萬物互聯(lián)的時代，網絡連接對象正從人擴展至物。IDC的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，到2020年將有超過500億的終端與設備聯(lián)入網絡，而到2018年，就將有50%的物聯(lián)網網絡將面臨網絡帶寬的限制，40%的數(shù)據(jù)需要在網絡邊緣側分析、處理與儲存。這說明隨著物聯(lián)網規(guī)模的快速增長，集中式的數(shù)據(jù)存儲、處理模式將面臨難解的瓶頸和壓力，此時在靠近數(shù)據(jù)產生的網絡邊緣提供數(shù)據(jù)處理的能力和服務，將是推動ICT產業(yè)發(fā)展的下一個重要驅動力。

2014年，歐洲電信標準協(xié)會*（ETSI）成立了移動邊緣計算規(guī)范工作組*（ETSI Mobile Edge Computing Industry SpecificationGroup），開始推動相關的標準化工作。2016年，ETSI把此概念擴展為多接入邊緣計算（Multi-Access Edge Computing，MEC），并綜合考慮FMC（固網/移動融合）的場景需求。2016年4月，3GPP SA2*也正式接受MEC，將之列為5G架構的關鍵技術。

邊緣計算成為新興萬物互聯(lián)應用的支撐平臺，目前已是大勢所趨。本文旨在介紹邊緣計算產生的背景、應用需求、技術特性、應用場景，以及一直引領整個計算產業(yè)發(fā)展大勢的英特爾公司在推進邊緣計算創(chuàng)新進程中所扮演的角色和發(fā)揮的作用。

邊緣計算概述

邊緣計算的概念

根據(jù)ETSI的定義，多接入邊緣計算是在靠近人、物或數(shù)據(jù)源頭的網絡邊緣側，通過融合了網絡、計算、存儲、應用等核心能力的開放平臺，就近提供邊緣智能服務，來滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。

以一個部署在傳統(tǒng)無線接入網的邊緣計算系統(tǒng)為例，它要具備業(yè)務本地化和近距離部署的條件，來提供高帶寬、低時延的傳輸能力，同時通過業(yè)務面下沉形成本地化部署， 來有效降低對網絡回傳帶寬的要求和網絡負荷。邊緣計算由于提供了應用程序編程接口（API），并對第三方開放基礎網絡能力，從而使網絡能夠根據(jù)第三方的業(yè)務需求實現(xiàn)按需定制和交互。

邊緣計算系統(tǒng)的核心設備是基于IT通用硬件平臺構建的邊緣計算服務器，它可部署于無線基站內部，或者是無線接入網邊緣的云計算設施（即“邊緣云”）端，來提供本地化的公有云服務，并可連接其他網絡（如企業(yè)網）內部的私有云，來實現(xiàn)混合云服務。

邊緣計算的位置

如果要問今天邊緣計算的位置到底在哪里？其答案并不是絕對的。據(jù)英特爾的觀察，邊緣計算的部署跟它的應用場景有著緊密的關系。如果把整個通信服務提供商的網絡架構分為內環(huán)、中環(huán)和外環(huán)的話，這三個環(huán)中都具備部署邊緣計算的位置。其決策因素包括： 對網絡質量的要求在哪里，以及場景應用要達到怎樣的時延等等。以人們起初對邊緣計算的認知，它應該部署在最靠近用戶的位置， 比如在基站中。的確，部署在基站，應用可以“近水樓臺先得月”，實實在在地滿足低時延和高帶寬的需求，這對時延敏感型的應用場景，當然是最合適不過。

但這種情況，并不是惟一的應用場景。總的來說，邊緣計算可以按需部署于無線接入云、邊緣云或者匯聚云。對于低時延場景，邊緣計算需要部署于靠近基站側的無線接入云；對于高帶寬要求的大流量熱點地區(qū)，邊緣計算可以部署于邊緣云；對于海量連接的場景， 邊緣計算可部署于位置更高一些的匯聚云，以便覆蓋更大區(qū)域的業(yè)務需求。

邊緣計算與5G

? 邊緣計算是5G的重要支柱

根據(jù)聯(lián)合國國際電信聯(lián)盟*（ITU）對5G的標準要求，它要包括三大應用場景：eMBB（增強型移動寬帶）、mMTC（海量機器類通信）和 uRLLC（超可靠低時延通信）。其中，eMBB聚焦對帶寬有極高需求的業(yè)務，例如高清視頻、VR（虛擬現(xiàn)實）和AR（增強現(xiàn)實）等，主要用于滿足人們對于數(shù)字化生活的需求；mMTC聚焦對連接密度要求較高的業(yè)務，例如智慧城市、智慧農業(yè)、智能家居等，滿足人們對于數(shù)字化社會的需求；uRLLC則主打對時延極其敏感的業(yè)務，例如自動駕駛、工業(yè)控制、遠程醫(yī)療等，以滿足人們對于數(shù)字化工業(yè)的需求。

邊緣計算正好契合這些需求：一是通過對4K/8K、VR/AR等高帶寬業(yè)務的本地分流，降低對核心網絡及骨干傳輸網絡的占用，有效提升通信服務提供商網絡的利用率；二是通過內容與計算能力的下沉，讓通信服務提供商的網絡能有效支撐未來時延敏感型業(yè)務（車聯(lián)網、遠程控制等）以及大計算和高處理能力需求的業(yè)務（視頻監(jiān)控與分析等）。

?具備邊緣計算能力的切片網絡

眾所周知，4G網絡是一個大管道，讓所有類型的業(yè)務用一張大網來提供語音、短消息和API等業(yè)務。到了5G以后呢？業(yè)務的類型更豐富多樣，是否可以區(qū)分不同業(yè)務類型的需求，進而為它們提供不同的QoS保障？答案是肯定的，與之相對應的網絡切片概念，已被眾多通信服務提供商與設備商所接受，并被認定是5G時代的理想網絡架構。

網絡切片技術可以讓通信服務提供商基于一個硬件基礎設施切分出多個虛擬的端到端網絡，每個網絡切片從設備到接入網、再到傳輸網、最后到核心網，均能在邏輯上隔離，適配各種類型服務的不同特征需求，可保證從核心網到接入網，包括終端等環(huán)節(jié)，能動態(tài)、實時、有效地分配網絡資源，從而保證質量、時延、速度、帶寬等方面的業(yè)務質量。

邊緣計算的業(yè)務感知功能與網絡切片技術在一定程度上是相似的。毫無疑問，5G的很多業(yè)務處在邊緣，因此將網絡切片和邊緣計算結合起來，才能實現(xiàn)更好的端到端網絡服務。邊緣計算保證了低延時、高帶寬、大流量；網絡切片保證不同類型的業(yè)務有專有的網絡資源；具備邊緣計算能力的端到端切片網絡，則能為用戶提供最佳的、基于服務等級協(xié)議的QoS保障。

邊緣計算的部署方式

邊緣應用如何部署，這是擺在產業(yè)各方眼前的一個關鍵問題?？偨Y邊緣計算中的應用，我們可以將之分為兩類：一類是通信服務提供商本身的業(yè)務，另一類是云服務。其中云服務又分為比較熱門的20ms延時以內的業(yè)務，以及依賴于網絡功能提供的業(yè)務，還有OTT業(yè)務。

從業(yè)務分析的角度來看，部署業(yè)務的方式可以選擇三種：

1.以NFV方式部署，運行在NFV平臺之上;

2.以MEC-APP部署，運行在MEC業(yè)務平臺之上;

3.以Cloud Native方式部署，運行在云平臺之上。

其中NFV平臺的應用，對于通信服務提供商來說越來越成熟，但對于云服務部署尤其是OTT業(yè)務來說，應用的開發(fā)、部署及維護會帶來比較大的工作量，它若要按照通信服務提供商的NFV一整套規(guī)范來進行編程，比較具有挑戰(zhàn)性。另外對于MEC業(yè)務平臺來說，考慮功耗、供電、邊緣機房改造等，也是比較復雜的過程，針對這些問題，英特爾和合作伙伴正在聯(lián)手定義相關的軟硬件平臺，例如以容器技術和微服務為基礎的Cloud Native架構，因為其“為云而生”的產品開發(fā)和運營的架構模式，正變得越來越具有吸引力。

邊緣計算典型應用

由于邊緣計算具有高帶寬、低時延以及位置感知等技術特征，因此應用場景十分豐富。諸如視頻優(yōu)化加速、移動CDN下沉、AR/VR、車聯(lián)網以及視頻監(jiān)控分析等都是邊緣計算的典型應用場景。

?以視頻優(yōu)化加速來說，邊緣計算平臺可以通過北向接口獲取OTT視頻業(yè)務的應用層及TCP層信息，并可以通過南向接口獲取RAN側無線信道等信息（RNIS、Location Service等），而后能進一步通過雙向跨層優(yōu)化來提升用戶的感知體驗，從而實現(xiàn)通信服務提供商管道的智能化。

?邊緣技術平臺通過內部部署邊緣CDN系統(tǒng)，可以促進移動CDN 下沉，OTT可以IaaS的方式租用邊緣服務器節(jié)點存儲自身的業(yè)務內容，并在自有的全局DNS系統(tǒng)中將服務指向邊緣CDN節(jié)點。

?對于AR/VR來說，邊緣計算上的Offloading技術可以把它們非常重負荷且復雜度比較高的圖像計算卸載到邊緣數(shù)據(jù)中心，來加速其計算處理過程，同時降低AR/VR體驗中的延時。

?車聯(lián)網應用邊緣計算技術，可以降低時延，適合車聯(lián)網中防碰撞、事故警告等時延標準要求極高的業(yè)務類型。此外，邊緣計算車聯(lián)網平臺還可實現(xiàn)路徑優(yōu)化分析、行車與停車引導、安全輔助信息推送以及區(qū)域車輛服務指引等。

? 視頻監(jiān)控與分析引用邊緣計算，可對視頻內容進行本地分析和處理，無須將大量無價值視頻數(shù)據(jù)回傳，可大大節(jié)省傳輸資源。

英特爾加速5G時代的邊緣計算落地

英特爾從邊緣計算概念萌發(fā)之時起，就是其技術創(chuàng)新和產業(yè)協(xié)作的重要參與者和推動者，一直致力于提供開放架構的軟硬件平臺、輸出邊緣計算技術能力以及參與相關標準與聯(lián)盟組織，來不斷推動邊緣計算產業(yè)的發(fā)展。

標準與聯(lián)盟組織

早在2014年ETSI首次成立移動邊緣計算規(guī)范工作組時，英特爾就是發(fā)起者之一。此后，英特爾一直在積極參與支持ETSI推動相關標準化工作，這些工作包括在2016年把概念擴展為多接入邊緣計算，發(fā)布三份與MEC相關的技術規(guī)范，分別涉及MEC術語、技術需求及用例、MEC框架與參考架構。

5GAA（5G Automotive Association）聯(lián)盟*是一個由通信和汽車企業(yè)于2016年9月發(fā)起成立的跨行業(yè)聯(lián)盟，旨在建立汽車產業(yè)與通信產業(yè)之間的高效合作，推動智能車聯(lián)網、智慧交通、自動駕駛等信息通信解決方案和應用，英特爾也是5GAA聯(lián)盟的發(fā)起者和董事會成員。

2017年8月，英特爾還聯(lián)合愛立信* 、豐田汽車*與日本NTT* 等公司成立汽車邊緣計算聯(lián)盟*（AECC，Automotive Edge ComputingConsortium），以開發(fā)可連接汽車的網絡和計算生態(tài)系統(tǒng)。

除此以外，在3GPP等5G標準組織中，英特爾也是重要的參與方和技術貢獻者。

英特爾邊緣計算軟件開發(fā)套件

基于硬件資源池化及軟硬件解耦的思路，英特爾推出了NEV SDK（網絡邊緣虛擬化套件），可協(xié)助邊緣計算領域的合作伙伴加速開發(fā)面向電信領域的相關應用。除聚焦基礎設施平臺能力外，NEV SDK還可為邊緣計算應用開發(fā)者提供基于IP業(yè)務的、具備豐富API接口及高性能轉發(fā)能力的基礎軟件環(huán)境。它為開發(fā)者屏蔽了復雜的電信網絡控制，即使開發(fā)者對繁瑣的電信網絡不夠了解，也能快速進行應用開發(fā)。此外，NEV SDK還提供了開發(fā)實例程序及基站/核心網模擬器，從而能幫助應用開發(fā)者快速搭建接近現(xiàn)實網絡的環(huán)境，以便進行快速的測試驗證。

NE V SDK基于風河*（Wind River）公司的NFV解決方案Titanium Server的部分組件及DPDK實現(xiàn)，需要運行在配備有英特爾? 至強? 處理器的開放架構服務器平臺上，其部署的位置位于無線接入網和移動核心網之間，可實現(xiàn)無線網絡能力向第三方應用的開放。同時NEV SDK也具備CentOS版本。

英特爾端到端軟硬件產品方案

英特爾于2017年7月發(fā)布的新一代英特爾? 至強? 可擴展處理器能夠以突破的性能從容應對網絡工作負載，幫助通信服務提供商從固定功能的專用網絡加速轉型到靈活的軟件定義網絡（SDN）。相比上一代英特爾?至強? 處理器產品，該處理器集成了新一代英特爾?QuickAssist技術(以下簡寫為QAT)，其搭配數(shù)據(jù)平面開發(fā)套件（DPDK），可使關鍵網絡應用的IPSec轉發(fā)速率提升達前一代QAT 技術的2.5倍，該處理器的整體計算性能也平均提升達上一代產品的1.65倍，從而能大大提升網絡轉型的速度，助其釋放更多價值。

在系統(tǒng)芯片（So C）方面，英特爾針對邊緣計算需求的主力是英特爾? 凌動TM 處理器C3000產品家族，以及英特爾? 至強? 處理器D-1500產品家族的網絡系列。英特爾? 凌動TM 處理器C3000 產品家族旨在為高密度低功耗網絡、存儲和物聯(lián)網產品提供高性能。英特爾? 至強? 處理器D-1500產品家族的網絡系列適用于各種不同的工作負載環(huán)境，包括中端網絡路由器、無線基站、溫存儲、工業(yè)物聯(lián)網等，為基礎設施優(yōu)化提供了新的選擇。

展望

通過對邊緣計算的全方位闡述，我們不難發(fā)現(xiàn)它為產業(yè)內的參與者和大眾提供的創(chuàng)新潛能和出色價值：終端用戶通過邊緣計算， 不論是連接網絡還是獲取內容，都能獲得更優(yōu)和更為個性化的應用體驗；通信服務提供商通過邊緣計算平臺將增強的網絡能力開放給第三方OTT提供商或者應用開發(fā)者，并將他們的應用和服務提供給移動用戶、企業(yè)和垂直行業(yè)，也有望重新定義自身在整個產業(yè)鏈中的角色，進而實現(xiàn)新的收入、提供更多高附加值的服務并開拓新的市場機會；OTT提供商和獨立的應用開發(fā)商，也能在邊緣計算的開放標準平臺之上快速開發(fā)新的應用、縮短開發(fā)周期， 在為終端用戶提供近乎零延時的極速體驗的同時，為自已創(chuàng)造更高、更快的收益。在英特爾看來，邊緣計算將成為云服務提供商與通信服務提供商的結合點，無數(shù)跨界式的創(chuàng)新，正在此處醞釀著“一鳴驚人”的爆發(fā)力。

為了讓這些潛力和價值盡快得以釋放，包括英特爾在內的邊緣計算產業(yè)參與者正在積極進行新技術和新產品的驗證、測試和部署，這一領域也正吸引更多的參與者加入，來推動整個產業(yè)的發(fā)展進程?？梢灶A見，越來越多的創(chuàng)新應用將會誕生在邊緣，它們也將會隨著5G的快速發(fā)展來到我們的身邊，而這一切，都離不開開放系統(tǒng)架構和強大的計算力的支持。