5G网络下MEC与CDN技术结合的优势分析

王继梅

（国家知识产权局专利检索咨询中心 北京 100190）

1 引言

随着物联网、5G、大数据、云计算、人工智能AI、内容分发网络（CDN）、移动边缘计算（MEC）等技术的日益成熟、相辅相成式的发展，技术之间的结合与良性竞争会越来越多，最终体现在业务形式上面，看哪种组合最终能给人们的生活、工作带来高效和舒适感，哪种组合能为人类生产制造带来更加智慧的改变。那么，如何将5G、传统通信网络与互联网应用相融合？答案就是移动边缘计算（MEC）这个跳板。随着视频业务向超高清及沉浸式发展，对网络的传输承载能力提出了更大的挑战，同时对存储服务器的容量和处理能力也提出了极大的挑战。5G时代的到来将会改善带宽和时延敏感型业务的使用体验，从而推动超高清视频直播业务的进一步发展。为了满足用户体验需求的不断提升，正在加快部署内容分发网络（CDN），并从各个方面推进CDN技术的持续发展，以实现超高清视频及其他多媒体新业务的分发与服务，从而给用户带来更真实的沉浸式的感官体验。

随着5G网络技术的发展、边缘计算MEC应用领域的扩展、CDN部署的推进，涉及5G+MEC+CDN的专利申请数量也不断增加，很多企业都期望通过提早布局专利，从而在超高清视频业务领域抢占一定的市场份额，进而抢占市场先机。

2 5G网络技术

5G网络是在4G网络的基础上发展而来的，是对4G网络的升级。随着大数据时代的到来，数据已经渗透到当今的每一个行业，移动通信网络正在向着万物互联的方向快速发展。与4G网络相比，5G网络在数据速率、移动性、空口时延、可靠性等方面都有大幅度的提升[1]。5G网络在无线资源的利用率上也明显优于4G网络，能够大量传输数据，还可以科学配置通信资源，提高用户的通信体验。

ITU 为 5G 网络定义了增强移动宽带（eMBB）、海量机器类通信（mMTC）和超可靠低时延通信（URLLC）三大应用场景。增强型移动宽带（eMBB）针对的是对带宽要求比较高的高清视频等系列的应用，大规模机器类型通信（mMTC）针对像智慧家居、智慧城市这样的海量物联网系列应用，超高可靠性低延时通信（uRLLC）则针对像无人驾驶、工业控制之类的专业领域应用[2]。而为了实现大带宽、海量物联、低时延最好的办法则是缩短数据之间传输距离，把提供服务的节点从中央下放到网络边缘，在网络边缘侧完成计算、存储和服务，从而使得智能服务更接近用户，因此，在5G MEC能在万物互联的背景下为用户提供更好的体验。

3 边缘计算（MEC）与内容分发网络（CDN）结合的优势

本文选取5G网络下的边缘计算（MEC）以及与内容分发网络（CDN）的结合作为研究对象，选取边缘计算、MEC、内容分发网络、CDN、5G、NR等关键词，基于对专利数据库DWPI、CNTXT、CNABS等进行专利检索，并对检索到的专利数据进行专利技术内容分析，选择其中具有代表性的核心关键专利，分析了MEC所具有的优势，以及MEC与CDN结合将带来哪些影响。

3.1 5G边缘计算（MEC）的优势

边缘计算（MEC）是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台，就近提供边缘智能服务，满足用户、行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求[3]。图1显示了MEC的主要应用场景，其与智能工厂、智慧城市、智能家居、车联网等结合将很好地改善使用体验。

图1 边缘计算的应用场景

MEC是对云计算的补充和延伸，为物联网、大视频等提供更好的计算平台，其是在大带宽、物联网集成以及时间敏感的背景下发展起来的。MEC将计算迁移到网络边缘侧，从而降低终端设备的计算、存储、能耗要求，MEC更靠近数据源，因此可以降低成本，并且能更高效地处理数据。MEC在本地进行存储和服务，不需要将数据回传到数据处理中心，因此能很大程度上降低业务延时，在本地处理和分析数据，同时也使得对数据的监视在本地进行，从而可以保证数据的安全可靠。另外，由于MEC设备位于用户附近使发生网络中断的可能性非常低，也保证了数据的可靠性。随着物联网的发展，今后将有超过一半以上的数据需要在网络边缘侧进行处理和储存，使用MEC将会优化我们的网络。MEC也将为智能家居、智慧工厂、智慧城市、智慧交通等应用场景带来新的发展机遇。

3.2 5G MEC与CDN的融合

CDN也叫内容分发网络，CDN是构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。CDN的关键技术主要有内容存储和分发技术[4-7]。CDN主要应用于解决OTT类公司对公众用户提供业务访问延时体验问题。将原本访问原站的业务通过下沉到用户附近的CDN节点来提供服务。CDN网络也是最贴近用户，同时又是最理解OTT业务的网络。CDN主要应用于对视频服务商、电商、游戏公司、社交类软件等的视频点播加速、直播加速、软件或APP下载加速、以及实时交易类的动态加速。但是随着原站业务越来越复杂，对于动态加速的要求越来越高。传统动态加速是在优化回源路径、优化加速协议、优化视频图片编解码的形式，但是不能满足未来对于动态加速业务的发展需求。

随着新兴业务快速发展，终端用户的需求多样化、个性化浮出。对CDN节点的计算、AI能力要求越来越高。而传统CDN动态加速将数据回源到原站的做法，很难承担高交互性业务对超低时延的需求，同时对网络带来极大压力。因此，以传输优化、存储缓存、云计算为主的CDN网络需具备分布式计算、分布式存储、安全、传输等能力，以形成及时高频处理海量数据的能力。而满足此场景的能力，边缘计算MEC成为首选，边缘计算为CDN节点的边缘部署以及协同调度提供了一个非常好的启用环境，这为CDN网络的服务质量以及服务模式带来新的发展机遇。

MEC将是CDN跟5G或物联网终端的终极触角。有了MEC，CDN才能更好地下沉。MEC不但可以提供传统CDN的资源缓存能力，更能提供大量基于低层终端用户需求的多样计算、AI、ICT集成能力，更有可能将终端用户设备发展为CDN的终端节点一起纳管到MEC中，使终端用户真正享受到低时延、高安全、大数据计算、ICT集成订制的科技就在身边的服务体验[8-11]。

4 结语

随着5G技术的大量商用，结合5G大带宽、低时延、多连接的特点，未来5G将成为万物互联的入口。而MEC跟5G的巧妙结合，将使终端流量更少地回到核心网绕行，直接通过5G边缘5GC的UPF转发到互联网，大大降低网络应用访问时延。随着CDN技术不断跟MEC结合的探索，未来结合的方面将不仅仅局限于CDN业务。5G+MEC+CDN的结合，其实是近几年一系列新技术、新科技、新业态、新产业链迸发的产物之一，也为未来基础电信运营商、OTT、CDN服务商等商务模式带来更多的想象空间，最大效率地服务于人们的生产生活，使万物的沟通更自然，数据更有价值，决策更有理有据，人们的生活更和谐美好。