1.2.2 发展阶段
1.2.2.1 移动边缘计算与多接入边缘计算
2014年,欧洲电信标准化协会(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)正式定义了移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)并成立移动边缘计算规范工作组。移动边缘计算是一种基于移动通信网络的全新的分布式计算方式,构建了无线接入网侧的云服务环境。移动边缘计算主要专注于在移动通信网络中为移动终端用户提供低时延、高带宽、个性化的服务。它将计算、存储和网络资源部署到移动通信网络的边缘,以便更快地响应终端用户的请求,并提供更丰富的应用体验。移动边缘计算技术主要依赖于移动通信基站或者终端设备附近的边缘服务器,这些服务器可以提供近距离的计算和存储能力,从而减少终端用户的业务访问和数据传输时延,另外,移动边缘计算通过将云计算业务迁移到各边缘服务器,来减少网络拥塞并降低云中心负载,最终提高用户体验。
2017 年,ETSI将MEC的解释由移动边缘计算调整为多接入边缘计算(Multi-access Edge Computing,MEC),用这个概念来概括更加广泛的边缘计算的场景和内涵,在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力而形成开放平台。多接入边缘计算更加强调在多种接入技术下实现边缘计算服务的一致性和可用性。它将边缘计算的服务与不同的接入技术(如Wi-Fi、蜂窝网络、传统有线网络等)进行整合,通过网络切换、流量管理、负载均衡等手段实现多接入技术下边缘计算服务的无缝切换和优化。
1.2.2.2 算力网络
算力网络是“一种根据业务需求,在云、网、边之间按需分配和灵活调度计算资源、存储资源以及网络资源的新型信息基础设施”。具体而言,算力网络利用云网融合技术以及软件定义网络(Software-Defined Networking,SDN)、网络功能虚拟化(Network Function Virtualization,NFV)等新型网络技术,将边缘计算节点、云计算节点以及含广域网在内的各类网络资源深度融合在一起,通过集中控制或者分布式调度方法实现边缘计算节点、云计算节点的计算和存储资源、广域网的网络资源的协同,组成新一代信息基础设施,为客户提供包含计算、存储和连接的整体算力服务,并根据业务特性提供灵活、可调度的按需服务。
算力网络是由我国运营商主导提出的新型信息基础设施,对我国信息通信技术在国际上发挥引领作用具有重大意义。边缘计算是算力网络中的核心组成,是算力网络中算网融合的重要体现之一。
中国移动、中国电信、中国信息通信研究院等研究机构在推动算力网络的发展和建设方面作出了显著的贡献,作为国内领先的通信和研究机构,这些组织开展相关体系架构、关键技术的研究,发布了有关算力网络的标准和白皮书,推动了算力网络建设。
目前,算力网络的研究呈现百花齐放的繁荣景象,但相关架构、标准的设计依赖于传统网络技术,尚未形成统一的标准体系。未来,算力网络有很大的发展前景。
1.2.2.3 学术研究
以“Edge Computing”为关键词在IEEE Xplore上搜索2013—2023年论文发表情况,结果如表1-1所示。注意,表中的数据主要反映增长趋势,很多关于边缘计算的论文并未使用该关键词,故实际的论文数量应远大于表中的数据。
表1-1 论文数量年份对应表
2016年以前,边缘计算处于原始技术积累阶段;2017年至今,边缘计算开始被业内熟知,与之相关的论文发表数量快速增长,边缘计算开始飞速发展。
边缘计算受到了国际学术组织的广泛关注。IEEE、ACM和其他学术组织相继举办了相关的会议和研讨会,如IEEE International Conference on Edge Computing(EDGE)、ACM/IEEE Symposium on Edge Computing(SEC);多个国际一流学术期刊和会议,如IEEE Journal on Selected Areas in Communications(JSAC)、IEEE Transactions on Mobile Computing(TMC)、IEEE Transactions on Communications(TCOM)、IEEE Transactions on Wireless Communications(TWC)、IEEE International Conference on Computer Communications(INFOCOM)、IEEE Global Communications Conference(GLOBECOM)、IEEE International Conference on Communications(ICC)、IEEE Wireless Communications and Networking Conference(WCNC)等也大量接收边缘计算方向的高水平论文。另外,多个国内著名学术期刊,如《中国科学:信息科学》《电子学报》《通信学报》《物联网学报》等,也大量刊载边缘计算方向的论文成果。
当前,学术界对边缘计算的研究主要集中在以下3个方面。
1)边缘计算的体系结构和架构:包括终端节点、边缘服务器、云服务器之间的协同关系,以及边缘计算中的计算、存储、网络和安全等方面的问题。
2)边缘计算的应用场景和应用程序:包括智能制造、智能城市、智能交通、医疗保健、虚拟现实、游戏等多个领域,以及在这些领域中如何设计和实现高效、可靠、安全的边缘计算应用程序。
3)边缘计算的系统优化和性能评估:包括边缘计算中的任务调度、资源管理、能耗优化等问题,以及如何通过仿真、实验和测试等手段来评估边缘计算系统的性能和可靠性。
总之,学术界对边缘计算的研究正在不断深入和拓展,未来还将有更多的关注点和挑战。