5G時代下的移動邊緣計算（MEC）探索系列之四

Multiuser MEC Systems

由於在實際應用中，有大量的終端接入MEC系統，那麼如何在龐大的計算offloading中保障MEC系統能夠穩定地對外提供服務呢？下面介紹了多終端接入後碰到的麻煩和解決的思路。

除了網路上的流量排程，在多個終端同時連線進MEC系統時在選擇AP（access point）的時候可以切換，以獲得最大增益。另外一個重要的解決方案就是在MEC server中提供快取（cache）機制。在中心節點的MEC server上包含了移動終端的全部資訊，包含了CSI資訊和計算offloading的各種請求。那麼這些資訊有些可以被複用，則儲存在本地，如果一些一次性的計算任務，則不需要儲存。

在多個終端同時對MEC server發包的情況下，MEC server需要對多終端的通訊和計算offloading的資料包先存在buffer中，這樣MEC server便可以按接收包的順序進行處理。如果MEC server在一段時間工作量很大，而另一部分時間則資源利用率很低，那麼則需要優化排程策略。為了MEC server的能耗考慮，需要有一些排程策略可以使得多終端的資料包可以連續並穩定地傳送到MEC server中。

在多終端接入的情況下，MEC server可以有多種提供服務的方式：

1、根據MEC server的負載進行排程。

2、根據不同使用者預先進行MEC server的資源劃分（比如一個使用者對應MEC server的一個虛擬機器）。

3、根據就近原則為終端提供服務。

另外，從應用的角度考慮則可以提供如下計算offloading方式：

1、為了保證多終端情況下，MEC server處理不過來的情況，對一些延遲不敏感但是計算量較大的計算量放在中心雲伺服器上處理。

2、在資源量有限的情況下，MEC排程演算法需要配合應用來定義哪些計算量是對延遲比較敏感（latency-sensitive），需要優先處理。

在多終端場景下，有時候Server之間需要合作共同處理計算量，這樣也可以減少單條鏈路的網路擁堵情況，需要考慮的是該計算量的對延遲要求程度、目標MEC server的負載程度、隨時間變化的網路實時情況，以及周圍MEC server的計算能力。

MEC Server Cache

MEC server的快取分為service cashing和data cashing 。

Service cashing是指根據位置，和附近的使用者的相同的喜好快取類似的應用和資料。舉個例子，在博物館可能都是VR的應用，那麼就根據VR的應用的要求，設計MEC server的策略；另外可以根據時間來制定快取的策略，比如晚飯時間後，大家比較喜好玩遊戲，那麼 MEC server需要先cache一些遊戲的服務和資料。

Data cashing是指很多現在的應用都是需要進行資料處理的，拿VR來說，需要實現存放這個環境（比如叢林、沙漠）的圖片、聲音、音樂，然後使用者在這個環境中的動作傳到MEC server，然後進行處理後返回。那麼這個MEC server存放的某個環境的資料會變得很大。而且不同的使用者玩同一款VR遊戲的時候，這些資料可以複用。而對於線上遊戲來說，實時的計算結果對其他使用者沒有複用價值，那麼就不用儲存。

不同應用對資源要求不一樣，AI、VR的應用對CPU和儲存的要求比較高，MATLAB的應用對記憶體的要求比較高。Cache的流程圖如下，一些常用的資料，可以分為兩級cache，比如資料庫可以在中心伺服器上存放全部的資訊做cache，而在邊緣的伺服器上做一部分的資料的cache。

MEC管理平臺

MEC管理平臺是要負責整個MEC系統的各種資源的排程和策略的下發，MEC在排程資源方面是可以藉助NFV社群的力量。

邊緣雲管理平臺的功能包括雲資源管理、運維管理、邊緣雲服務管理以及能力開放。雲資源管理聯結器（適配層）以外掛、Agent方式接入邊緣資料中心的 VIM（Openstack、K8S）構建一個地理上分佈、邏輯上統一的，雲資源池（計算資源、網路資源、儲存資源、加速資源），實現異構資源的統一納管和排程。運維管理實現資源的統一監控、告警、效能、日誌管理。在邊緣雲端計算的初建階段，生態鏈條尚未形成，MANO框架內協同 NFVO 完成VNF和第三方APP生命週期管理的網元（如 MEP-O、MEP-M、VNFM）可為作為邊緣雲管理平臺的元件統一打包交付，以應對新業務的快速驗證和上線。待邊緣雲生態鏈成熟，這些元件可從邊緣雲管理平臺中剝離出來和MANO進行融合。邊緣雲管理平臺通過統一的能力開放層對接統一雲管平臺和NFVO。統一門戶為使用者提供雲資源統一展示和操作的介面，用於邊緣雲資源統一管理和邊緣雲服務本地開通維護。

MEC安全問題

由於各種異構的裝置接入MEC系統，使得原來的安全機制無法滿足整個MEC系統的安全需求。那麼安全問題主要分為以下三個內容:

終端認證元件：不同的終端裝置連入，有不同的認證元件，需要適配該終端。

網路安全：WIFI、LTE、5G有自己各自的安全協議來保障網路安全，這樣不可避免地會在MEC系統中劃分出多個網路域。那麼需要設計一個安全協議使得跨網路域的網路安全得以保障。

敏感資訊計算：個人資訊和交易賬單等，在傳送這些計算量的時候，需要對資料進行加密。並且需要稽核該MEC server是否可信任。

本系列主要是從MEC的場景、架構、邊緣計算的優勢說起，涉及到了計算的offloading、5G通訊機制、MEC的網路技術、MEC快取，最後是管理平臺和安全問題。比較詳細的介紹了MEC涉及到的技術和具體碰到的問題，這些問題也是目前學術界正在積極研究的。每個子標題都是一個非常大的研究課題。這個系列只是淺嘗輒止，後續可能會專注幾個方向再深入一些。

原文釋出時間為：2018-09-22

本文作者：魔性小章魚

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