近年來蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)、大視頻、大數(shù)據(jù)作為“三駕馬車”直接推動邊緣計算成為信息產(chǎn)業(yè)新的熱點,物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、IT企業(yè)、云服務提供商均推出各種邊緣計算產(chǎn)品及解決方案。MEC作為一種新興技術同樣獲得了電信行業(yè)的廣泛關注。本文分析了MEC發(fā)展中的業(yè)務和成本兩大關鍵問題,提出了MEC的不同發(fā)展演進階段觀點,并給出了每一階段的業(yè)務和成本分析。
MEC產(chǎn)業(yè)發(fā)展熱情高漲
但兩大關鍵問題有待破局
主流運營商一般天然擁有廣泛的邊緣機房設施,MEC邊緣云也普遍被認為是運營商網(wǎng)絡云化轉型的重要組成之一,電信產(chǎn)業(yè)各方研究MEC的熱情高漲,電信運營商希望發(fā)揮網(wǎng)絡邊緣資源優(yōu)勢,并基于MEC開拓云網(wǎng)融合、新興ICT等業(yè)務經(jīng)營。
在標準方面,歐洲電信標準協(xié)會ETSI在2014年成立移動邊緣計算(Mobile Edge Computing)工作組并推動相關標準化工作,2016年ETSI將此概念從移動通信網(wǎng)絡延伸至其他無線接入網(wǎng)絡(如Wi-Fi),拓展為多接入邊緣計算(Multi-Access Edge Computing)。ETSI的MEC標準化工作涉及MEC的功能架構、基于NFV的參考架構、MEC接口及開放API定義、MEC的典型應用場景等。
ETSI給出了MEC的7個典型應用場景:無線傳輸優(yōu)化(開放無線網(wǎng)絡信息,支持應用層和網(wǎng)絡層的跨層聯(lián)合優(yōu)化視頻等數(shù)據(jù)傳輸)、邊緣智能分析(對監(jiān)控視頻在邊緣進行智能分析,降低大規(guī)模傳輸?shù)街行脑频木W(wǎng)絡帶寬)、增強現(xiàn)實(開放網(wǎng)絡定位能力,給AR處理提供實時輔助信息和緩存等)、密集計算輔助(將計算從終端卸載到邊緣云端,并提供低時延支持)、企業(yè)專網(wǎng)分流(將用戶面流量分流到企業(yè)網(wǎng)絡)、車聯(lián)網(wǎng)(在C-V2X場景中,從車及道路傳感器實時接收數(shù)據(jù)進行分析,并將結果以極低時延發(fā)送給相關車輛及設備)、IoT網(wǎng)關服務(工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在邊緣聚合、分析物聯(lián)設備采集上報的大量物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù),并及時產(chǎn)生本地決策)。
3GPP定義的5G網(wǎng)絡架構在接入網(wǎng)層面將基站重構為CU(集中單元)和DU(分布單元),在核心網(wǎng)層面則遵循控制與轉發(fā)分離定義了UPF(用戶平面功能),為邊緣計算在5G網(wǎng)絡架構中的引入提供了標準化網(wǎng)絡支持。
在現(xiàn)網(wǎng)試點方面,AT&T、Verizon、軟銀,以及國內的三大運營商在4G現(xiàn)網(wǎng)以及5G試點網(wǎng)絡中均開展了MEC業(yè)務和技術試點,涉及的MEC業(yè)務包括LTE移動虛擬專網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、邊緣緩存、室內定位、賽場/場館直播、VR直播等。以中國電信為例,中國電信在浙江寧波、福建福州等地為鎮(zhèn)海煉化、招商碼頭、福耀玻璃等企業(yè)提供了移動虛擬專網(wǎng)商用服務,在杭州開展了MEC+CDN試驗,在北京未來科技城開展了LTE-V2X+MEC自動駕駛試驗,在雄安等地開展了5G VR直播業(yè)務演示等。
總體來說,運營商開展MEC業(yè)務及試點一般有3個目的:一是4G網(wǎng)絡下的政企客戶服務提供(LTE虛擬專網(wǎng)、無線監(jiān)控等);二是5G試點網(wǎng)絡的eMBB業(yè)務演示及驗證(VR直播、邊緣CDN等);三是新業(yè)務、新技術的驗證(室分定位、自動駕駛等)
從2014年提出MEC發(fā)展至今已經(jīng)有將近5年的時間,但是無論在國外還是國內,目前MEC均未有規(guī)模商用部署。MEC商業(yè)化規(guī)模發(fā)展較慢的原因有很多(如4G網(wǎng)絡下的核心網(wǎng)對MEC支持標準未定、大規(guī)模邊緣節(jié)點對自動化運維管理要求高、MEC規(guī)模部署所需的NFVI基礎設施自身尚在發(fā)展),其中有兩大關鍵問題始終困擾著MEC的規(guī)模發(fā)展。
一是MEC的核心業(yè)務與最主要的目標客戶群體尚未有定論,從ETSI標準定義到運營商試點,對MEC業(yè)務應用場景都有廣泛探索,但是MEC的最佳應用場景與最主要的目標客戶群體目前并無共識。有人認為MEC業(yè)務剛需少,有人認為MEC業(yè)務尚在培育階段目前需求驅動力尚不足,有人認為需要垂直行業(yè)深耕提供MEC+行業(yè)的整體解決方案。另外運營商網(wǎng)絡邊緣節(jié)點的MEC相比客戶側網(wǎng)絡部署的邊緣節(jié)點(如邊緣網(wǎng)關)需要有差異化定位。
二是如何為客戶提供相對低成本的MEC交付服務。運營商的MEC建設及運維成本必須是相對低的,包括邊緣機房DC化改造、邊緣云基礎設施及MEC建設、MEC邊緣節(jié)點的運維成本等,在此基礎之上,客戶從運營商可以獲取相對低成本的MEC服務。引入邊緣計算的初衷之一就是降低客戶面對大量數(shù)據(jù)型業(yè)務時采用集中式云中心付出的網(wǎng)絡傳輸、高性能要求等成本或者自建本地化計算節(jié)點的成本,所以運營商的MEC服務需要滿足客戶綜合成本的性價比要求。
在云計算領域,AWS在2016年底率先推出面向物聯(lián)網(wǎng)的Greengrass商用邊緣計算服務,Azure在2017年推出IoT Edge,國內的阿里云、百度云、華為云在2018年均推出類似服務,公有云提供商的邊緣計算服務在商業(yè)化方面已經(jīng)領先于運營商的MEC。其中,MEC作為網(wǎng)絡通信節(jié)點規(guī)模部署會帶來網(wǎng)絡基礎設施改造和投資大的問題,因此運營商較慎重是一大原因,而云提供商的邊緣計算服務相比運營商的MEC,在這兩個關鍵問題上的思考是清晰和明確的。
第一,以Greengrass為代表的云提供商,其邊緣計算核心業(yè)務針對物聯(lián)網(wǎng)特別是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)場景下的應用開發(fā)者,為物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)分析處理應用的開發(fā)提供了針對性的開發(fā)者服務,包括設備的物聯(lián)協(xié)議與轉發(fā)支持、適合消息事件驅動處理的函數(shù)計算、適合邊緣數(shù)據(jù)實時處理分析的流式計算和本地AI推理等。
第二,Greengrass并不提供具體硬件設備,而是提供軟件應用環(huán)境以及兼容的硬件配置清單,Greengrass的核心是降低物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)者的應用開發(fā)和運維成本,它提供了云端統(tǒng)一的應用開發(fā)環(huán)境以及存儲容器等云端協(xié)同服務,支持應用在邊緣節(jié)點的一鍵式部署以及云端統(tǒng)一監(jiān)控管理,而客戶可以根據(jù)自身需求自行準備邊緣節(jié)點硬件設備以及把網(wǎng)絡寬帶連接到AWS公有云,這為客戶提供了最大的靈活度以及低成本的部署模式。
MEC的商業(yè)實踐、未來部署及演進之路
MEC天生和網(wǎng)絡特別是移動網(wǎng)絡密切相關,其發(fā)源于CT網(wǎng)絡,同時結合NFV等技術提供IT計算存儲等能力。根據(jù)中國電信在MEC上的研究試點經(jīng)驗以及未來的業(yè)務發(fā)展判斷,筆者認為MEC在運營商的部署會經(jīng)歷3個發(fā)展演進階段。
第一階段:移動邊緣連接(MEC=Mobile Edge Connect)
主要針對有移動、實時、安全這三大互聯(lián)需求的大中型工廠、園區(qū)等客戶,結合基站補強、室分增強和部署MEC提供無線虛擬專網(wǎng)服務,支持移動網(wǎng)絡流量本地就近接入政企客戶網(wǎng)絡,而無須通過移動核心網(wǎng)出口(一般是省會城市)再通過互聯(lián)網(wǎng)路由回到政企客戶本地網(wǎng)絡,這是具有運營商特色并且當前4G網(wǎng)絡有正式商用案例的MEC服務,未來5G網(wǎng)絡亦可以提供同類服務并向網(wǎng)絡切片演進。
相比企業(yè)自建4G/5G專網(wǎng)以及Wi-Fi等無線網(wǎng)絡,部署基于MEC的移動虛擬專網(wǎng)在一定條件下有優(yōu)勢(見表),并且運營商可以通過移動虛擬專網(wǎng)切入政企客戶,針對不同類型客戶需求與特點提供不同的ICT整體服務解決方案。
針對IT及運營管理能力強的行業(yè)領先客戶,提供移動虛擬專網(wǎng)+移動和寬帶業(yè)務套餐+通信對講/LBS/物聯(lián)網(wǎng)等運營商優(yōu)勢服務;針對IT及運營管理能力不足的一般行業(yè)客戶,提供移動虛擬專網(wǎng)+移動和寬帶+行業(yè)云(含基礎云資源服務及垂直行業(yè)應用云)服務;針對IT及運營管理能力不足的園區(qū)客戶,提供移動虛擬專網(wǎng)+移動和寬帶+云資源+視頻監(jiān)控/通信等基礎應用,并且中國電信負責管理運營。
本階段MEC的核心業(yè)務是移動邊緣連接,提供基于MEC的本地分流以及上網(wǎng)訪問控制和分析等功能,基于NFV或者專用設備,利用已有機房或者在客戶機房部署,運營商主要成本除MEC外,主要是基站/小站/室分系統(tǒng)的無線覆蓋和容量增強、少量傳輸網(wǎng)絡建設和后期的運維,總體成本相對較小,一般經(jīng)綜合投資收益分析可行后就可按照ICT項目實施。
第二階段:多接入邊緣云(MEC=Multi-Access Edge Cloud)
隨著5G的到來以及網(wǎng)絡云化改造的推進(端局DC化改造、NFV的建設部署),以5G網(wǎng)絡建設為契機,運營商可以在地市一級核心和邊緣機房建設固定移動多接入的ICT綜合邊緣云,MEC隨5G UPF統(tǒng)一規(guī)劃部署,CT類網(wǎng)元(UPF、vBRAS、vCPE等)與IT類邊緣應用(vCDN、VR/AR以及第三方的MEC邊緣應用等)統(tǒng)一承載在NFVI邊緣云基礎設施,最大化復用邊緣云基礎設施及降低成本。
ICT綜合邊緣云首先是NFV電信云,并至少實現(xiàn)NFV虛擬層軟件解耦,支持電信網(wǎng)絡接入及控制并提供“應用層”的IT計算存儲等。NFVI邊緣云即可提供滿足NFV的高性能轉發(fā)加速以及資源管理能力,還提供IT應用的容器化、AI處理的GPU加速、多樣化邊緣存儲(如塊、對象、文件)等能力,并由SDN提供邊緣云之間以及邊緣云與中心云之間的自動化網(wǎng)絡配置和靈活調度能力。
本階段MEC不僅實現(xiàn)網(wǎng)絡流量的本地疏導和路由優(yōu)化,更多的是提供邊緣云服務,主要面向視頻監(jiān)控、CDN、VR、游戲等對時延、帶寬敏感的業(yè)務提供邊緣IaaS及邊緣PaaS,滿足自有業(yè)務及第三方應用的邊緣資源彈性使用,邊緣IaaS及云邊協(xié)同是MEC的核心服務,邊緣IaaS構建在NFVI基礎之上提供安全隔離、認證計費、租戶管理等對外的產(chǎn)品化增強及封裝,并與中心云協(xié)同提供服務(如邊緣與中心的云存儲同步歸檔備份等)。邊緣云相比中心云的資源有限,并且優(yōu)先滿足CT網(wǎng)元的資源需求,對外的云主機等IaaS服務的實例種類有限,彈性擴展能力有限,計費周期短,可滿足客戶碎片化的高度動態(tài)租用需求。
本階段的MEC通過固定移動多接入的CT網(wǎng)元與IT應用共享NFVI基礎設施,并且對外開放邊緣IaaS資源,最大化降低成本和提高收益,此時MEC將由運營商納入網(wǎng)絡云化整體演進統(tǒng)一規(guī)劃,統(tǒng)一推進落地,國內運營商規(guī)模多接入邊緣云節(jié)點數(shù)預計為幾十到幾百不等。
第三階段:大規(guī)模邊緣計算(MEC=Massive Edge Computing)
隨著云VR、智能機器人、車聯(lián)網(wǎng)/自動駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務的發(fā)展壯大,邊緣計算的業(yè)務需求顯著增多,MEC從邊緣DC大量下沉到接入局所,邊緣計算節(jié)點規(guī)?;黾?,大量邊緣計算節(jié)點部署在非標準化數(shù)據(jù)中心機房,采用定制服務器滿足散熱制冷要求,同時增強監(jiān)控告警、故障恢復等功能,滿足以遠程運維為主的管控要求。
越靠近邊緣,資源越受限,邊緣節(jié)點需要提供輕量化的計算方案,降低虛擬化及管理控制所消耗的資源占比以提升資源效益,另外相比部署在邊緣DC,邊緣節(jié)點部署數(shù)量與規(guī)模動態(tài)變化比較大,對MEC分布式邊緣節(jié)點之間的資源調度、應用遷移等提出高要求。MEC對邊緣資源的精細化運營效率和運維成本將決定MEC的商業(yè)效益。
本階段的MEC將提供大規(guī)模物理分布式部署但是集中化管理控制的邊緣計算服務,包括區(qū)域化的邊緣云節(jié)點以及眾多(從幾百到幾千甚至幾萬)小規(guī)模的邊緣節(jié)點。MEC的主要業(yè)務是邊緣IaaS及邊緣PaaS,同時MEC的核心是將分布式的各種邊緣節(jié)點形成統(tǒng)一的邊緣計算網(wǎng)絡,對應用層透明,支持自有和第三方應用在云和邊緣、邊緣節(jié)點之間實現(xiàn)計算、存儲、數(shù)據(jù)、內容的合理分布,以最大化提升效率和降低成本,實現(xiàn)泛在計算。
邊緣計算是整個ICT產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定階段必然興起的一種計算模式,遵循云化集中之后又分布式發(fā)展的螺旋式上升規(guī)律。運營商應順應產(chǎn)業(yè)趨勢,布局邊緣計算特別是發(fā)展MEC,這對機房資源盤活、網(wǎng)絡優(yōu)化重構、云網(wǎng)融合經(jīng)營具有重要意義。隨著5G的到來,MEC的商業(yè)化進展必將加快并促進相關產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展。