數(shù)據(jù)生成和數(shù)據(jù)處理的發(fā)展對底層基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的需求和演變產(chǎn)生了強烈的影響。 5G網(wǎng)絡(luò)通常被看作是無處不在的高速連接的先驅(qū)，能夠滿足數(shù)據(jù)需求。話雖這么說，5G網(wǎng)絡(luò)在實現(xiàn)這一承諾方面仍面臨許多重大挑戰(zhàn)。

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ETSI提出了多接入邊緣計算(MEC)來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無線基礎(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。但這種方法也帶來了一系列挑戰(zhàn)：

• 與云中的高端服務(wù)器相比，MEC服務(wù)器的計算資源有限。
• 需要處理來自終端設(shè)備的請求的異構(gòu)性。有些可能需要很高的計算能力，有些可能需要更多的關(guān)鍵延遲需求。
• 可能需要MEC服務(wù)器之間實現(xiàn)負載平衡。消耗少量MEC服務(wù)器的計算能力，而其他服務(wù)器處于空閑狀態(tài)，可能會導(dǎo)致服務(wù)時間增加。

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)。換句話說，MEC協(xié)調(diào)器充當將應(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)器將運營商與網(wǎng)絡(luò)決策隔離開來，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)用程序的特定實例?
• MEC服務(wù)器可能具有不同的計算能力和不同的MEC應(yīng)用程序。哪個MEC服務(wù)器應(yīng)該用于特定的客戶端/設(shè)備請求?

MEC協(xié)調(diào)器可以根據(jù)服務(wù)器功能、當前負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概念來進行服務(wù)發(fā)現(xiàn)(以跟蹤服務(wù)的實例)和MEC服務(wù)的編排(服務(wù)實例化和管理)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MEC服務(wù)器上可用的服務(wù)數(shù)據(jù)庫。它可以使用SDN控制器將正確的MEC服務(wù)器連接到應(yīng)用程序請求。例如，終端用戶可以僅通過提及服務(wù)的名稱來請求面部識別服務(wù)。 MEC協(xié)調(diào)器將識別提供此服務(wù)的MEC服務(wù)器并相應(yīng)地在網(wǎng)絡(luò)中添加流。

解決延遲問題

MEC系統(tǒng)概念背后的兩個主要動機是計算卸載和延遲減少。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。在決定處理請求的位置之前，MEC協(xié)調(diào)器必須根據(jù)客戶端請求的延遲、能量和帶寬要求做出明智的決策。

在嘗試減少延遲時，必須考慮兩個主要注意事項：

• 需要考慮客戶端和能夠處理此客戶端請求的MEC服務(wù)器之間的距離?？蛻舳撕蚆EC服務(wù)器之間的距離是一個重要的決定因素。
• 需要比較傳輸成本與本地計算成本。這有助于確定計算是應(yīng)該移動到MEC服務(wù)器還是應(yīng)該在客戶端本地處理。

MEC協(xié)調(diào)器需要提出一種解決方案，該解決方案可***限度地降低設(shè)備的能耗，并滿足客戶端請求或應(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) - 無論是延遲敏感(高響應(yīng)性要求)還是計算密集型。延遲敏感請求應(yīng)移至靠近客戶端的MEC服務(wù)器(即使它們具有較少的資源)，而計算密集型請求將針對更強大的MEC服務(wù)器(即使它們離客戶端設(shè)備更遠)。因此，來自同一設(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***個版本似乎傾向于在虛擬化平臺上提供MEC服務(wù)作為“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)”。這些服務(wù)基本上是運行與網(wǎng)絡(luò)中間盒功能相關(guān)的軟件的VNF的組合。通過在NFV平臺上構(gòu)建解決方案，可以管理這些MEC服務(wù)的完整生命周期(實例化、終止、擴展等)。 NFV平臺還支持VNF轉(zhuǎn)發(fā)圖，以在MEC服務(wù)上實現(xiàn)VNF的服務(wù)鏈。

將SDN添加到平臺可以使網(wǎng)絡(luò)具有更大的靈活性和動態(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)則來實現(xiàn)復(fù)雜的服務(wù)鏈場景。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”，可以對其進行編程以處理各種情況：

• 監(jiān)控在MEC服務(wù)器上運行的服務(wù)實例，以確定在計算能力、存儲區(qū)域或某種服務(wù)類型方面可以使用哪個MEC服務(wù)器為終端設(shè)備上的客戶端應(yīng)用程序的請求提供服務(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MEC服務(wù)器來實例化服務(wù)實例?
• 如果有多個MEC服務(wù)器運行相同服務(wù)的實例，那么應(yīng)選擇哪一個來處理此服務(wù)的終端設(shè)備請求?理想情況下，請求應(yīng)移至負載較小的服務(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。控制器還具有南向接口(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)。

來自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)器上運行的“流量卸載服務(wù)”的規(guī)則集成。 “流量卸載服務(wù)”是負責將流量路由到MEC應(yīng)用程序或MEC應(yīng)用程序的MEC平臺服務(wù)。

***，來自O(shè)penFlow設(shè)備的狀態(tài)和統(tǒng)計信息可以由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/負載。

實施的挑戰(zhàn)

ETSI引入了MEAO(移動邊緣應(yīng)用協(xié)調(diào)器)的概念，負責觸發(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)器上運行)集成以實現(xiàn)以下功能：報告MEC服務(wù)器的功能;報告客戶端應(yīng)用程序請求，以獲得***MEC服務(wù)器。

處理UE移動性將在設(shè)計中產(chǎn)生更多復(fù)雜性。當位置改變時，SDN控制器將不得不在用戶和MEC服務(wù)器之間更改路由/流信息。在MEC服務(wù)器上運行的位置服務(wù)可以用于活動設(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)器上不同的工作負載時，您必須確定SDN控制器是否應(yīng)該嘗試重新計算***路徑，同時考慮設(shè)備的服務(wù)連續(xù)性。 SDN控制器可能會周期性地重新加載MEC服務(wù)器并相應(yīng)地更新流。但該設(shè)備沒有意識到MEC服務(wù)器的存在。由于設(shè)備的計算被移動到新的MEC服務(wù)器，對設(shè)備的運行流量的任何影響都是不可接受的。

結(jié)論

總而言之，SDN可以通過多種方式幫助基于MEC的基礎(chǔ)設(shè)施：

• 計算負載平衡：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)計信息。
• 更簡單的終端設(shè)備：通過支持以服務(wù)為中心的訪問而不是以主機為中心的訪問，所有服務(wù)實例都可以注冊到SDN控制器。
• 網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的易即插即用能力：SDN在很大程度上依賴于OpenFlow - 使用LLDP /OFDP可以輕松檢測到新設(shè)備，并且可以輕松更新流量規(guī)則。
• 計算卸載的決策：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)器負載等信息。

因此，可以在MEC中使用SDN概念來提供統(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。

原文鏈接：

https://www.sdxcentral.com/articles/contributed/enabling-sdn-based-multi-access-edge-computing-systems/2018/08/