邊緣計(jì)算光網(wǎng)絡(luò)

邊緣計(jì)算光網(wǎng)絡(luò)目錄\h第1章邊緣計(jì)算概述\h1.1邊緣計(jì)算定義\h1.2相關(guān)概念\h1.2.1云計(jì)算\h1.2.2移動(dòng)云計(jì)算\h1.2.3霧計(jì)算\h1.2.4多接入邊緣計(jì)算\h1.3邊緣計(jì)算參考架構(gòu)\h1.3.1模型驅(qū)動(dòng)的參考架構(gòu)\h1.3.2功能視圖\h1.4邊緣計(jì)算使能技術(shù)\h1.4.1網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化\h1.4.2軟件定義網(wǎng)絡(luò)\h1.4.3人工智能\h1.5邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展\h1.5.1邊緣計(jì)算相關(guān)白皮書(shū)\h1.5.23GPP相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展\h1.5.3ETSI相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展\h1.6本章小結(jié)\h參考文獻(xiàn)\h第2章基于邊緣計(jì)算的5G光傳送網(wǎng)\h2.15GC-RAN\h2.1.15GC-RAN基帶功能分割\h2.1.2異構(gòu)資源控制模型\h2.2支持邊緣計(jì)算的5G網(wǎng)絡(luò)切片\h2.2.1典型切片類(lèi)型\h2.2.2網(wǎng)絡(luò)切片面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)\h2.3旁路攻擊感知的資源分配策略\h2.3.1問(wèn)題描述\h2.3.2旁路攻擊感知的資源分配算法\h2.3.3仿真設(shè)置\h2.3.4結(jié)果分析\h2.4基于數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)的URLLC切片\h2.4.1問(wèn)題描述\h2.4.2PDS-WI算法及PDS-LI算法說(shuō)明\h2.4.3仿真設(shè)置\h2.4.4結(jié)果分析\h2.5本章小結(jié)\h參考文獻(xiàn)\h第3章基于邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)\h3.1數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述\h3.1.1面向光電混合組網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)階段\h3.1.2基于波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)階段\h3.1.3基于彈性光網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)階段\h3.2支持邊緣計(jì)算的數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)中虛擬機(jī)部署和負(fù)載分配策略\h3.2.1虛擬機(jī)部署和負(fù)載分配策略概述及存在的問(wèn)題\h3.2.2邊緣計(jì)算數(shù)據(jù)中心光網(wǎng)絡(luò)虛擬機(jī)部署算法\h3.2.3仿真參數(shù)的設(shè)置\h3.2.4仿真結(jié)果分析\h3.3邊緣計(jì)算城域光網(wǎng)絡(luò)中的自適應(yīng)DNN模型分割和部署研究\h3.3.1邊緣計(jì)算中模型分割概述\h3.3.2自適應(yīng)的模型分割和部署算法\h3.3.3仿真和結(jié)果分析\h3.4本章小結(jié)\h參考文獻(xiàn)\h第4章基于邊緣計(jì)算的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)\h4.1無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述\h4.1.1EPON\h4.1.2G-PON\h4.1.3XG-PON\h4.1.4WDM-PON\h4.1.5TWDM-PON\h4.2基于業(yè)務(wù)編排的低時(shí)延業(yè)務(wù)提供\h4.2.1問(wèn)題描述\h4.2.2帶寬驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)編排與業(yè)務(wù)感知的帶寬分配算法\h4.2.3仿真設(shè)置與結(jié)果分析\h4.3基于邊緣協(xié)同的DDoS攻擊緩解策略\h4.3.1問(wèn)題描述\h4.3.2邊緣協(xié)調(diào)的流量調(diào)度算法\h4.3.3仿真設(shè)置與結(jié)果分析\h4.4霧計(jì)算使能的低時(shí)延服務(wù)遷移\h4.4.1QoS感知的服務(wù)遷移策略\h4.4.2分布式霧計(jì)算資源管理\h4.5本章小結(jié)\h參考文獻(xiàn)\h第5章基于邊緣計(jì)算的自優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)\h5.1概述\h5.2自優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)\h5.2.1軟件定義光網(wǎng)絡(luò)\h5.2.2自優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)控制架構(gòu)\h5.2.3控制層AI工作流程\h5.3基于邊緣計(jì)算的板載AI\h5.3.1板載AI實(shí)現(xiàn)方案\h5.3.2控制層AI和板載AI協(xié)同優(yōu)化\h5.4基于邊緣計(jì)算的SOON實(shí)驗(yàn)平臺(tái)\h5.4.1控制層AI與板載AI協(xié)作性能評(píng)估\h5.4.2告警預(yù)測(cè)演示\h5.5本章小結(jié)\h第1章邊緣計(jì)算概述\h1.1邊緣計(jì)算定義云計(jì)算的快速發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)造了新的商機(jī)，隨著越來(lái)越多的云計(jì)算應(yīng)用的產(chǎn)生，其中大部分低時(shí)延、高帶寬的業(yè)務(wù)使得傳統(tǒng)的云計(jì)算架構(gòu)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)云計(jì)算架構(gòu)由少數(shù)幾個(gè)大型數(shù)據(jù)中心組成，通過(guò)長(zhǎng)距離的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，大量的數(shù)據(jù)通過(guò)廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）從用戶側(cè)傳到云端，帶來(lái)難以接受的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成本和傳輸時(shí)延。由于云計(jì)算自身的缺點(diǎn)，實(shí)時(shí)游戲、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和實(shí)時(shí)流媒體等應(yīng)用程序?qū)r(shí)延太敏感，因此無(wú)法部署到云上。由于云數(shù)據(jù)中心位于核心網(wǎng)絡(luò)附近，當(dāng)數(shù)據(jù)通過(guò)多個(gè)網(wǎng)關(guān)從終端設(shè)備傳輸?shù)皆茢?shù)據(jù)中心時(shí)，這些應(yīng)用程序和服務(wù)將遭受不可接受的往返時(shí)延。除此之外，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中還存在一些亟待解決的問(wèn)題，如可移植性支持、地理分布和位置感知等。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，引入邊緣計(jì)算作為云計(jì)算的補(bǔ)充范例，其中數(shù)據(jù)、計(jì)算/存儲(chǔ)容量和應(yīng)用程序分布在網(wǎng)絡(luò)邊緣。邊緣計(jì)算位于離用戶更近的位置，在用戶和云之間提供了一個(gè)中間錨點(diǎn)，從而將云計(jì)算能力擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)邊緣。作為一種增強(qiáng)和擴(kuò)展云計(jì)算能力的概念，邊緣計(jì)算旨在通過(guò)將IT基礎(chǔ)設(shè)施以微型數(shù)據(jù)中心的形式放置在網(wǎng)絡(luò)邊緣，向用戶提供基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)，這樣計(jì)算就發(fā)生在數(shù)據(jù)源附近。隨著在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量急劇增加，在邊緣側(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理將會(huì)更為高效[1]。這里，我們將“邊緣”定義為數(shù)據(jù)源和云數(shù)據(jù)中心之間路徑上的任何計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源。例如，智能手機(jī)是實(shí)體物與云的邊緣，智能家居網(wǎng)關(guān)是家居物與云的邊緣，微數(shù)據(jù)中心是移動(dòng)設(shè)備與云的邊緣。邊緣計(jì)算的基本原理是計(jì)算應(yīng)該發(fā)生在接近數(shù)據(jù)源的地方。邊緣數(shù)據(jù)中心通常以分布式的方式進(jìn)行部署，以便它們能夠?yàn)榇蠖鄶?shù)終端用戶提供就近的存儲(chǔ)和處理能力。網(wǎng)絡(luò)邊緣是一個(gè)地理分布的概念，此外，邊緣數(shù)據(jù)中心還可以與集中式云數(shù)據(jù)中心協(xié)作進(jìn)行服務(wù)編排，這種去中心化和協(xié)作預(yù)期將對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用帶來(lái)重大的變革。分布式的邊緣數(shù)據(jù)中心同時(shí)最小化了帶寬資源和服務(wù)器資源的占用，從而降低了設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)的成本。隨著大多數(shù)家庭和辦公室都配備了智能攝像頭、打印機(jī)、恒溫器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，到2025年，預(yù)計(jì)全球?qū)惭b超過(guò)750億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。為了支持這些設(shè)備，大量的計(jì)算將不得不移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)邊緣。將計(jì)算下放到網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，帶來(lái)的另一個(gè)好處就是減少時(shí)延[2]。每當(dāng)設(shè)備需要與某處的遠(yuǎn)程服務(wù)器通信時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生時(shí)延。例如，一條消息從設(shè)備產(chǎn)生并送往某個(gè)地方的服務(wù)器，并在該服務(wù)器上進(jìn)行處理，然后將處理結(jié)果再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從該服務(wù)器發(fā)回設(shè)備端。如果這個(gè)過(guò)程下放到網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行，由網(wǎng)絡(luò)中的邊緣設(shè)備完成消息的傳遞與數(shù)據(jù)的處理，那么明顯的時(shí)延就減少了。利用與終端用戶和訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的近距離優(yōu)勢(shì)，邊緣數(shù)據(jù)中心可以提供低時(shí)延和上下文感知的服務(wù)，并進(jìn)一步提高用戶的體驗(yàn)質(zhì)量。此外，邊緣計(jì)算可以提供傳統(tǒng)云計(jì)算無(wú)法提供的新功能，多個(gè)接入設(shè)備的信息可以在網(wǎng)絡(luò)邊緣進(jìn)行分析和處理，這使得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析成為可能。圖1-1展示了邊緣計(jì)算的范式。在邊緣計(jì)算范式中，“物”不僅是數(shù)據(jù)消費(fèi)者，還充當(dāng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)者。在網(wǎng)絡(luò)的邊緣可以執(zhí)行計(jì)算卸載，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、緩存和處理，以及將請(qǐng)求和交付服務(wù)從云分發(fā)到用戶。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的這些工作，需要對(duì)邊緣本身進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，以有效滿足服務(wù)的需求，例如可靠性和隱私保護(hù)等。圖1-1邊緣計(jì)算的范式相比于傳統(tǒng)集中式云計(jì)算服務(wù)，邊緣計(jì)算具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。（1）分布式和低時(shí)延計(jì)算在傳統(tǒng)的集中式云計(jì)算服務(wù)框架下，接入云端服務(wù)的時(shí)延通常難以得到保障，而且較長(zhǎng)的時(shí)延對(duì)于時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)是不可接受的，例如自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。邊緣計(jì)算為這一類(lèi)時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)提供了新的解決方案。在邊緣計(jì)算中，計(jì)算和存儲(chǔ)資源由分布式“邊緣數(shù)據(jù)中心”提供。有了邊緣數(shù)據(jù)中心，一些應(yīng)用程序的流量可以在網(wǎng)絡(luò)邊緣提供服務(wù)，從而避免向集中式云數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)距離往返傳輸。因此，邊緣數(shù)據(jù)中心可以減少對(duì)云的通信量，降低網(wǎng)絡(luò)連通性的傳輸時(shí)延，以及避免向云數(shù)據(jù)中心傳輸大量數(shù)據(jù)帶來(lái)的存儲(chǔ)資源的消耗。此外，在接近數(shù)據(jù)源的邊緣數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理和計(jì)算，還可以避免連接和節(jié)點(diǎn)處于擁塞和中斷的狀態(tài)，因此邊緣計(jì)算可以提供更高的服務(wù)質(zhì)量和可靠性。（2）網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)的安全性邊緣計(jì)算以分布式進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在網(wǎng)絡(luò)安全方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。如果將所有數(shù)據(jù)都從設(shè)備側(cè)傳輸?shù)皆品?wù)器，這一操作過(guò)程和數(shù)據(jù)極易受到攻擊，一次DDoS（DistributedDenialofService）攻擊足以擾亂整個(gè)業(yè)務(wù)。邊緣計(jì)算在不同的邊緣數(shù)據(jù)中心和設(shè)備直接分配數(shù)據(jù)處理工作，這種分布式處理的方式提高了DDoS對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行攻擊的難度，也增加了受攻擊的總面積，對(duì)其中某一個(gè)邊緣數(shù)據(jù)中心的攻擊不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的癱瘓。如果數(shù)據(jù)是在本地存儲(chǔ)和處理，將會(huì)更方便團(tuán)隊(duì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)，保證數(shù)據(jù)的隱私和安全。（3）部署成本邊緣計(jì)算在部署和應(yīng)用上具有較低的成本。擴(kuò)展傳統(tǒng)云數(shù)據(jù)中心的成本非常昂貴，需要為基礎(chǔ)架構(gòu)購(gòu)買(mǎi)新的設(shè)備并且提供額外的空間。但是，在邊緣計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，可以通過(guò)增加具有足夠計(jì)算能力的設(shè)備來(lái)擴(kuò)展邊緣網(wǎng)絡(luò)，降低了擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的成本和條件。同時(shí)，傳統(tǒng)集中式的云數(shù)據(jù)中心由于業(yè)務(wù)量大，數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷地工作帶來(lái)更高的能耗及成本，通過(guò)采用分布式的邊緣數(shù)據(jù)中心，可以很大程度上減少處理數(shù)據(jù)帶來(lái)的能量消耗。\h1.2相關(guān)概念\h1.2.1云計(jì)算云計(jì)算最早于1996年作為一種基于網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算范式引入。然而，“云計(jì)算”在現(xiàn)代語(yǔ)境中的首次使用是在2006年，它被用來(lái)描述人們通過(guò)Web而不是本地訪問(wèn)軟件、計(jì)算能力和文件的新范式[3]。換句話說(shuō)，它依靠可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)的高容量數(shù)據(jù)中心，以按需方式提供存儲(chǔ)和處理能力，這種設(shè)置允許用戶在任何可以連接互聯(lián)網(wǎng)的地方訪問(wèn)他們的數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序。從那時(shí)起，云計(jì)算作為一種流行的計(jì)算范式被廣泛采用。云計(jì)算指的是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)作為服務(wù)交付的應(yīng)用程序，以及提供這些服務(wù)的數(shù)據(jù)中心中的硬件和系統(tǒng)軟件。這些服務(wù)長(zhǎng)期以來(lái)一直被稱為軟件即服務(wù)，一些提供商使用平臺(tái)即服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)來(lái)描述他們的產(chǎn)品。云計(jì)算中的應(yīng)用不直接訪問(wèn)所需資源，而是通過(guò)類(lèi)似服務(wù)的方式來(lái)訪問(wèn)。因此，云計(jì)算討論的不是用于存儲(chǔ)的特定硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和用于計(jì)算的特定CPU，而是提供這些資源的服務(wù)。這種服務(wù)將任何資源請(qǐng)求映射到其物理基礎(chǔ)設(shè)施。通常，這類(lèi)服務(wù)可以訪問(wèn)大量的物理資源，并且可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配資源。云計(jì)算實(shí)際上是利用虛擬化技術(shù)，將計(jì)算機(jī)資源轉(zhuǎn)化為虛擬機(jī)（VirtualMachine，VM）。這些虛擬機(jī)通常位于數(shù)據(jù)中心的物理服務(wù)器上。由于虛擬化技術(shù)削弱了對(duì)物理機(jī)器的直接硬件關(guān)系的依賴，當(dāng)硬件發(fā)生故障時(shí)，軟件系統(tǒng)可以自動(dòng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)可用硬件上。一個(gè)典型的云計(jì)算場(chǎng)景如圖1-2所示，具有自動(dòng)配置功能、高級(jí)虛擬化技術(shù)以及托管在物理服務(wù)器上的直接向用戶提供云應(yīng)用服務(wù)的虛擬機(jī)。圖1-2典型的云計(jì)算場(chǎng)景在數(shù)據(jù)中心中的軟硬件統(tǒng)稱為云，市場(chǎng)上有4種云計(jì)算模型：公共云、私有云、混合云和社區(qū)云。從技術(shù)方面來(lái)看，實(shí)現(xiàn)這4種類(lèi)型的云計(jì)算沒(méi)有太大區(qū)別。但是，它們的客戶、規(guī)模和安全級(jí)別是不同的。當(dāng)云以一種付費(fèi)的方式提供給公眾時(shí)，我們稱之為公共云，出售的服務(wù)稱為效用計(jì)算。公共云通過(guò)公共互聯(lián)網(wǎng)提供計(jì)算服務(wù)，其用戶多為個(gè)人或小型企業(yè)。需要更高計(jì)算能力的企業(yè)通常構(gòu)建自己的私有云?；旌显剖枪苍坪退接性频幕旌象w。類(lèi)似地，社區(qū)云介于公共云和私有云之間，因?yàn)橐恍┙M織為自己設(shè)置了一個(gè)單獨(dú)的私有云，所以稱為社區(qū)云。\h1.2.2移動(dòng)云計(jì)算移動(dòng)云計(jì)算（MobileCloudComputing，MCC）作為云計(jì)算在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)展而出現(xiàn)。MCC的目標(biāo)是將移動(dòng)設(shè)備的處理任務(wù)和存儲(chǔ)任務(wù)轉(zhuǎn)移給計(jì)算設(shè)備。自2009年以來(lái)，它已成為行業(yè)流行語(yǔ)之一，并成為IT界重要的討論話題。MCC融合了移動(dòng)計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)[4]。在MCC中，有4種基于云的資源：遠(yuǎn)程固定云、近端固定計(jì)算實(shí)體、近端移動(dòng)計(jì)算實(shí)體和以上3種模型的組合實(shí)體。移動(dòng)云計(jì)算利用云計(jì)算向移動(dòng)設(shè)備交付應(yīng)用。這些移動(dòng)應(yīng)用可以通過(guò)快速、靈活的開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行遠(yuǎn)程部署。在移動(dòng)云計(jì)算的場(chǎng)景下，云應(yīng)用可以通過(guò)云服務(wù)快速構(gòu)建或修改，這些應(yīng)用可以交付到具備不同操作系統(tǒng)、計(jì)算任務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的不同設(shè)備上。因此，用戶可以訪問(wèn)在其他情況下不受支持的應(yīng)用。作為對(duì)云計(jì)算的繼承和發(fā)展，移動(dòng)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的資源不是在傳統(tǒng)的本地計(jì)算機(jī)或服務(wù)器中，而是在一組眾多的分布式計(jì)算機(jī)中進(jìn)行虛擬化和分配，并提供給終端移動(dòng)設(shè)備，如圖1-3所示。圖1-3移動(dòng)云計(jì)算MCC是一個(gè)特定于網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的名稱，是一個(gè)具有明顯異構(gòu)性的概念，這里的移動(dòng)云可以是通用的遠(yuǎn)程云、由終端用戶設(shè)備組成的云或小型簡(jiǎn)單云設(shè)備。MCC的獨(dú)特之處在于它是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算范式，因此許多移動(dòng)通信問(wèn)題都是在它的背景下討論的。移動(dòng)云計(jì)算可以簡(jiǎn)單地分為云計(jì)算和移動(dòng)計(jì)算。移動(dòng)設(shè)備可以是筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)等，通過(guò)無(wú)線的方式與熱點(diǎn)或基站連接。隨著計(jì)算和主要數(shù)據(jù)處理階段向“云”遷移，一些低成本的移動(dòng)設(shè)備，甚至是非智能手機(jī)也可以通過(guò)跨平臺(tái)的中間件實(shí)現(xiàn)移動(dòng)云計(jì)算。雖然移動(dòng)云計(jì)算中的客戶端從臺(tái)式機(jī)或固定機(jī)器轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)設(shè)備，但其主要概念仍然是云計(jì)算。移動(dòng)用戶通過(guò)Web瀏覽器或桌面應(yīng)用程序向云發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求，然后由云的管理組件分配資源。此外，MCC繼承了云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，云計(jì)算不僅可以增強(qiáng)移動(dòng)設(shè)備的處理和存儲(chǔ)能力，還可以改善數(shù)據(jù)的安全性、普遍性、可訪問(wèn)性和用戶界面。但是，它也會(huì)帶來(lái)許多挑戰(zhàn)和問(wèn)題。簡(jiǎn)而言之，這些挑戰(zhàn)和問(wèn)題的核心就是如何無(wú)縫地結(jié)合這兩種技術(shù)。一方面，確保移動(dòng)設(shè)備充分利用云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，改進(jìn)和擴(kuò)展其功能；另一方面，克服移動(dòng)設(shè)備資源和計(jì)算能力有限的缺點(diǎn)，像傳統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)和服務(wù)器一樣高效訪問(wèn)云計(jì)算。\h1.2.3霧計(jì)算霧計(jì)算在2012年首次被提出，其想法是將云計(jì)算服務(wù)擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)邊緣。霧計(jì)算是云計(jì)算的一種擴(kuò)展，以滿足物聯(lián)網(wǎng)中新興應(yīng)用的需求[5]。霧計(jì)算有一個(gè)全面的定義，“霧計(jì)算是一個(gè)場(chǎng)景，其中大量的異構(gòu)（無(wú)線的，有時(shí)是自治的），無(wú)處不在和分散的設(shè)備通信和潛在合作，它們之間和網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行存儲(chǔ)和處理任務(wù)，沒(méi)有第三方的干預(yù)?！蓖瑫r(shí)，霧計(jì)算也被定義為“具有資源池的地理分布式計(jì)算架構(gòu)，它由一個(gè)或多個(gè)在網(wǎng)絡(luò)邊緣的任意位置連接的異構(gòu)設(shè)備組成，其中這些設(shè)備不是由云服務(wù)獨(dú)家無(wú)縫支持的”。從這些定義可以看出，霧計(jì)算的目標(biāo)是從網(wǎng)絡(luò)邊緣向大規(guī)模的客戶端協(xié)同提供彈性計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源。計(jì)算范式的最新趨勢(shì)是將計(jì)算和存儲(chǔ)等彈性資源推到網(wǎng)絡(luò)的邊緣，這推動(dòng)了前景廣闊的霧計(jì)算范式，因?yàn)橐蕾囋品?wù)的智能設(shè)備隨處可見(jiàn)。霧計(jì)算將數(shù)據(jù)的收集和處理保持在更接近終端用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣，從而為終端用戶提供了一種新的應(yīng)用和服務(wù)，同時(shí)具有低時(shí)延、高帶寬和位置感知的特性，因此得名霧計(jì)算。霧類(lèi)似于一個(gè)接近地面的云[6]。霧計(jì)算通常與云計(jì)算合作。因此，終端、霧和云共同形成了一個(gè)3層服務(wù)交付模型，如圖1-4所示。霧計(jì)算有許多特征與云計(jì)算聯(lián)系緊密。例如，彈性資源（計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)）是兩者構(gòu)建的基礎(chǔ)模塊，這說(shuō)明大多數(shù)云計(jì)算技術(shù)都可以直接應(yīng)用到霧計(jì)算中。然而，霧計(jì)算有幾個(gè)獨(dú)特的特性，使它有別于云計(jì)算架構(gòu)。最重要的特性是它拉近了與終端用戶的距離，將計(jì)算資源保持在網(wǎng)絡(luò)的邊緣，以支持對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用和服務(wù)，這是至關(guān)重要的；另一個(gè)特性是位置感知，在地理上，分布式的霧節(jié)點(diǎn)能夠推斷自己的位置并跟蹤終端用戶設(shè)備以支持機(jī)動(dòng)性；最后，在大數(shù)據(jù)時(shí)代，霧計(jì)算可以支持邊緣分析和流挖掘，可以在早期處理和減少數(shù)據(jù)量，從而減少時(shí)延和節(jié)省帶寬。圖1-4終端、霧和云3層服務(wù)交付模型霧計(jì)算是一個(gè)特定于應(yīng)用程序的名稱，其獨(dú)特之處在于其終端設(shè)備是海量的“物”。因此，在霧計(jì)算中，討論了許多具體的物聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題（如大規(guī)模連接等）。在我們看來(lái)，邊緣計(jì)算與霧計(jì)算是可以互換的，邊緣計(jì)算更側(cè)重于“物”方面，而霧計(jì)算更側(cè)重于基礎(chǔ)設(shè)施方面。從技術(shù)上講，霧計(jì)算與邊緣計(jì)算有很多重疊之處，也存在一些共同的技術(shù)問(wèn)題。例如，不同設(shè)備上的應(yīng)用程序同步問(wèn)題、大規(guī)模多設(shè)備的設(shè)置和配置管理機(jī)制、沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制、隱私安全問(wèn)題以及可靠性問(wèn)題等。霧不過(guò)是一組技術(shù)的匯合，這些技術(shù)已經(jīng)獨(dú)立地發(fā)展了一段時(shí)間，將這些技術(shù)集成到一個(gè)單獨(dú)的IT場(chǎng)景中，是對(duì)設(shè)備普遍性、敏捷網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)管理以及數(shù)據(jù)隱私需求所帶來(lái)的新需求的一種解決方案。因此，霧計(jì)算將極大地改變IT棧幾乎每一層的許多當(dāng)前實(shí)踐，如應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)流量管理、網(wǎng)絡(luò)/服務(wù)提供、應(yīng)用程序協(xié)作機(jī)制等。\h1.2.4多接入邊緣計(jì)算多接入邊緣計(jì)算最初被定義為移動(dòng)邊緣計(jì)算，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的邊緣、無(wú)線接入網(wǎng)（RAN）以及靠近移動(dòng)用戶的地方提供IT服務(wù)環(huán)境和云計(jì)算能力[7]。對(duì)于應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員和內(nèi)容提供商，RAN邊緣提供超低時(shí)延和直接訪問(wèn)實(shí)時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信息（如用戶位置、單元負(fù)載等），應(yīng)用程序可以使用這些信息來(lái)支持上下文相關(guān)的服務(wù)。這些服務(wù)能夠區(qū)分移動(dòng)寬帶體驗(yàn)。有了MEC，內(nèi)容、服務(wù)和應(yīng)用程序可以從網(wǎng)絡(luò)邊緣得到加速。MEC的使用可以為開(kāi)發(fā)廣泛的新應(yīng)用和服務(wù)提供潛力，帶來(lái)業(yè)務(wù)創(chuàng)新并推動(dòng)新業(yè)務(wù)。運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)向服務(wù)提供商提供MEC平臺(tái)的開(kāi)放訪問(wèn)來(lái)增加收入，例如，通過(guò)開(kāi)放特定的應(yīng)用程序接口來(lái)增加收入，對(duì)使用存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)帶寬和組合資源的，如CPU，進(jìn)行基于使用的收費(fèi)。邊緣計(jì)算最明顯的優(yōu)勢(shì)即降低時(shí)延，推動(dòng)不同服務(wù)的部署，例如物聯(lián)網(wǎng)、4K超高清視頻和移動(dòng)游戲，從而為應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員和內(nèi)容提供商打開(kāi)更廣闊的市場(chǎng)。通過(guò)對(duì)無(wú)線電和網(wǎng)絡(luò)條件的有效操作，確保高效的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和服務(wù)交付，豐富移動(dòng)用戶的體驗(yàn)。MEC是移動(dòng)基站發(fā)展和信息技術(shù)與電信網(wǎng)絡(luò)融合的自然發(fā)展[8]。基于虛擬平臺(tái)，MEC被歐洲5GPPP研究機(jī)構(gòu)認(rèn)定為5G網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NetworkFunctionVirtualization，NFV）和軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SoftwareDefinedNetwork，SDN）的關(guān)鍵新興技術(shù)之一。除了定義更先進(jìn)的空中接口技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)將利用更多可編程的方法建設(shè)軟件定義網(wǎng)絡(luò)，并在電信基礎(chǔ)設(shè)施、功能和應(yīng)用中廣泛使用IT虛擬化技術(shù)。因此，MEC代表了實(shí)現(xiàn)5G發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)和架構(gòu)概念，因?yàn)樗兄谕苿?dòng)移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)向可編程世界的轉(zhuǎn)變，并有助于滿足5G在預(yù)期的吞吐量、時(shí)延、可擴(kuò)展性和自動(dòng)化方面的苛刻要求。MEC部署場(chǎng)景的概況如圖1-5所示。根據(jù)不同接入技術(shù)和部署位置，MEC可以用于不同的商業(yè)用途。MEC允許資源（通常在一個(gè)中央遠(yuǎn)程云中）分布在一組多云平臺(tái)中。MEC可以作為一個(gè)獨(dú)立的平臺(tái)單獨(dú)部署，比如，獨(dú)立于其他程序單獨(dú)運(yùn)行，允許運(yùn)營(yíng)商將其集成到自己的RAN中來(lái)提供本地服務(wù)，而無(wú)須考慮用戶移動(dòng)性和服務(wù)的連續(xù)性。一種更先進(jìn)的MEC部署方案是部署一個(gè)聯(lián)合MEC平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)支持多種服務(wù)，考慮網(wǎng)絡(luò)和流量特征，并支持服務(wù)移動(dòng)性。這種MEC平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的部署方案可以引入異構(gòu)計(jì)算環(huán)境，以支持不同的應(yīng)用程序。圖1-5MEC部署場(chǎng)景概況\h1.3邊緣計(jì)算參考架構(gòu)\h1.3.1模型驅(qū)動(dòng)的參考架構(gòu)參考架構(gòu)基于模型驅(qū)動(dòng)工程（Model-DrivenEngineering，MDE）方法進(jìn)行設(shè)計(jì)?；谀Ｐ涂梢詫⑽锢砗蛿?shù)字世界的知識(shí)模型化，從而實(shí)現(xiàn)以下功能。（1）物理世界和數(shù)字世界的協(xié)作對(duì)物理世界建立實(shí)時(shí)、系統(tǒng)的認(rèn)知模型。在數(shù)字世界預(yù)測(cè)物理世界的狀態(tài)、仿真物理世界的運(yùn)行、簡(jiǎn)化物理世界的重構(gòu)，然后驅(qū)動(dòng)物理世界優(yōu)化運(yùn)行。能夠?qū)⑽锢硎澜绲娜芷跀?shù)據(jù)與商業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)建立協(xié)同，實(shí)現(xiàn)商業(yè)過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程的協(xié)作。（2）跨產(chǎn)業(yè)的生態(tài)協(xié)作基于模型化的方法，ICT和各垂直行業(yè)可以建立和復(fù)用本領(lǐng)域的知識(shí)模型體系。ICT行業(yè)通過(guò)水平化的邊緣計(jì)算領(lǐng)域模型和參考架構(gòu)屏蔽ICT技術(shù)復(fù)雜性，各垂直行業(yè)將行業(yè)Know-How進(jìn)行模型化封裝，實(shí)現(xiàn)ICT行業(yè)與垂直行業(yè)的有效協(xié)作。（3）減少系統(tǒng)異構(gòu)性，簡(jiǎn)化跨平臺(tái)移植系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間、服務(wù)與服務(wù)之間、新系統(tǒng)與舊系統(tǒng)之間等基于模型化的接口進(jìn)行交互，簡(jiǎn)化集成?；谀Ｐ?，可以實(shí)現(xiàn)軟件接口與開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、平臺(tái)、工具、協(xié)議等解耦，從而簡(jiǎn)化跨平臺(tái)的移植。（4）有效支撐系統(tǒng)的全生命周期活動(dòng)系統(tǒng)的全生命周期活動(dòng)包括應(yīng)用開(kāi)發(fā)服務(wù)的全生命周期、部署運(yùn)營(yíng)服務(wù)的全生命周期、數(shù)據(jù)處理服務(wù)的全生命周期、安全服務(wù)的全生命周期等?；谏鲜隼砟睿吘売?jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）提出了邊緣計(jì)算參考架構(gòu)3.0[9]，如圖1-6所示。其主要包括云、邊緣計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備3層。邊緣計(jì)算位于云和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層之間，邊緣計(jì)算層向下支持各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接入，向上可以與云端對(duì)接。邊緣計(jì)算層包括邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)和邊緣管理器兩個(gè)主要部分。邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)是硬件實(shí)體，是承載邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的核心。邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)根據(jù)業(yè)務(wù)側(cè)重點(diǎn)和硬件特點(diǎn)的不同，分為以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理和轉(zhuǎn)換為重點(diǎn)的邊緣網(wǎng)關(guān)，以支持實(shí)時(shí)閉環(huán)控制業(yè)務(wù)為重點(diǎn)的邊緣控制器，以大規(guī)模數(shù)據(jù)處理為重點(diǎn)的邊緣云，以低功耗信息采集和處理為重點(diǎn)的邊緣傳感器等。邊緣管理器的呈現(xiàn)核心是軟件，主要功能是對(duì)邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)一般具有計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源。邊緣計(jì)算系統(tǒng)對(duì)資源的使用有兩種方式：第一，直接將計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源進(jìn)行封裝，提供調(diào)用接口，邊緣管理器以代碼下載、網(wǎng)絡(luò)策略配置和數(shù)據(jù)庫(kù)操作等方式直接使用邊緣節(jié)點(diǎn)資源；第二，進(jìn)一步將邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的資源按功能領(lǐng)域封裝成功能模塊，邊緣管理器通過(guò)模型驅(qū)動(dòng)的業(yè)務(wù)編排的方式組合和調(diào)用功能模塊，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的一體化開(kāi)發(fā)和敏捷部署。圖1-6邊緣計(jì)算參考架構(gòu)3.0\h1.3.2功能視圖以WISO/IEC/IEEE42010:2011架構(gòu)定義國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，將產(chǎn)業(yè)對(duì)邊緣計(jì)算的關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，并提出了解決措施和框架，通過(guò)商業(yè)視圖、使用視圖、功能視圖和部署視圖來(lái)展示邊緣計(jì)算參考架構(gòu)。功能視圖側(cè)重于系統(tǒng)中的功能組件，它們之間的相互關(guān)系，結(jié)構(gòu)、接口和交互，以及系統(tǒng)與支持該系統(tǒng)活動(dòng)的外部元素的關(guān)系和交互。由于我們更關(guān)注于系統(tǒng)組件之間的關(guān)系、接口和結(jié)構(gòu)，因此需要對(duì)功能視圖中的各個(gè)層次模塊進(jìn)行了解和深入分析，如圖1-7所示。（1）基礎(chǔ)資源基礎(chǔ)資源包括網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲(chǔ)3個(gè)基礎(chǔ)模塊以及虛擬化服務(wù)。1）網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算的業(yè)務(wù)執(zhí)行離不開(kāi)通信網(wǎng)絡(luò)的支持。邊緣計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)是既要滿足與控制相關(guān)業(yè)務(wù)傳輸時(shí)間的確定性和數(shù)據(jù)完整性，又要能夠支持業(yè)務(wù)的靈活部署和實(shí)施。時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（Time-SensitiveNetworking，TSN）和軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)部分的重要基礎(chǔ)資源。圖1-7邊緣計(jì)算的功能視圖為了提供網(wǎng)絡(luò)連接需要的傳輸時(shí)間確定性與數(shù)據(jù)完整性，IEEE制定了TSN系列標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)實(shí)時(shí)優(yōu)先級(jí)、時(shí)鐘等關(guān)鍵服務(wù)定義了統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是工業(yè)以太網(wǎng)連接未來(lái)的發(fā)展方向。SDN逐步成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主流，其設(shè)計(jì)理念是將網(wǎng)絡(luò)的控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)行分離，并實(shí)現(xiàn)可編程化控制。將SDN應(yīng)用于邊緣計(jì)算，可支持百萬(wàn)級(jí)海量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入與靈活擴(kuò)展，提供高效低成本的自動(dòng)化運(yùn)維管理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與安全的策略協(xié)同與融合。2）計(jì)算異構(gòu)計(jì)算（HeterogeneousComputing，HC）是邊緣側(cè)關(guān)鍵的計(jì)算硬件架構(gòu)。近年來(lái)，雖然摩爾定律仍然推動(dòng)芯片技術(shù)不斷取得突破，但物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及帶來(lái)了信息量爆炸式增長(zhǎng)，而AI技術(shù)應(yīng)用增加了計(jì)算的復(fù)雜度，這些對(duì)計(jì)算能力都提出了更高的要求。計(jì)算要處理的數(shù)據(jù)種類(lèi)日趨多樣化，邊緣設(shè)備既要處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也要處理非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。隨著邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)包含了更多種類(lèi)和數(shù)量的計(jì)算單元，成本成為了關(guān)注點(diǎn)。為此，業(yè)界提出將不同類(lèi)型指令集和不同體系架構(gòu)的計(jì)算單元協(xié)同起來(lái)的新計(jì)算架構(gòu)，即異構(gòu)計(jì)算，以充分發(fā)揮各種計(jì)算單元的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)性能、成本、功耗、可移植性等方面的均衡。同時(shí)，以深度學(xué)習(xí)為代表的新一代AI在邊緣側(cè)應(yīng)用還需要新的技術(shù)優(yōu)化。當(dāng)前，即使在推理階段對(duì)一幅圖片的處理往往需要超過(guò)10億次的計(jì)算量，標(biāo)準(zhǔn)的深度學(xué)習(xí)算法顯然不適合邊緣側(cè)的嵌入式計(jì)算環(huán)境。業(yè)界正在進(jìn)行的優(yōu)化方向包括：自頂向下的優(yōu)化，即把訓(xùn)練完的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行壓縮來(lái)降低推理階段的計(jì)算負(fù)載；同時(shí)，嘗試自底向上的優(yōu)化，即重新定義一套面向邊緣側(cè)嵌入系統(tǒng)環(huán)境的算法架構(gòu)。3）存儲(chǔ)數(shù)字世界需要實(shí)時(shí)跟蹤物理世界的動(dòng)態(tài)變化，并按照時(shí)間序列存儲(chǔ)完整的歷史數(shù)據(jù)。新一代時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)（TimeSeriesDatabase，TSDB）是存放時(shí)序數(shù)據(jù)（包含數(shù)據(jù)的時(shí)間戳等信息）的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且需要支持時(shí)序數(shù)據(jù)的快速寫(xiě)入、持久化、多緯度的聚合查詢等基本功能。為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)需要不斷插入新的時(shí)序數(shù)據(jù)，而不是更新原有數(shù)據(jù)。4）虛擬化虛擬化技術(shù)降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和部署成本，已經(jīng)開(kāi)始從服務(wù)器應(yīng)用場(chǎng)景向嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景滲透。典型的虛擬化技術(shù)包括裸金屬架構(gòu)和主機(jī)架構(gòu)。前者是虛擬化層的虛擬機(jī)管理器等功能直接運(yùn)行在系統(tǒng)硬件平臺(tái)上，然后再運(yùn)行操作系統(tǒng)和虛擬化功能；后者是虛擬化層功能運(yùn)行在主機(jī)操作系統(tǒng)上。前者有更好的實(shí)時(shí)性，智能資產(chǎn)和智能網(wǎng)關(guān)一般采用該方式。（2）功能領(lǐng)域模塊邊緣計(jì)算的功能模塊可以分為控制、分析和優(yōu)化3個(gè)領(lǐng)域。1）控制工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算場(chǎng)景中，控制仍然是一個(gè)重要的核心功能領(lǐng)域?？刂葡到y(tǒng)要求對(duì)環(huán)境感知和執(zhí)行“穩(wěn)”“準(zhǔn)”“快”。因此，大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)對(duì)控制器的計(jì)算能力和實(shí)時(shí)響應(yīng)要求嚴(yán)格，利用邊緣計(jì)算增強(qiáng)本地計(jì)算能力，降低由云集中式計(jì)算帶來(lái)的響應(yīng)時(shí)延是面向大規(guī)模復(fù)雜控制系統(tǒng)的有效解決方案。2）分析邊緣計(jì)算的計(jì)算遷移策略包括兩個(gè)方面：一方面是將海量邊緣設(shè)備采集或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行部分或全部計(jì)算的預(yù)處理操作，對(duì)無(wú)用的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，降低傳輸?shù)膸?；另一方面是將時(shí)間敏感型數(shù)據(jù)分析應(yīng)用遷移至邊緣側(cè)，提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)的速度，保證數(shù)據(jù)中心可靠性，滿足數(shù)據(jù)生成速度的需求。分析功能領(lǐng)域主要包括流數(shù)據(jù)分析、視頻圖像分析、智能計(jì)算和數(shù)據(jù)挖掘等。3）優(yōu)化邊緣計(jì)算優(yōu)化功能涵蓋了場(chǎng)景應(yīng)用的多個(gè)層次：測(cè)量與執(zhí)行優(yōu)化、環(huán)境與設(shè)備安全優(yōu)化、調(diào)節(jié)控制優(yōu)化、多元控制協(xié)同優(yōu)化、實(shí)時(shí)優(yōu)化和車(chē)間排產(chǎn)優(yōu)化。（3）邊緣管理邊緣管理包括基于模型的業(yè)務(wù)編排以及對(duì)代碼、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)的直接資源調(diào)用管理。1）基于模型的業(yè)務(wù)編排基于模型的業(yè)務(wù)編排：通過(guò)架構(gòu)、功能需求、接口需求等模型定義，支持模型和業(yè)務(wù)流程的可視化呈現(xiàn)，支持基于模型生成多語(yǔ)言的代碼；通過(guò)集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具鏈集成邊緣計(jì)算領(lǐng)域模型與垂直行業(yè)領(lǐng)域模型；支持模型庫(kù)版本管理。2）直接資源調(diào)用直接資源調(diào)用是通過(guò)代碼管理、網(wǎng)絡(luò)配置、數(shù)據(jù)庫(kù)操作等方式直接調(diào)用相應(yīng)的資源，完成業(yè)務(wù)功能。代碼管理是指對(duì)功能模塊的存儲(chǔ)、更新、檢索、增加、刪除等操作，以及版本控制。網(wǎng)絡(luò)配置是指在最高層面上對(duì)大規(guī)模計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的維護(hù)和管理，實(shí)現(xiàn)控制、規(guī)劃、分配、部署、協(xié)調(diào)及監(jiān)視一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源所需的整套功能的具體實(shí)施。數(shù)據(jù)庫(kù)操作針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)整、數(shù)據(jù)庫(kù)的組合、數(shù)據(jù)可安全性控制與完整性控制、數(shù)據(jù)庫(kù)的故障恢復(fù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控提供全生命周期的服務(wù)管理。（4）邊緣服務(wù)《邊緣計(jì)算參考架構(gòu)3.0》中的服務(wù)包括管理服務(wù)、數(shù)據(jù)全生命周期服務(wù)和安全服務(wù)。1）管理服務(wù)支持面向終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)與應(yīng)用的隔離、安全、分布式架構(gòu)的統(tǒng)一管理服務(wù)。支持面向工程設(shè)計(jì)、集成設(shè)計(jì)、系統(tǒng)部署、業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)遷移、集成測(cè)試、集成驗(yàn)證與驗(yàn)收等全生命周期。2）數(shù)據(jù)全生命周期服務(wù)邊緣數(shù)據(jù)是在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)產(chǎn)生的，包括機(jī)器運(yùn)行數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)等，具有高通量（瞬間流量大）、流動(dòng)速度快、類(lèi)型多樣、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、分析處理實(shí)時(shí)性要求高等特點(diǎn)。3）安全服務(wù)邊緣計(jì)算架構(gòu)的安全設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)首先需要考慮：安全功能適配邊緣計(jì)算的特定架構(gòu)；安全功能能夠靈活部署與擴(kuò)展；能夠在一定時(shí)間內(nèi)持續(xù)抵抗攻擊；能夠容忍一定程度和范圍內(nèi)的功能失效，但基礎(chǔ)功能始終保持運(yùn)行；整個(gè)系統(tǒng)能夠從失敗中快速完全恢復(fù)。同時(shí)，需要考慮邊緣計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景的獨(dú)特性：安全功能輕量化，能夠部署在各類(lèi)硬件資源受限的loT設(shè)備中；海量異構(gòu)的設(shè)備接入，傳統(tǒng)的基于信任的安全模型不再適用，需要按照最小授權(quán)原則重新設(shè)計(jì)安全模型（白名單）；在關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)設(shè)備（例如邊緣網(wǎng)關(guān)）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與域的隔離，對(duì)安全攻擊和風(fēng)險(xiǎn)范圍進(jìn)行控制，避免攻擊由點(diǎn)到面擴(kuò)展；安全和實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知無(wú)縫嵌入整個(gè)邊緣計(jì)算架構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)持續(xù)地檢測(cè)與響應(yīng)；盡可能依賴自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)，但是人工干預(yù)時(shí)常需要發(fā)揮作用；安全的設(shè)計(jì)需要覆蓋邊緣計(jì)算架構(gòu)的各個(gè)層級(jí)，不同層級(jí)需要不同的安全特性。同時(shí)，其還需要有統(tǒng)一的態(tài)勢(shì)感知、安全管理與編排、統(tǒng)一的身份認(rèn)證與管理，以及統(tǒng)一的安全運(yùn)維體系，才能最大限度地保障整個(gè)架構(gòu)安全與可靠。\h1.4邊緣計(jì)算使能技術(shù)\h1.4.1網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（1）NFV概念和背景面對(duì)日益增長(zhǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)維開(kāi)銷(xiāo)和管理難度，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)提出將網(wǎng)絡(luò)功能和物理硬件設(shè)備解耦，在商用服務(wù)器上部署和管理網(wǎng)絡(luò)功能[10]。NFV技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式即“通用的硬件+虛擬化的網(wǎng)絡(luò)功能”，它利用IT虛擬化技術(shù)，將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能軟件化，可以被部署在通用的x86服務(wù)器、交換機(jī)與存儲(chǔ)器等位于數(shù)據(jù)中心的設(shè)備上，由此擺脫了硬件設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能的束縛，實(shí)現(xiàn)了軟硬件的解耦合，能夠完成網(wǎng)絡(luò)功能的高效管理和快速部署[11]。NFV技術(shù)帶來(lái)了網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)方式的變革。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)單元一般使用特殊設(shè)計(jì)的“中間盒子”，如防火墻、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換器、入侵檢測(cè)系統(tǒng)等，這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的大量部署將增加資本性支出（CapitalExpenditure，CAPEX）以及運(yùn)營(yíng)成本（OperatingExpense，OPEX），不利于網(wǎng)絡(luò)后期的運(yùn)維管理。NFV將網(wǎng)絡(luò)功能與“中間盒子”定義為一個(gè)獨(dú)立的軟件，稱為虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VirtualizedNetworkFunction，VNF）。這種基于軟件實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能帶來(lái)了成本降低與能耗減少的好處，同時(shí)可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和性能需求，被部署在不同的物理資源和虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)資源之上。VNF具備的這些優(yōu)勢(shì)使得服務(wù)提供商等可以根據(jù)具體的業(yè)務(wù)要求進(jìn)行服務(wù)能力的快速擴(kuò)展，更加高效地完成業(yè)務(wù)的建立。VNF不再受限于特定的專(zhuān)用硬件，可以隨時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中的任何位置被快速部署和執(zhí)行，在網(wǎng)絡(luò)功能的管理上具有更大的靈活性[12-16]。（2）ETSINFV基礎(chǔ)架構(gòu)為了進(jìn)一步推動(dòng)NFV的發(fā)展，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute，ETSI）為NFV提出了一個(gè)由3個(gè)主要組件構(gòu)成的框架，其中包括：虛擬網(wǎng)絡(luò)功能（VNF）模塊、NFV基礎(chǔ)設(shè)施（NFVI）模塊、虛擬化協(xié)同管理（MANO）模塊，具體的架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1-8所示。每部分組件的功能介紹如下。1）VNF模塊VNF模塊由VNF、網(wǎng)絡(luò)單元管理系統(tǒng)（EMS）與運(yùn)營(yíng)支持系統(tǒng)/業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)（OSS/BSS）組成，負(fù)責(zé)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能的軟件實(shí)現(xiàn)。該模塊的最底層由多個(gè)VNF組成，部署在虛擬機(jī)（VM）上。VNF可以被服務(wù)提供商分成多個(gè)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些組成部分被稱為網(wǎng)元（Element），可以被打包在一個(gè)或者多個(gè)鏡像里用于實(shí)例化部署。模塊中間層的EMS與之前集成在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的組件功能相同，負(fù)責(zé)申請(qǐng)網(wǎng)元資源以及數(shù)據(jù)采集。模塊最上層是OSS/BSS，與EMS類(lèi)似，繼承了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的管理功能，另外還負(fù)責(zé)與編排器交互，完成系統(tǒng)的操作與維護(hù)功能。圖1-8NFV基礎(chǔ)架構(gòu)2）NFVI模塊NFVI模塊由硬件資源、虛擬化層與VM組成，位于VNF模塊的下層，主要負(fù)責(zé)提供能夠承載VNF的平臺(tái)，為VNF創(chuàng)造一個(gè)彈性的虛擬資源池。該模塊的下層是能夠?qū)崿F(xiàn)共享的硬件資源，包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源。一般情況下，計(jì)算資源通常采用服務(wù)器的形式實(shí)現(xiàn)，便于現(xiàn)有資源的利用與擴(kuò)展；存儲(chǔ)資源可以根據(jù)具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，從DAS、NAS、SAN等多個(gè)存儲(chǔ)方式中選擇；網(wǎng)絡(luò)資源指的是傳統(tǒng)路由器與交換機(jī)，或者新型的軟件定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。位于硬件資源池之上的是虛擬化層，該層主要通過(guò)類(lèi)似VMware、KVM、Xen等主流的虛擬化軟件將底層的硬件資源虛擬化，同時(shí)解耦VNF與硬件的綁定，形成中間層，方便上層應(yīng)用調(diào)用。該層能夠最大程度地利用硬件資源，將多個(gè)虛擬服務(wù)器運(yùn)行在同一個(gè)物理服務(wù)器上，減少成本支出。模塊的最上層是虛擬化后的計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源與存儲(chǔ)資源。3）MANO模塊MANO模塊由編排器、虛擬網(wǎng)絡(luò)功能管理器與虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管理器組成。這個(gè)模塊擔(dān)任著整個(gè)架構(gòu)非常重要的管理協(xié)調(diào)功能，負(fù)責(zé)為VNF提供所需的部署和執(zhí)行環(huán)境，同時(shí)維護(hù)VNF的生命周期。編排器位于該模塊的最上層，是系統(tǒng)架構(gòu)的調(diào)度者，實(shí)現(xiàn)的主要功能包括VNF實(shí)例化、VNF部署、業(yè)務(wù)的編排等。VNF管理器負(fù)責(zé)將上層編排器的命令傳達(dá)給VNF，并根據(jù)當(dāng)前VNF狀態(tài)傳達(dá)給下層的VIM，另外還負(fù)責(zé)管理VNF的更新啟動(dòng)與容量規(guī)劃。VIM負(fù)責(zé)完成資源的統(tǒng)一分配調(diào)度以及基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)管理，為VNF分配相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。MANO模塊是NFV基礎(chǔ)架構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)具有明顯優(yōu)勢(shì)的地方。ETSINFV基礎(chǔ)架構(gòu)的提出在一定程度上推動(dòng)了NFV技術(shù)的發(fā)展，并且由于架構(gòu)的可擴(kuò)展性，可以完成從基本網(wǎng)絡(luò)流量配置到極端配置的延伸。然而，從架構(gòu)的提出到具體落地實(shí)施仍有很長(zhǎng)一段路要走。不同的運(yùn)營(yíng)商等會(huì)結(jié)合自身在通信行業(yè)的專(zhuān)業(yè)能力，根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)符合自身的架構(gòu)模型，因此難以實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的統(tǒng)一。\h1.4.2軟件定義網(wǎng)絡(luò)（1）SDN概念和產(chǎn)生背景SDN起源于2006年斯坦福大學(xué)的CleanSlate研究課題。2009年，NickMckeown等正式提出了SDN概念。如圖1-9所示，利用分層思想，SDN將數(shù)據(jù)與控制分離，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好的平臺(tái)[17-20]。圖1-9SDN網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)SDN控制層包括具有邏輯中心化、可編程的控制器，可掌握全局網(wǎng)絡(luò)信息，方便管理配置網(wǎng)絡(luò)和部署新協(xié)議等。SDN數(shù)據(jù)層包括啞（Dumb）交換機(jī)（不同于傳統(tǒng)的二層交換機(jī)，專(zhuān)指用于轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的設(shè)備）。交換機(jī)僅提供簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，可以快速處理匹配的數(shù)據(jù)分組，適應(yīng)流量日益增長(zhǎng)的需求。兩層之間采用開(kāi)放的統(tǒng)一接口（如OpenFlow等）進(jìn)行交互?？刂破魍ㄟ^(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口向交換機(jī)下發(fā)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，交換機(jī)僅需按照這些規(guī)則執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作即可。因此，SDN技術(shù)能夠有效降低設(shè)備負(fù)載，協(xié)助運(yùn)營(yíng)商更好地控制基礎(chǔ)設(shè)施，降低整體運(yùn)營(yíng)成本，成為最具前途的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一。（2）SDN核心技術(shù)SDN的核心思想是將獨(dú)立的離散式智能從分支節(jié)點(diǎn)收到中央控制節(jié)點(diǎn)，中央樞紐保持全網(wǎng)流量監(jiān)視和控制，建立強(qiáng)大的中央智能，即時(shí)控制和調(diào)度。中央控制節(jié)點(diǎn)針對(duì)每個(gè)細(xì)分的網(wǎng)絡(luò)路徑，按照一條條信息流細(xì)分，每個(gè)信息流數(shù)據(jù)落地轉(zhuǎn)發(fā)由每個(gè)特定交換或路由節(jié)點(diǎn)完成。當(dāng)計(jì)算或存儲(chǔ)資源變化時(shí)，中央控制節(jié)點(diǎn)根據(jù)分析結(jié)果重新調(diào)整節(jié)點(diǎn)配置規(guī)則，這樣就實(shí)現(xiàn)虛擬化和云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)所需要的自動(dòng)化和精細(xì)化動(dòng)態(tài)配置管理。SDN的主要特征包括以下幾個(gè)方面。控制集中化：邏輯上集中的控制能夠支持獲得網(wǎng)絡(luò)資源的全局信息，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行資源的全局調(diào)配和優(yōu)化，同時(shí)，集中控制還使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可在邏輯上被視作一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行和維護(hù)，無(wú)須對(duì)物理設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)配置，從而提升了網(wǎng)絡(luò)控制的便捷性。接口開(kāi)放化：通過(guò)開(kāi)放的南北向接口，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成，使應(yīng)用能告知網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)行以更好地滿足其需求，比如帶寬、時(shí)延、計(jì)費(fèi)對(duì)路由的影響等。另外，支持用戶基于開(kāi)放接口自行開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)并調(diào)用資源，加快了新業(yè)務(wù)的上線周期。網(wǎng)絡(luò)虛擬化：通過(guò)南向接口的統(tǒng)一和開(kāi)放，屏蔽了底層物理轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的差異，實(shí)現(xiàn)了底層對(duì)上層應(yīng)用的透明化。邏輯網(wǎng)絡(luò)和物理網(wǎng)絡(luò)分離后，邏輯網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行配置、遷移，不再受具體設(shè)備物理位置的限制。同時(shí)，邏輯網(wǎng)絡(luò)還支持多租戶共享，支持租戶網(wǎng)絡(luò)的定制需求。（3）SDN基本元素SDN的基本元素包括SDN交換機(jī)（OpenFlow交換機(jī)）和SDN控制器（OpenFlow控制器），它們分別構(gòu)成了SDN的數(shù)據(jù)平面和控制平面。SDN控制器通過(guò)OpenFlow協(xié)議對(duì)SDN交換機(jī)進(jìn)行控制和管理[21-26]。1）OpenFlow交換機(jī)OpenFlow交換機(jī)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層的轉(zhuǎn)發(fā)，由流表、安全通道和OpenFlow協(xié)議3個(gè)部分組成。安全通道是連接OpenFlow交換機(jī)到控制器的接口?？刂破魍ㄟ^(guò)這個(gè)接口控制和管理交換機(jī)，同時(shí)接收來(lái)自交換機(jī)的事件以及向交換機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)分組。OpenFlow交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)分組后，首先在本地的流表上查找轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)端口，如果沒(méi)有匹配，則把數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)給OpenFlow控制器，由控制器決定轉(zhuǎn)發(fā)端口或丟棄。交換機(jī)和控制器間的所有通信信息必須按照OpenFlow協(xié)議規(guī)定的格式來(lái)執(zhí)行。2）SDN控制器SDN控制器具有管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的OpenFlow交換機(jī)、流表的下發(fā)、向用戶提供應(yīng)用編程接口等主要功能。OpenFlow控制器是整個(gè)OpenFlow網(wǎng)絡(luò)的大腦，用戶開(kāi)發(fā)的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序均運(yùn)行在控制器上，通過(guò)安全通道能夠動(dòng)態(tài)添加、刪除和更新各交換機(jī)上的流表以達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)行為和功能的動(dòng)態(tài)控制。這打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)固定僵化的局限，為網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的創(chuàng)新和網(wǎng)絡(luò)對(duì)新型業(yè)務(wù)的適應(yīng)能力提供了基礎(chǔ)。3）OpenFlow協(xié)議OpenFlow協(xié)議是描述控制器和交換機(jī)之間交互所用信息的標(biāo)準(zhǔn)，其核心部分是用于OpenFlow協(xié)議信息結(jié)構(gòu)的集合。\h1.4.3人工智能（1）人工智能簡(jiǎn)述人工智能（ArtificialIntelligence，AI）亦稱機(jī)器智能，指的是獲取某一領(lǐng)域的海量信息，并利用這些信息對(duì)具體案例做出判斷，達(dá)成特定目標(biāo)的一種技術(shù)[27-28]。人工智能已在計(jì)算機(jī)科學(xué)、金融、貿(mào)易、醫(yī)學(xué)、診斷、重工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)仍S多領(lǐng)域得到應(yīng)用。在最近的幾十年里，人工智能出現(xiàn)井噴式的發(fā)展。人工智能是一門(mén)綜合性學(xué)科，總的來(lái)說(shuō)，可以劃分為模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)（MachineLearning，ML）、數(shù)據(jù)挖掘和智能算法。人工智能已成為一種新應(yīng)用的籠統(tǒng)術(shù)語(yǔ)，這類(lèi)應(yīng)用執(zhí)行那些在過(guò)去需要人工輸入的復(fù)雜任務(wù)，比如與客戶在線溝通或下棋。該術(shù)語(yǔ)經(jīng)常與它的子領(lǐng)域（包括機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)）互換使用。機(jī)器學(xué)習(xí)是研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類(lèi)的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識(shí)或技能，重新組織已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)，不斷完善自身的性能，達(dá)到操作者特定要求的技術(shù)。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的分支，指利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行擬合，通過(guò)梯度下降的方法不斷更新神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)高精度的判斷或預(yù)測(cè)。傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，如線性回歸、決策樹(shù)和支持向量機(jī)，早在20世紀(jì)就已經(jīng)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，其特點(diǎn)是運(yùn)算速度快，計(jì)算量較小，但是精度不高。隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，業(yè)務(wù)邏輯模型越來(lái)越復(fù)雜，數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型不能滿足生產(chǎn)需求，人們的視線又回到了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——深度學(xué)習(xí)中。自從2012年多倫多大學(xué)的Alex在經(jīng)典圖像識(shí)別比賽ImageNet中使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得優(yōu)秀成績(jī)，深度學(xué)習(xí)成為近年來(lái)人工智能領(lǐng)域最火熱的研究領(lǐng)域。圍繞深度學(xué)習(xí)，催生出在圖像識(shí)別領(lǐng)域大放異彩的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和在自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域有著突出成果的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及在自動(dòng)控制領(lǐng)域的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)的發(fā)展讓AI在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。（2）人工智能和邊緣計(jì)算的結(jié)合邊緣計(jì)算與人工智能技術(shù)交叉融合，將為5G時(shí)代顛覆性創(chuàng)新成果的誕生奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。邊緣計(jì)算和人工智能的結(jié)合大致可以分為以下兩種[29]。1）邊緣智能計(jì)算：基于邊緣計(jì)算框架，可以使智慧城市等智能化設(shè)想付諸實(shí)際應(yīng)用，借助邊緣計(jì)算，大規(guī)模的數(shù)據(jù)不需要經(jīng)歷云端傳輸?shù)臅r(shí)延，直接在邊緣側(cè)處理，從而極大地提高了用戶服務(wù)質(zhì)量。智慧城市部署了海量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用于服務(wù)城市中的各個(gè)領(lǐng)域。然而，這些物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，不僅給云計(jì)算中心帶來(lái)了沉重負(fù)擔(dān)，也占用了大量網(wǎng)絡(luò)資源。例如監(jiān)控視頻的實(shí)時(shí)分析，涉及實(shí)時(shí)性和隱私性要求時(shí)，云計(jì)算平臺(tái)往往無(wú)法做出任何保證。這時(shí)可將邊緣計(jì)算與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，在邊緣設(shè)備上搭載高性能芯片和深度學(xué)習(xí)算法，就可以在接近數(shù)據(jù)源的邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻中人體、車(chē)輛等目標(biāo)的檢測(cè)、提取和建模，只需要將處理后的少量數(shù)據(jù)上傳到云端即可，既減少了云計(jì)算負(fù)荷和帶寬浪費(fèi)，也保證了低時(shí)延和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)。2）智能邊緣計(jì)算：通過(guò)將機(jī)器學(xué)習(xí)方法融入邊緣計(jì)算架構(gòu)中，優(yōu)化邊緣緩存、邊緣計(jì)算任務(wù)卸載以及整體邊緣上的資源調(diào)度，以達(dá)到優(yōu)化整體邊緣計(jì)算系統(tǒng)性能的效果。邊緣緩存技術(shù)能很好地解決流量負(fù)載問(wèn)題，它可以在邊緣節(jié)點(diǎn)中預(yù)緩存終端用戶所需的內(nèi)容，從而降低網(wǎng)絡(luò)中的流量負(fù)載[30]。在邊緣緩存技術(shù)中，我們通常關(guān)注包括緩存什么、在哪里緩存以及何時(shí)緩存等幾個(gè)方面，這需要依賴于對(duì)用戶需求以及內(nèi)容流行度的預(yù)測(cè)，在這方面，深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)有著很好的應(yīng)用。深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)是人工智能技術(shù)的一種，能夠通過(guò)與環(huán)境的交互學(xué)習(xí)來(lái)處理決策問(wèn)題，而邊緣計(jì)算技術(shù)賦予邊緣節(jié)點(diǎn)計(jì)算與存儲(chǔ)能力，這使得在邊緣計(jì)算架構(gòu)中使用人工智能技術(shù)成為可能。通過(guò)挖掘網(wǎng)絡(luò)中的用戶信息和數(shù)據(jù)，借助深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)學(xué)習(xí)整合，可以更好地了解用戶行為和網(wǎng)絡(luò)特征，進(jìn)而使每個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)能夠感知其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在有限存儲(chǔ)空間中智能地選擇要緩存的內(nèi)容，提升緩存性能。邊緣計(jì)算與人工智能技術(shù)相輔相成。在邊緣智能計(jì)算方面，邊緣計(jì)算為人工智能提供了一個(gè)高質(zhì)量的計(jì)算架構(gòu)，對(duì)時(shí)延敏感、計(jì)算復(fù)雜的人工智能應(yīng)用提供了切實(shí)可行的運(yùn)行方案。在智能邊緣計(jì)算方面，人工智能技術(shù)在邊緣計(jì)算的許多環(huán)節(jié)中扮演著決策者的角色，對(duì)節(jié)點(diǎn)資源起到了優(yōu)化作用，成為邊緣計(jì)算的重要技術(shù)支柱。邊緣計(jì)算與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，在邊緣設(shè)備上搭載高性能芯片和深度學(xué)習(xí)算法，既減少了云計(jì)算負(fù)荷和帶寬浪費(fèi)，也保證了低時(shí)延和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)。\h1.5邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展邊緣計(jì)算作為第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）的重要使能技術(shù)，越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商、芯片廠商加入建設(shè)邊緣計(jì)算生態(tài)的行列。標(biāo)準(zhǔn)化是構(gòu)建開(kāi)放邊緣計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)的重要方式，ETSI最先提出邊緣計(jì)算架構(gòu)，繼而第三代合作伙伴計(jì)劃（3rdGenerationPartnershipProject，3GPP）將邊緣計(jì)算納入5G發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。本節(jié)首先對(duì)邊緣計(jì)算相關(guān)白皮書(shū)進(jìn)行分類(lèi)介紹，然后介紹3GPP和ETSI兩大標(biāo)準(zhǔn)組織在邊緣計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化方面的進(jìn)展。\h1.5.1邊緣計(jì)算相關(guān)白皮書(shū)在OpenStack基金會(huì)正式對(duì)外發(fā)布的《CloudEdgeComputing:BeyondtheDataCenter》中文版白皮書(shū)中對(duì)“邊緣計(jì)算”這一概念進(jìn)行了清晰的闡述[31]：邊緣計(jì)算為應(yīng)用開(kāi)發(fā)者和服務(wù)提供商在網(wǎng)絡(luò)的邊緣側(cè)提供云服務(wù)和IT環(huán)境服務(wù)。本小節(jié)對(duì)當(dāng)前邊緣計(jì)算相關(guān)白皮書(shū)進(jìn)行了分類(lèi)，主要介紹邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同、邊緣計(jì)算與IT基礎(chǔ)設(shè)施、邊緣計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景以及邊緣計(jì)算面臨的安全問(wèn)題。（1）邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同邊緣計(jì)算與云計(jì)算之間不是替代關(guān)系，而是互補(bǔ)協(xié)同關(guān)系。邊緣計(jì)算與云計(jì)算需要通過(guò)緊密協(xié)同才能更好地滿足各種需求場(chǎng)景，從而放大邊緣計(jì)算和云計(jì)算的應(yīng)用價(jià)值。邊緣計(jì)算既靠近執(zhí)行單元，又是云端所需高價(jià)值數(shù)據(jù)的采集和初步處理單元，可以更好地支撐云端應(yīng)用；云計(jì)算通過(guò)大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化輸出的業(yè)務(wù)規(guī)則或模型可以下發(fā)到邊緣側(cè)，邊緣計(jì)算基于新的業(yè)務(wù)規(guī)則或模型運(yùn)行?！哆吘売?jì)算與云計(jì)算協(xié)同白皮書(shū)》通過(guò)對(duì)邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同主要場(chǎng)景、價(jià)值內(nèi)涵、關(guān)鍵技術(shù)等維度的研究，推動(dòng)邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同的產(chǎn)業(yè)共識(shí)，并為相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈構(gòu)建和使用相關(guān)能力提供參考借鑒[32-33]。（2）邊緣計(jì)算與IT基礎(chǔ)設(shè)施隨著5G的規(guī)模部署，網(wǎng)絡(luò)帶寬、連接密度均得到指數(shù)級(jí)的提升，給端—邊—云協(xié)同提供了基礎(chǔ)保障。目前三者的計(jì)算架構(gòu)、開(kāi)發(fā)模式存在較大差異，應(yīng)用必須多次開(kāi)發(fā)和部署，需要新的計(jì)算架構(gòu)創(chuàng)新提升效率[32]。為應(yīng)對(duì)邊緣計(jì)算領(lǐng)域多樣性計(jì)算這一挑戰(zhàn)，邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和綠色計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合成立邊緣計(jì)算IT基礎(chǔ)設(shè)施推進(jìn)工作組。該工作組面向邊緣計(jì)算分散、多樣化的應(yīng)用部署特點(diǎn)需求，從邊緣計(jì)算設(shè)備架構(gòu)、運(yùn)維需求、環(huán)境要求、產(chǎn)業(yè)生態(tài)多個(gè)方面提出了標(biāo)準(zhǔn)化要求。其中《邊緣計(jì)算IT基礎(chǔ)設(shè)施白皮書(shū)1.0》由邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和綠色計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合發(fā)布，闡述了當(dāng)前邊緣計(jì)算浪潮下，邊緣計(jì)算IT基礎(chǔ)設(shè)施的三大主要硬件形態(tài)（邊緣服務(wù)器、智能邊緣一體機(jī)、邊緣網(wǎng)關(guān)），重點(diǎn)定義了邊緣服務(wù)器的需求、技術(shù)方案和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，旨在構(gòu)建邊緣計(jì)算IT基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)范[34-35]。（3）邊緣計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景2017年發(fā)布的《邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)白皮書(shū)》提出了邊緣數(shù)據(jù)中心的定義、特征，同時(shí)基于部分應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行研究。但隨著企業(yè)紛紛開(kāi)始布局邊緣數(shù)據(jù)中心，亟需規(guī)劃并出臺(tái)一幅整體可落地的產(chǎn)業(yè)藍(lán)圖，推動(dòng)邊緣數(shù)據(jù)中心的有序推廣應(yīng)用[36]。因此，開(kāi)放數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)委員會(huì)基于行業(yè)發(fā)展需求在2018年10月正式發(fā)布《邊緣數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場(chǎng)景白皮書(shū)》。該白皮書(shū)歸納邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)特點(diǎn)，列舉邊緣數(shù)據(jù)中心七大技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景、十五大業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景，旨在服務(wù)于數(shù)據(jù)中心監(jiān)管部門(mén)、數(shù)據(jù)中心上下游產(chǎn)業(yè)鏈各廠商以及從事邊緣數(shù)據(jù)中心研究的團(tuán)隊(duì)及個(gè)人，明確邊緣數(shù)據(jù)中心應(yīng)用邊界。其中邊緣數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場(chǎng)景主要聚焦物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛與輔助駕駛、工業(yè)制造、虛擬現(xiàn)實(shí)四大領(lǐng)域，結(jié)合具體案例，重點(diǎn)關(guān)注云數(shù)據(jù)中心處理時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)帶來(lái)的一系列問(wèn)題[37-38]。（4）邊緣計(jì)算面臨的安全問(wèn)題隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的孤立封閉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，這種變化將導(dǎo)致針對(duì)云邊緣、邊緣云、云化網(wǎng)關(guān)等邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的潛在安全攻擊逐漸增多，帶來(lái)安全和隱私隱患。為應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)，解決邊緣安全問(wèn)題已成燃眉之急。為加速并保障邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提升典型價(jià)值場(chǎng)景下的邊緣安全保障能力，ECC與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同研究編寫(xiě)并在2019邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上發(fā)布了《邊緣計(jì)算安全白皮書(shū)》。這也是全球首個(gè)系統(tǒng)性研究邊緣計(jì)算安全領(lǐng)域的研究報(bào)告。白皮書(shū)聚焦邊緣計(jì)算相關(guān)的安全能力構(gòu)建，圍繞工業(yè)、運(yùn)營(yíng)商三大典型邊緣計(jì)算價(jià)值場(chǎng)景，分析邊緣安全面臨的挑戰(zhàn)以及需求特征，并分別在邊緣基礎(chǔ)設(shè)施、邊緣網(wǎng)絡(luò)、邊緣數(shù)據(jù)、邊緣應(yīng)用、邊緣全生命周期、邊云協(xié)同等維度提出了相應(yīng)的安全防護(hù)措施，為保障邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展提供重要支撐[39]。為了更好地解決上述邊緣安全面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)滿足相應(yīng)的安全需求和特征，根據(jù)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，白皮書(shū)梳理并提出邊緣安全的參考框架，統(tǒng)籌考慮了信息安全、功能安全、隱私、可信四大安全類(lèi)別以及需求特征，并結(jié)合邊緣安全防護(hù)對(duì)象提出了“5+1”層次的安全能力構(gòu)建（邊緣基礎(chǔ)設(shè)施安全、邊緣網(wǎng)絡(luò)安全、邊緣數(shù)據(jù)安全、邊緣應(yīng)用安全、邊緣安全生命周期管理以及邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同安全）。\h1.5.23GPP相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展3GPP是一個(gè)成立于1998年12月的標(biāo)準(zhǔn)化組織，目前有中國(guó)、歐洲、美國(guó)、日本、韓國(guó)、印度等7個(gè)組織伙伴，獨(dú)立成員超過(guò)550個(gè)。3GPP致力于為3G制定一整套全球性的技術(shù)規(guī)范，該項(xiàng)目涵蓋蜂窩通信技術(shù)，包括無(wú)線電接入、核心網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)能力等，為移動(dòng)通信提供完整的系統(tǒng)描述。3GPP平均1~2年就會(huì)完成一個(gè)版本的制定，從建立之初的R99，之后到R4，目前已經(jīng)發(fā)展到R17[40]，如圖1-10所示。從R14開(kāi)始，3GPP就開(kāi)始定義邊緣計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力。R14主要定義了4G核心網(wǎng)網(wǎng)關(guān)基本的控制面和用戶面分離架構(gòu)[41]。R15作為第一階段5G的標(biāo)準(zhǔn)版本，在控制面和用戶面分離架構(gòu)基礎(chǔ)上定義了5G的基本架構(gòu)，已經(jīng)全部完成并凍結(jié)。R15為eMBB場(chǎng)景的MEC業(yè)務(wù)提供了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接能力。MEC定義了能力開(kāi)放的接口需求，根據(jù)3GPPR15定義的能力開(kāi)放框架，3GPP實(shí)現(xiàn)了部分MEC調(diào)用接口的定義[42-43]。圖1-103GPPMEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展總覽R16作為第二階段5G的標(biāo)準(zhǔn)版本，致力于在R15的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步滿足大連接、低功耗的業(yè)務(wù)場(chǎng)景。該標(biāo)準(zhǔn)于2020年7月凍結(jié)，它在增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶能力和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能力提升的同時(shí)，強(qiáng)化支持垂直產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。在垂直行業(yè)擴(kuò)展中，R16為垂直行業(yè)的MEC業(yè)務(wù)提供了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)連接能力。在R16中，NR功能被進(jìn)一步擴(kuò)展到新的垂直行業(yè)中，比如交通運(yùn)輸、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、制造業(yè)等，邊緣計(jì)算在其中扮演重要角色。R16面向蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，利用邊緣計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)聯(lián)網(wǎng)支持車(chē)輛編隊(duì)、半自動(dòng)駕駛、外延傳感器、遠(yuǎn)程駕駛等應(yīng)用場(chǎng)景[42-43]。3GPPR17已經(jīng)立項(xiàng)eMEC項(xiàng)目[44-45]，在R15和R16的基礎(chǔ)上，研究5GC增強(qiáng)更友好地支持MEC業(yè)務(wù)的開(kāi)展和部署。3GPPSA2項(xiàng)目主要內(nèi)容包含邊緣應(yīng)用的IP地址發(fā)現(xiàn)機(jī)制、本地能力開(kāi)放、本地業(yè)務(wù)鏈以及研究對(duì)計(jì)費(fèi)和策略控制的影響。3GPPSA6項(xiàng)目主要內(nèi)容包含以下3個(gè)部分：評(píng)估3GPP網(wǎng)絡(luò)中支持邊緣計(jì)算所需要的總體應(yīng)用框架、使能層平臺(tái)架構(gòu)和相關(guān)需求；定義UE和邊緣計(jì)算使能層的接口；建立和3GPP核心網(wǎng)架構(gòu)集成的部署模型。\h1.5.3ETSI相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展ETSI在2014年率先啟動(dòng)MEC標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。項(xiàng)目宗旨是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)邊緣為應(yīng)用開(kāi)發(fā)商與內(nèi)容提供商搭建一個(gè)云化計(jì)算與IT環(huán)境的服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)開(kāi)放無(wú)線側(cè)網(wǎng)絡(luò)信息，實(shí)現(xiàn)高帶寬、低時(shí)延業(yè)務(wù)支撐與本地管理。（1）ETSIMEC標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程如圖1-11所示，ETSI的MEC標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程可以分為3個(gè)階段。在2017年年底，ETSIMEC標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)完成了基于傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)部署階段，定義邊緣計(jì)算系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景、參考架構(gòu)、邊緣計(jì)算平臺(tái)應(yīng)用支撐接口、應(yīng)用生命周期管理與運(yùn)維框架，以及無(wú)線側(cè)能力服務(wù)接口。第二階段主要聚焦在包括5G在內(nèi)的多接入邊緣計(jì)算系統(tǒng)，重點(diǎn)覆蓋端到端邊緣應(yīng)用移動(dòng)性、網(wǎng)絡(luò)切片支撐、基于容器的應(yīng)用部署等研究項(xiàng)目，從而支撐MEC商業(yè)化部署與固移融合需求，第二階段的標(biāo)準(zhǔn)化于2018年9月之前完成，同期開(kāi)啟第三階段的標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)和新增。圖1-11ETSI的MEC標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程ETSIMEC標(biāo)準(zhǔn)化組織成立至今，已經(jīng)發(fā)布了許多關(guān)于邊緣計(jì)算MEC的標(biāo)準(zhǔn)化文件。這些標(biāo)準(zhǔn)化文件主要包括MEC架構(gòu)、API、應(yīng)用仿真、相關(guān)支持研究4個(gè)方面，具體見(jiàn)表1-1。隨著ETSIMEC標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程推進(jìn)，會(huì)對(duì)舊版本的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議進(jìn)行更新，同時(shí)結(jié)合當(dāng)下的發(fā)展新增標(biāo)準(zhǔn)[46-47]。MEC框架協(xié)議部分包括MEC參考框架等；API協(xié)議部分包括管理類(lèi)API和應(yīng)用類(lèi)API等；應(yīng)用仿真部分包括MEC的實(shí)際應(yīng)用及解決方案協(xié)議和實(shí)踐指標(biāo)準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)化；而相關(guān)支持研究部分完成了對(duì)其他多種相關(guān)技術(shù)的研究以及MEC對(duì)相關(guān)技術(shù)的支持[48]。（2）MEC參考架構(gòu)在ETSI的MEC標(biāo)準(zhǔn)化文件中，MEC003具體描述和規(guī)定了MEC的參考架構(gòu)[49]。MEC系統(tǒng)由MEC主機(jī)和MEC管理功能組成。MEC主機(jī)包含MEC平臺(tái)和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施，以及其上運(yùn)行的各種MEC應(yīng)用和服務(wù)。依據(jù)MEC003文件的描述，可以將邊緣計(jì)算的架構(gòu)分為3級(jí)：系統(tǒng)層、主機(jī)層、網(wǎng)絡(luò)層，如圖1-12所示，該參考架構(gòu)中展示了MEC的功能要素和每個(gè)功能要素之間的參考節(jié)點(diǎn)。移動(dòng)邊緣主機(jī)是一個(gè)包含移動(dòng)邊緣平臺(tái)和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)體。虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施可以提供計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，這些能力可以用于移動(dòng)邊緣應(yīng)用的運(yùn)行。虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施包含一個(gè)數(shù)據(jù)平面，該平面可以執(zhí)行移動(dòng)邊緣平臺(tái)收到的流量規(guī)則，并在服務(wù)、域名服務(wù)器、本地網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行流量轉(zhuǎn)發(fā)和路由。表1-1MEC目前的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議文件圖1-12ESTIMEC003參考架構(gòu)1）MEC主機(jī)移動(dòng)邊緣平臺(tái)的主要功能有5項(xiàng)[50]：給應(yīng)用提供環(huán)境，用于發(fā)現(xiàn)、通知、消費(fèi)和提供移動(dòng)邊緣服務(wù)；接收來(lái)自移動(dòng)端平臺(tái)管理器、應(yīng)用程序或服務(wù)的流量規(guī)則，并相應(yīng)地指示數(shù)據(jù)平面執(zhí)行操作；從移動(dòng)邊緣平臺(tái)管理中獲取DNS記錄，同時(shí)配置相應(yīng)的DNS代理服務(wù)器；提供移動(dòng)端服務(wù)；提供對(duì)持久性存儲(chǔ)和時(shí)間信息的訪問(wèn)。除了虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)邊緣平臺(tái)以外，移動(dòng)邊緣主機(jī)中還包括移動(dòng)邊緣應(yīng)用。應(yīng)用運(yùn)行在移動(dòng)邊緣主機(jī)提供的虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬機(jī)上，并提供移動(dòng)邊緣服務(wù)。應(yīng)用可以同移動(dòng)邊緣平臺(tái)之間交互，執(zhí)行相應(yīng)的與應(yīng)用生存周期相關(guān)操作的支持，包括指示可用性、準(zhǔn)備用戶狀態(tài)的重定位等。2）MEC主機(jī)級(jí)管理移動(dòng)邊緣計(jì)算主機(jī)級(jí)管理主要包括：MEC平臺(tái)管理器和虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理器[51]。MEC平臺(tái)管理器主要負(fù)責(zé)：應(yīng)用的生存周期管理，包括通知移動(dòng)邊緣編排器有關(guān)應(yīng)用的相關(guān)事件；給移動(dòng)邊緣平臺(tái)提供每個(gè)模塊的管理功能；管理應(yīng)用規(guī)則和需求，包括服務(wù)授權(quán)、流量規(guī)則等。虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施管理器主要負(fù)責(zé)有關(guān)虛擬化資源的分配、釋放等功能，具體為：①分配、管理和釋放虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化（計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)）資源；②準(zhǔn)備虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)運(yùn)行軟件映像，這一準(zhǔn)備過(guò)程包括配置基礎(chǔ)設(shè)施，也包括接收和存儲(chǔ)軟件映像；③快速提供應(yīng)用（如果支持）；④收集并上報(bào)有關(guān)虛擬資源的性能和錯(cuò)誤信息；⑤如果支持，可執(zhí)行應(yīng)用重新部署。對(duì)于應(yīng)用在外部云的重新部署，虛擬化資源管理器將和外部云管理器進(jìn)行交互，以執(zhí)行應(yīng)用的重新部署。3）MEC系統(tǒng)級(jí)管理移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)級(jí)管理部分主要包括3個(gè)功能模塊：MEC編排器、運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用生命周期管理代理。MEC編排器主要負(fù)責(zé)5項(xiàng)功能：基于部署的移動(dòng)端主機(jī)，編排器能夠?qū)σ苿?dòng)端系統(tǒng)的整體進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)；加載應(yīng)用的數(shù)據(jù)包；選擇合適的移動(dòng)邊緣主機(jī)用于應(yīng)用的實(shí)例化；觸發(fā)應(yīng)用實(shí)例化和終止；當(dāng)支持重置功能時(shí)，可觸發(fā)應(yīng)用的重置。運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)通過(guò)面向用戶服務(wù)和用戶設(shè)備的應(yīng)用來(lái)獲取請(qǐng)求，用于實(shí)例化或終止應(yīng)用。同時(shí)，還要在這些請(qǐng)求上做出決定與授權(quán)。被授權(quán)的請(qǐng)求將遞交給移動(dòng)邊緣編排器做進(jìn)一步的處理。用戶應(yīng)用生命周期管理代理：用戶應(yīng)用是一個(gè)移動(dòng)邊緣應(yīng)用，它在移動(dòng)邊緣系統(tǒng)中實(shí)例化，經(jīng)由一個(gè)運(yùn)行在用戶設(shè)備上的應(yīng)用來(lái)響應(yīng)用戶的請(qǐng)求。用戶應(yīng)用就是指那些能夠通過(guò)用戶應(yīng)用生存管理代理來(lái)和移動(dòng)邊緣系統(tǒng)進(jìn)行交互的應(yīng)用。4）平臺(tái)間接口在邊緣計(jì)算框架內(nèi)，每個(gè)功能模塊之間都要通過(guò)相應(yīng)的接口進(jìn)行交互。其主要的參考節(jié)點(diǎn)可以分為：與移動(dòng)邊緣平臺(tái)相關(guān)的參考節(jié)點(diǎn)、與移動(dòng)邊緣管理器相關(guān)的參考節(jié)點(diǎn)以及與外部實(shí)體相關(guān)的參考節(jié)點(diǎn)3個(gè)部分。\h1.6本章小結(jié)本章從邊緣計(jì)算的定義、相關(guān)概念、參考架構(gòu)、使能技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展5個(gè)方面全面地展示了邊緣計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用場(chǎng)景。第一小節(jié)從邊緣計(jì)算的定義、相關(guān)技術(shù)的發(fā)展到邊緣計(jì)算的應(yīng)用等，對(duì)比了邊緣計(jì)算和傳統(tǒng)云計(jì)算的特點(diǎn)，突出了邊緣計(jì)算適用于低時(shí)延、高帶寬的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，以及邊緣計(jì)算在不同場(chǎng)景下由于其靠近設(shè)備側(cè)的特點(diǎn)帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。第二小節(jié)介紹了從云計(jì)算，到移動(dòng)云計(jì)算、霧計(jì)算，再到多接入邊緣計(jì)算，闡述了邊緣計(jì)算的相關(guān)概念和發(fā)展歷程，展示了不同技術(shù)的部署場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)框架，并對(duì)不同計(jì)算范式的功能及實(shí)際部署應(yīng)用的方式進(jìn)行綜合分析。第三小節(jié)基于《邊緣計(jì)算參考架構(gòu)3.0》，展示了邊緣計(jì)算的參考架構(gòu)。參考架構(gòu)基于模型驅(qū)動(dòng)的工程方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將物理世界和數(shù)字世界的知識(shí)模型化。參考架構(gòu)的功能視圖更關(guān)注系統(tǒng)組件之間的關(guān)系、接口和結(jié)構(gòu)，由不同的層次和模塊組成，向下支持各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接入，向上可以與云端對(duì)接。第四小節(jié)展示了以網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)和人工智能為代表的邊緣計(jì)算使能技術(shù)。邊緣計(jì)算已經(jīng)成為一種新的計(jì)算范式，在工業(yè)環(huán)境、車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等場(chǎng)景下獲得了廣泛應(yīng)用。第五小節(jié)介紹了邊緣計(jì)算相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展，包括相關(guān)白皮書(shū)、3GPP和ETSI標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展。\h參考文獻(xiàn)[1]ZHAOY,WANGW,LIY,etal.Edgecomputingandnetworking:Asurveyoninfrastructuresandapplications[J].IEEEAccess,2019,7:101213-101230.[2]SHIW,CAOJ,ZHANGQ,etal.Edgecomputing:Visionandchallenges[J].IEEEInternetofThingsJournal,2016,3(5):637-646.[3]ARMBRUSTM,FOXA,GRIFFITHR,etal.Aviewofcloudcomputing[J].CommunicationsoftheACM,2010,53(4):50-58.[4]QIH,GANIA.Researchonmobilecloudcomputing:Review,trendandperspectives[C]//2012SecondInternationalConferenceonDigitalInformationandCommunicationTechnologyandIt'sApplications(DICTAP).Piscataway:IEEEPress,2012:195-202.[5]BONOMIF,MILITOR,ZHUJ,etal.Fogcomputinganditsroleintheinternetofthings[C]//ProceedingsoftheFirstEditionoftheMCCWorkshoponMobileCloudComputing.NewYork:ACM,2012:13-16.[6]YIS,HAOZ,QINZ,etal.Fogcomputing:Platformandapplications[C]//2015thirdIEEEWorkshoponHotTopicsinWebSystemsandTechnologies(HotWeb).Piscataway:IEEEPress,2015:73-78.[7]HUYC,PATELM,SABELLAD,etal.Mobileedgecomputing—Akeytechnologytowards5G[J].ETSIWhitePaper,2015,11(11):1-16.[8]ETSI.“MobileEdgeComputing(MEC);TechnicalRequirements,”EtsiGsMec002-V1.1.1[Z].2016.[9]邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟.邊緣計(jì)算參考架構(gòu)3.0[EB/OL].[2018-01-01].http://www./Lists/show/id/334.html.[10]CHIOSIM,ERFANIANJ,BRISCOEB,etal.Networkfunctionsvirtualisation–introductoryWhitePaper[Z].2017.[11]/Portals/0/TBpages/NFV/Docs/NFV_White_Paper3.pdf[Z].2018.[12]楊健.網(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