張建敏，謝偉良，楊峰義，武洲云

（中國電信股份有限公司技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100031）

1 引言

移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及各種新型業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，促使移動通信在過去的10年間經(jīng)歷了爆炸式增長。預(yù)計到2020年，各類新型業(yè)務(wù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，將帶來1 000倍的數(shù)據(jù)流量增長以及超過500億量級的終端設(shè)備連接[1,2]。為了有效解決其快速發(fā)展帶來的高網(wǎng)絡(luò)負荷、高帶寬以及低時延等要求，MEC概念得以提出并得到了廣泛關(guān)注[3-8]。

歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ETSI）于2014年9月成立了MEC（mobile/multi-access edge computing，移動/多接入邊緣計算）工作組，針對 MEC技術(shù)的服務(wù)場景、技術(shù)要求、框架以及參考架構(gòu)等開展深入研究[3]。根據(jù)ETSI的定義，MEC技術(shù)主要是指通過在無線接入側(cè)部署通用服務(wù)器，從而為無線接入網(wǎng)提供IT和云計算的能力。即MEC技術(shù)使得傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)具備了業(yè)務(wù)本地化、近距離部署的條件，無線接入網(wǎng)由此具備了低時延、高帶寬的傳輸能力，有效緩解了未來移動網(wǎng)絡(luò)對于傳輸帶寬以及時延的要求。除此之外，由于MEC靠近無線網(wǎng)絡(luò)及用戶本身，更易于實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)上下文信息（位置、網(wǎng)絡(luò)負荷、無線資源利用率等）的感知和利用，并通過開放給第三方業(yè)務(wù)提供商，從而可以有效提升用戶的業(yè)務(wù)體驗，促進網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的深度融合。目前，MEC概念已經(jīng)從立項初期針對3GPP移動網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，擴展至對非3GPP網(wǎng)絡(luò)（Wi-Fi、有線網(wǎng)絡(luò)等）的支持，其名稱也從移動邊緣計算修改為多接入邊緣計算。

除此之外，IMT-2020（5G）推進組、3GPP、CCSA等國內(nèi)外研究及標(biāo)準(zhǔn)推進組織也開展了MEC的研究推進工作。其中，3GPP已經(jīng)完成的下一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究項目（TR23.799）以及正在制定中的 5G系統(tǒng)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)（TS23.501）均將MEC作為5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的主要目標(biāo)予以支持[9,10]。同時，CCSA也于2017年8月開始了“5G邊緣計算核心網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究”以及“5G邊緣計算平臺能力開放技術(shù)研究”課題的立項研究。

由于ETSI MEC工作組重點關(guān)注MEC平臺、基于MEC平臺的網(wǎng)絡(luò)能力開放以及基于MEC平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用運營部署等方面，并希望MEC的引入不給具體的網(wǎng)絡(luò)接入制式帶來影響。而 3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)研究與制定則主要從5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求以及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進趨勢出發(fā)，通過支持用戶面分布式下沉部署、靈活路由等功能，實現(xiàn)支持MEC的目標(biāo)，并未考慮基于MEC的網(wǎng)絡(luò)能力開放。因此，如何將MEC平臺的網(wǎng)絡(luò)能力開放與具體的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)功能相結(jié)合，真正實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的深度融合及落地應(yīng)用，成為運營商重點關(guān)注的問題。

綜上所述，本文將首先根據(jù)5G三大典型應(yīng)用場景，分析MEC對于5G的價值。其次，基于ETSI和3GPP的研究進展，本文將給出5G MEC融合架構(gòu)，并討論分析其總體部署策略。更進一步，針對MEC技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可能存在的問題與挑戰(zhàn)進行了討論，為后續(xù)研究發(fā)展提供參考。

2 MEC價值分析

根據(jù)ETSI定義，MEC通過為無線接入網(wǎng)提供IT和云計算的能力，從而使得MEC具備如下技術(shù)特征：

· 業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、緩存加速；

· 本地分流、靈活路由；

· 網(wǎng)絡(luò)信息感知與開放；

· 邊緣計算、存儲能力；

· 基于IT通用平臺。

下面將從 5G的三大典型應(yīng)用場景（eMBB、uRLLC、mMTC）出發(fā)，討論分析 MEC對于 5G網(wǎng)絡(luò)的潛在價值與意義。

2.1 增強移動寬帶（eMBB）

為了滿足未來5G網(wǎng)絡(luò)1 000倍的流量增長以及100倍的用戶體驗速率，現(xiàn)有物理層和網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)的后續(xù)演進以及全新的技術(shù)需要同時考慮，如大規(guī)模天線（massive MIMO）、毫米波（mmWave）、超密集組網(wǎng)（ultra dense network，UDN）等。此類技術(shù)的主要目標(biāo)是通過拓寬頻譜帶寬以及提高頻譜利用率等方式提升無線接入網(wǎng)系統(tǒng)容量。然而，未來5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量密度和用戶體驗速率的急劇增長，除了對無線接入網(wǎng)帶來極大挑戰(zhàn)，核心網(wǎng)同樣也經(jīng)受著更大數(shù)據(jù)流量的沖擊。傳統(tǒng)LTE網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)面功能主要集中在LTE網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)邊界的PGW（PDN gataway）上，并且要求所有數(shù)據(jù)流必須經(jīng)過PGW。即使是同一小區(qū)用戶間的數(shù)據(jù)流也必須經(jīng)過PGW，從而給網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部新內(nèi)容應(yīng)用服務(wù)的部署帶來困難。同時數(shù)據(jù)面功能的過度集中也對 PGW 的性能提出了更高的要求，且易導(dǎo)致PGW成為網(wǎng)絡(luò)吞吐量的瓶頸。

因此，MEC技術(shù)通過業(yè)務(wù)本地化、緩存加速以及本地分流、靈活路由等技術(shù)可以有效降低網(wǎng)絡(luò)回傳帶寬需求，緩解核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸壓力，從而進一步避免了核心網(wǎng)傳輸資源的進一步投資。換句話說，業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、緩存加速和本地分流、靈活路由是實現(xiàn)未來5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用近距離部署/訪問、用戶面靈活高效分布式按需部署的有效手段，可為用戶提供低時延高帶寬的傳輸能力，打造虛擬的RAN（radio access network，無線接入網(wǎng)）。值得注意的是，5G控制面的主要功能依然采用集中控制的方式。

以企業(yè)/學(xué)校為例，通過業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化以及本地分流技術(shù)可以實現(xiàn)企業(yè)/學(xué)校內(nèi)部高效辦公、本地資源訪問、內(nèi)部通信等，從而為用戶提供免費/低資費、高體驗的本地連接以及本地業(yè)務(wù)訪問能力。也就是說，通過MEC技術(shù)可以為企業(yè)/校園等熱點高容量場景提供一個虛擬的本地RAN，實現(xiàn)了MEC本地業(yè)務(wù)本地解決的主要思想。

2.2 低時延高可靠（uRLLC）

低時延高可靠場景主要是指對時延極其敏感并且對可靠性要求嚴格的場景，例如遠程醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等。其中，低時延高可靠場景中對空口時延的要求甚至為1 ms量級。對于5G網(wǎng)絡(luò)的低時延要求，需要從物理層技術(shù)（廣義頻分復(fù)用技術(shù)等）以及網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)（業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、緩存等）兩個角度出發(fā)，進行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計與系統(tǒng)開發(fā)。

基于MEC提供的邊緣云計算服務(wù)，可以將傳統(tǒng)的部署在 Internet或者遠端云計算中心的業(yè)務(wù)應(yīng)用，遷移至無線網(wǎng)絡(luò)邊緣部署。此時，特定業(yè)務(wù)或者將非常受歡迎的內(nèi)容可以部署或者緩存在靠近無線接入網(wǎng)以及終端用戶的位置，從而可以有效降低網(wǎng)絡(luò)端到端時延，提升用戶的 QoE（quality of service，服務(wù)質(zhì)量）。

因此，基于 MEC的業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、緩存加速等功能可以有效降低或者消除回傳帶來的時延影響，一定程度上滿足5G網(wǎng)絡(luò)對于網(wǎng)絡(luò)時延的要求。

2.3 大規(guī)模MTC終端連接（mMTC）

為了解決移動終端（尤其是低成本 MTC終端）有限的計算、存儲能力以及功耗問題，需要將高復(fù)雜度、高能耗計算任務(wù)遷移至云計算數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器端完成，從而降低低成本終端的能耗，延長其待機時間。然而傳統(tǒng)的通過將高耗能任務(wù)卸載到遠程云端的方法，在降低終端能耗、延長待機時間的同時，卻帶來了傳輸時延的增加。

此時，基于MEC的邊緣計算與存儲能力，通過將高能耗計算任務(wù)卸載/遷移至 MEC服務(wù)器，可有效解決計算任務(wù)遷移到遠端云計算中心帶來的時延問題。同時，MEC服務(wù)器可以作為 MTC終端的匯聚節(jié)點，完成信令以及數(shù)據(jù)的本地匯聚、存儲與處理等任務(wù)，降低MTC終端存儲資源的需求以及網(wǎng)絡(luò)負荷。

2.4 QoE優(yōu)化

顯而易見，業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化使得業(yè)務(wù)應(yīng)用更加靠近無線接入網(wǎng)以及終端用戶本身，此時實時的無線網(wǎng)絡(luò)上下文信息（小區(qū)ID、網(wǎng)絡(luò)負載、無線資源利用率等）可以被業(yè)務(wù)應(yīng)用有效感知并加以充分利用，從而為終端用戶提供更加差異化的服務(wù)和業(yè)務(wù)體驗，提升用戶的 QoE（quality of experience，體驗質(zhì)量）。

更進一步，網(wǎng)絡(luò)運營商也可以將部分/全部無線網(wǎng)絡(luò)的能力向第三方內(nèi)容提供商/軟件開發(fā)商等開放，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的深度融合，從而加速創(chuàng)新型業(yè)務(wù)的開發(fā)和部署。

綜上所述，MEC通過將計算存儲能力與業(yè)務(wù)服務(wù)能力向網(wǎng)絡(luò)邊緣遷移，使應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容可以實現(xiàn)本地化、近距離、分布式部署，從而在一定程度解決了5G網(wǎng)絡(luò)eMBB、uRLLC、mMTC等技術(shù)場景的業(yè)務(wù)需求。同時MEC通過充分挖掘移動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和信息，實現(xiàn)移動網(wǎng)絡(luò)上下文信息的感知和分析并開放給第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用，有效提升了移動網(wǎng)絡(luò)的智能化水平，促進網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的深度融合。

3 5G MEC融合架構(gòu)及部署策略

3.1 5G MEC融合架構(gòu)

如前所述，目前 3GPP 僅通過支持用戶面分布式下沉部署、靈活路由等功能，實現(xiàn)支持MEC的目標(biāo)。然而，除了用戶面分布式下沉部署、靈活路由外，為了能夠更好地支持5G業(yè)務(wù)應(yīng)用的本地化部署、緩存加速、網(wǎng)絡(luò)邊緣信息的感知與開放以及邊緣計算/存儲能力，緩解 5G移動增強寬帶業(yè)務(wù)以及超低時延高可靠場景的時延要求、大規(guī)模 MTC終端連接信令/數(shù)據(jù)匯聚處理要求以及通過網(wǎng)絡(luò)邊緣信息感知并開放給第三方業(yè)務(wù)服務(wù)商實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)深度融合的需求，本文給出了5G MEC融合架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 5G MEC融合架構(gòu)

其中，5G MEC平臺根據(jù)其平臺應(yīng)用相關(guān)信息（應(yīng)用標(biāo)識、IP地址+port（端口）等、數(shù)據(jù)流規(guī)律規(guī)則等）通過5G 控制面應(yīng)用功能（AF）直接或者間接地傳遞給策略控制功能單元（PCF），從而影響會話管理功能單元（SMF）進行用戶面功能單元（UPF）的選擇/重選以及數(shù)據(jù)分組（PDU）會話的建立，如圖 2所示。具體包括根據(jù)用戶/應(yīng)用所在位置、本地接入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識（LADN）等信息選擇邊緣的 UPF以及在一個PDU會話的場景下選擇合適的邊緣UPF并根據(jù)預(yù)先配置的分流策略進行數(shù)據(jù)分流（包括上行流量分類UL-CL以及IPv6多歸屬分流方案等），從而滿足UPF分布式下沉部署、靈活路由的需求，將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流根據(jù)需求轉(zhuǎn)發(fā)至本地網(wǎng)絡(luò)或者 MEC主機。同時，MEC平臺也可以作為本地AF，在一定規(guī)則約束下將本地數(shù)據(jù)流過濾規(guī)則直接下發(fā)至UPF，進行UPF數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)以及數(shù)據(jù)流過濾規(guī)則的配置。

除此之外，MEC平臺可以通過Mp1接口實現(xiàn)MEC平臺服務(wù)對運營商/第三方MEC應(yīng)用的開放，加強網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的深度融合。在MEC資源管理編排方面則主要由MEC編排器、MEC平臺管理以及 VIM 管理等負責(zé)，滿足 MEC平臺以及MEC應(yīng)用資源編排、生命周期等管理。

可以看出，上述5G MEC融合架構(gòu)可以同時兼容ETSI MEC以及3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中MEC的數(shù)據(jù)流靈活路由等功能需求主要由3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)靈活地支持UPF選擇/重選滿足，MEC的提供業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、本地計算/存儲能力以及網(wǎng)絡(luò)邊緣信息的感知與開放則主要由MEC平臺、平臺管理單元以及MEC開放接口等實現(xiàn)。

需要注意的是，MEC本地數(shù)據(jù)流的計費、內(nèi)容合法監(jiān)控等功能主要通過5G UPF負責(zé)支持，可以有效解決4G MEC因為透明部署需求而面臨的計費以及合法監(jiān)控等問題[8]。

圖2 應(yīng)用功能（AF）影響數(shù)據(jù)路由流程

3.2 5G MEC總體部署策略

為了更好地闡述5G MEC部署策略，首先需要給出5G網(wǎng)絡(luò)的總體部署策略，其次從MEC時延節(jié)省的角度以及未來 5G網(wǎng)絡(luò)對于業(yè)務(wù)時延的要求來詳細分析5G MEC總體部署策略，為未來5G MEC的落地部署提供參考。

3.2.1 5G網(wǎng)絡(luò)總體部署策略

未來 5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施平臺將主要由采用通用架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心（data center，DC）組成，主要包括中心級、匯聚級、邊緣級和接入級，如圖3所示，其各自的功能劃分大致如下。

（1）中心級

主要包含IT系統(tǒng)和業(yè)務(wù)云，其中IT系統(tǒng)以控制、管理、調(diào)度職能為核心，例如網(wǎng)絡(luò)功能管理編排、廣域數(shù)據(jù)中心互聯(lián)和BOSS等，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)總體的監(jiān)控和維護。除此之外，運營商自有的云業(yè)務(wù)、增值服務(wù)、CDN、集團類政企業(yè)務(wù)等均部署在中心級DC的業(yè)務(wù)云平臺。

（2）匯聚級

主要包括5G網(wǎng)絡(luò)的控制面功能，例如接入管理、移動性管理、會話管理、策略控制等，主要部署在省級DC。同時原有4G網(wǎng)絡(luò)的虛擬化核心網(wǎng)、固網(wǎng)的IPTV業(yè)務(wù)平臺以及能力開放平臺等可以共DC部署。除此之外，考慮到CDN下沉以及省級公司特有政企業(yè)務(wù)的需求，省級業(yè)務(wù)云也可以同時部署在該數(shù)據(jù)中心。

（3）邊緣級

部署在地市級，主要負責(zé)數(shù)據(jù)面網(wǎng)關(guān)功能（包括5G用戶面功能以及4G vEPC的下沉PGW用戶面功能PGW-D）。除此之外，MEC、5G部分控制面功能以及固網(wǎng)vBRAS也可以部署在本地DC。更進一步，為了提升寬帶用戶的業(yè)務(wù)體驗，固網(wǎng)部分CDN資源也可以部署在本地DC的業(yè)務(wù)云里。

（4）接入級

對于本地接入級DC，則重點面向接入網(wǎng)絡(luò)，主要包括5G接入CU、4G 虛擬化BBU（池）、MEC以及固網(wǎng)vOLT等功能。其中5G接入CU也可以與其分布式單元（DU）合設(shè)，直接以一體化基站的形式出現(xiàn)，針對超低時延的業(yè)務(wù)需求將MEC功能部署在CU甚至CU/DU一體化基站上。

可以看出，基于網(wǎng)絡(luò)功能軟件化、模塊化的思路以及NFV的云計算平臺，使得網(wǎng)絡(luò)功能可以根據(jù)運營商的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、業(yè)務(wù)需求、流量優(yōu)化、業(yè)務(wù)體驗以及傳輸成本等綜合考慮，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的按需靈活部署。其中業(yè)務(wù)云側(cè)重在中心DC，便于實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用的全網(wǎng)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)云則側(cè)重在邊緣DC。

因此，為了滿足5G增強移動寬帶、超低時延高可靠等業(yè)務(wù)場景對極低時延的需求，需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣通過 MEC實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用的本地化部署以及數(shù)據(jù)面分布式下沉靈活路由。除此之外，基于MEC的網(wǎng)絡(luò)的信息感知與開放以及基于MEC的固移融合，可以有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)的深度融合以及移動網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)等多個網(wǎng)絡(luò)的資源高效使用與管理?？紤]到影響MEC部署位置最主要的是業(yè)務(wù)要求時延，下面針對5G MEC典型業(yè)務(wù)場景的時延要求給出MEC總體部署策略。

圖3 5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)及MEC部署策略

3.2.2 5G MEC部署總體策略

考慮到5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)還在標(biāo)準(zhǔn)化制定過程中，還未真正部署，因此下面以4G網(wǎng)絡(luò)拓撲作為參考進行分析。圖4給出了4G網(wǎng)絡(luò)的拓撲圖與典型傳輸時延（單向），其中業(yè)務(wù)應(yīng)用一般部署在4G網(wǎng)關(guān)PGW后面的中心DC。此時，業(yè)務(wù)訪問時延主要來自回傳鏈路（基站至PGW）引入的傳輸時延以及因業(yè)務(wù)應(yīng)用部署位置引入的 PGW 至業(yè)務(wù)部署位置的傳輸時延。其中，基站至PGW的傳輸時延為6～16 ms，PGW至業(yè)務(wù)部署位置的時延則主要由業(yè)務(wù)部署位置決定，變化范圍較大（約30 ms）。此時，由于MEC實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化帶來的時延減少部分不僅包括MEC至PGW的傳輸時延，最主要的部分是 PGW 到原有業(yè)務(wù)應(yīng)用部署位置的傳輸時延。

圖4 4G網(wǎng)絡(luò)拓撲及典型傳輸時延（單向）

根據(jù)3GPP對5G接入場景及需求的研究[11]，5G eMBB場景下空口的單向時延要求為4 ms，相比于LTE網(wǎng)絡(luò)空口單向要求5 ms而言，性能要求提升不是很嚴苛。對于uRLLC場景，則要求無線空口單向時延要求為0.5 ms。除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)針對eMBB業(yè)務(wù)和uRLLC業(yè)務(wù)分別提出了10 ms及1 ms的端到端極低時延要求。

此時，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路的典型時延值估算，對于eMBB場景，MEC的部署位置不應(yīng)高于地市級?？紤]到5G網(wǎng)絡(luò)用戶面功能UPF極有可能下沉至地市級（控制面依然在省級），此時MEC可以和5G下沉的UPF合設(shè)，滿足5G增強移動寬帶場景對于業(yè)務(wù)10 ms級的時延要求。然而對于超低時延高可靠場景1 ms的極低時延要求，由于空口傳輸已經(jīng)消耗0.5 ms，此時已經(jīng)沒有給回傳留下任何時間?？梢岳斫鉃?，針對1 ms的極端低時延要求，直接將MEC功能部署在5G接入CU或者CU/DU一體化的基站上，將傳統(tǒng)的多跳的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為一跳網(wǎng)絡(luò)，完全消除傳輸引入的時延。同時，考慮到業(yè)務(wù)應(yīng)用的處理時延，1 ms的極端時延要求對應(yīng)的應(yīng)該是終端用戶和 MEC業(yè)務(wù)應(yīng)用間的單向業(yè)務(wù)，見表1。

上述僅僅是從時延的角度進行初步分析，當(dāng)MEC應(yīng)用在企業(yè)園區(qū)、校園等場景時，考慮到其業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)的覆蓋范圍以及業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)本地化的需求（出于數(shù)據(jù)安全性考慮），此時MEC則可根據(jù)需求部署在該覆蓋范圍基站的匯聚點，以匯聚網(wǎng)關(guān)的形式出現(xiàn)。

因此，5G MEC總的部署策略是應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的時延、服務(wù)覆蓋范圍等要求，同時結(jié)合網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的DC化改造趨勢，將所需的MEC業(yè)務(wù)應(yīng)用以及服務(wù)部署在相應(yīng)層級的數(shù)據(jù)中心。

表1 5G網(wǎng)絡(luò)典型場景的時延要求

4 問題及挑戰(zhàn)

綜上所述，5G MEC融合架構(gòu)可有效地將ETSI MEC平臺和3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)合，通過將計算存儲能力與業(yè)務(wù)服務(wù)能力向網(wǎng)絡(luò)邊緣遷移，使應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容可以實現(xiàn)本地化、近距離、分布式部署，從而一定程度解決了 5G網(wǎng)絡(luò)eMBB、uRLLC、mMTC等技術(shù)場景的業(yè)務(wù)需求。然而，為了解決MEC在未來網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用，除了上述架構(gòu)和部署策略外，還有很多問題與挑戰(zhàn)亟待研究解決。

（1）基于MEC的本地分流

本地分流是實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化、近距離部署等目標(biāo)的先決條件，也是MEC最基本的功能特性之一。如何根據(jù) MEC典型業(yè)務(wù)場景需求，制定高效的數(shù)據(jù)流識別方法、本地業(yè)務(wù)分流規(guī)則等成為基于 MEC本地分流首先要解決的技術(shù)問題。其次，在MEC本地分流場景下，如何實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)流/內(nèi)容的計費、合法監(jiān)控以及差異化策略控制是基于 MEC的本地分流方案能夠落地部署必須要解決的問題。

（2）基于MEC的緩存與加速

不同于基于 MEC的業(yè)務(wù)應(yīng)用本地化直接將用戶所需內(nèi)容部署在本地，基于MEC的緩存和加速則是根據(jù)業(yè)務(wù)需求以及用戶習(xí)慣等提前將用戶所需內(nèi)容緩存在本地供用戶訪問，從而完成有效提升移動互聯(lián)網(wǎng)用戶體驗、節(jié)省運營商的網(wǎng)絡(luò)資源、緩解回傳壓力等目標(biāo)。此時，有如下幾個問題需要解決，包括緩存模式、緩存效率、緩存通道選擇以及緩存內(nèi)容再生等。

（3）基于MEC的網(wǎng)絡(luò)能力開放

MEC在網(wǎng)絡(luò)邊緣的部署，為無線網(wǎng)絡(luò)信息的實時感知獲取提供了便利條件，如何通過開放接口將其開放給第三方業(yè)務(wù)應(yīng)用，成為優(yōu)化業(yè)務(wù)應(yīng)用、提升用戶體驗、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)深度融合的重要手段之一。因此需要根據(jù)業(yè)務(wù)需求，感知獲取網(wǎng)絡(luò)上下文信息，并通過分析處理形成MEC平臺具備的網(wǎng)絡(luò)能力，同時通過開放接口的研究及標(biāo)準(zhǔn)化，加速創(chuàng)新型業(yè)務(wù)應(yīng)用的開發(fā)及上線，打造良好的MEC產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。

（4）基于MEC的固移融合

考慮到未來 5G將會是一個 4G、5G、Wi-Fi以及固定接入等多個網(wǎng)絡(luò)融合的架構(gòu)，如何針對不同運營商在移動網(wǎng)絡(luò)或者固定寬帶網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，通過MEC靈活路由的特性采用移動回傳鏈路承載固定寬帶接入業(yè)務(wù)，或者采用固定寬帶鏈路分擔(dān) 5G高吞吐量要求對于移動網(wǎng)絡(luò)回傳帶寬要求的壓力成為一個重點關(guān)注的內(nèi)容。除此之外，為了能夠充分利用各個網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)/內(nèi)容資源，MEC可以根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)/內(nèi)容訪問請求，根據(jù)其所部署的位置、業(yè)務(wù)帶寬、速率等需求選擇合適的回傳鏈路，從而實現(xiàn)基于MEC的多網(wǎng)絡(luò)協(xié)同管理，實現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)與回傳網(wǎng)絡(luò)的解耦，提高用戶的業(yè)務(wù)體驗以及網(wǎng)絡(luò)資源利用率。更進一步，基于多接入邊緣計算平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用部署，可以同時服務(wù)不同網(wǎng)絡(luò)下的用戶，并且可保證同一用戶在不同網(wǎng)絡(luò)制式下的一致性體驗。

（5）MEC場景下的移動性管理

MEC場景下的移動性主要包括終端移動導(dǎo)致終端的數(shù)據(jù)到應(yīng)用的路徑變化、負載平衡或性能不滿足等導(dǎo)致應(yīng)用遷移以及終端在MEC覆蓋區(qū)域非MEC覆蓋區(qū)間移動時，MEC系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的交互。如何針對上述移動性場景，保證用戶會話以及業(yè)務(wù)的連續(xù)性，是保障用戶體驗的關(guān)鍵。

（6）基于MEC的計算任務(wù)卸載

為了實現(xiàn)MEC的計算任務(wù)卸載，需要考慮將計算所需數(shù)據(jù)上傳至MEC以及MEC計算結(jié)果的反饋。此時上傳數(shù)據(jù)量的大小、傳輸?shù)臅r延、MEC計算時間、計算結(jié)果反饋的數(shù)據(jù)量大小、反饋數(shù)據(jù)的傳輸時延、MTC終端的計算時間、MTC終端計算所需能耗等因素均對是否進行計算任務(wù)卸載以及哪些計算任務(wù)進行卸載等問題產(chǎn)生極大影響。因此，針對整個計算任務(wù)的完成所需時間以及終端能耗這兩個潛在目標(biāo)，需要進一步深入研究其計算任務(wù)卸載方案。

5 結(jié)束語

本文在分析MEC技術(shù)對于5G網(wǎng)絡(luò)的價值與意義的基礎(chǔ)上，結(jié)合ETSI和3GPP的研究進展，給出了5G MEC融合架構(gòu)、總體部署以及后續(xù)應(yīng)用中可能存在的問題與挑戰(zhàn)。其中，5G MEC融合架構(gòu)將有效地與3GPP 5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)結(jié)合為5G網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建邊緣網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)應(yīng)用能力，促進低時延、高帶寬、高計算復(fù)雜度等業(yè)務(wù)應(yīng)用的發(fā)展。

參考文獻：

[1] AHMED E, GANI A, SOOKHAK M, et al.Application optimization in mobile cloud computing： motivation, taxonomies,and open challenges[J].Journal of Network and Computer Applications, 2015(52)： 52-68.

[2] Ericsson.More than 50 billion connected devices[R].2011.

[3] PATEL M.Mobile-edge computing introductory technical white paper[R].2014.

[4] BECKM, WERNERM, FELDS, et al.Mobile edge computing：a taxonomy[C]//The Sixth International Conference on Advances in Future Internet, Nov 16-20, 2014, Lisbon, Portugal.[S.l.：s.n.], 2014.

[5] NUNNA S, KOUSARIDAS A, IBRAHIM M, et al.Enabling real-time context-awarecollaboration through 5G and mobile edge computing[C]//2015 12th International Conference on Information Technology-New Generations (ITNG), Oct 29-30,2015, Chiang Mai, Thailand.[S.l.：s.n.], 2015： 601-605.

[6] 張建敏, 謝偉良, 楊峰義, 等.移動邊緣計算技術(shù)及其本地分流方案研究[J].電信科學(xué), 2016, 32(7)： 132-139.ZHANG J M, XIE W L, YANG F Y, et al.Mobile edge computing and application in traffic offloading[J].Telecommunications Science, 2016, 32(7)： 132-139.

[7] ZHANG J M, XIE W L, YANG F Y, et al.Mobile edge computing and field trial results for 5G low latency scenario[J].China Communications, 2016(13)： 174-182.

[8] 張建敏, 謝偉良, 楊峰義, 等.基于MEC的LTE本地分流技術(shù)[J].電信科學(xué), 2017, 33(6)： 154-163.ZHANG J M, XIE W L, YANG F Y, et al.Feasibility analysis of traffic offloading in LTE network using MEC [J].Telecommunications Science, 2017, 33(6)： 154-163.

[9] 3GPP.Study on architecture for next generation system： TR23.799 V1.2.1[S].2016.

[10] 3GPP.System architecture for the 5G system： TS23.501 V0.4.0[S].2017.

[11] 3GPP.Study on scenarios and requirements for next generation access technologies： TR38.913 V0.3.0[S].2016.