移动边缘计算的探究和应用

ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＷＯＲＬＤ·　豢与固２　雾　移动边缘计算的探究和应用　西安中学张晋祚　【摘要】移动边缘计算（Ｍｏｂｉｌｅ　Ｅｄｇｅ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ＭＥＣ）是当前移动通信中兴起的一项技术，其设计理念在于将ＭＥｃ服务器就近部署在　无线接入网，因此可以就近为用户提供丰富多彩的服务，使得用户可以享受到高质量的上网体验。本文重点研究了ＭＥＣ在移动通信中的应　用，利用ＭＥＣ４￣时延高带宽的优势在车联网、本地分流和网络架构方面进行研究。探讨ＭＥＣ在未来５Ｇ场景下如何进行有效的结合，为移动　通信提供更好的服务质量，提高网络的效率。　【关键词】移动边缘计算；５Ｇ；无线接入网　的实时位置及发布给附近车辆用户信息，如在驾车过程中，车辆损　０前言　通信，指人与人或人与自然之问通过某种行为或媒介进行的　信息交流与传递【Ｉ１。通信的产生可以追溯至远古时期，那时的壁画　及象形文字就是其存在的最好证明。之后，产生了语言、图符、钟　鼓、烟火、竹简、纸书等传递信息的方式，通信的形式丰富了起　来。中国古典神话故事《西游记》中千里眼，顺风耳的出现就是古　代劳动人民对进行及时有效的通信的强烈夙求的最好印证。近现代　以来，随着科学技术的进步，人类通信有了长足的发展，信息传递　的不仪可以通过金属导线、光纤等有线媒介进行传递，也可以通过　电磁波等无线媒介进行传递。　移动通信大致分为四个发展阶段首先是２０世纪７Ｏ年代￣ｔ］２０世纪８Ｏ　年代的第一代模拟制式的移动通信系统，该系统以北美的ＡＭＰＳ和欧　洲的ＴＡＣＳ为典型的技术代表，当然还有一些别的系统但是其应用范　围和影响力远小于ＡＭＰＳ和ＴＡＣＳ系统。由于采用的是模拟的信号处　理方式，信息的质量不是很理想，容易被外界干扰，使得用户在通话　时经常出现听不清的情况，这严重地影响了移动通信的服务质量。为　了提高通话的质量，到了２０世纪９０年代左右开始出现了以ＧＳＭ为代表　的第。　代移动通信系统，它也是让移动通信迅速火起来的技术，以至　于现在公认语音通话质量最好的还是ＧＳＭ系统。它采用的是数字化的　信息处理技术，使得网络抗干扰能力大幅增加。但是随着互联网的发　展，用户需求的不断增加，移动通信开始逐渐支撑数据业务，第三代　移动通信和移动通信主要是在这个方面进行研究，使得我们手　机上网的速率越来越快，能够轻松流畅的用手机观看高清视频。　随着科技的发展，未来网络需要更强的网络能力，移动边缘计　算就很好地切合了这一点，例如ＭＥｃ可以和缓存进行结合【２】，可　以将大家都喜欢访问的数据文件缓存在服务器中，使用户以更快的　速度浏览到想要的信息，一些不是很热门的文件可以像原来一样，　依然从核心网进行查找。ＭＥＣ可以应用于网络，交通，农业种植等　方面，例如汽车无人驾驶，植物生理情况的定时监控等。５Ｇ网下　的ＭＥＣ拥有广火的前景，是未来移动通讯的新领域。　１　ＭＥＣ与车联网　随着现代移动通信业和汽车运输业的飞速发展，人们对车载环　境和运输的舒适有了更高的要求，在车内实现上网，通讯和自驾驶　应用的需求大大增加。而以上新应用的载体与根基就是车联网，它　实现了车辆与公众网络通信系统的动态连接，因而可以将行车的路　况，车辆，交通环境收集起来以更好地驾驶。还有，就是得到移动　互联网应用服务。在５Ｇ技术下，车联网将有新的应用与拓展。　具有高带宽低时延特点的ＭＥＣ在移动网络边缘可以向车辆提供　服务，对时延要求特别高的车联网非常适用。通过在道路附近部署　路设单元，接收并分析车载应用和道路传感器的本地信息，发布重　要或紧急消息给本区域其他车辆，实现区域性车辆信息交流。在有　基站覆盖的地区，在车中的我们可以连接本地ＭＥｃ服务器共享本车　·６２·屯子世界　坏需要求救，可以将该信息通过本地车载服务器共享给周围汽车用　户以求帮助。或是在驾车过程中发现前方道路不通或发现险情可以　及时告知给后面的车辆。以上提及的是将信息发布共享在本地信息　网络平台上实现信息共享和路况收集。我们还可以从ＭＥＣ上获取多　媒体和移动互联网应用服务。如在车内可以从ＭＥＣ中下载歌曲，游　戏，视频，资讯等服务，这样丰富了车内体验。　由于低时延的特性，ＭＥＣ可以应用到车辆无人驾驶。在５Ｇ网　络下，网络延迟由原来１００ｍｓ降低到２０ｍｓ［３ｌ，这样满足了对无人驾　驶这种实时监控的要求。在５Ｇ技术和汽车产业的共同进步下，３到　５年内将取得突破性，跨越性发展。与之前的技术相比，５Ｇ可以的　延迟最低降低到１毫秒，峰值速度高达１０Ｇｂｐｓ，使汽车几乎实时获　得周围的行车环境。５Ｇ还支持基于本地ＭＥＣ的数据，沟通其它车　辆及其他交通设施。　ＭＥＣ用于交通信息传播上对于本地产业的推广也是一大助力。　当把关于某省，市，县，乡等地的相关产业如风景名胜，民风民　俗，生活习惯，当地特产，知名地点等放到本地ＭＥＣ上，当有游客　途径本地时，在自己的汽车上从ＭＥＣ平台上不消耗流量获取关于本　地信息，这样可以引起过路人的兴趣，提高本地的知名度，吸引更　多人的流入，推动本地经济发展。　２　ＭＥＣ与本地分流　ＭＥＣ可以降低网络的回传，使得业务可以得到快速的响应，提　升用户的服务体验。而ＭＥｃ一项突出的优势在于将数据节流在了接　入网，实现了服务的本地业化，而不需要将数据流上传到核心网进　行处理。打个比方，ＭＥＣ可以轻松地搭建一个基于蜂窝的局域网，　使得在局域网里的用户享受到了高速快捷的数据服务。　为了实现这种本地分流的功能，ＭＥＣ平台需要具备ＤＮＳ查询以　及ＩＰ地址重定位的能力进而对数据实现分流。当终端发出业务请求　的时候，ＭＥＣＪＪ￣务器会首先接收到其ＵＲＬ访问地址，如果该资源在　本地可以获取到，会触发ＭＥＣ平台进行域名查询，重新定位服务器　的ＩＰ地址，并将对应ＩＰ地址反馈给用户。ＭＥＣ平台将需要查询的本　地ＩＰ地址与其本地域名对应起来，如果是制定本地子网的报文，则　转发给本地网络，否则直接透传给核心网ｌ４】。同时，ＭＥＣ平台将收　到的本地网络报文返回给终端用户。ＭＥＣ在生产生活中有广泛的应　用，例如在商场或者景区，可以通过ＭＥＣＪ］￣务器向用户手机终端推　送免费的商家促销信息，或者商品的高质量音视频介绍。同时在企　业办公大楼可以将的视频监控通过本地分流技术直接上传给部署在　本地的视频监控中心通过ＭＥＣ平台对视频监控进行分析，在提升视　频监控部署便利性的同时降低了无线网络回传带宽的消耗。　３　ＭＥＣ部署方式　ＭＥＣ可以有多种部署方式，ＭＥＣ的功能也可以集成在移动通　信网络的各个网元之中，本文重点考虑在无线接入网侧和核心网边　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＷＯＲＬＤ·探索与观察　缘两种部署方式。　边缘计算可以为移动通信提供新的解决方案，实现一个智能，安全，　有高带宽，低时延的网络平台，它的应用会为解决网络的拥塞，延迟　等问题带来贡献。本文重点研究了移动通信与移动边缘计算的结合，　首先从移动通信的发展开始，探究了未来移动通信的发展方向，其次　指出了移动边缘计算的优势与未来的发展前景，体现了移动边缘计算　技术的价值。然后，本文提出了移动边缘计算与车联网的结合，将移　动边缘计算低时延的优势体现在了车联网的自动驾驶和交通信息实时　分享等上面。除此之外，本文还研究了移动边缘计算在本地业务分流　如果移动边缘服务器部署在无线接入网，其可以放置在基站　的后面，供多个基站共享，每个基站的数据流量都在移动边缘服务　器进行汇总。然后再由移动边缘服务器与核心网的相关网管进行连　接，这种架构方案的优势在于更方便地通过监听、解析接口的信令　来获取基站侧无线相关信息，但计费和合法监听等安全问题需要进　一步解决　ｌ。除了这种方式，还可以将别是将移动边缘服务器部署　在基站或者与基站进行集成，这种部署使得移动边缘服务器与用户　的距离更近，是最快速的移动边缘服务器部署方式，但是这样为每　个基站部署一个服务器会使得投入成本增高，运行效率降低。　如果移动边缘服务器部署在核心网边缘，可以与数据包网关部署　在一起，这样可以使得数据包网关的工作效率显著提高，并且引入智　能处理能力。该部署方式不存在计费、安全等问题，因为相应的操作　上的优势，实现了业务处理的本地化。最后，本文研究了移动边缘计　算的网络架构，体现了不同网络架构下各自的特点与优势。　参考文献　［１】周炯柴，等．通信原理（第３版）【Ｍ】．北京邮电大学出版社，２００８．　【２】戴晶，陈丹，范斌．移动边缘计算促进５Ｇ发展的分析Ⅲ．邮电设　计技术，２０１６．　可以交给网关处理，但是可以有两种思路来实现。第一种就是不改变　原有网络的架构，移动边缘计算服务器作为的网元出现，对数据　流进行处理。第二种是改变现有网络架构，对网元功能进行解构和重　组，移动边缘计算服务器和网关中关于数据部分的模块进行重组，网　管中关于控制的模块单独分离出来形成新的网元，进行计费、监听、　鉴权等功能。这样的话需要定义新的接口，实现不同网元之间的信息　［３】李佐昭，刘金旭．移动边缘计算在车联网中的应用ＵＪ．现代电信　科技，２０１７．　［４】张建敏，谢伟良，杨峰义，武洲云，谢亮．移动边缘计算技术及其　本地分流方案【Ｍ】．电信科学，２０１６．　沟通，增加了网络结构的复杂度，对现有网络架构不兼容　］。　［５】李福昌，李一黏，唐雄燕，张忠皓．ＭＥＣ关键解决方案与应用思　考　邮电设计技术，２０１６．　４总结　作者简介：　未来是移动数据爆炸的时代，￣２０２０年全世界移动网络接入端的　数量将跨越￣ｌＪ２００亿台左右，这对移动通信提出了严峻的考验。移动　张晋祚，男，陕西西安人，现就读于西安中学，研究方向：移　动通信。　（上接第６１页）　不存在绝缘问题，成本低，但是由于天气、地域问题难以实现全年　不间断供电，其次无法保证电池组输出最大功率。　生电动势取能。只需将互感器卡接在高压线路端即可以实现取能，　再通过整流及ＤＣ／ＤＣ变换最终实现对在线设备供电。这种方式是目　前最有效也是研究最为广泛的一种供电方式，然而这种方法也有缺　点一方面当线路电流较小时，电流互感器无法获得足够能量，装置　（２）激光供电　早在１９９２年ＡＢＢ公司就研制出一款有源光纤电流传感器，该传感　器可以有效的避免高低压侧的绝缘问题，为激光供电系统的发展奠定　基础。激光发生装置安装于低压侧，光纤将激光传递至高压侧得光能　接收装置，再传递至转换装置中，最后通过蓄电池对监测装置进行供　无法正常工作，另一方面当出现过电流冲击时会损坏低压侧设备。　３结论　上述供电方式都要面对一个问题就是无法从高压端获得能量直　接对低压端的杆塔设备供电，例如摄像头，最主要的原因是传输距　离短无法满足绝缘要求。为了克服上述缺点，提高的供电距离和可　靠性采用磁耦合谐振式无线电能传输技术成为目前学术界的研究热　点，也是未来高压输电线路在线监测设备供电技术的发展方向。　参考文献　电。激光供电系统的优点是无需考虑高压侧的绝缘问题，系统稳定，　但缺点包括激光转换装置结构复杂，光纤易脆化，光电转换材料效率　低，整套装置成本高等，这些问题使得该技术发展步伐缓慢。　（３）超声波或微波供电　该装置的工作原理是在源端获取初始能量，主要是电能，通过　电声转化模块将电能转化为高频声能或者微波能，用共振频率相同　的谐振天线作为发射和接受单元，最后接受单元通过高频整流与稳　压单元输出稳定直流，为检测装置供电。这种供电方式最大的问题　是效率低下，其次容易受到现场电磁环境的干扰。因此这种供电方　式还有待进一步发展。　（４）电容分压式取能　［１］Ｙ－维．高压输电线路在线监测设备无线供能关键技术研究及　系统优化设计［Ｄ】．东南大学，２０１７．　【２】朱成喜，韩小新，于冬梅，邢绍邦，电力线路监测装置太阳能光伏　供电系统研究Ｕ】ｌ机电信息，２０１３（３６）：１３２—１３４．　该种取能方式的优点是取能稳定但是缺点也很大，取能单元和　整流单元之间的过电压保护以及电气隔离，其次电容板的电容值受　到周围环境的影响较大，取能功率有限，因此该种方法应用较少。　（５）电流互感器实时取能　输电线路周围的交变电磁场可以为取能提供另外一个方法一感　作者简介：　韩文（１９８５一），男，大学本科，助理工程师，主要从事输电　线路设计工作。　电子世界　·６３·