5G邊緣計算技術的現狀與發展

郭會娜，李 磊

（國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 211100）

1 5G邊緣計算技術的概述

隨著時代的不斷發展，5G邊緣計算技術是新時代下的一種全新表達。新時代對5G邊緣計算技術的不斷優化，完善了其相關設施，也使相關云端操作平臺的功能得到了廣泛的傳播和應用。在5G邊緣計算技術的體系中，包含了基礎網絡建設、網絡云端平臺、邊緣網絡以及5G邊緣實際應用等方面，完善體系能夠更好地實現普及5G網絡的目標[1]。

5G邊緣計算技術是搭載于電子計算機的一種網絡技術，主要是通過電子計算機中極高的信息化程度和良好的網絡進行運行。在使用過程中，需要利用通用的服務器將計算技術放到高水平的科技化中進行服務，而且在新時代的表達中不僅需要使用特定的服務器，而且在運行中還需要把圖像和音頻等通過采集處理系統進行良好保存，確保硬件設施能夠在一個良好的運行環境下進行工作[2]。

2 5G邊緣計算技術分析

2.1 5G邊緣計算的提出

隨著時代的發展，4G網絡升級為5G網絡，5G邊緣計算技術推動了云端操作平臺和網絡的融合速度，不僅使網絡的傳輸速率變得更高，也讓網絡的吞吐量變得更大，給商業生態帶來了新一輪的變革。在5G時代，網絡連接設備的數量不斷增加，網絡邊緣的數據總量也在不斷增大，如果把這些網絡邊緣所產生的數據全部交給網絡的主要管理平臺進行處理的話，就會使這些網絡數據的安全性、機密性以及時效性等受到一定的影響[3]。因此，需要引進更加先進的技術，根據原本的數據處理的原理，使用大量的后臺設備對這些數據進行同時處理，以實現對這些數據的有效處理，解決大量數據難以處理的難題[4]。而5G邊緣計算技術就是這樣的一種技術，可以對網絡邊緣所產生的大量數據進行處理的同時減少擁塞和延遲等問題。

2.2 5G網絡和邊緣計算技術的關系

隨著4G移動通信技術的應用，使物聯網的規模得到了快速增長，促進了物聯網技術的廣泛發展。物聯網技術的發展增大了網絡數據的信息總量，加大了計算機對數據集中處理的壓力，這時通過邊緣設備的信息處理和服務能力，能夠對網絡邊緣的數據進行處理[5]。由于5G時代的到來推動了物聯網走向了新的發展，增大了移動網絡內部的業務，讓移動網絡內部業務幾乎呈現了幾何式的增長，傳統的網絡計算方式和網絡空間已經不能滿足網絡業務量增長速度的需求，而5G邊緣計算技術可以通過強大的能力對這些數據進行處理，從而提高網絡傳輸的效率，滿足用戶對網絡的需求。

2.3 5G的核心技術就是移動邊緣計算

在網絡的構架當中，如果對主網絡進行高位部署，就會延遲網絡傳輸的時間，使網絡傳輸的時間很難滿足網絡極端延遲服務的要求，因此通過運用LTE網絡優化極端延遲的速度。但是由于網絡空中效率的提升，使網絡的構架很難對業務進行優化，盡管LTE網絡已經實現了扁平化的兩跳架構，但是網絡設備的傳輸距離也只在數百公里之內。網絡傳輸中存在著多個傳輸設備、網絡的抖動關聯以及網絡中不可預測的擁塞等因素，所以使LTE網絡無法真正保證網絡傳輸的低延遲。為了減少網絡傳輸的時間和功耗，需要通過減少網絡傳輸的節點和網絡傳輸節點的距離[6]。此外，由于LTE網絡的服務在云中會完全沒有效果，特別是在一些服務的區域不是在網絡服務本地所完成的情況下，也會造成寬帶的浪費和延遲網絡傳輸等問題，而利用5G邊緣計算技術能夠解決這些問題。一方面，5G邊緣計算技術可以把網絡數據下沉到區域網絡的邊緣，在本地區的網絡中對數據內容進行緩存，并且一些區域性的企業也不需要通過網絡終端對網絡中的數據進行遠程的任務分配。另一方面，因為5G邊緣計算技術的網絡部署是在移動的邊緣，所以能夠對互聯網技術和無線網絡技術進行有效集成，并且能夠為無線網絡技術增加儲存和計算等功能。另外由于5G邊緣計算技術應用程序的內容和服務的部署是在移動的邊緣，因此可以減少網絡數據的傳輸和處理時間，進而減少網絡傳輸之間的延遲問題，降低網絡傳輸的功耗量，滿足網絡傳輸的低延遲要求。

3 5G邊緣計算技術典型的應用場景

3.1 物聯網的應用場景

邊緣計算技術可以利用網絡的計算、儲存和業務能力向網絡的邊緣進行遷移，為網絡的服務提供商、網絡終端用戶和移動運營商等帶來更多的價值。隨著網絡的發展，如今5G邊緣計算技術在各個領域都受到了廣泛應用，如虛擬現實、智能監控、視頻技術等，主要的業務應用場景包括汽車網絡、智能城市以及智能家居。該技術的應用也為這些領域帶來了巨大的發展空間，物聯網的實時處理和海量數據的特點對現有的網絡技術提出了新的挑戰，而5G邊緣計算技術的應用剛好能夠滿足物聯網特點的需求[7]。

據相關機構預測，在2020年之后將會有超過5×1010臺的5G邊緣計算技術設備與網絡設備進行聯網，在這些設備當中，有50%的設備面臨著網絡寬帶的限制問題，還有40%的設備需要數據的分析、處理和儲存能夠同時進行，而邊緣計算的市產價值也會超過1×1012美元，成為一種新興的市場。據相關預估得出，把5G邊緣部署在應用服務器中，可以讓現有的應用服務器和無線網絡之間的寬帶使用回程節省到35%。

3.2 網絡傳輸的場景

5G邊緣計算技術是未來網絡發展的方向之一，可以為內容分發網絡（Content Delivery Networks，CDN）提供分發加速的基礎網絡功能。由于5G的移動邊緣和無線網絡的邊緣比較靠近，而且網絡的時延更小，下沉的位置更深，通過5G邊緣云可以對網絡的智能網絡服務、網絡本地內容緩存以及高清視頻傳輸等進行優化處理。5G邊緣計算技術的應用場景主要是以對網絡的性能進行優化為主，如華為公司為西班牙部署了首個商用的移動邊緣網絡，把網絡的時延速度降低了50%，提升了當地的網絡體驗。

3.3 云計算場景的應用

5G邊緣計算技術作為網絡云計算的延伸，在對局部和實時性的網絡數據處理上更加具有優勢，可以更好地支撐本地業務的智能化處理。在5G邊緣計算技術的運用中，互聯網的計算平臺有很多的提供商，但由于是在電信網絡的邊緣進行部署的，因此電信運營商在這些運營商中所占的優勢會多一些。電信運營商通過和第三方提供商的業務合作，借助無線網絡資源為第三方提供商提供5G邊緣計算平臺的服務以及比互聯網云計算更好的特殊網絡服務[8]。云計算場景的應用使電信運營商可以更加靈活地部署網絡功能，也能夠實施可靠的支持基礎的架構。

4 5G邊緣計算技術的實際應用

4.1 擴寬無線寬帶的帶寬

5G邊緣計算技術能夠促進新時代人們的生活和生產水平，可以擴寬無線寬帶的帶寬，進一步提高無線網絡建設水平。新時代下，還可以最大限度地保障人們的物質基礎，優化人們在網絡中的體驗感。此外也加大了5G網絡的信息載入量，擴寬無線寬帶的帶寬，可以讓無線網絡跟上人們對網絡的需求指標，從而更好地促進我國經濟的發展。

4.2 保證網絡的實效性

5G邊緣計算技術可以讓5G網絡在運行過程中充分保障網絡的時效性，提高網絡的使用率，讓國內的經濟體系中出現更多的互聯網貿易公司，從而優化我國經濟的結構[9]。它對我國的經濟效益有很大的影響，其運用可以把各個行業的網絡建設聯系起來，能夠確保各個行業的高效發展，而且在特定的工作任務下可以把發起信息的網絡移動終端的信息傳遞送到無線網絡終端中，從而加快網絡信息的有效傳遞效率。

4.3 對全球信息化進行整合

據相關統計，全球在2020年之前已經超過5×1010部移動終端在全球的不同位置進行建設，而5G邊緣計算技術的出現可以為不同地區的移動終端建立出相關的聯系，讓其在新的時期能夠有更大的機遇，使5G系統實現全球范圍的信息化整合。此外，5G邊緣計算技術還能夠促進網絡終端的電池容量往更大的方向進行改進，從而更好地實現5G邊緣計算技術對全球化信息整合的建設和發展。

4.4 在其他場景中的應用

隨著網絡的不斷發展，5G邊緣計算技術在很多場景中都得到了廣泛應用，如在本地服務器配置上應用5G邊緣計算技術可以讓無線網絡的信息有效地結合起來，通過對用戶特征的結合實時性傳送不同用戶的信息[10]。此外，5G邊緣計算技術還可以對網絡系統的信息進行高效利用，在一定程度上為用戶提供專門化的服務，從而提升用戶的服務質量，增強用戶的滿意度。網絡運營商通過5G邊緣計算技術在網絡上的應用，能夠通過無線網絡采集實時的信息，然后進行分析處理反饋給第三方，進一步提升網絡運營商的配置和業務開發能力，提升網絡系統的穩定性和靈活性。

5 5G邊緣計算技術應用策略

5.1 增強移動寬帶的場景應用

5G邊緣計算技術的增強移動寬帶場景主要是針對家庭和個人用戶進行，這種商業模式比較清晰簡單，主要是在地市的核心及比較重要的匯聚機房進行場景的部署。利用Leaf Spine網絡構架進行拓撲，利用硬件隔離不同領域中的網絡流量，通過支持多種方式的固定接入，實現網絡的協同下沉。沿用網絡計費的管理模式，對本地的網絡進行分流，從而減少網絡回傳帶的壓力，降低網絡的成本，提升用戶對網絡的體驗感。

5.2 降低邊緣設備的復雜度

5G邊緣計算技術的應用能夠使邊緣計算機系統下沉到匯聚機房中，網絡的硬件形態可以使用網絡邊緣一體機或者是專門的網絡設備。通過5G邊緣計算技術的平臺部署，可以進一步完善5G邊緣計算平臺，網絡切片開始向商業化進行發展。通過網絡任務卸載和區域本地網絡的計算可以降低邊緣設備的復雜度，從而減少網絡設備的成本，實現網絡邊緣數據的變現和網絡能力的增值[11]。

5.3 合理部署5G邊緣計算位置

隨著5G邊緣計算技術體系的不斷成熟，進一步提升了網絡能力，通過在靠近網絡邊緣的站點進行5G邊緣計算的部署，可以通過對大數據的采集和分析幫助運營商實現智慧化的網絡自動管理。通過這種部署可以開闊超高可靠與低時延通信的場景。進行5G邊緣計算的部署會存在著5G邊緣生態碎片化和行業差異較大的問題，應該通過智能整合從而完善5G邊緣計算體系的各個環節，實現邊緣資源在不同行業的拓展。

6 結 論

4G時代中已經規劃好了5G技術的發展，而邊緣技術在5G技術的發展中有著重要的作用，能夠推動各個行業的深度發展，為網絡用戶帶來更好的舒適體驗。5G邊緣計算技術作為一套完整的技術體系，可以充分考慮網絡運營商的需求，為其提供出網絡數據信息的系統化解決方案，讓5G業務實現可管、可控以及可運，從而提升企業的信息化應變能力，加速網絡能力的變現，實現網絡技術和需求的蓬勃發展。