ETSI提出了多接入邊緣計(jì)算(MEC)來(lái)解決其中的一些挑戰(zhàn)。本文討論這些挑戰(zhàn)，以及如何為MEC增加網(wǎng)絡(luò)可編程性，以改善整體MEC解決方案。
挑戰(zhàn)
為了支持物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的發(fā)展，5G無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施將需要支持大量的連接設(shè)備和復(fù)雜應(yīng)用。這將要求網(wǎng)絡(luò)支持高可擴(kuò)展性、超低延遲、高吞吐量和可靠的數(shù)據(jù)傳輸。這些關(guān)鍵的延遲和帶寬要求促使ETSI提出多接入邊緣計(jì)算作為可行的解決方案，從而將服務(wù)推向邊緣并更接近終端用戶(hù)。但這種方法也帶來(lái)了一系列挑戰(zhàn)：
• 與云中的高端服務(wù)器相比，MEC服務(wù)器的計(jì)算資源有限。
• 需要處理來(lái)自終端設(shè)備的請(qǐng)求的異構(gòu)性。有些可能需要很高的計(jì)算能力，有些可能需要更多的關(guān)鍵延遲需求。
• 可能需要MEC服務(wù)器之間實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。消耗少量MEC服務(wù)器的計(jì)算能力，而其他服務(wù)器處于空閑狀態(tài)，可能會(huì)導(dǎo)致服務(wù)時(shí)間增加。
提出的解決方案
解決上述一些挑戰(zhàn)的一種可能的解決方案是在系統(tǒng)中引入MEC協(xié)調(diào)器。該MEC協(xié)調(diào)器了解可用的MEC服務(wù)器及其功能(就其提供的資源和服務(wù)而言)。換句話(huà)說(shuō)，MEC協(xié)調(diào)器充當(dāng)將應(yīng)用程序連接到正確的MEC服務(wù)器的各種代理。
MEC協(xié)調(diào)器將運(yùn)營(yíng)商與網(wǎng)絡(luò)決策隔離開(kāi)來(lái)，例如：
• MEC服務(wù)器可能具有不同的硬件功能。在哪里可以執(zhí)行MEC應(yīng)用程序的特定實(shí)例?
• MEC服務(wù)器可能具有不同的計(jì)算能力和不同的MEC應(yīng)用程序。哪個(gè)MEC服務(wù)器應(yīng)該用于特定的客戶(hù)端/設(shè)備請(qǐng)求?
MEC協(xié)調(diào)器可以根據(jù)服務(wù)器功能、當(dāng)前負(fù)載及其位置等各種因素做出這些決策。
此外，MEC協(xié)調(diào)器可以利用SDN概念來(lái)進(jìn)行服務(wù)發(fā)現(xiàn)(以跟蹤服務(wù)的實(shí)例)和MEC服務(wù)的編排(服務(wù)實(shí)例化和管理)需求。
集中式SDN控制器具有網(wǎng)絡(luò)的全局視圖。 MEC協(xié)調(diào)器可以與SDN控制器集成，從網(wǎng)絡(luò)收集信息。
MEC協(xié)調(diào)器可以在內(nèi)部維護(hù)MEC服務(wù)器上可用的服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)。它可以使用SDN控制器將正確的MEC服務(wù)器連接到應(yīng)用程序請(qǐng)求。例如，終端用戶(hù)可以?xún)H通過(guò)提及服務(wù)的名稱(chēng)來(lái)請(qǐng)求面部識(shí)別服務(wù)。 MEC協(xié)調(diào)器將識(shí)別提供此服務(wù)的MEC服務(wù)器并相應(yīng)地在網(wǎng)絡(luò)中添加流。
解決延遲問(wèn)題
MEC系統(tǒng)概念背后的兩個(gè)主要?jiǎng)訖C(jī)是計(jì)算卸載和延遲減少。集中式數(shù)據(jù)中心或公共云的延遲非常高。這就是MEC服務(wù)器如此靠近邊緣部署的原因。在決定處理請(qǐng)求的位置之前，MEC協(xié)調(diào)器必須根據(jù)客戶(hù)端請(qǐng)求的延遲、能量和帶寬要求做出明智的決策。
在嘗試減少延遲時(shí)，必須考慮兩個(gè)主要注意事項(xiàng)：
• 需要考慮客戶(hù)端和能夠處理此客戶(hù)端請(qǐng)求的MEC服務(wù)器之間的距離。客戶(hù)端和MEC服務(wù)器之間的距離是一個(gè)重要的決定因素。
• 需要比較傳輸成本與本地計(jì)算成本。這有助于確定計(jì)算是應(yīng)該移動(dòng)到MEC服務(wù)器還是應(yīng)該在客戶(hù)端本地處理。
MEC協(xié)調(diào)器需要提出一種解決方案，該解決方案可最大限度地降低設(shè)備的能耗，并滿(mǎn)足客戶(hù)端請(qǐng)求或應(yīng)用程序的執(zhí)行延遲約束(延遲要求)。
此外，需要考慮應(yīng)用程序的性質(zhì) - 無(wú)論是延遲敏感(高響應(yīng)性要求)還是計(jì)算密集型。延遲敏感請(qǐng)求應(yīng)移至靠近客戶(hù)端的MEC服務(wù)器(即使它們具有較少的資源)，而計(jì)算密集型請(qǐng)求將針對(duì)更強(qiáng)大的MEC服務(wù)器(即使它們離客戶(hù)端設(shè)備更遠(yuǎn))。因此，來(lái)自同一設(shè)備的不同網(wǎng)絡(luò)片可能具有不同的路徑，并且可能由不同的MEC服務(wù)器處理。
SDN控制器與MEC集成
MEC ETSI規(guī)范的第一個(gè)版本似乎傾向于在虛擬化平臺(tái)上提供MEC服務(wù)作為“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)”。這些服務(wù)基本上是運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)中間盒功能相關(guān)的軟件的VNF的組合。通過(guò)在NFV平臺(tái)上構(gòu)建解決方案，可以管理這些MEC服務(wù)的完整生命周期(實(shí)例化、終止、擴(kuò)展等)。 NFV平臺(tái)還支持VNF轉(zhuǎn)發(fā)圖，以在MEC服務(wù)上實(shí)現(xiàn)VNF的服務(wù)鏈。
將SDN添加到平臺(tái)可以使網(wǎng)絡(luò)具有更大的靈活性和動(dòng)態(tài)性。 SDN允許底層網(wǎng)絡(luò)的全局視圖，因此可以應(yīng)用流量導(dǎo)向規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的服務(wù)鏈場(chǎng)景。它可用于管理互連分布式MEC服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)。
SDN控制器可以托管“MEC協(xié)調(diào)器北向應(yīng)用程序”，可以對(duì)其進(jìn)行編程以處理各種情況：
• 監(jiān)控在MEC服務(wù)器上運(yùn)行的服務(wù)實(shí)例，以確定在計(jì)算能力、存儲(chǔ)區(qū)域或某種服務(wù)類(lèi)型方面可以使用哪個(gè)MEC服務(wù)器為終端設(shè)備上的客戶(hù)端應(yīng)用程序的請(qǐng)求提供服務(wù)?
• 監(jiān)控MEC服務(wù)器的容量和利用率，以決定應(yīng)該使用哪個(gè)MEC服務(wù)器來(lái)實(shí)例化服務(wù)實(shí)例?
• 如果有多個(gè)MEC服務(wù)器運(yùn)行相同服務(wù)的實(shí)例，那么應(yīng)選擇哪一個(gè)來(lái)處理此服務(wù)的終端設(shè)備請(qǐng)求?理想情況下，請(qǐng)求應(yīng)移至負(fù)載較小的服務(wù)器。
因此，MEC協(xié)調(diào)器可以重用SDN架構(gòu)，其中定制的北向應(yīng)用定義了網(wǎng)絡(luò)的行為。 SDN控制器為這些應(yīng)用程序提供北向API以觸發(fā)命令?？刂破鬟€具有南向接口(通常是基于OpenFlow)，它與被管理設(shè)備通信(在網(wǎng)絡(luò)中使用OpenFlow交換機(jī))。
來(lái)自MEC協(xié)調(diào)器北向應(yīng)用程序的命令可以由SDN控制器轉(zhuǎn)換為基于OpenFlow的低層流量控制規(guī)則，并發(fā)送到在網(wǎng)絡(luò)中連接到MEC服務(wù)器或作為MEC服務(wù)器的一部分的OpenFlow設(shè)備。這些OpenFlow規(guī)則可以與MEC服務(wù)器上運(yùn)行的“流量卸載服務(wù)”的規(guī)則集成。 “流量卸載服務(wù)”是負(fù)責(zé)將流量路由到MEC應(yīng)用程序或MEC應(yīng)用程序的MEC平臺(tái)服務(wù)。
最后，來(lái)自O(shè)penFlow設(shè)備的狀態(tài)和統(tǒng)計(jì)信息可以由SDN控制器傳送回MEC協(xié)調(diào)器應(yīng)用程序。這為MEC協(xié)調(diào)器提供了網(wǎng)絡(luò)的全局視圖以及鏈路/MEC服務(wù)器上的利用率/負(fù)載。
實(shí)施的挑戰(zhàn)
ETSI引入了MEAO(移動(dòng)邊緣應(yīng)用協(xié)調(diào)器)的概念，負(fù)責(zé)觸發(fā)MEC服務(wù)的生命周期管理。 SDN控制器需要與MEAO集成，以根據(jù)其自定義決策/算法觸發(fā)MEC服務(wù)器上的MEC服務(wù)。
SDN控制器需要與代理(在MEC服務(wù)器上運(yùn)行)集成以實(shí)現(xiàn)以下功能：報(bào)告MEC服務(wù)器的功能;報(bào)告客戶(hù)端應(yīng)用程序請(qǐng)求，以獲得最優(yōu)MEC服務(wù)器。
處理UE移動(dòng)性將在設(shè)計(jì)中產(chǎn)生更多復(fù)雜性。當(dāng)位置改變時(shí)，SDN控制器將不得不在用戶(hù)和MEC服務(wù)器之間更改路由/流信息。在MEC服務(wù)器上運(yùn)行的位置服務(wù)可以用于活動(dòng)設(shè)備位置跟蹤并傳送設(shè)備位置以從SDN控制器觸發(fā)流更新。
在處理MEC服務(wù)器上不同的工作負(fù)載時(shí)，您必須確定SDN控制器是否應(yīng)該嘗試重新計(jì)算最佳路徑，同時(shí)考慮設(shè)備的服務(wù)連續(xù)性。 SDN控制器可能會(huì)周期性地重新加載MEC服務(wù)器并相應(yīng)地更新流。但該設(shè)備沒(méi)有意識(shí)到MEC服務(wù)器的存在。由于設(shè)備的計(jì)算被移動(dòng)到新的MEC服務(wù)器，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行流量的任何影響都是不可接受的。
結(jié)論
總而言之，SDN可以通過(guò)多種方式幫助基于MEC的基礎(chǔ)設(shè)施：
• 計(jì)算負(fù)載平衡：使用與OpenFlow兼容服務(wù)器的南向接口定期收集基于OpenFlow的統(tǒng)計(jì)信息。
• 更簡(jiǎn)單的終端設(shè)備：通過(guò)支持以服務(wù)為中心的訪(fǎng)問(wèn)而不是以主機(jī)為中心的訪(fǎng)問(wèn)，所有服務(wù)實(shí)例都可以注冊(cè)到SDN控制器。
• 網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的易即插即用能力：SDN在很大程度上依賴(lài)于OpenFlow - 使用LLDP /OFDP可以輕松檢測(cè)到新設(shè)備，并且可以輕松更新流量規(guī)則。
• 計(jì)算卸載的決策：集中式SDN控制器可以為設(shè)備提供有關(guān)信道條件，服務(wù)器負(fù)載等信息。
因此，可以在MEC中使用SDN概念來(lái)提供統(tǒng)一的控制平面接口，檢索網(wǎng)絡(luò)上下文或設(shè)備信息，并隨后將該信息用于跨網(wǎng)絡(luò)的智能流量控制。
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