TIỂU LUẬN môn học điện TOÁN BIÊN đa TRUY NHẬP giới thiệu MEC và các khái niệm liên quan

Điện toán biên đa truy cập MEC: Điện toán biên đám mây cung cấp môi trường dịch vụ thông tin và khả năng điệntoán đám mây ở biên của mạng truy cập có chứa một hoặc nhiều loại công nghệ t

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

TIÊU LUẬN MÔN HỌC ĐIỆN TOÁN BIÊN ĐA TRUY NHẬP

Nguyễn Thành Công- B18DCVT038

Đỗ Văn Việt- B18DCVT437 Đào Đình Đoàn-B18DCVT101

Hà Nội, tháng 12 /2021

tìm hiểu, nghiên cứu, học hỏi, tiếp thu biết bao nhiêu kiến thức dưới sự hướng dẫn tậntâm của Thầy Cô.

Trước hết nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất tới các Thầy Côgiáo của Học Viện nói chung và các Thầy Cô giáo trong khoa Kỹ Thuật Điện Tử ViễnThông nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức và những kinh nghiệm quýbáu trong suốt hơn bốn năm học vừa qua

Nhóm em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Hoàng Trọng Minh, thầy đãnhiệt tình chỉ dạy cho chúng em những kiến thức cần thiết của môn học này

Tuy đã cố gắng nhưng do kiến thức còn hạn chế nên bài tiều luận vẫn còn nhiềuthiếu sót, hi vọng thầy sẽ góp ý và bổ sung để nhóm em hoàn thiện bài tiểu luận củamình một cách tốt nhất

Cuối cùng, nhóm em xin kính chúc các Thầy Cô và gia đình dồi dào sức khỏevà

thành công trong sự nghiệp cao quý

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 12 năm 2021

Nhóm sinh viên thực hiện

Lương Hoàng AnhNguyễn Thành Công

Đỗ Văn ViệtĐào Đình Đoàn

Giảng viên hướng dẫn

Hoàng Trọng Minh

Nhóm

07

3

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nền công nghệ 4.0 hiện nay, việc triển khai mạng 5G là một xu thế tấtyếu

đối với mọi lĩnh vực đời sống Công việc hiện nay luôn đòi hỏi nâng cao khả năng tínhtoán, truyền thông tin cậy băng rộng với độ chính xác cao cùng với độ trễ thấp, nângcao

chất lượng dịch vụ Để đáp ứng tối ưu nhất các nhu cầu như vậy, Điện toán biên đa truynhập (Multi-Access Edge Computing - MEC) là một yếu tố quan trọng trong việc triểnkhai cùng với mạng 5G

MEC là một khải niệm kiến trúc mạng do Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu

- ETSI định nghĩa, cho phép di chuyển việc tính toán lưu lượng và dịch vụ từ một đámmây tập trung đến vùng biên của mạng, gần với các thiết bị người dùng Thay vì gửi tất

cả dữ liệu lên đám mây để xử lý, biên mạng sẽ phân tích, xử lý, lưu trữ một phần dữliệu Việc này đảm bảo được tốt nhất độ trễ cực thấp nhằm mang lại hiệu suất thời gianthực cho các ứng dụng băng thông cao

Trong bài này, các kiến trúc mạng được đưa ra liên quan tới việc xây dựng mộtkiến trúc mạng 5G có tích hợp MEC Các vấn đề liên quan tới việc ảo hóa các chứcnăng

mạng (NFV) cũng như việc tham chiếu các chức năng của kiến trúc MEC vào trongmôi

trường ảo hóa (NFV) sẽ được trình bày Cuối cùng, các ứng dụng của MEC cụ thểtrong

thực tế sẽ được trình bày như các dịch vụ hướng tới người dùng (thực tế tăng cường,các

ứng dụng độ trễ thấp, ); ứng dụng cho bên thứ ba (bảo mật, an, theo dõi, cơ sở hạtầng, ) và các ứng dụng liên quan tới hiệu suất mạng và QoS

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI NÓI ĐẦU 3

MỤC LỤC 4

TỪ KHÓA 5

1 Giới thiệu MEC và các khái niệm liên quan 6

2 MEC đối với mạng 5G 7

3 Khái niệm kiến trúc MEC 7

3.1 Điện toán đám mây và Điện toán biên 7

3.2 Kiến trúc mạng 5G 8

3.3 Tích hợp MEC vào mạng 5G 9

3.4 Các chức năng mạng của MEC 9

4 Kiến trúc ETSI MEC 10

4.1 Tài liệu và thuật ngữ 10

4.2 Nguyên tắc thiết kế 11

4.3 Kiến trúc tham chiếu hệ thống MEC 13

4.3.1 Trình quản lý cơ sơ hạ tầng ảo hóa (VIM) 13

4.3.2 Máy chủ MEC 14

4.3.3 Khối quản lý nền tảng MEC 15

4.3.4 Bộ điều phối MEC 15

4.3.5 Các thành phần liên quan khác 15

5 MEC ảo hóa chức năng mạng (MEC in NFV) 17

6 Hỗ trợ MEC cho Network Slicing 18

7 Các trường hợp sử dụng (MEC Use Case) 19

7.1 Dịch vụ hướng tới người dùng 20

7.2 Nhà điều hành và Dịch vụ của bên thứ ba 24

7.3 Cải tiến hiệu suất mạng và QoS 26

8 Kiến trúc 3GPP để đáp ứng các ứng dụng biên 31

8.1 Các yêu cầu quan trọng: 32

8.2 Kiến trúc chức năng EDGEAPP: 32

8.3 Các thực thể chức năng 32

8.4 Các điểm tham chiếu: 33

8.5 Kiến trúc Đám mây-Biên di động tổng hợp 34

KẾT LUẬN 35

TỪ KHÓA

AF Application Function Chức năng ứng dụng

AMF Access and Mobility

Ảo hóa chức năng mạng

NFVI NF virtualization Infrastructure Ảo hóa chức năng mạng( cơ sở

hạtầng)NRF Network reponsitory function Chức năng kho lưu trữ mạngNSSF Network slice selection

PCF Policy control function Chức năng kiểm soát chính sáchQoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ

SMF Session management function Chức năng quản lý phiên

UDM Uniíiled data management Quản lý dữ liệu đơn lẻ

UPF User plane function Chức năng mặt phẳng người

dùngVNF Virtual Network Function Chức năng ảo hóa mạng

1 Giới thiệu MEC và các khái niệm liên quan

1.1 Điện toán đám mây (Cloud)

Điện toán đám mây là một thuật ngữ của việc cungcấp tài nguyên máy tính cho người dùng tùy theo mục

đích sử dụng thông qua Internet

Nguồn tài nguyên có thể là bất cứ thứ gì liên quan

đến điện toán và máy tính: phần mềm, phần cứng, hạ

tầng mạng, máy chủ Dữ liệu có thể được gửi đến

Đám mây để xử lý lưu trữ, và gửi trở lại người dùng

theo yêu cầu

1.2 Điện toán biên (Edge):

Một chiến lược để triển khai khả năng xử lý ở biên

mạng nơi các thiết bị đầu cuối được kết nối và để thực

hiện xử lý phần lớn dữ liệu được lấy từ và cung cấp

cho phần cuối thiết bị đầu cuối

1.3 Điện toán Đám mây - Biên (Edge-Cloud):

Một dạng điện toán biên cung cấp khả năng điện

toán đám mây cũng như một môi

trường dịch vụ thông tin, ở vùng biên của mạng Mục đích là cung cấp khả năng tínhtoán lưu trữ và băng thông gần hơn với đầu vào dữ liệu/người dùng cuối

1.4 Điện toán biên đa truy cập (MEC):

Điện toán biên đám mây cung cấp môi trường dịch vụ thông tin và khả năng điệntoán

đám mây ở biên của mạng truy cập có chứa một hoặc nhiều loại công nghệ truy cậpgần

với người sử dụng

Nó được đặc trưng bởi độ trễ cực thấp hoặc dung lượng tốc độ dữ liệu cao hoặc cảhai Đối với truy cập không dây (ví dụ: trong mạng truy nhập vô tuyến), MEC cung cấpquyền truy cập theo thời gian thực vào thông tin mạng vô tuyến mà các ứng dụng cóthể

tận dụng

1.5 Điện toán biên di động:

Là một dạng điện toán biên truy nhập không dây trong mạng di động

2 MEC đối với mạng 5G

MEC là một yếu tố quan trọng trong việc triển khai 5G

MEC cho phép nhà điều hành và các dịch vụ của bên thứ ba được lưu trữ gần điểmtruy cập của thiết bị người dùng (UE - User Equipment) MEC cho phép triển triển khaikhả năng Điện toán đám mây ở biên mạng Do đó MEC được coi là cần thiết trong cả

ba kịch bản sử dụng mạng 5G

Băng thông di động nâng cao (eMBB): yêu cầu tốc độ dữ liệu cao, bao gồm cả

tốc độ dữ liệu và dung lượng tổng thể Việc di chuyển phần lớn thông tin liên lạc của

UE sang vùng lận cận sẽ giảm bớt gánh nặng cho mạng lõi QoS cũng được cải thiện dođường truyền mạng ngắn hơn nhiều

Thông tin liên lạc với số lượng lớn các thiết bị (MMTC): 5G phải triển khai

trên số lượng lớn các thiết bị với mật độ cao MEC có vai trò thu thập và xử lý dữ liệucục bộ trước khi đưa lên mạng lõi 5G để truyền tới máy chủ ở xa

Truyền thông đáng tin cậy với độ trễ cực thấp (URLLC): Để truyền thông

đáng tin cậy với độ trễ cực thấp, các hoạt động phải được thực hiện một cách cục bộ.Như vậy, MEC có thể đáp ứng được yêu cầu này, đồng cải thiện QoS

3 Khái niệm kiến trúc MEC

Hình 1 So sánh giữa điện toán đám mây và biên Hình 1.1 minh họa sự khác biệt giữa điện toán đám mây và điện toán biên trong bốicảnh truy cập mạng không dây vào Internet Trong điện toán đám mây truyền thống, cácdịch vụ đám mây — bao gồm ứng dụng, lưu trữ và nền tảng ảo — được duy trì tập trungbởi nhà cung cấp dịch vụ đám mây Điện toán biên là một kiến trúc phân tán, phi tậptrung, mang các dịch vụ dựa trên đám mây đến gần hơn với người dùng, giảm gánh nặngmạng lõi

3.2 Kiến trúc mạng 5G

' Ệ Access node Cloud no de (edge and Central) ãằ Networklng node

API = Application Programming Intertace UP = User Plane OTT = Over the Top RAT = Radio Access Technology

CP = Control Plane RAN = Radio Access Network

Hình 2 Kiến trúc 5G (Mạng di động thế hệ tiếp theo) Hình 2 đề xuất các thiết bị biên phù hợp với kiến trúc mạng 5G

Mạng lõi bao gồm một số bộ định tuyến và các thiết bị chuyển mạch mạng khác để

di chuyển dữ liệu trong cùng mạng hoặc khác mạng Ngoài ra còn có các điểm truy nhậpnhằm truy nhập từ mạng truy nhập vô tuyến (RAN) và mạng có dây Cuối cùng, có cácnền tảng điện toán đám mây ở biên của mạng lõi Các nút biên có thể được coi là mộtphần của mạng lõi hoặc các thiết bị riêng biệt được gắn ở biên của mạng lõi

Có một số khía cạnh mạng của ngắt cục bộ cần xem xét:

- Ngoài việc cung cấp quyền truy cập vào các dịch vụ đám mây cục bộ, ngắtcục bộ thường cung cấp kết nối với Internet, bỏ qua mạng lõi của nhà cung cấpdịch vụ di động

- Nút ngắt cục bộ có thể là với mạng cục bộ cũng như các dịch vụ máy tính

và lưu trữ cục bộ Ví dụ, trong các ứng dụng phương tiện đến cơ sở hạ tầng, thường

có một cơ sở hạ tầng bên đường với một mạng và các máy chủ ứng dụng khácnhau Với tính năng ngắt cục bộ, thiết bị di động có thể kết nối cục bộ với mạng

dữ liệu đó Một ví dụ khác, một nhà máy hỗ trợ 5G có thể là tất cả các thiết bị diđộng 5G nói chuyện với một máy chủ ứng dụng CNTT của nhà máy được triểnkhai trên nền tảng MEC Nhưng nhiều khả năng các thiết bị di động 5G sẽ nóichuyện với mạng CNTT của nhà máy bao gồm nhiều máy chủ và thiết bị được kếtnối bằng công nghệ mạng khác (ví dụ: Wi-Fi)

3.3 Tích hợp MEC vào mạng 5G

Hình 3: Điện toán biên đa truy cập tích hợp vào mạng 5G Hình 3 đưa ra góc nhìn khác của một kiến trúc dựa theo MEC và mối quan hệ chứcnăng giữa các thành phần Thiết bị biên là thành phần ngoài cùng; nó bao gồm các thiết

bị người dùng cuối và các cảm biến nằm ở “vùng cuối cùng” của mạng Hạ tầng biên

được kết nối với biên thiết bị bằng mạng truy nhập Cơ sở hạ tầng biên thường nằm gầnvới thiết bị biên nhưng có các đặc điểm của một trung tâm dữ liệu được lưu trữ truyềnthống Cơ sở hạ tầng biên có thể được kết nối với nhau trên nhiều trang web, sử dụnglớp mạng biên tổng hợp hoặc thông qua mạng lõi đến đám mây hoặc trung tâm dữ liệu

AF ■ Application Function AMF = Access and Mobility Management Function AUSF = Authentication Server Function

NRF ■ Netvvork Repository Function NSSF = Netvvork Slice Selection Function PCF = Policy Control Function SMF = Sessíon Management Function

Hình 4 Thực hiện chức năng mạng của MEC

Dù các thiết bị biên MEC được coi là một phần của mạng lõi hay là hệ thống biêngắn với mạng lõi, ảo hóa chức năng mạng (NFV) và việc sử dụng các chức năng mạng

ảo hóa này (VNF) tích hợp các thiết bị MEC với mạng lõi 5G

Hình 4 đưa ra các chức năng mạng được thực hiện trên nền tảng ảo hóa NFV.Chức năng mặt phẳng người dùng được phân phối thành nhiều hệ thống MEC Hệ

thống MEC lưu trữ một hoặc nhiều ứng dụng và các dịch vụ đám mây khác

triển khai mạng

4 Kiến trúc ETSI MEC

Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI), cơ quan đã phát triển một bộ tiêu chuẩncho NFV, cũng là cơ quan phát triển các tiêu chuẩn cho MEC Các tài liệu ETSI quantrọng nhất trên MEC, theo quan điểm của cuốn sách này, như sau:

- ETSI GS MEC 001: Multi-Access Edge Computing (MEC);

Terminology

- ETSI GS MEC 002: Multi-Access Edge Computing (MEC); Phase 2:

Use Cases and Requirement

- ETSI GS MEC 003: Multi-Access Edge Computing (MEC); Framework

and Reference Architecture

- ETSI GR MEC 024: Multi-Access Edge Computing (MEC); Support for

Network Slicing

Multi

-access adge computing

MEC application Một ứng dụng có thể được khởi tạo trên máy chủ MEC

trong hệ thống MEC và có khả năng cung cấp hoặc sử dụngcác dịch vụ MEC

MEC host Một thực thể có chứa nền tảng MEC và cơ sở hạ tầng ảo

hóa cung cấp máy tính, lưu trữ và tài nguyên mạng cho cácứng dụng MEC

MEC host - level

Quản lý cấp độ hệ thống và cấp độ máy chủ đa truy cập

MEC ứngMột tập hợp các chức năng được yêu cầu để chạy cácplatform dụng MEC trên cơ sở hạ tầng ảo hóa máy chủ lưu trữ MEC

cụ thể và cho phép chúng cung cấp và sử dụng các dịch vụMEC và có thể cung cấp một số dịch vụ MEC

MEC service Một dịch vụ được cung cấp thông qua nền tảng MEC

hoặcbởi chính nền tảng MEC hoặc bởi một ứng dụng MEC

MEC system Một tập hợp các máy chủ MEC và quản lý MEC cần

■ NFV alignment( Điều chỉnh ảo hóa chức năng mạng): Hệ thống máy chủ biên

MEC hỗ trợ động một số ứng dụng Do đó, các tài nguyên cần thiết thay đổi theothời gian và môi trường ảo hóa cung cấp sự linh hoạt cần thiết Kiến trúc ETSI

sử dụng NFV Nếu một hệ thống biên là một phần của mạng lõi, điều này đươngnhiên phù hợp với việc triển khai NFV của mạng lõi Nếu hệ thống biên được coi

là nằm ngoài lõi, việc sử dụng NFV cho phép lưu trữ và quản lý các chức năngmạng ảo (VNF) bằng cách sử dụng cùng một cơ sở hạ tầng quản lý

■ Mobility support (Hỗ trợ tính di động) : Người dùng ứng dụng có nhu cầu di

chuyển từ hệ thống MEC này sang hệ thống MEC khác Vì vậy, ứng dụng cầnđược thực hiện trên một máy ảo để ứng dụng có thể được di chuyển từ môi trường

ảo này sang môi trường ảo khác

■ Deployment independencen(Tính độc lập khi triển khai) : MEC nên dược hỗ

trợ triển khai theo nhiều cách khác nhau:

o Triển khai tại nút radio

o Triển khai tại một điểm tổng hợp Điểm tổng hợp là một vị trí trong triểnkhai mạng vật lý, trung gian giữa mạng lõi và một số điểm cuối mạng đồngnhất hoặc không đồng nhất (trạm gốc, modem cáp, điểm truy cập mạngLAN, v.v.) và có thể hoạt động như một vị trí cho một máy chủ MEC

o Triển khai ở biên của mạng lõi

■ Simple and controllable APIs (Giao diện tổng hợp ứng dụng đơn giản và có thể kiểm soát được) : các giao diện kết hợp ứng dụng phải dễ truy cập và cung

cấp một phương tiện hiệu quả để kiểm soát các tài nguyên cơ bản để cho phépphát triển ứng dụng nhanh chóng

■ Smart application location (Vị trí ứng dụng thông minh) : Một ứng dụng

MEC cần chạy ở vị trí vật lý thích hợp tại bất kỳ thời điểm nào, có tính đến các

yêu cầu về tính toán, lưu trữ, tài nguyên mạng và độ trễ.

■ Application mobility to/from an external system (Tính di động của ứng dụng đến(từ) hệ thống bên ngoài) : Kiến trúc MEC nên hỗ trợ sự di chuyển của các

ứng dụng giữa máy chủ lưu trữ MEC và môi trường đám mây bên ngoài

■ Representation of features (Biểu diễn các tính năng) : GS MEC 002 giới thiệu

khái niệm về các tính năng Đối tượng địa lý là một nhóm các yêu cầu liên quanđược gán một tên duy nhất Khung kiến trúc MEC cần hỗ trợ các cơ chế để xácđịnh xem một tính năng cụ thể có được hỗ trợ hay không Bảng 2 đưa ra các tínhnăng sau:

UserApps

Cung cấp hỗ trợ để tạo ứng dụng MEC trên mộthoặc nhiều máy chủ MEC và thiết lập kết nối giữathiết bị người dùng và phiên bản cụ thể của ứngdụng

RadioNetworkInformatio

n

Cung cấp thông tin mạng vô tuyến hiện tại liênquan đến mặt phẳng người dùng Thông tin baogồm

QoS và thông lượng thực cho các kết nối cụ thể

BandwidthManager Cho phép các ứng dụng MEC đăng ký (tĩnh/

động) các yêu cầu về băng thông

UEIdentity

Cho phép MEC đăng ký thẻ đại diện cho UE.Nhằm đặt bộ lọc gói cho định tuyến dựa trên thẻđại

diện của UE

hay không (ví dụ: về việc đáp ứng các yêu cầu vềđộ

5GCoreConnect năng tiếp xúc mạng 5G hoặc chức năng mạng lõiCung cấp thông tin cho hệ thống MEC từ chức

5Gkhác Dựa trên thông tin này, hệ thống MEC nên

trợ lựa chọn một hoặc nhiều máy chủ MEC và khởitạo ứng dụng trên máy chủ hoặc máy chủ MEC đãchọn.

Bảng 2 Các tính năng của MEC

Hình 5 Kiên trúc tham chiêu hệ thông MEC

ETSI đã phát triển một kiến trúc tham chiếu hệ thống đa truy nhập, như ở Hình 5

Có 4 thành phần chính cấu tạo lên kiến trúc này:

■ Quản lý cơ sở hạ tầng ảo hóa (VIM - Virtualization Infrastructure Manager)

■ Máy chủ MEC (MEC host)

■ Quản lý nền tảng MEC (MEC flatform manager)

■ Bộ điều phối MEC (MEC orchestrator)

4.3.1 Trình quản lý cơ sơ hạ tầng ảo hóa (VIM)

VIM kiểm soát và quản lý sự tương tác của một ứng dụng với máy tính, bộ nhớ và tàinguyên mạng được ảo hóa dưới quyền của nó Nó chịu trách nhiệm phân bổ, duy trì vàgiải phóng các tài nguyên ảo của cơ sở hạ tầng ảo hóa VIM cũng duy trì phần mềm ảo

để tạo ứng dụng nhanh chóng

Vim thực hiện báo cáo thông tin về việc sử dụng tài nguyên ảo cho Bộ điều phốiMEC, tạo điều kiện cho việc giám sát lỗi và hiệu suất

4.3.2 Máy chủ MEC

Máy chủ di động biên là một cấu trúc hợp lý tạo điều kiện cho các ứng dụng biên trênthiết bị di động, cung cấp cơ sở hạ tầng ảo hóa cung cấp tài nguyên mạng, lưu trữ vàtính toán, cũng như các chức năng cơ bản cần thiết để thực thi các ứng dụng Máy chủMEC bao gồm Cơ sở hạ tầng ảo hóa, Ứng dụng MEC và MEC flatform

Cơ sở hạ tầng ảo hóa bao gồm một mặt phẳng dữ liệu thực thi các quy tắc lưu lượng

mà MEC flatform nhận được và định tuyến lưu lượng giữa các ứng dụng, dịch vụ, máychủ/proxy DNS, mạng 5G, các mạng truy cập khác, mạng cục bộ và mạng bên ngoài.Các yếu tố chính của cơ sở hạ tầng ảo hóa là:

- Hardware resources( Tài nguyên phần cứng) : Chúng bao gồm máy tính, lưu

trữ và tài nguyên mạng

- Virtualization Layer( Lớp ảo hóa) : Lớp này trung gian các tài nguyên phần

cứng tới các máy ảo của các thiết bị phần mềm, cung cấp một bản tóm tắt của phầncứng

- Virtual resources( Tài nguyên ảo) : Tài nguyên máy tính, lưu trữ và mạng được

khởi tạo dưới dạng máy ảo

Ứng dụng MEC là các chức năng mạng ảo chạy trên các máy ảo Chúng bao gồmtất cả các ứng dụng mạng và người dùng chạy trên máy chủ biên Các ứng dụng MEC

có thể có một số quy tắc và yêu cầu nhất định đi kèm với chúng, chẳng hạn như tàinguyên bắt buộc, độ trễ tối đa và các dịch vụ cần thiết Các yêu cầu này được xác nhậnbởi quản lý hệ thống MEC và có thể được gán cho các giá trị mặc định, nếu các giá trị

• Dịch vụ MEC: Các giao diện lập trình ứng dụng APIs liên quan đến mạng được

gửi bởi dịch vụ MEC tới các ứng dụng MEC Các ứng dụng MEC nhận biết đượcmạng và dịch vụ MEC hiển thị thông tin thông qua các API này GS MEC 003xác định các dịch vụ MEC sau:

gồm các điều kiện mạng vô tuyến, thông tin đo lường và thống kê liên quanđến mặt phẳng người dùng và thông tin liên quan đến UE được cung cấpbởi các nút vô tuyến liên kết với máy chủ MEC

bởi các nút vô tuyến liên kết với máy chủ MEC

cho phép phân bổ băng thông cho một số lưu lượng nhất định

• Service registry( Đăng ký dịch vụ) Đây là thông tin có thể được tiếp xúc bởi

dịch vụ MEC Nó bao gồm:

■ Điều kiện mạng vô tuyến.

■ Thông tin vị trí, chẳng hạn như vị trí của thiết bị người dùng

• Bandwidth manager( Trình quản lý băng thông) Trình quản lý băng thông

cho phép phân bổ băng thông cho một số lưu lượng nhất định được định tuyếnđến và đi từ các ứng dụng MEC và nó xử lý mức độ ưu tiên

• Traffic rules controls( Kiểm soát quy tắc lưu lượng) MEC flatform có thể chỉ

định mức độ ưu tiên cho lưu lượng ứng dụng biên và có thể cung cấp cho cơ sở

hạ tầng ảo hóa một tập hợp các quy tắc chuyển tiếp cho mặt phẳng dữ liệu Cácquy tắc chuyển tiếp dựa trên các chính sách của khối quản lý nền tảng MEC vàcác ứng dụng di động nhận được

• DNS handling( Xử lý hệ thống tên miền) Các ứng dụng MEC hỗ trợ định tuyến

tất cả lưu lượng DNS nhận được từ UE đến máy chủ (proxy) DNS cục bộ Điềunày cho phép chuyển hướng DNS bởi máy chủ DNS cục bộ thay vì được gửi quamạng lõi và Internet

4.3.3 Khối quản lý nền tảng MEC

■ MEC platform element management (Quản lý phần tử nền tảng MEC) Xử

lý quản lý FCAPS (bao gồm lỗi, cấu hình, tính toán, hiệu suất và bảo mật) chonền tảng MEC

■ MEC application rules and requirements management (Quản lý yêu cầu và quy tắc ứng dụng MEC) Quản lý quy tắc ứng dụng, quy tắc lưu lượng và cấu

hình DNS

■ MEC application life cycle management (Quản lý vòng đời ứng dụng MEC)

Xử lý việc khởi tạo, bảo trì và xóa các ứng dụng MEC trên máy ảo

4.3.4 Bộ điều phối MEC

Bộ điều phối MEC thực hiện các chức năng sau:

■ Quản lý vòng đời của các ứng dụng MEC, bằng cách giao tiếp với ứng dụngthông qua trình quản lý nền tảng MEC

■ Nhập các gói ứng dụng, bao gồm kiểm tra tính toàn vẹn và tính xác thực của cácgói

■ Chọn (các) máy chủ MEC thích hợp để khởi tạo ứng dụng dựa trên các ràng buộc,chẳng hạn như độ trễ, tài nguyên khả dụng và các dịch vụ khả dụng

4.3.5 Các thành phần liên quan khác

Bên cạnh các thành phần chính của kiến trúc ETSI MEC, có các thành phần liênquan như sau:

Hệ thống hỗ trợ vận hành (Operation Support System - OSS)

Bao gồm các ứng dụng hỗ trợ các hoạt động văn phòng trong một mạng lưới và cungcấp và duy trì các dịch vụ khách hàng Các nhà lập kế hoạch mạng, nhà thiết kế dịch vụ,

vận hành, kiến trúc sư, nhóm hỗ trợ và kỹ thuật của một nhà cung cấp dịch

sử dụng các hệ thống hỗ trợ hoạt động

Có 2 loại OSS:

■ Network OSS( Hệ thống Hỗ trợ Hoạt động Mạng) : Đây là OSS truyền thống

dành riêng cho các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông Các quy trình được hỗ trợbởi Network OSS bao gồm quản lý dịch vụ và duy trì kiểm kê mạng, cấu hìnhcác thành phần mạng cụ thể và quản lý lỗi

■ Cloud OSS( Hệ thống hỗ trợ hoạt động trên nền tảng đám mây) : Hệ thống

hỗ trợ hoạt động của cơ sở hạ tầng đám mây là hệ thống dành riêng cho các nhàcung cấp dịch vụ điện toán đám mây Hệ thống Cloud OSS hỗ trợ các quy trìnhbảo trì, giám sát và cấu hình các tài nguyên đám mây

Cổng dịch vụ khác hàng (Customer-Facing Service - CFS portal)

Cho phép khách hàng đặt hàng các ứng dụng MEC mới và giám sát các thỏa thuậndịch vụ (Service-level Agreements - SLAs)

Proxy quản lý vòng đời ứng dụng khách hàng (User Application Life Cycle Management Proxy - User APP LCM Proxy)

Đây là một tùy chọn của hệ thống MEC, yêu cầu cầu hệ thống hỗ trợ tính năngUserApps Có khả năng cung cấp hỗ trợ để tạo các ứng dụng MEC trên một hoặc nhiềumáy chủ MEC, và thiết lập kết nối giữa một UE và một phiên bản cụ thể của ứng dụng.Nghĩa là người dùng có thể kích hoạt các ứng dụng cụ thể trong hệ thống MEC từ cácthiết bị của họ

5 MEC ảo hóa chức năng mạng (MEC in NFV)

MEC và NFV là các khái niệm bổ sung cho nhau ETSI đã thiết kế kiến trúc MEC để

có thể khởi tạo các ứng dụng MEC và các chức năng mạng ảo hóa NFV (VNFs) trongcùng một cơ sở hạ tầng ảo hóa Do đó, MEC có thể được triển khai dễ dàng như mộtphần của mạng lõi 5G

Hình 6 Ánh xạ MEC vào NFV Hình 6 minh họa ánh xạ của các chức năng trong kiến trúc MEC vào NFV Nhiềuthành phần trong kiến trúc MEC là các chức năng ảo hóa mạng (VFNs), vì vậy có thểđược chuyển sang NFV dưới dạng VNFs

Các thành phần MEC được triển khai dưới dạng VNFs

Tất cả các phần tử của kiến trúc MEC ở cấp máy chủ MEC là VNFs hoặc các phần

tử quản lý có thể được hỗ trợ trong kiến trúc NFV Hình 6 chỉ ra cách các thành phầnđược ánh xạ Như bạn có thể thấy các phần tử sau được triển khai dưới dạng VNFs:

■ MEC flatform

■ Tất cả các ứng dụng MEC

■ Thành phần mặt phẳng dữ liệu của cơ sở hạ tầng ảo hóa

■ Hai thành phần của trình quản lý nền tảng MEC: Trình quản lý phần tử nền tảngMEC và trình quản lý yêu cầu, quy tắc ứng dụng MEC

Các thành phần MEC được thay thế bằng các thành phần NFV

Kiến trúc MEC bao gồm hai thành phần ảo hóa - cơ sở hạ tầng ảo hóa và trình quản

NFV Hình 6 sử dụng các mũi tên đứt nét để chỉ ra ánh xạ Nghĩa là cơ sở hạ tầng ảohóa được triển khai dưới dạng NFVI và được quản lý bởi VIM

6 Hỗ trợ MEC cho Network Slicing

Network Slicing (Cắt mạng) là một công nghệ triển khai thiết yếu để cung cấp chấtlượng khác biệt của dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng khác nhau và người dùng cuối Vớitính năng cắt mạng, mạng truy cập vô tuyến và mạng lõi có thể phân bổ nguồn lực vàthực hiện các chính sách lưu lượng trên cơ sở từng phần, chẳng hạn như rằng các lát cắtkhác nhau tiêu thụ lượng tài nguyên khác nhau và cung cấp các mức QoS khác nhau

Để đáp ứng các yêu cầu khắt khe về QoS, chẳng hạn như độ trễ cực thấp, băng thôngcao hoặc hỗ trợ cho số lượng lớn các UE, các phần mạng được xác định với các yêu cầunhư vậy phải sử dụng MEC Do đó, bắt buộc phải phát triển các giải pháp kỹ thuật để

cung cấp hỗ trợ MEC cho việc phân chia mạng ETSI GR MEC 024 (trong Multi-Access Edge Computing (MEC); Supportfor Network Slicing, November 2019) đưa ra cách giải

quyết vấn đề

Hình 7 Ví dụ về MEC trong NFV với các Phiên bản Chuyên dụng của Các thành

phần MEC trong các trường hợp lát cắt mạng riêng biệt (NSI)

Hình 7, trong GR MEC 024, minh họa sự phân bổ của MEC các thành phần trên cơ

sở từng lát vắt trong môi trường NFV Mỗi phần mạng được triển khai như một nền tảngMEC riêng biệt và khối quản lý nền tảng MEC hỗ trợ một hoặc nhiều ứng dụng cộngvới một mặt phẳng dữ liệu VNF để xác định các quy tắc và mức ưu tiên của người dùng.Trong hình, các khối tô sáng hơn và tối hơn chỉ ra các cá thể MEC dành riêng cho hailát cắt Các thành phần MEC trong các khối đen được chia sẻ trên hai phần mạng Cáckhối màu trắng là các thành phần MEC không liên quan trực tiếp đến việc hỗ trợ các látcắt khác nhau, mặc dù các thành phần này nhận biết được lát cắt

7 Các trường hợp sử dụng (MEC Use Case)

Tài liệu MEC ETSI GS MEC 002 đưa ra 35 trường hợp sử dụng MEC cho các máychủ MEC tại các khai thác mạng biên ETSI nhóm các trường hợp sử dụng thành ba

nhóm, như vậy các yêu cầu về kiến trúc nói chung là khá giống nhau cho các trường

hợp sử dụng trong một nhóm và khá khác nhau giữa các nhóm, như trong Hình 8

CFS = Customer Facing Service LCM = Litecycle Management

ME app = MEC Application MEAÒ = Multi-Access Edge Orchestration MEC = Multi-Access Edge Computing MẼP = MEC Plattorm

MEPM ■ V = MEC Plattorm Manager - NFV NFV = Netvựork Functions Virtualization

NFVI = NFV Intrastructure NFVO = NFV Orchestration NSỊ = Netvvork Slice 1 NS2 = Netvvork Slice 2

UE = User Equipment VNF = Virtual Netvvork Function VNFM = VNF Manager

Hình 8 Các trường hợp sử dụng MEC

Các nhóm được mô tả như sau:

■ Dịch vụ hướng tới người tiêu dùng (Consumer-oriented Services): Trực tiếp

mang lại lợi ích cho người dùng cuối (UE)

■ Nhà khai thác mạng và dịch vụ của bên thứ ba (Operator and third-party services): Tận dụng lợi thế của các phương tiện lưu trữ và máy tính gần biên của

nhà vận hành mạng Không trực tiếp mang lại lợi ích cho người dùng cuối, nhưng

có thể được vận hành cùng với các công ty dịch vụ của bên thứ ba nhằm cải thiệnQoS

■ Cải thiện hiệu suất mạng và chất lượng trải nghiệm (QoE): Các dịch vụ nhằm

cải thiện hiệu suất của mạng, thông qua các cải thiện dành riêng cho ứng dụng cụthể hoặc là cải thiện chung chung

Các trường hợp sử dụng trong nhóm dịch vụ hướng người dùng được mô tả:

Customer-oriented

Services

• Augmented reality assisted

reality, Virtual reality cognitive

• Radio netvvork intormatĩon

generation in aggregation point

• Security satety data analytics

• Active device location tracking

• Application portability

• Vehicle-to-infrastructure communication

• Flexible development with containers

• Third-party cloud provider

• IPTV over WTTx

• MEC plattorm consuming ĩntormation trom operator- trusted MEC application

Netvvork pertormance and QoE improvements

• Mobile video delivery optimization using throughput guidance tor TCP

• Local content caching at the mobile edge

• SLA management

• Mobile backhaul optimization

• Direct interaction with MEC application

• Trattic deduplication

• Bandwidth allocation manager for applications

• Radio access bearer monitoring

• MEC host deployment in dense-network environment

• Unitied enterprise Communications

• Optimizing QoE and resource utilization in multi-access netvvork

• Media đelivery optimizations at the edge

• Multi-RAT application computation ottloading

• MEC System deployment in 5G

> Thực tế tăng cường, thực tế hỗ trợ, thực tế ảo, nhân thức hỗ trợ

■ Thực tế tăng cường (Augmented reality - AR): Người dùng thấy thế giới thựcbằng cách kết hợp các đối tượng ảo với thế giới thực Vì vậy, AR bổ sung thực tếhơn là thay thế hoàn toàn nó

■ Thực tế hỗ trợ (Assisted rality): Tương tự như AR, nhưng mục đích của nó là chủđộng thông báo cho người dùng về các vấn đề họ quan tâm cụ thể (cảnh báo nguyhiểm, cuộc trò chuyện đang diễn ra, v.v.) Ví dụ hữu ích với người khuyết tật tươngtác với môi trường

■ Thực tế ảo (Virtual reallity - VR): Cung cấp cho người dùng khả năng truy cậpcác điểm nhìn với âm thanh thực tế của các hệ thống phức tạp được định vị từ xatrong thời gian thực

■ Nhân thức hỗ trợ (Cognitive assistance): Tương tự như AR, nhưng thêm khảnăng

nhận phản hồi cho người dùng về các hoạt động mà người dùng có thể đang thựchiện (ví dụ: nấu ăn, hoạt động giải trí, lắp ráp đồ đạc)

Các ứng dụng này yêu cầu khả năng tính toán lớn, băng thông cao và độ trễ cực thấp.Một máy chủ MEC gần người dùng có thể đáp ứng các yêu cầu này bằng cách giảm tảimột số gánh nặng tính toán từ thiết bị người dùng và thông tin bộ nhớ đệm từ cơ sở dữliệu từ xa

> Trò chơi và các ứng dụng đám mây có độ trễ thấp : Bất kỳ hoạt động nào của người

dùng yêu cầu quyền truy cập có độ trễ thấp vào ứng dụng dựa trên đám mây có thểđược

hỗ trợ bởi ứng dụng MEC trên một máy chủ biên

> Điều phối video biên MEC : Vấn đề sản xuất và tiêu thụ tại cùng một địa điểm gần với

người tiêu dùng trong khu vực đông dân cư và có giới hạn rõ ràng Ví dụ một sự kiệnthể thao hoặc một buổi hòa nhạc nơi có một số lượng lớn người tiêu dùng sử dụng thiết

bị cầm tay của họ để truy cập nội dung do người dùng lựa chọn Trải nghiệm videođược

kết học từ nhiều nguồn, và người dùng có thể có các chế độ xem tốt hơn với các nguồnđịa phương MEC đáp ứng điều này

> Đề xuất dịch vụ dựa trên vị trí : Mạng 5G có thể xác định người dùng vị trí và kết nối

người dùng với máy chủ MEC cục bộ, từ đó có thể cung cấp thông tin dựa trên vị trícho

người dùng (ví dụ như quảng cáo theo địa phương, các hướng dẫn hỗ trợ, )

> Tao thông tin mạng vô tuyến tai điểm tổng hợp : Khi máy chủ MEC là đặt tại một

trạm gốc, nó có thể dễ dàng thu thập thông tin cần thiết Khi máy chủ MEC ở điểm tậphợp hoặc biên của lõi mạng, dịch vụ thông tin mạng vô tuyến phải thực hiện chươngtrình có thể xác định thông tin cần thiết Do đó, MEC lưu trữ các thông tin cần thiết tạimáy chủ MEC, và MEC flatform có dịch vụ cung cấp thông tin vô tuyến

> Giảm tải tính toán ứng dụng : Trường hợp sử dụng này bao gồm lưu trữ một ứng

dụng

người dùng cuối trên máy chủ MEC gần đó chứ không phải trên người dùng thiết bị