5G 多接取邊緣運算(MEC)平台

以技嘉伺服器為基礎的MEC(邊緣運算)平台,以有效的方式支援新一代5G應用,例如應用5G網路的eMBB特性支援內容串流、應用URLLC特性佈署於自動駕駛場域或mMTC特性去構建智慧城市裡的萬物聯網。
Introduction
為了滿足5G的低延遲和服務品質(QoS)並兼顧升級基礎架構的成本考量,電信公司或企業專網可以透過部署 MEC(邊緣運算)架構,搭配網路功能虛擬化(NFV),透過實現虛擬化核網(vEPC),取代專有硬體設備。技嘉伺服器為實現MEC解決方案,提供了適合的硬體基礎。
邊緣的網路和雲端虛擬化
MEC伺服器平台結合了網路功能虛擬化(NFV)將行動數據回傳的頻寬需求降至最低,提供超低延遲的邊緣雲端平台。採用技嘉伺服器的MEC平台來代替專有的軟硬體,是降低建置基礎設施成本的理想方法,讓電信公司能夠成功地將4G網路轉換成支援5G網路。
自動駕駛
自動駕駛車若要做出轉彎、剎車等決策,須能整合車輛感應器數據及來自雲端的其他交通狀況,迅速且即時地處理並回傳至車載系統中。由於資料回傳到雲端進行運算需耗費較長時間,因此利用邊緣運算(MEC)能滿足及時運算和數據回傳的需求。
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行動AR/VR
AR和VR需要強大的圖形處理能力。以前這些功能是仰賴於本地端的GPU運算;5G和MEC邊緣運算能滿足使用者以輕巧的行動耳機或裝置,即可享受高解析和低延遲的AR / VR體驗。
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大規模物聯網網絡
5G大頻寬和低延遲將滿足mMTC(巨量多機器型態通訊)IoT網路需求。但是,若要將這些數據回傳到雲端進行運算,這些大量數據將造成網路回傳流量的龐大壓力。透過MEC邊緣運算和傳輸數據可解決回傳問題。
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實現5G的挑戰
新一代行動通訊技術5G提供許多新的服務特性,例如:增強型移動寬頻 (eMBB)、超可靠低延遲通信(URLLC)和巨量多機器型態通訊(mMTC)。30 – 300GHz間的無線電頻譜的新頻段已經開放,提供5G網路速度、延遲性、可連接的設備數量、服務品質和其他條件的新標準。
4G LTE vs. 5G 和 eMBB
然而,5G要落地不僅需要將使用者設備(UE)、5G數據機和前端無線電接入網(RAN)進行簡單升級而已。為了滿足5G速度、點到點延遲和服務品質,網路營運商需要將整個前端到後端的設備升級。要提供高複雜技術的5G服務,頻譜成本和網路基礎架構的升級成本都非常高昂。5G基地台部署數量將是過去的4倍,基礎設備投資金額成本將比4G時期高出10至20倍。
技嘉MEC伺服器平台解決方案
suitable to Reduce Expenses, Money Saving, Reduces Cost
減少基礎設備的資本支出和營運成本
suitable to Quality, Accuracy
更好的服務品質
suitable to Reliability, Consistency
高可靠性
suitable to User Friendly, Ease of Use& Lower maintenance requirement
網路可維護性
suitable to Flexibility, Scalability, production capacity
高擴展性
MEC網路拓撲
減少基礎設備的資本支出和營運成本
通用的伺服器設備市場規模遠大於電信設備專用的市場規模。因此,初期的購買成本較低,性價比較高。MEC平台可幫助減少建立5G網路的資本支出(CAPEX),使其更符合市場期待。

使用MEC網路架構,可降低基地台與核心網路之間的資料傳輸,進而節省運營成本。

更好的服務品質
MEC 伺服器具有虛擬化核心網路(vEPC)功能,使用者在高速移動時,設備(UE)訊號可於基地台之間切換,而無需事事返回實體核網。在邊緣端切換完成後,必要的訊息才會回傳到核網。即使用戶高速移動時,也能確保5G網路的服務質量。

高可靠性
MEC伺服器在基礎架構層級上是利用網路功能虛擬化提供備援機制,無需依賴硬體模組。雲端虛擬化,確保虛擬網路功能不會受到實體伺服器或網路連接錯誤而造成服務中斷的影響。例如,移動性管理引擎(MME)虛擬伺服器可以同時執行多個備份,透過提供 N+1的備份。如果虛擬主機發生故障,備用虛擬機可以在一秒內接管,使用者不會感到服務發生暫時中斷。

網路可維護性
5G特性mMTC應用在無線物聯網,從系統規模和可擴展性來看,這對核心網路造成沉重負擔。MEC平台可以透過策略和計費規則功能(PCRF)制定網路實體QoS策略。軟體定義網路(SDN)控制器會將此策略轉換為規則集,該規則集將發佈到對流量進行分組的交換器架構中,並使用虛擬區域網路(VLAN)進行管理運作。

高擴展性
虛擬化技術使MEC伺服器可以根據需求彈性且有效地利用整體資源。並且除了可在NFVI提供上述的備援保護之外,還可以動態管理虛擬資源和虛擬網路功能(VNF),包括新增和移除虛擬機器(VM),以確保每個虛擬核心網路(vEPC)都能保持最佳配置與運作。
MEC的核心價值
MEC平台支援具有各種垂直服務的高密度5G RAN的多元配置,作為從RAN到核心網路的入口點,並執行自我組織網路(SON)功能,將本地流量分流到核心網路,能縮短點到點的延遲,並與RAN和軟體定義網路(SDN)/NFC 核心網路,偕同執行QoS管理與虛擬化的RAN功能。

透過快速部署虛擬化/雲端運算,使用MEC平台可以大大縮短核心網路的網路實體設定/配置時間。還可以依據其他需求輕鬆擴充虛擬設備,進行遠端和動態更新,大幅降低系統維護的負擔。此外,雲端運算的負載平衡功能進一步提升了QoS。除了虛擬機的移轉和重建能力外,熱備援功能(除了虛擬主機外,也提供備援機制)確保網路高可靠性。
5G E2E (點到點) 系統架構
MEC平台功能
1. 以虛擬機器監視器和基礎容器為基礎的組成網路虛擬化(NFV)功能MEC平台可以同時支援OpenStack NFV(OPNFV)和Kubernetes NFV基礎架構解決方案,為虛擬機器和容器應用程式服務提供統一的管理界面,更易於快速部署應用端服務。

2. 服務/流量卸載
作為系統架構演進(SAE)閘道,MEC提供動態路徑判斷,並支援以下使用情境:
・指定無線存取點名稱(APN)的流量卸載功能
・使用者啟用MEC數據資料包將直接傳送到NFV平台。
・使用者未啟用MEC服務,數據資料包將直接傳送到數據封包網路閘道(P-GW),並通過營運商的核心網路連接到Internet。

3. 重新導向的無斷線服務
重新導向的無斷線服務可以與各種雲端平台(例如:AWS,Google Cloud等)共同運作,以滿足5G應用程式服務的低延遲要求。應用程式服務可以在MEC平台上即時運行,使用者應用程式可以連接到MEC平台的應用程式服務,無需做任何修改。
iMEC 平台特色
4. 啟動即時服務
MEC 是以有限的系統資源所架構的分散式雲端平台,非傳統的雲端資料中心。因此,為了能更有效地運用這些有限的資源,MEC具有啟動即時服務的功能,應用程式服務可以在需要時動態啟動,不需使用時就關閉,減少了資源閒置。容器化的應用程式服務可以在1秒內動態啟動。
iMEC 架構
GIGABYTE 伺服器作為 MEC 平台的硬體基礎
技嘉提供一系列伺服器解決方案,非常適用MEC平台。從輕量型邊緣伺服器平台(例如:可以部署在基地台上的H242系列)及G291系列(G291-280 / G291-Z20),或是具有GPU加速功能,可滿足AR / VR或行動遊戲應用程式的邊緣運算需求 (G591-HS0)。
1/4
MEC Edge Server
H242-Z10 (rev. 100)
Short depth chassis for far edge deployments such as a base station tower
2/4
MEC + VR Stitching & Processing Server
G591-HS0 (rev. 100)
Up to 32 x GPU cards to deploy as a combined MEC / VR stitching & processing server to deploy at stadiums for live video / VR streaming that can be routed locally
3/4
MEC Edge AI Server
G242-Z10 (rev. 100)
Up to 4 x GPU cards for an AI inferencing + MEC server platform at the aggregated edge
4/4
MEC Edge Server
E251-U70 (rev. 100)
Short depth chassis for far edge deployments such as a base station tower
Related Technologies
第五代行動通訊技術
第五代行動通訊技術是什麼? 5G 是「第五代行動通訊技術」的縮寫,為下一代行動網路的名稱。 1G網路帶給我們第一支手機,2G網路開始能發簡訊,3G網路啟用行動互聯網。目前正在使用的 4G,自 2009 年以來開始部署全球。4G LTE(長期演進的結果)是 4G 的最新版本,允許下載速率高達約 200Mbps。然而,4G 網路的功能已無法滿足現今使用者,他們希望的手機和其他設備能容納更多的數據和有更快的速度。因此,研發出具有更快速和傳輸量的新型網路是我們努力的方向。 「5G」技術僅是一個對下一代行動網路的指標,如延遲、網路連接密度、和數據傳輸速率。一旦達到這些標準,5G 應該能夠處理比當今網路多 1000 倍的流量,並且比 4G LTE 快 10 倍。無線電頻譜頻段(介於30 – 300GHz之間)將開放使用,因5G網路技術由無線電頻率「毫米波」組成, 但毫米波容易被建築物阻擋,又容易被大氣中的氣體,植物和雨水吸收,毫米波對傳輸可達範圍有所限制, 需要安裝成千上萬個小型基地台(蜂巢式網路)進行傳輸。另外,為降低5G的延遲,多接取邊緣運算技術(MEC)也隨之興起。
虛擬化核網
虛擬化核網是什麼? 虛擬化核網(vEPC)是用於移動網路語音和數據處理與交換的框架,透由網絡功能虛擬化(NFV),虛擬化了核網(EPC)的功能。虛擬化核網框架已用於4G LTE移動網路,也將成為5G網絡架構的關鍵。 1G移動網絡僅使用語音功能。 2G和3G網絡能處理和交換語音和數據,使網絡管理複雜化,使用者功能受到限制。4G 引入了 EPC,將語音和數據在同一IP服務架構上,為移動用戶提供“隨時隨地”的網路連結,並簡化了電信公司的管理。 然而,目前廣為實施的 EPC 需要昂貴的專有硬體和軟體基礎結構, 因此將 EPC 的功能虛擬化後,它即可在低成本的商用現成品(COTS) 伺服器上運行。
多接取邊緣運算架構
多接取邊緣運算架構是什麼? 多接取邊緣運算架構(Multi-access Edge Computing)或稱行動邊緣運算(Mobile Edge Computing),是一種新型態的網路服務架構,在行動網路的邊緣,提供雲端運算能力和 IT 服務環境。MEC 技術旨在直接由基地台取得數據資料,減少核心網路的負擔,在本地端進行高解析度的影像處理和數據發送,不需等待遠端伺服器回應,因而降低延遲,能夠靈活、快速地提供新的應用與服務,讓使用者獲得較好的體驗。
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