Концепция «граничных вычислений» Edge Computing предусматривает размещение облачных IT-ресурсов для виртуализации сети ближе к конечным пользователям, на периферии (edge) операторской сети.

Эта концепция будет играть ключевую роль в будущих виртуализированных сетях и должна придать новый импульс их распространению, а также послужит созданию новых бизнесов и развитию новых возможностей.

Появление и развитие Edge Computing в международном масштабе потребует большого объёма инвестиций, как в новое оборудование (серверы, СХД нового типа), так и в разработку принципиально нового класса приложений.

Применительно к сетям мобильной связи, введен термин Mobile Edge Computing (MEC).

Можно сказать, что МЕС – это инфраструктура NFV (NFVI) вкупе с программной «платформой приложений» или, т.н. middleware, в мобильных сетях.

Выглядит это примерно так:

Рис. 1. Положение MEC в архитектуре виртуализированной мобильной сети.

На этом рисунке используется также термин FOG – это своеобразное расширение Edge Computing, захватывающее также область конечных устройств пользователя которые также могут использоваться как вычислительные узлы, а также устройств Интернета Вещей IoT. Название Fog (туман) дано по аналогии с устоявшимся термином CLOUD (облако). Edge/Fog Computing – локальное облако более низкого уровня, как туман в низине. Есть еще понятие Dew (Роса) – это уже связь непосредственно между конечными устройствами. Таким образом, налицо тенденция проникновения облака всё ближе к пользователю.

MEC: NFV для мобильности

В то время как термин NFV уже достаточно долго используется, концепция MEC – относительно новая. Популярность NFV растет вследствие того, что эта технология дает возможность операторам связи заменять аппаратное сетевое оборудование на программные модули, реализующие те же функции, что и специализированное «железно». Конечно, программы тоже не могут работать без оборудования. Однако, в случае с NFV – это не дорогое специализированное оборудование, опустошающее бюджеты развития сети операторов (часто без видимого эффекта), а стандартные серверы COTS (Commercial Off The Shelf), располагающиеся в дата-центрах (ЦОД, центрах обработки данных). Это дает сокращение расходов, как капитальных, так и операционных, и кроме того, способствует более быстрому вводу сервисов, и ускорению развития новых приложений, а также гибкости развития сети (более подробно тут).

Хотя МEC сама по себе не является NFV, однако  использует те же принципы, что и NFV, а также оптимизирует их для среды радиодоступа в мобильных сетях.

Вот что у них общего:

• Стандартная платформа.Как и NFV, MEC строится из стандартных компонентов, включая компьютерные платформы и уровень виртуализации.
• Открытая среда.MEC, как и NFV, заточен на «открытость», что способствует инновациям.
• Ориентация на программируемость. Как NFV, так и MEC, работают на стандартных вычислительных платформах COTS, причём упор сделан на перенос функционала в программную часть. Это дает преимущества в масштабируемости, гибкости бизнес-моделей, скорости внедрения инноваций и развития

Стандартизация архитектуры MEC

Как и NFV, стандарт MEC разрабатывается в Европейском Институте ETSI, который еще в сентябре 2014 г. опубликовал исходную «белую статью» (white paper).  На рис. 9 стр. 19 этой white paper показана архитектура MEC.

Рис. 2. Архитектура MEC согласно стандарту ETSI. 

Не удивительно, что архитектура MEC сильно напоминает схему NFVI. Основное отличие –  платформа приложений MEC (MEC Application Platform) и связанные с ней сервисы.

Так в чем же различие MEC и NFV?

NFV и MEC имеют много общего в своих источниках. В чем же они различны, и почему MEC обособилась?

NFV и MEC различны по типу, местоположению и диапазону приложений.

• Тип приложений. NFV применимо к большинству существующих сетевых функций и приложений, включая маршрутизацию, VPN, межсетевое экранирование (firewall), безопасность, а также голосовые приложения, включая IMS, и другие функции. Каждое из них независимо, и располагается в NFVI.

MEC, в свою очередь, обеспечивает более узкую специализацию приложений, созданных исключительно для поддержки сервисов, связанных с радиодоступом мобильной сети связи. Платформа приложений MEC обеспечивает абстрагированный интерфейс для сложной сети радиодоступа, и позволяет быстро разворачивать приложения на ней. Причём, функционал базовой станции не является частью MEC, но может быть виртуализован при помощи NFV.

• Диапазон приложений: MEC предназначен для поддержки приложений мобильности и дает возможность операторам, провайдерам ОТТ, а также корпоративным клиентам операторов, быстро создавать усовершенствованные приложения мобильности, небольшие по размеру и переносимые. NFV же предназначено для гораздо более широкого набора различных сетевых приложений.
• Размещение приложений: пользователи жаждут быстрого доступа к «тяжелым» приложениям, т.е. потребляющим большой трафик, таким, как, например, онлайновые видеоигры. Развитие сетей 5G ужесточает требования к ширине полосы и быстроте отклика приложений. MEC потому и размещается непосредственно в сети доступа (в первой точке агрегации), чтобы эти требования удовлетворить. В отличие от NFV, MEC распределяется по сети равномерно, а не гнездится в «центральных офисах», согласно концепции CORD (Central Office Redesigned as Data center).

Могут ли сосуществовать MEC и NFV?

Не только могут, но и должны, хотя детали такого сосуществования еще прорабатываются. Подробнее об этом можно найти в приложении Appendix A.5 к документу  ETSI “Framework and Reference Architecture” (ETSI GS MEC 003 V1.1.1), где указывается, что MEC и NFV являются взаимодополняющими концепциями.

Возможные примеры такого сосуществования:

• Базовая станция может иметь виртуализованные при помощи NFV функции управления и передачи данных, которые реализованы на стандартных серверах COTS, располагаемых непосредственно на сайте базовой станции или рядом.
• Тот же сервер может использоваться для хостинга среды MEC, которая управляет радиоресурсами, чтобы создавать сервисы для расширения требуемой полосы и снижать задержки непосредственно в месте расположения MEC.

МЕС на радиосети оператора связи

На рисунке ниже показан пример виртуализации базовых станций при помощи технологии MEC. Достоинства такого подхода:

• Значительно упрощается и удешевляется сеть радиодоступа. На мачтах требуется устанавливать практически только антенны и фидеры, с небольшим блоком обработки, а все управление базовой станцией при этом будет виртуализировано в ближайшем граничном дата-центре.
• Появляется возможность гибко перераспределять ресурсы сети. Если какие-то соты оказываются недогруженными, вычислительные ресурсы можно отдать другим сотам, где нагрузка больше.

Рис. 3. Использование MEC при виртуализации сотовой радиосети доступа. 

***