移动边缘计算通讯视角综述的综述之5G和MEC的前世今生

原论文:Mao Y , You C , Zhang J , et al. A Survey on Mobile Edge Computing: The Communication Perspective[J]. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2017, 19(4):2322-2358.
对这篇文章做些翻译摘要和记录总结,修饰词程度副词省略。。。。。。。。。。

摘要

随着5G技术和物联网技术的驱动发展,在移动计算领域已经从在发生转变,从中心化的移动云计算向边缘计算发展。移动边缘计算(MEC)是指将移动计算的网络控制、存储卸载到资源受限的移动边缘设备上,以便能够进行集中式计算和低延时应用。MEC能够降低网络时延和能源损耗,解决了在5G场景下具体实现的关键技术问题。MEC技术的出现吸引了学术界和工业界的巨大兴趣。MEC的研究重点是将无线通讯和移动计算无缝结合在一起,这一技术在计算卸载和网络架构上会产生许多新的设计。

前言

云计算是过去几十年新兴的一种计算方式,云计算:在云服务器端进行中心化计算,存储,网络管理,其中涉及到数据中心,IP网络和蜂窝核心网络。这种大量资源集中化的云端计算方式有向另一方向发展的趋势:一种在资源受限的终端设备上进行计算和存储的弹性计算。物联网和5G的发展,未来将布署数以亿计的边缘设备,依据摩尔定律这些计算需求会指数级增加。MEC技术的提出就是为了有效的利用这些边缘设备的算力和存储能力,以满足终端边缘设备的高效计算和低延时的需求。由于云计算的高传输时延,MEC以其近终端的特点被认为是实现下一代网络(如物联网、Tactile Internet 毫秒级的反应时延)的关键技术。

5G下的移动计算:从云端到终端

移动设备的普及大力发展了无线通讯和无线网络,尤其是在小型核心网络、毫米波通讯的突破,在下一代系统中为用户提供了兆级无线服务。这种高速率和高可靠性无线连接使得通过在远程数据中心在移动设备进行计算(移动云计算MCC)。由于MCC的固有限制,从远程云中心到终端用户的长传输距离导致了移动应用上的高延时,因此MCC无法胜任大范围、低时延要求的新兴应用。

未来在5G无线系统中,包括小型基站(BSs)、无线接入点(APs)、手提电脑、智能手机在内的超高密度终端设备都会拥有和微型服务器相当的算力。这些边缘设备在任何时刻都可能闲置。在网络边缘大量的算力、存储资源闲置可以被有效的利用进行普适移动计算。与1G到4G单纯提高无线传输速度不同,5G更困难和复杂,将引起信息通讯技术和网络的颠覆性革命。5G系统能够支持通讯、计算、控制、内容分发(4C)。5G技术的支持下会出现许多新兴应用和服务,例如实时在线游戏、VR、高分辨率视频流等。这些应用都要求高速和低时延。过去几十年提出了许多不同的下一代网络,思科预测到2020年将有500亿物联网设备加入到互联网当中。在这些设备中大多数都有一定的计算、通讯、存储能力,同时依靠云或者边缘设备来提高它们的能力。在5G中,单靠云计算无法满足毫秒级的计算和通讯需求。在终端用户和远程云服务器中的海量数据传输会淹没通讯网络。。因此必须进行云计算和MEC结合,将通讯、计算、网络功能向网路边缘转移。这是下一代网路的特点:信息的“自产自销”,将引起物联网,社交网络、内容分发应用的蓬勃发展。

欧洲电信标准协会定义MEC:在移动网边缘提供IT服务环境和云计算能力,强调靠近移动用户, 以减少网络操作和服务时延,提高用户体验。这种定义是使用基站(BSs)从移动设备来卸载计算任务。思科同时提出雾计算的概念,雾计算是MEC的延申和广义化。雾计算和MEC是有重叠的,两者的许多技术可以相互使用。

MEC基于虚拟化平台的实现影响了网络功能虚拟化(NFV)、信息网络中心(ICN)和软件定义网络(SDN)的发展。网络功能虚拟化使得单个边缘设备通过创建多个虚拟机为多个移动设备提供计算服务,同时执行不同的网络和操作不同的网络功能。ICN为MEC提供了另一种端到端服务识别范式,从以主机为中心转换为以信息为中心,以实现上下文感知计算。SDN允许MEC网络管理者通过抽象网络功能管理提供的服务,达到可扩展和动态计算。

通过将云服务器的集中计算任务卸载到MEC服务器,许多移动应用服务将因此受益。例如面部识别包括图像获取,面部检测,预处理、特征处理和分类五部分。其中图像获取需要再移动设备上进行,提供用户接口。其他复杂,大量的计算操作可以上传至云端进行处理。另一中举例是AR(省略)。MEC能够给用户提供低延时和节能的好处。

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