尽量降低承载网与核心网的负载,将业务处理下沉到最贴近用户的基站进行边缘数据处理。另外,移动边缘计算通过多种接入方式,可以提供高精度的室内定位,利用室内高精度定位,为智慧仓储和物流、智能制造、紧急救援、人员资产管理和服务机器人等提供高精度定位服务。

(4)第三方API应用平滑移植。其中典型的案例就是AR/VR业务。AR/VR服务器部署在网络边缘,节省了大量的图像数据的传输时延,同时边缘计算能够有效的分担云端的图像识别运算的压力,并且可以根据自身地域化的特点动态更新服务器端的内容、增强体验

(5)垂直行业服务。其中的典型应用就是在工业园区提供移动办公、企业内部同步的与公网隔离的工业互联网。针对园区的用户进行分流,提供电信级别的安全身份认证,还可以与物联网管理平台进行联动管理。

将人工智能引入无限网络

面向未来网络,运营商无论在软件全栈协议与硬件设备部署方面都举行了热身准备。

无线网络的开放化和智能化是边缘计算重要的一环。将人工智能技术引入通信领域,一方面提升设备对复杂环境的适应性,另一方面智能监控与收集并分析网络数据,为第三方提供有差异的开放接口,可以更好的支撑边缘计算的关键应用。在无线通信领域,中国移动推出的O-RAN项目就是其中的一个重要的技术方案。

ORAN旨在打造“开放”“开源”与“智能”的高灵活、低成本无线网络。一方面,提高对复杂多样业务的支持能力:无线大数据和人工智能技术的引入将使网络更加准确感知和预测业务需求,更灵活支持无线网络的切片能力,既保障用户业务体验,又使资源利用效率更高。另一方面,通过引入无线网络智能控制单元,降低降低网络运维成本,并通过开放、开源的方式,降低网络设备成本。

中国移动基于已有的C-RAN已有的成果,致力于将人工智能技术引入到未来无线基站中来,积极推进无线网络智能控制器(RIC)、集中单元(CU)、分布单元(DU)及射频单元(RU)间等重要接口定义上。未来,基于O-RAN的接口开放,在基站侧可以进一步实现小区级甚至用户级的信息收集、位置分析,并实现在基站侧提供网络KPI的监控,并进行区域级的业务预测,为服务提供商提供更精准的应用奠定基础。

提到了人工智能的引入,就不得不提出未来硬件加速器的引入。针对边缘应用中大量的数据处理,超低时延的处理要求,通用的x86服务器无法完全满足上层业务的处理需求,需要基于通用的云平台基础之上,添加硬件加速器。在VR/AR、人工智能的场景下,需要添加GPU设备进行处理;在数据加解密、组拆包方面,需要FPGA、ASIC设备的配合;在SDN的网络传输中,需要智能网卡的加速。运营商网络未来需要兼容多种的加速器类型与不同厂家的加速器设备,并对加速器进行统一的调用与管理。

面对以上的业务需求,中国移动正致力于硬件加速器的统一接口的设计。一方面设计加速器与通用云平台管理器的东西向接口使得云平台管理器能够统一的识别与管理硬件加速器资源,并进一步使得上层业务管理器感知硬件加速器资源。另一方面设计上层的业务与硬件加速器之间的南北向接口。上层业务可以屏蔽加速器的类型与厂商差异,用统一的接口调用底层的加速器资源。通过硬件加速器的引入,使得上层应用在能力上不再受限,通过统一的加速器接口的设计,使得上层应用更加平滑的引入到边缘计算当中来。

行业需求与业务上线是关键

运营商除了技术方案的准备外,其中在边缘机房的规划、业务部署方案以及端到端的全栈拉通试点方面,也都做了长足的准备。

从垂直行业应用角度来看,边缘计算方案对行业需求的满足度和应用快速上线是最关键要素。从边缘计算服务提供商的视角看,客户需求固然重要,但如果垂直行业解决方案定制化需求差异太大,方案和产品的提供难度会加大,商业的可复制性会减弱,最终还是会影响应用上线的速度和推广效率。

为实现客户和服务提供商的共赢,运营商与服务提供商深度合作,在深度挖掘客户需求的基础上,形成精简分类的共性方案要求,并力求提供通用的解决方案支持大部分客户需求。

基于近些年NFV、SDN、编排器和5G技术的成熟,支持MEC的边缘云方案有望逐渐成熟。中国移动正在尝试构建基于边缘TIC的MEC端到端方案验证平台,验证MEC、边缘云、管理编排、5G与MEC协同、能力开放、策略和计费等可运营可管理方案,从而为MEC在5G时代真正广泛商用做好准备。

试验平台方案具有如下主要特点:

1)边缘TIC分级设置,MEC平台和应用按需部署在接入级、区县级或地市级边缘TIC中,并规划大量的边缘数据中心机房;

2)边缘TIC提供MEC各类应用所需的通用或专用硬件和虚拟资源池环境,资源池可与其他本地应用充分共享,并受NFV云资源管理系统管理;

3)管理编排器可真实管理边缘TIC,实现MEC平台和应用的资源分配、生命周期管理、以及MEC的故障、性能和配置管理;

4)边缘TIC内数据转发平面基于5G UPF方案,以实现灵活的本地数据转发;

5)边缘TIC支持基于本地的网络策略控制、计费、能力开放等方案,并与5G核心网协同;

6)边缘TIC提供高可靠性服务保障,并具备一定的跨边缘TIC或核心TIC的业务实时迁移的需求。

具备了上述条件,MEC才可能从孤岛式的独立应用变为5G时代真正具有快速上线、快速复制和广泛商用部署的完备方案。

基于运营商的5G网络,边缘计算将深入到各个领域,为终端用户提供更便捷的生活,为传统行业提供新的增长点。未来不仅是边缘计算技术的百花齐放,更将是基于用户深度需求的应用的绚烂多彩,相信未来,运营商的网络架构将更加开发,更加智能,把握新的发展机遇,将中国的通信事业推向另一个高峰。


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