中文 英语

IOE的移动边缘计算

网络边缘将成为IOE和5G最关键的指标之一,但它需要新技术和解决方案。

受欢迎程度

随着IoE开始占据主导地位,更多的注意力正集中在网络的边缘。

原因是当前的无线基础设施不充分处理将构成IOE的数十亿个端点。因此,对于IOE来实现其全部潜力,它可以需要某种附加基础设施或物理学中的新发现。

边缘网络并不总是如此大问题。基于大型集中式单元网络的过去十年来,无线网络的通信工作相对较好。它们旨在处理数百万智能手机,即加入生态系统。但这种愿景主要集中在很大程度上,在语音和静态数据(如文本和图片)上。这些网络从来没有旨在处理Myriad的新兴平台,或者将使用这些平台作为IOE,云,5G,大数据,流多媒体和无数其他平台的数十亿个端点。

还有更多。自动驾驶汽车和智能一切,从家庭到城市再到基础设施,都将加入这个生态系统。除此之外,还有视频分析、定位服务和增强现实等高级服务,所有这些都将对系统提出更多的要求。

如果数十亿美元还不够的话,Markets And Markets预计,到2025年,整个IoE将有1万亿联网设备。如果数以亿计的设备对无线基础设施构成挑战,想象一下一万亿设备将会做什么,下一代网络将需要什么来确保IoE不会成为实时采集、处理和响应的瓶颈。

但那正在变化 - 迅速。当前网络的问题是,该平台无法处理常量路由到核心,并且在那里处理数十亿设备的所有计算和智能。这并不是那种不能这样做的,因为它可以。但是,性能指标,特别是延迟和带宽,使用该方法进行重大打击,这直接影响了可靠性和性能,最终提供服务质量。

“人们想要的数据水平以及他们现在的数据水平之间仍存在巨大差距,”史蒂夫·莫尔根科普夫说Qualcomm.。“世界的联系,今天的LTE不到15%。”

那就是一开始。Mollenkopf表示,2015年至2019年间,估计的85亿移动设备将发货,即使地球上只有70亿人。添加到该时间帧中的数十或数百十亿个连接的事情,在此之后甚至预测的速度更快,而且对更强大的基础设施的需求变得更加明显。

无处不在的情况下无法从核心管理。图1表示这些平台及其与移动边缘计算(MEC)的关系。

图1
图1.边缘网络应用程序。源NTT。

MEC是一种新的范例,它将云计算功能与移动网络边缘的IT样环境结合在一起。欧洲电信标准研究所(ETSI)发表了一个白皮书去年9月将其作为“朝向5G的关键技术”。

只是为了将此提出这一点,5G将提供1Gbps速度到数十台设备,但它也将支持数十万个同时连接,具有提高覆盖率和降低延迟的大量传感器。“5G将作为数据行业的破坏性,因为数据是无线行业的数据,”Sanjay Jha表示,首席执行官GlobalFoundries

MEC通过将基站基础设施与位于无线电网络附近的数据中心集成,在网络环境的边缘在网络环境边缘发挥作用。该想法是以分布式方式从无线电接入网络和过程中提取网络上下文,而不是将其全部返回到中心核心。

它听起来很好,但这并不简单。首先,添加MEC平台创建拥塞。其次,在边缘添加的每个计算节点都需要对基础设施进行某种回程管道,无论是光纤,微波还是铜。回程将成为一个重要问题,因为数十亿的设备正在请求身份验证和验证。最重要的是发信号通知和流量开销,可以处理移动到这些数十亿个IOE设备的数据。第三,这项技术刚刚涌现。到目前为止,实地试验或实验室设置只有有限的现场试验。

那么,面对这些挑战,MEC将如何成为解决方案呢?有两种新技术将使这个领域变得平等——软件定义的网络和网络功能虚拟化。双方都承诺使MEC成为现实和现实。

图2显示了一种参考架构的一种类型。软件定义的网络网络功能虚拟化将允许MEC网络完全将虚拟化应用程序更靠近移动用户,并启用网络灵活性。它们还将启用可扩展性。虚拟化促进了一个环境,该环境可以通过内容,服务和应用程序的访问和响应性的无缝性 - 所有这些都将改善用户体验。

图2
图2 SDN/NFV架构。英特尔来源。


这两种技术是下一代无线和有线网络的基础。

如果没有这些技术,MEC基本上将需要与核心相同的硬件集合,只是由于处理是围绕一个本地网络进行的,所以没有那么大的扩展性。这些本地网络的规模和复杂性各不相同,但它们仍然比核心网络小得多。然而,这种辅助核心的无处不在的部署并不实际,原因包括成本、维护、电力需求和互连。因此就有了虚拟化的驱动力。

网络虚拟化涉及将专用硬件中的逻辑重新定位到纯软件层。它是在服务器横向中的最后几十年中使用的概念,其中服务器虚拟化软件用于从硬件到软件。

网络功能虚拟化重新安置部分OSI堆栈。它把图层3移动到图层7。它成为一个纯粹的软件环境,主要运行在服务器虚拟化平台上,或者作为服务器虚拟化平台的一部分。虚拟化技术将各种不同类型的网络设备整合到大容量、行业标准的服务器、交换机和存储上。图3显示了前后场景。

图3.
图3. NFV架构。来源:ETSI。

在图形的左侧,是经典的方法。网络功能虚拟化将这些硬件架构转换为软件以在标准服务器硬件上运行的软件。它还转换网络操作,因为软件可以在网络内的任何所选位置动态地实例化 - 而无需安装设备。这是虚拟化的Crèmedelacrème。

软件定义的网络改变了网络管理的方式。它是一种网络,其中整个网络的控制平面由单个元素,SDN控制器而不是具有其自己的控制平面的每个元素生成。在传统的网络模型中,每个设备都有一个运行的一组协议,该协议产生其“控制平面”。为了说明如何工作,例如,考虑同时运行多个协议的交换机。这些和其他人产生该开关的控制平面。传统网络模式中的每个设备都具有相同的方法。

软件定义网络由一个控制平面管理,而不是由多个控制平面管理。单个控制平面覆盖整个网络(参见图4)。

图4.
图4.传统和SDN配置。[参见参考文献1]

对于软件定义的网络,所有网络设备的控制平面都委托给SDN控制器。在为控制器提供这个控制平面之后,各个网络范围设备的所有数据平面动作都被“推”到这个控制平面执行。在这种类型的配置中,所有设备都由控制平面控制,网络被视为一个单一的逻辑设备。简单地说,基本软件集中在网络的单个元素中,而不是分布在多个设备上。

这种“集中化”是软件定义网络的核心。为什么这是如此重要的是,通过动态以及网络的扩展和收缩,它消除了单独控制数百甚至数千个不同设备的需要。

挑战
虽然听起来不错,但MEC并非没有挑战。首先,MEC仍然是一个概念。网络功能虚拟化和软件定义的网络都处于发展阶段,目前还没有现成的工作平台(除了beta版)。因此,挑战是基于当前的技术状态。虽然其中一些挑战将继续存在,但一旦技术成熟,其他挑战可能会被发现没有意义。然而,它们当然适合包含在本文的讨论中。

安全问题总是排在最前面。事实上,随着这两个平台的发展,安全性应该是第一位的。因为这些都处于发展阶段,所以我们有机会在游戏的早期就把安全措施做好,特别是在芯片层面上。这将使MEC从一开始就很强大。

最大的MEC安全挑战之一与自主权有关。由于这些网络设计为自我优化和调节,因此网络运营商将拥有有限的控制量,即网络运营商将超过应用程序。这意味着所有安全都必须低级别和普遍存在。到目前为止,那不是很好的解决。

安全问题
对于软件定义的网络,有两个主要问题——集中化和北向/南向接口。集中化带来了一个明显的问题,因为如果集中化控制平面受到损害,它就有可能对所有设备进行分层。各个网络范围设备的所有数据平面动作都被“推”到这个控制平面执行。如果攻击者可以修改在中央控制平面上运行的代码,它就可以重定向流量、重新定位数据,并允许攻击者查看整个网络。如果攻击者成功地进入了这个控制器,它可以改变整个网络的基础。

对于接口,主要是策略问题。由于这些接口是可编程的,尤其是北行界面,因此存在可能发生的潜在妥协,包括插入的受损应用程序和矛盾规则openflow.。这进一步受到SDN控制器尚未复杂的事实损害,以便在通信期间优先级的顶部放置安全应用。

例如,如果其中一台网络机器被攻破,安全应用程序可能会带走那台机器并将其隔离。然而,另一个用于负载平衡的应用程序可能会看到这台机器在低负载下运行,并决定将流量重定向到它。这通常是软件定义的网络的配置方式,因为它缺乏上面提到的复杂性。

网络功能虚拟化安全问题
网络功能虚拟化也引入了新的安全挑战。对任何虚拟网络功能的任何安全威胁都可以在网络中的所有虚拟机上被视为通用虚拟化威胁。还有管理程序软件,这是黑客可以使用的另一个向量来访问网络。另外两份安全问题是资源汇总和多租户。

总体而言,最大的问题是传统的网络安全模型是静态的,无法响应网络拓扑中实时动态变化的动态性质。将安全服务插入网络功能虚拟化网络时,当前方法是使用叠加层。虽然这是理论上的作品,但它仍然存在跨营商界限的设备共存问题。当安全层中实现的安全性时,它往往是资源密集型,这在MEC中是不希望的。最后,由于网络功能虚拟化的“无缺陷”性质,找到安全元素的良好插入点也是具有挑战性的。

还有其他安全方面的考虑。网络功能虚拟化和软件定义的网络都是新兴技术,这一事实意味着随着它们的发展,几乎肯定会出现其他安全问题。

安全不是唯一的挑战。目前尚不清楚在这些边缘网络中需要哪种类型的计算机和存储资源。移动资源与企业中的移动资源不同,传统硬件可能不敏捷,足以支持移动客户端的分层及其各种平台。随着这些实体的形式,MEC网络可能需要新技术和平台来适应这种多样性。

信件
与任何新的和新兴的平台和技术一样,道路上有颠簸。因为没有MEC没有模型或历史记录,所以它是一瞬间是一家像你的奖金企业。

网络功能虚拟化和软件定义网络等技术不仅适用于MEC,而且对所有类型的网络保持了很多承诺。其他平台,如hetnets也将是全球无线覆盖伞中的一个元素。投入5克和IOE,这个部门将在未来几年内得到非常有趣。

这一切将如何结束仍是一个巨大的未知数。而MEC网络将如何与此整合也不确定。但根据预测,到2020年,所有这些都将从一个可塑的小块变成一些明确定义的基础设施,在未来4年里,很多变化将不得不发生。

参考1:SDN -一个新的网络时代;Mohamed Nidhal Beyrem Jaziri, 2xCCIE (R&S, SP), 2014年6月23日。



发表评论


(注意:此名称将被公开显示)