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 c
Giới thiệu MEC và các khái niệm liên quan
Điện toán đám mây (Cloud) là công nghệ cung cấp tài nguyên máy tính qua Internet, cho phép người dùng truy cập và sử dụng các dịch vụ một cách linh hoạt dựa trên mục đích của họ.
Nguồn tài nguyên trong lĩnh vực công nghệ thông tin bao gồm phần mềm, phần cứng, hạ tầng mạng và máy chủ, là những thành phần thiết yếu hỗ trợ hoạt động của hệ thống máy tính Dữ liệu có thể được gửi đến đám mây để xử lý, lưu trữ và sau đó gửi trở lại người dùng theo yêu cầu, giúp tối ưu hóa hiệu quả và linh hoạt trong quản lý thông tin.
Chiến lược triển khai khả năng xử lý ở biên mạng giúp tối ưu hóa hiệu suất và giảm tải cho hệ thống trung tâm Bằng cách kết nối các thiết bị đầu cuối trực tiếp với các nút xử lý tại biên mạng, dữ liệu được xử lý ngay tại nguồn, giảm độ trễ và tăng hiệu quả truyền tải Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu xử lý dữ liệu lớn và thời gian thực, giúp giảm băng thông và nâng cao trải nghiệm người dùng cuối.
1.3 Điện toán Đám mây – Biên (Edge-Cloud):
Điện toán biên là một hình thức cung cấp dịch vụ điện toán đám mây và môi trường thông tin tại vùng biên của mạng Nó giúp đưa khả năng tính toán, lưu trữ và băng thông gần hơn với nguồn dữ liệu và người dùng cuối, nâng cao hiệu suất và giảm độ trễ trong xử lý dữ liệu Với sự phát triển của công nghệ, điện toán biên ngày càng trở nên quan trọng trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ phản hồi nhanh và tối ưu hóa băng thông mạng.
Điện toán biên đa truy cập (MEC) cung cấp môi trường dịch vụ thông tin tối ưu ngay tại biên của mạng truy cập, giúp giảm độ trễ và nâng cao hiệu suất xử lý dữ liệu Kỹ thuật này tích hợp nhiều công nghệ truy cập gần người dùng, cho phép các dịch vụ trực tuyến hoạt động mượt mà và hiệu quả hơn Nhờ MEC, các ứng dụng chăm sóc khách hàng, IoT và các dịch vụ dữ liệu đòi hỏi phản hồi nhanh và ổn định sẽ được cải thiện đáng kể.
MEC nổi bật với độ trễ cực thấp và khả năng xử lý dữ liệu với dung lượng cao, mang lại trải nghiệm truy cập mạng nhanh chóng và ổn định Đặc biệt trong các mạng truy cập vô tuyến không dây, MEC cung cấp quyền truy cập theo thời gian thực vào thông tin mạng vô tuyến, giúp các ứng dụng tận dụng tối đa hiệu quả của kết nối mạng.
1.5 Điện toán biên di động:
Là một dạng điện toán biên truy nhập không dây trong mạng di động.
MEC đối với mạng 5G
MEC là một yếu tố quan trọng trong việc triển khai 5G.
MEC (Multi-Access Edge Computing) cho phép nhà điều hành mạng và dịch vụ của bên thứ ba lưu trữ dữ liệu gần điểm truy cập của thiết bị người dùng (UE), tối ưu hóa hiệu suất và giảm độ trễ Công nghệ này thúc đẩy triển khai khả năng điện toán đám mây tại biên mạng, giúp nâng cao trải nghiệm người dùng và tăng cường khả năng xử lý dữ liệu gần nguồn dữ liệu Do đó, MEC được coi là yếu tố cốt lõi trong cả ba kịch bản sử dụng mạng 5G, đáp ứng các yêu cầu khắt khe về tốc độ, độ trễ và khả năng mở rộng của mạng lưới.
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, nhằm đáp ứng nhu cầu truyền tải lớn của người dùng Việc chuyển phần lớn thông tin liên lạc của thiết bị người dùng (UE) sang vùng lân cận giúp giảm tải cho mạng lõi, nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống mạng Đồng thời, QoS được cải thiện rõ rệt nhờ vào việc đường truyền mạng ngắn hơn, đảm bảo trải nghiệm người dùng mượt mà và ổn định hơn.
Trong mạng 5G, việc triển khai trên một số lượng lớn thiết bị với mật độ cao là yếu tố then chốt để đảm bảo khả năng kết nối liên tục và ổn định Multi-Access Edge Computing (MEC) đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập và xử lý dữ liệu cục bộ, giúp giảm tải cho mạng lõi 5G và tối ưu hóa tốc độ truyền dữ liệu Nhờ đó, dữ liệu có thể được xử lý nhanh chóng tại điểm gần nguồn phát, trước khi gửi đến các máy chủ từ xa trên mạng lõi, nâng cao hiệu quả và giảm độ trễ trong các dịch vụ kết nối di động.
Truyền thông đáng tin cậy với độ trễ cực thấp (URLLC) đòi hỏi các hoạt động phải được thực hiện một cách cục bộ để đảm bảo độ trễ thấp nhất có thể Hội tụ Edge Computing (MEC) giúp đáp ứng yêu cầu này hiệu quả bằng cách xử lý dữ liệu gần nguồn phát, từ đó nâng cao chất lượng dịch vụ (QoS) và đảm bảo tính ổn định của hệ thống truyền thông.
Khái niệm kiến trúc MEC
Điện toán đám mây và Điện toán biên
Hình 1 So sánh giữa điện toán đám mây và biên
Điện toán đám mây truyền thống tập trung các dịch vụ như ứng dụng, lưu trữ và nền tảng ảo do nhà cung cấp dịch vụ quản lý Trong khi đó, điện toán biên là kiến trúc phân tán, mang các dịch vụ đám mây gần hơn với người dùng, giúp giảm tải cho mạng lõi và tối ưu hóa hiệu suất truy cập mạng không dây vào Internet.
Kiến trúc mạng 5G
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 gồm các bộ định tuyến và thiết bị chuyển mạch mạng nhằm truyền dữ liệu trong nội bộ mạng và giữa các mạng khác nhau Điểm truy cập kết nối từ mạng truy cập vô tuyến (RAN) và mạng có dây vào mạng lõi, đảm bảo tính liên kết liên tục Các nền tảng điện toán đám mây ở biên của mạng lõi hỗ trợ xử lý dữ liệu và dịch vụ mạng một cách hiệu quả Nút biên có thể được xem là một phần của mạng lõi hoặc là các thiết bị riêng biệt đặt tại biên của mạng để mở rộng phạm vi và khả năng hoạt động của hệ thống mạng.
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, ngắt cục bộ còn thường xuyên cung cấp kết nối trực tiếp với Internet, giúp bỏ qua mạng lõi của nhà cung cấp dịch vụ di động để tối ưu hóa trải nghiệm người dùng và nâng cao tốc độ truyền dữ liệu.
Nút ngắt cục bộ cho phép các thiết bị mạng hoặc dịch vụ máy tính và lưu trữ hoạt động độc lập trong phạm vi cục bộ, đảm bảo tiếp tục hoạt động ngay cả khi mất kết nối mạng toàn cục Ví dụ, trong các ứng dụng hạ tầng phương tiện, các doanh nghiệp thường có một mạng nội bộ và nhiều máy chủ ứng dụng riêng biệt, khi sử dụng tính năng ngắt cục bộ, thiết bị di động có thể kết nối trực tiếp với mạng dữ liệu này để duy trì hoạt động liên tục Trong các nhà máy hỗ trợ 5G, các thiết bị di động 5G có thể giao tiếp với máy chủ ứng dụng Công nghệ Thông tin (CNTT) của nhà máy được triển khai trên nền tảng Multi-access Edge Computing (MEC), giúp tối ưu hóa xử lý dữ liệu gần nơi phát sinh Đồng thời, các thiết bị di động 5G còn có khả năng liên lạc với mạng CNTT của nhà máy gồm nhiều máy chủ và thiết bị kết nối qua các công nghệ mạng khác như Wi-Fi, đảm bảo linh hoạt và liên tục trong hoạt động sản xuất.
Tích hợp MEC vào mạng 5G
Hình 3: Điện toán biên đa truy cập tích hợp vào mạng 5G
Hình 3 trình bày một góc nhìn khác về kiến trúc dựa trên MEC và mối quan hệ chức năng giữa các thành phần Thiết bị biên, bao gồm các thiết bị người dùng cuối và cảm biến, nằm ở “vùng cuối cùng” của mạng và là thành phần ngoài cùng trong hệ thống Hạ tầng biên kết nối với thiết bị biên qua mạng truy cập và thường nằm gần các thiết bị này, đồng thời có đặc điểm của một trung tâm dữ liệu truyền thống.
Cơ sở hạ tầng biên có thể kết nối giữa các trang web khác nhau thông qua lớp mạng biên tổng hợp hoặc bằng cách sử dụng mạng lõi để mở rộng đến đám mây hoặc trung tâm dữ liệu Việc này giúp tối ưu hóa khả năng truyền dữ liệu và cải thiện hiệu suất hệ thống Kết nối linh hoạt này cũng nâng cao khả năng mở rộng và đảm bảo an toàn cho các ứng dụng và dịch vụ Thông qua cơ sở hạ tầng biên hợp lý, doanh nghiệp có thể dễ dàng quản lý và mở rộng mạng lưới công nghệ của mình một cách hiệu quả.
Các chức năng mạng của MEC
Hình 4 Thực hiện chức năng mạng của MEC
Thiết bị biên MEC, dù được coi là một phần của mạng lõi hoặc hệ thống biên gắn liền với mạng lõi, đóng vai trò quan trọng trong việc hoàn thiện hạ tầng 5G Công nghệ ảo hóa chức năng mạng (NFV) và việc sử dụng các chức năng mạng ảo hóa (VNF) giúp tích hợp hiệu quả các thiết bị MEC với mạng lõi 5G Điều này nâng cao khả năng tối ưu hóa mạng, giảm thiểu độ trễ và cải thiện trải nghiệm người dùng trong các dịch vụ mạng di động hiện đại.
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
Nhóm 07 thống MEC lưu trữ một hoặc nhiều ứng dụng và các dịch vụ đám mây khác và hỗ trợ triển khai mạng.
Kiến trúc ETSI MEC
Tài liệu và thuật ngữ
Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) là cơ quan đã phát triển bộ tiêu chuẩn cho công nghệ Mạng VNf (NFV) và cũng đóng vai trò trong việc thiết lập các tiêu chuẩn cho Computing tại mạng biên (MEC) Các tài liệu tiêu chuẩn của ETSI về MEC đóng vai trò then chốt trong việc định hình tương lai của hạ tầng mạng 5G và các dịch vụ đám mây cạnh biên Những tiêu chuẩn này giúp đảm bảo tính tương thích, khả năng mở rộng và hiệu suất cao cho các giải pháp MEC, góp phần thúc đẩy đổi mới và phát triển dịch vụ di động thông minh.
- ETSI GS MEC 001: Multi-Access Edge Computing (MEC);
- ETSI GS MEC 002: Multi-Access Edge Computing (MEC); Phase 2:
- ETSI GS MEC 003: Multi-Access Edge Computing (MEC);
- ETSI GR MEC 024: Multi-Access Edge Computing (MEC); Support for Network Slicing.
Multi – access Một hệ thống cung cấp môi trường dịch vụ CNTT và khả adge computing năng điện toán đám mây ở biên của mạng truy cập có chứa
(MEC) một hoặc nhiều loại công nghệ truy cập và gần gũi với người dùng của nó.
Ứng dụng MEC là một phần mềm có thể được khởi tạo trên máy chủ MEC trong hệ thống, có khả năng cung cấp hoặc sử dụng các dịch vụ MEC để tối ưu hóa hiệu suất và mở rộng các chức năng mạng Các ứng dụng này đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai các dịch vụ mạng thông minh, giúp nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa tài nguyên mạng Với khả năng linh hoạt và dễ dàng tích hợp, ứng dụng MEC hỗ trợ các doanh nghiệp xây dựng hạ tầng mạng mạnh mẽ, đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu công nghệ ngày càng phát triển.
MEC host là một thực thể chứa nền tảng MEC và cơ sở hạ tầng ảo hóa, đóng vai trò cung cấp các nguồn lực máy tính, lưu trữ và mạng cho các ứng dụng MEC Nó là thành phần thiết yếu để đảm bảo hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống MEC, hỗ trợ phân phối dịch vụ nhanh chóng và tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.
MEC host level là thành phần quan trọng xử lý việc quản lý chức năng MEC, bao gồm quản lý nền tảng MEC, máy chủ lưu trữ MEC và các ứng dụng MEC chạy trên đó Đây là phần chịu trách nhiệm vận hành, giám sát và tối ưu hóa các dịch vụ MEC để đảm bảo hiệu suất cao và sự ổn định của hệ thống Việc quản lý hiệu quả của MEC host level đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp các dịch vụ tốc độ cao, giảm độ trễ và nâng cao trải nghiệm người dùng trong mạng 5G.
MEC Quản lý cấp độ hệ thống và cấp độ máy chủ đa truy cập. management
MEC (Multi-access Edge Computing) là tập hợp các chức năng cần thiết để vận hành các nền tảng ứng dụng MEC trên hạ tầng ảo hóa máy chủ lưu trữ Hệ thống MEC cho phép cung cấp và sử dụng các dịch vụ tối ưu, đáp ứng nhu cầu cao về tốc độ và độ trễ thấp của các ứng dụng đòi hỏi khả năng xử lý tại biên mạng Việc triển khai MEC dựa trên hạ tầng ảo hóa giúp nâng cao hiệu quả hoạt động và khả năng mở rộng của các dịch vụ, đồng thời tối ưu hoá việc phân phối tài nguyên và cải thiện trải nghiệm người dùng cuối.
MEC và có thể cung cấp một số dịch vụ MEC.
MEC service Một dịch vụ được cung cấp thông qua nền tảng MEC hoặc bởi chính nền tảng MEC hoặc bởi một ứng dụng MEC.
MEC system Một tập hợp các máy chủ MEC và quản lý MEC cần thiết để chạy các ứng dụng MEC.
MEC Quản lý cấp hệ thống system – level management
Bảng 1 Định nghĩa cho một số thuật ngữ được sử dụng trong các tài liệu ETSI MEC.
Nguyên tắc thiết kế
ETSI GS MEC 002 liệt kê các nguyên tắc chung sau đây hướng dẫn thiết kế và phát triển các hệ thống biên MEC:
▪ NFV alignment( Điều chỉnh ảo hóa chức năng mạng): Hệ thống máy chủ biên
MEC hỗ trợ động các ứng dụng, giúp các tài nguyên cần thiết thay đổi linh hoạt theo thời gian và môi trường ảo hóa Kiến trúc ETSI sử dụng công nghệ NFV để tối ưu hóa việc triển khai các chức năng mạng ảo (VNF) Khi hệ thống biên là phần của mạng lõi, việc sử dụng NFV phù hợp để triển khai mạng lõi linh hoạt Ngược lại, nếu hệ thống biên nằm ngoài mạng lõi, NFV cho phép lưu trữ và quản lý các chức năng mạng ảo trên cùng một cơ sở hạ tầng quản lý, nâng cao hiệu quả hoạt động mạng.
Hỗ trợ tính di động là yêu cầu cần thiết để người dùng có thể di chuyển dễ dàng giữa các hệ thống MEC khác nhau Để đảm bảo tính linh hoạt này, ứng dụng phải được triển khai trên máy ảo, giúp dễ dàng chuyển đổi và chạy trên các môi trường ảo khác nhau mà không gặp trở ngại Việc sử dụng máy ảo cho phép ứng dụng duy trì hoạt động liên tục khi di chuyển giữa các hệ thống MEC, nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa hiệu suất vận hành.
Việc triển khai MEC cần được hỗ trợ linh hoạt để phù hợp với nhiều mô hình khác nhau, bao gồm triển khai tại nút radio, tại điểm tổng hợp - vị trí trung gian trong mạng vật lý giữa mạng lõi và các điểm cuối như trạm gốc, modem cáp hoặc điểm truy cập LAN, và cả ở biên của mạng lõi.
Giao diện tổng hợp ứng dụng đơn giản và có thể kiểm soát được là yếu tố then chốt để đảm bảo khả năng truy cập dễ dàng và hiệu quả Các API này cung cấp phương tiện kiểm soát tài nguyên cơ bản một cách dễ dàng, giúp quá trình phát triển ứng dụng trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn Việc thiết kế API đơn giản, dễ kiểm soát không chỉ tối ưu hóa trải nghiệm người dùng mà còn thúc đẩy quá trình tích hợp và mở rộng hệ thống một cách thuận tiện.
▪ Smart application location (Vị trí ứng dụng thông minh) : Một ứng dụng
MEC phải hoạt động tại vị trí vật lý phù hợp để đảm bảo hiệu suất tối ưu, đáp ứng các yêu cầu về tính toán, lưu trữ dữ liệu, sử dụng tài nguyên mạng và giảm thiểu độ trễ Đảm bảo vị trí phân phối hợp lý giúp nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa hệ thống mạng Việc lựa chọn vị trí vật lý phù hợp cho MEC là yếu tố then chốt để duy trì hiệu quả vận hành và đáp ứng các yêu cầu về tài nguyên một cách linh hoạt.
Application mobility to and from external systems is a crucial feature of MEC architecture, enabling seamless movement of applications between MEC servers and external cloud environments This mobility ensures flexibility and scalability, allowing applications to efficiently adapt to changing network demands and resource availability Incorporating application mobility into MEC design enhances overall system agility and supports dynamic deployment strategies across diverse infrastructure.
GS MEC 002 giới thiệu khái niệm về biểu diễn các tính năng, trong đó đối tượng địa lý được xem như một nhóm các yêu cầu liên quan và được gán một tên duy nhất Khung kiến trúc MEC cần có các cơ chế để xác định tính năng cụ thể có được hỗ trợ hay không, nhằm đảm bảo khả năng mở rộng và phù hợp trong hệ thống Các tính năng quan trọng được trình bày trong Bảng 2, phản ánh các khả năng cần thiết để đáp ứng các yêu cầu của môi trường địa lý và ứng dụng trong công nghệ thông tin địa lý.
Cung cấp hỗ trợ để tạo ứng dụng MEC trên một
UserApps hoặc nhiều máy chủ MEC và thiết lập kết nối giữa thiết bị người dùng và phiên bản cụ thể của ứng dụng.
Cung cấp hỗ trợ cho UserApps, để gửi ứng dụng
SmartRelocation MEC cho phép di chuyển dữ liệu và ứng dụng từ máy chủ MEC này sang máy chủ MEC khác một cách dễ dàng và hiệu quả Quá trình này đảm bảo việc gửi và nhận dữ liệu giữa các máy chủ MEC và nền tảng đám mây bên ngoài hệ thống MEC diễn ra liên tục và mượt mà Công nghệ này giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành của hệ thống MEC, nâng cao khả năng mở rộng và linh hoạt trong quản lý dữ liệu.
Cung cấp thông tin mạng vô tuyến hiện tại liên
RadioNetworkInformation quan đến mặt phẳng người dùng Thông tin bao gồm
QoS và thông lượng thực cho các kết nối cụ thể.
Cung cấp thông tin về vị trí của các thiết bị người
LocationService dùng cụ thể hiện được phục vụ bởi (các) nút vô tuyến liên kết với máy chủ MEC.
BandwidthManager Cho phép các ứng dụng MEC đăng ký (tĩnh/ động) các yêu cầu về băng thông.
Cho phép MEC đăng ký thẻ đại diện cho UE.
UEIdentity Nhằm đặt bộ lọc gói cho định tuyến dựa trên thẻ đại diện của UE.
Hiển thị thông tin mạng LAN không dây hiện tại
WLANInformation dựa trên thông tin nhận được từ các nguồn bên ngoài hoặc được tạo cục bộ.
Hỗ trợ khả năng truyền tải thông tin phản hồi từ mạng đến các phương tiện hỗ trợ các chức năng V2X (vehicle-to-everything), giúp dự đoán độ tin cậy của kênh liên lạc hiện tại, đặc biệt trong việc đáp ứng các yêu cầu về độ trễ và tỷ lệ thành công của việc gửi toàn bộ gói tin, từ đó nâng cao an toàn và hiệu quả cho hệ thống giao thông thông minh.
5GCoreConnect cung cấp thông tin chính xác về hệ thống MEC từ chức năng tiếp xúc mạng 5G hoặc các chức năng mạng lõi 5G khác, giúp tối ưu hoạt động của hệ thống này Dựa trên dữ liệu từ 5GCoreConnect, hệ thống MEC có thể nâng cao khả năng quản lý, tối ưu hóa mạng và cung cấp dịch vụ chất lượng cao Giải pháp này giúp các nhà mạng đảm bảo hiệu suất mạng 5G vượt trội và đáp ứng kịp thời nhu cầu của người dùng Ứng dụng của 5GCoreConnect trong hệ thống MEC góp phần thúc đẩy phát triển các dịch vụ 5G mới, đồng thời tăng cường hiệu quả vận hành mạng lưới.
Nhóm 07 trợ lựa chọn một hoặc nhiều máy chủ MEC và khởi tạo ứng dụng trên máy chủ hoặc máy chủ MEC đã chọn.
Bảng 2 Các tính năng của MEC
Kiến trúc tham chiếu hệ thống MEC
Hình 5 Kiến trúc tham chiếu hệ thống 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 tương tác của ứng dụng với máy tính, bộ nhớ và tài nguyên mạng đã được ảo hóa, đảm bảo tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Công cụ này có trách nhiệm phân bổ, duy trì và giải phóng các tài nguyên ảo của hạ tầng ảo hóa, giúp hệ thống vận hành ổn định và linh hoạt Ngoài ra, VIM còn duy trì phần mềm ảo để hỗ trợ việc tạo lập và triển khai ứng dụng nhanh chóng, nâng cao hiệu quả vận hành của môi trường ảo hóa.
Vim cung cấp báo cáo chi tiết về việc sử dụng tài nguyên ảo cho Bộ điều phối MEC, giúp giám sát hiệu quả lỗi hệ thống và hiệu suất hoạt động Tính năng này nâng cao khả năng quản lý và tối ưu hóa nguồn lực trong môi trường điện toán đám mây Việc theo dõi chính xác giúp đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, giảm thiểu thời gian chết và nâng cao trải nghiệm người dùng.
Máy chủ di động biên là một cấu trúc hợp lý giúp hỗ trợ các ứng dụng biên trên thiết bị di động, cung cấp hạ tầng ảo hóa để tối ưu hóa tài nguyên mạng, lưu trữ và tính toán Nó bao gồm các thành phần chính như cơ sở hạ tầng ảo hóa, ứng dụng MEC và nền tảng MEC, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực thi các chức năng cần thiết cho các ứng dụng tại biên mạng Máy chủ MEC góp phần nâng cao hiệu suất và khả năng mở rộng của các dịch vụ tại điểm biên, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về số lượng và chất lượng ứng dụng di động.
Hạ tầng ảo hóa đóng vai trò quan trọng trong việc thực thi các quy tắc lưu lượng, giúp định tuyến và quản lý luồng dữ liệu giữa các ứng dụng, dịch vụ, máy chủ, proxy DNS, mạng 5G, mạng truy cập khác, mạng cục bộ và mạng bên ngoài Các yếu tố chính của cơ sở hạ tầng ảo hóa bao gồm các thành phần như mặt phẳng dữ liệu, các công cụ đồng bộ, và các giải pháp công nghệ nhằm tối ưu hóa hiệu suất và tăng cường khả năng mở rộng của mạng lưới Việc xây dựng một hạ tầng ảo hóa mạnh mẽ là chìa khóa để đảm bảo hoạt động ổn định, linh hoạt của các dịch vụ trên nền tảng MEC (Multi-Access Edge Computing).
- Hardware resources( Tài nguyên phần cứng) : Chúng bao gồm máy tính, lưu trữ và tài nguyên mạng.
Lớp ảo hóa (Virtualization Layer) là thành phần trung gian kết nối các tài nguyên phần cứng với các máy ảo của thiết bị phần mềm, giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng phần cứng Lớp này cung cấp một bản tóm tắt chi tiết về phần cứng, tạo điều kiện cho các máy ảo hoạt động độc lập và linh hoạt hơn Nhờ vào lớp ảo hóa, hệ thống phần mềm có thể tận dụng tối đa các tài nguyên phần cứng, đảm bảo hiệu suất vận hành ổn định và mở rộng dễ dàng khi cần thiết.
Các tài nguyên ảo bao gồm tài nguyên máy tính, lưu trữ và mạng được khởi tạo dưới dạng máy ảo, đặc biệt trong ứng dụng MEC (Mobile Edge Computing) Các chức năng mạng ảo này chạy trên các máy ảo, cung cấp các ứng dụng mạng và người dùng trên máy chủ biên Các ứng dụng MEC đi kèm với các quy tắc và yêu cầu nhất định, như tài nguyên bắt buộc, độ trễ tối đa và các dịch vụ cần thiết Những yêu cầu này được quản lý bởi hệ thống MEC và có thể được gán giá trị mặc định khi các giá trị cần thiết bị thiếu.
Các ứng dụng MEC (Multi-access Edge Computing) tương tác trực tiếp với nền tảng MEC để truy cập các dịch vụ tối ưu hóa hiệu suất và giảm độ trễ Đồng thời, chúng còn có khả năng cung cấp dịch vụ cho các ứng dụng ngang hàng khác, thúc đẩy khả năng mở rộng và linh hoạt trong hệ sinh thái công nghệ Việc tích hợp này giúp nâng cao trải nghiệm người dùng, đồng thời tối ưu hóa nguồn lực mạng và dịch vụ phân phối.
MEC platform là nền tảng tích hợp các chức năng thiết yếu để vận hành các ứng dụng MEC trên hạ tầng ảo hóa, giúp người dùng dễ dàng khám phá, thông báo và khai thác các dịch vụ biên một cách hiệu quả Nền tảng này bao gồm các thành phần quan trọng như khả năng quản lý dịch vụ, cơ chế khám phá tài nguyên, cũng như các công cụ bảo mật và quản trị hệ thống, đảm bảo sự ổn định và linh hoạt cho các ứng dụng chạy trên mạng biên Sử dụng nền tảng MEC giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng, nâng cao trải nghiệm người dùng và thúc đẩy khả năng mở rộng của các dịch vụ tại biên mạng.
Dịch vụ MEC cung cấp các giao diện lập trình ứng dụng (API) liên quan đến mạng, cho phép các ứng dụng MEC gửi và nhận dữ liệu một cách hiệu quả Các API này giúp các ứng dụng MEC nhận biết và tương tác với mạng cũng như dịch vụ MEC hiển thị thông tin chính xác và cập nhật qua các API này GS MEC 003 quy định rõ các dịch vụ MEC cần thiết, hỗ trợ tối ưu hóa trải nghiệm người dùng và tích hợp hệ thống mạng hiệu quả.
Thông tin mạng vô tuyến bao gồm các điều kiện mạng, dữ liệu đo lường và thống kê liên quan đến mặt phẳng người dùng Đây còn là thông tin về UE được cung cấp bởi các nút vô tuyến liên kết với máy chủ MEC, giúp đảm bảo hiệu quả vận hành mạng và nâng cao trải nghiệm người dùng.
▪ Location( Vị trí): Đây là vị trí của thiết bị người dùng hiện được phục vụ bởi các nút vô tuyến liên kết với máy chủ MEC.
▪ 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.
• 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.
Trình quản lý băng thông (Bandwidth Manager) là công cụ quan trọng giúp phân bổ hợp lý lượng băng thông cho các lưu lượng mạng Nó đảm nhận việc định tuyến và ưu tiên các dữ liệu đến và đi từ các ứng dụng MEC, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu Việc quản lý băng thông hiệu quả giúp giảm thiểu hiện tượng nghẽn mạng và nâng cao trải nghiệm người dùng trong hệ thống mạng hiện đại.
MEC platform kiểm soát quy tắc lưu lượng nhằm định mức độ ưu tiên cho lưu lượng ứng dụng biên, đảm bảo tối ưu hóa hiệu năng mạng Hệ thống cung cấp các quy tắc chuyển tiếp phù hợp cho cơ sở hạ tầng ảo hóa trên mặt phẳng dữ liệu, dựa trên chính sách của khối quản lý nền tảng MEC Các quy tắc này giúp quản lý lưu lượng hiệu quả, đáp ứng yêu cầu của các ứng dụng di động, đồng thời nâng cao trải nghiệm người dùng và tính linh hoạt của mạng lưới.
Hệ thống xử lý tên miền (DNS handling) trong các ứng dụng MEC cho phép định tuyến tất cả lưu lượng DNS từ thiết bị người dùng (UE) đến máy chủ DNS cục bộ thông qua proxy Điều này giúp chuyển hướng các yêu cầu DNS một cách hiệu quả bằng cách sử dụng máy chủ DNS cục bộ, giảm thiểu việc gửi dữ liệu qua mạng lõi và Internet, từ đó nâng cao hiệu suất và giảm độ trễ trong hệ thống mạng.
4.3.3 Khối quản lý nền tảng MEC
The MEC platform element management involves handling FCAPS functions—fault, configuration, accounting, performance, and security—to ensure optimal operation of the MEC infrastructure Additionally, MEC application rules and requirements management involves overseeing application policies, traffic rules, and configuration settings to ensure secure and efficient service delivery.
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.
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 dụng thông qua trình quản lý nền tảng MEC.
▪ Nhập các gói ứng dụng, bao gồm kiểm tra tính toàn vẹn và tính xác thực của các gói.
Chọn máy chủ MEC phù hợp là yếu tố quan trọng để khởi tạo ứng dụng hiệu quả, dựa trên các ràng buộc như độ trễ thấp, nguồn tài nguyên khả dụng và các dịch vụ sẵn có Việc xác định máy chủ MEC phù hợp giúp đảm bảo hiệu suất tối ưu và đáp ứng nhanh các yêu cầu của ứng dụng trong môi trường mạng tiên tiến.
4.3.5 Các thành phần liên quan khác
Bên cạnh các thành phần chính của kiến trúc ETSI MEC, có các thành phần liên quan như sau:
Hệ thống hỗ trợ vận hành (Operation Support System – OSS)
MEC ảo hóa chức năng mạng (MEC in NFV)
MEC và NFV là các khái niệm bổ sung cho nhau trong công nghệ mạng 5G ETSI đã thiết kế kiến trúc MEC để tích hợp dễ dàng các ứng dụng MEC và chức năng mạng ảo hóa NFV (VNFs) trên cùng một cơ sở hạ tầng ảo hóa, giúp tối ưu hóa hiệu suất mạng Nhờ đó, MEC có thể được triển khai một cách linh hoạt và dễ dàng như là một phần của mạng lõi 5G, nâng cao khả năng mở rộng và khả năng tùy biến của mạng di động.
Hình 6 Ánh xạ MEC vào NFV
Hình 6 minh họa rõ ràng ánh xạ các chức năng trong kiến trúc MEC vào kiến trúc NFV, thể hiện sự liên kết chặt chẽ giữa hai công nghệ Nhiều thành phần trong kiến trúc MEC chính là các chức năng ảo hóa mạng (VFNs), giúp dễ dàng chuyển đổi sang dạng VNFs trong hệ thống NFV Việc này giúp nâng cao khả năng mở rộng, linh hoạt và tối ưu hóa hoạt động của mạng lưới, phù hợp với xu hướng mạng ảo hóa hiện nay.
Các thành phần MEC được triển khai dưới dạng VNFs
Trong kiến trúc MEC cấp máy chủ, tất cả các phần tử đều là VNFs hoặc các phần tử quản lý có thể được hỗ trợ trong kiến trúc NFV, tạo điều kiện tối ưu hóa hiệu suất mạng và dễ dàng triển khai Hình 6 minh họa rõ cách các thành phần này được ánh xạ và phân bổ trong hệ thống, cụ thể các phần tử như đã nêu đều được triển khai dưới dạng VNFs để đảm bảo tính linh hoạt và mở rộng của mạng 5G.
▪ 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 tảng MEC 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 gồm hai thành phần ảo hóa chính là cơ sở hạ tầng ảo hóa và trình quản lý cơ sở hạ tầng ảo hóa (VIM), có chức năng tương tự như trong kiến trúc NFV Hình 6 minh họa rõ mối liên hệ này thông qua các mũi tên đứt nét, thể hiện rằng cơ sở hạ tầng ảo hóa được triển khai dưới dạng NFVI và quản lý bởi VIM.
Các thành phần hệ thống MEC
Các phần tử cấp độ hệ thống MEC được duy trì trong NFV dưới dạng các thành phần mới, giúp tối ưu hóa quản lý tài nguyên Bộ điều phối MEC đã được thay thế bằng MEC Application Orchestrator (MEAO), hoạt động dựa trên bộ điều phối NFV (NFVO), nhằm điều phối tài nguyên và phối hợp các VNF ứng dụng MEC như một hoặc nhiều dịch vụ mạng NFV Việc này giúp nâng cao hiệu quả quản lý, mở rộng khả năng tích hợp và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống mạng MEC.
Hỗ trợ MEC cho Network Slicing
Network Slicing là công nghệ cốt lõi giúp cung cấp các dịch vụ khác biệt về QoS cho các ứng dụng và người dùng cuối, cho phép phân bổ nguồn lực và áp dụng chính sách lưu lượng theo từng phần Để đáp ứng yêu cầu khắt khe về QoS như độ trễ thấp, băng thông cao hoặc hỗ trợ nhiều thiết bị góp phần, mạng cần tích hợp MEC Các giải pháp kỹ thuật hỗ trợ MEC trong phân chia mạng đã được đề xuất trong tiêu chuẩn ETSI GR MEC 024 (Tháng 11 năm 2019).
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 phân bổ của MEC các thành phần dựa trên từng lát vắt trong môi trường NFV, giúp hiểu rõ cách các phần mạng được triển khai như các nền tảng MEC riêng biệt Khối quản lý nền tảng MEC hỗ trợ một hoặc nhiều ứng dụng trên cùng một mặt phẳng dữ liệu VNF, xác định các quy tắc và mức ưu tiên của người dùng để tối ưu hóa hiệu suất mạng và trải nghiệm người dùng.
Các khối tô sáng hơn và tối hơn trong hình biểu thị các cá thể MEC dành riêng cho từng lát cắt, trong khi các thành phần MEC trong các khối đen được chia sẻ trên hai phần mạng Các khối màu trắng đại diện cho các thành phần MEC không liên quan trực tiếp đến việc hỗ trợ các lát cắt khác nhau, mặc dù chúng vẫn có thể nhận biết được lát cắt Việc phân chia này giúp tối ưu hóa quá trình xử lý và nhận biết các thành phần MEC trong các lát cắt khác nhau một cách hiệu quả.
Các trường hợp sử dụng (MEC Use Case)
Dịch vụ hướng tới người dùng
Các trường hợp sử dụng trong nhóm dịch vụ hướng người dùng được mô tả:
➢ Thực tế tăng cường, thực tế hỗ trợ, thực tế ảo, nhận thức hỗ trợ
Thực tế tăng cường (Augmented Reality - AR) cho phép người dùng nhìn thấy thế giới thực bằng cách kết hợp các đối tượng ảo vào môi trường xung quanh, tạo ra trải nghiệm chân thực và sinh động hơn Không giống như thực tế ảo hoàn toàn, AR bổ sung các yếu tố số hóa vào thế giới thực, giúp nâng cao sự tương tác và hiểu biết về môi trường xung quanh Công nghệ AR ngày càng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giáo dục, giải trí, thương mại, mang lại lợi ích vượt trội về mặt trải nghiệm người dùng.
Thực tế hỗ trợ (Assisted Reality - AR) là công nghệ giúp người dùng nhận thông báo về các vấn đề quan tâm như cảnh báo nguy hiểm hoặc cuộc trò chuyện đang diễn ra Công nghệ này rất hữu ích cho người khuyết tật trong việc tương tác và nhận biết môi trường xung quanh một cách hiệu quả.
Thực tế ảo (VR) mang đến cho người dùng khả năng truy cập vào các điểm nhìn đa chiều với âm thanh chân thực, mô phỏng các hệ thống phức tạp đã được định vị từ xa trong thời gian thực Công nghệ VR cung cấp trải nghiệm sống động và chân thật, giúp người dùng có cảm giác như đang hòa mình vào môi trường ảo một cách tự nhiên và chân thực nhất.
Hỗ trợ nhận thức (Cognitive assistance) tương tự như công nghệ AR nhưng tích hợp khả năng phản hồi tương tác, giúp người dùng nhận được hướng dẫn và thông tin phản hồi về các hoạt động đang thực hiện như nấu ăn, giải trí hoặc lắp ráp đồ đạc Công nghệ này nâng cao trải nghiệm người dùng bằng cách cung cấp hỗ trợ cá nhân hóa, giúp quá trình thực hiện các tác vụ trở nên dễ dàng hơn và hiệu quả hơn Với khả năng phản hồi ngay lập tức, hỗ trợ nhận thức góp phần tối ưu hóa khả năng hoạt động hàng ngày của người dùng, đặc biệt trong các hoạt động yêu cầu sự chính xác và tập trung cao.
Các ứng dụng đòi hỏi khả năng tính toán lớn, băng thông cao và độ trễ cực thấp để hoạt động hiệu quả Việc triển khai máy chủ MEC gần người dùng giúp giảm tải gánh nặng tính toán từ thiết bị người dùng và tối ưu hóa thông tin bộ nhớ đệm từ cơ sở dữ liệu từ xa, đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe của các ứng dụng này.
Trò chơi và các ứng dụng đám mây đòi hỏi độ trễ thấp để đảm bảo trải nghiệm mượt mà cho người dùng Các hoạt động yêu cầu truy cập nhanh vào các dịch vụ dựa trên đám mây có thể được tối ưu hóa thông qua ứng dụng MEC trên máy chủ biên Việc sử dụng MEC giúp giảm thiểu độ trễ, nâng cao hiệu suất và đáp ứng nhanh các yêu cầu của người dùng trong các ứng dụng chơi game và nền tảng đám mây.
Điều phối video biên MEC là giải pháp tối ưu cho sản xuất và tiêu thụ nội dung gần người dùng, đặc biệt tại các địa điểm đông dân cư như sự kiện thể thao hoặc hòa nhạc Công nghệ này cho phép người tiêu dùng truy cập nội dung từ nhiều nguồn khác nhau cùng lúc, nâng cao trải nghiệm xem qua các chế độ xem địa phương tốt hơn MEC đáp ứng tốt nhu cầu phân phối nội dung hiệu quả, giảm độ trễ và tối ưu hóa băng thông tại các khu vực tập trung đông người.
Mạng 5G cho phép xác định chính xác vị trí người dùng và kết nối họ với máy chủ MEC cục bộ, từ đó cung cấp dịch vụ dựa trên vị trí như quảng cáo theo địa phương và hướng dẫn hỗ trợ phù hợp Công nghệ này nâng cao trải nghiệm người dùng bằng cách cung cấp thông tin phù hợp với vị trí thực tế của họ, tối ưu hóa hiệu suất dịch vụ và tạo ra các cơ hội mới cho các doanh nghiệp.
Máy chủ MEC đặt tại trạm gốc giúp dễ dàng thu thập thông tin mạng vô tuyến cần thiết, trong khi khi MEC nằm ở điểm tập hợp hoặc biên của lõi mạng, dịch vụ thông tin mạng vô tuyến phải thực hiện các chương trình xác định dữ liệu cần thiết MEC lưu trữ các thông tin quan trọng tại máy chủ của mình và platform MEC cung cấp dịch vụ cung cấp thông tin vô tuyến một cách hiệu quả.
Giảm tải tính toán ứng dụng là việc lưu trữ các ứng dụng người dùng cuối trên máy chủ MEC gần đó thay vì trên thiết bị của người dùng, giúp ứng dụng hoạt động ổn định bất kể khả năng của thiết bị Các ví dụ tiêu biểu bao gồm xuất đồ họa cao cấp như trình duyệt tốc độ cao, thực tế nhân tạo và trò chơi 3D, cùng với xử lý dữ liệu trung gian như làm sạch dữ liệu cảm biến và phân tích video Ngoài ra, các dịch vụ giá trị gia tăng như dịch thuật và phân tích nhật ký cũng được triển khai nhờ vào giảm tải tính toán này, nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hiệu suất hệ thống.
Dịch vụ giám sát dựa trên đám mây cung cấp giải pháp quay video, lưu trữ, xem từ xa, cảnh báo quản lý và đảm bảo an ninh mạng, với phân tích và xử lý video được thực hiện bên ngoài trên nền tảng đám mây Khi kết hợp với công nghệ MEC (Multi-access Edge Computing), hệ thống cho phép lưu trữ cục bộ phần lớn nội dung video, giảm tải mạng và cải thiện hiệu suất xử lý Đây là giải pháp hiệu quả cho các ứng dụng cần phát hiện và theo dõi đối tượng, kích hoạt các hành động như cảnh báo, với khả năng xử lý nhanh chóng và chính xác nhờ MEC cục bộ.
Hệ thống MEC được triển khai tại các địa điểm như sân vận động để sản xuất và phân phối nội dung video trực tiếp, phục vụ các sự kiện thể thao, buổi hòa nhạc, họp công cộng và hội nghị Người dùng có thể chọn lựa nội dung phù hợp qua thiết bị di động của mình, trong khi các ứng dụng video chạy ở biên giúp kiểm soát chất lượng dịch vụ (QoS) dễ dàng hơn và nâng cao hiệu suất phân phối cũng như tiêu thụ nội dung video.
Các ứng dụng đa người dùng, đa mạng ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt trong lĩnh vực chơi game trực tuyến Người dùng có thể truy cập chơi game từ nhà hoặc ngoài trời, trên nhiều thiết bị khác nhau, yêu cầu kết nối nhanh với độ trễ cực thấp Để đáp ứng nhu cầu này, các nhà cung cấp dịch vụ trò chơi cần sử dụng dịch vụ điện toán biên, do các nhà khai thác mạng hoặc nhà cung cấp dịch vụ thứ ba cung cấp, nhằm đảm bảo trải nghiệm chơi game mượt mà và liên tục.
Máy chủ MEC trên xe đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý khối lượng công việc trên ô tô, đặc biệt trong các ứng dụng vận chuyển thông minh như lái xe tự động và điều khiển từ xa Các phương tiện kết nối 5G có khả năng trao đổi tin nhắn với nhau, cơ sở hạ tầng bên đường, máy chủ back-end và Internet nhờ vào giảm độ trễ, tăng độ tin cậy và tăng thông lượng để đáp ứng nhu cầu di động cao và mật độ người dùng đông đúc Khi số lượng phương tiện hỗ trợ tăng lên, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng máy chủ MEC trên xe mang lại hiệu suất vượt trội và độ tin cậy cao hơn so với khi sử dụng máy chủ MEC ở biên.
➢ Nhà máy trong tương lai :
Trong kỷ nguyên Công nghiệp 4.0, sự xuất hiện của các nhà máy thông minh là yếu tố then chốt để nâng cao hiệu quả sản xuất và hiện đại hóa hệ thống nhà máy cũ Việc kết nối mạng ổn định và nhanh chóng trở thành điều kiện thiết yếu, trong đó mạng 5G được xem là giải pháp tối ưu nhất để đáp ứng yêu cầu này Một nhà máy thông minh cần có khả năng hỗ trợ các công nghệ như eMBB, mMTC và URLLC để đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả Do đó, việc triển khai chiến lược MEC rộng rãi là cực kỳ cần thiết nhằm tối ưu hóa khả năng xử lý dữ liệu và giảm độ trễ trong các nhà máy thông minh hiện đại.
Nhà điều hành và Dịch vụ của bên thứ ba
Trong hệ thống mMTC IoT, bảo mật, an toàn và phân tích dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thông tin và nâng cao hiệu quả vận hành Ứng dụng chạy trên máy chủ MEC gần với mạng truy cập vô tuyến (RAN) để xử lý lượng lớn dữ liệu, trích xuất thông tin quan trọng và gửi dữ liệu tóm tắt về trung tâm Một phần dữ liệu có thể được lưu trữ cục bộ trong thời gian ngắn nhằm phục vụ các hoạt động kiểm tra chéo và xác minh sau này, đảm bảo tính an toàn và chính xác của dữ liệu.
Việc theo dõi vị trí thiết bị đang hoạt động là yêu cầu cần thiết của nhiều ứng dụng cuối cùng, như quảng cáo di động, giám sát sinh viên, quản lý nhân sự và các ứng dụng thành phố thông minh Để đảm bảo cập nhật liên tục vị trí của thiết bị người dùng trong một khu vực, triển khai máy chủ MEC gần đó giúp tối ưu độ trễ và nâng cao hiệu quả theo dõi vị trí thiết bị di động.
Tính di động của ứng dụng là yếu tố quan trọng, đòi hỏi máy chủ MEC phải cung cấp các API được chuẩn hóa để đảm bảo khả năng di động của ứng dụng trên các máy chủ MEC từ nhiều nhà cung cấp khác nhau Việc sử dụng các API chuẩn hóa giúp tăng tính linh hoạt, mở rộng và khả năng tương thích của các ứng dụng di động trên hạ tầng MEC đa dạng Điều này đảm bảo rằng các ứng dụng có thể hoạt động liên tục và hiệu quả bất kể nhà cung cấp máy chủ MEC nào, nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống.
Giao tiếp giữa phương tiện và cơ sở hạ tầng sử dụng các thuật toán phân tích dữ liệu từ phương tiện và cảm biến bên lề để dự đoán các tình huống rủi ro, gửi cảnh báo tức thì đến các phương tiện trong khu vực Các cảnh báo này nhằm thúc đẩy phản ứng nhanh chóng như tránh làn nguy hiểm hoặc giảm tốc độ để đảm bảo an toàn giao thông Máy chủ MEC đặt gần các cụm cảm biến là yếu tố thiết yếu giúp đáp ứng yêu cầu về độ trễ cực thấp trong hệ thống giao tiếp này.
Máy chủ MEC nên hỗ trợ cả công nghệ container và máy ảo để đem lại sự linh hoạt và tối ưu hóa khả năng ảo hóa Trong các trường hợp cần hỗ trợ từ bên thứ ba, việc sử dụng container là giải pháp ưu tiên do tính tiết kiệm diện tích và dễ triển khai Khả năng triển khai linh hoạt của container giúp đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu về hạ tầng, đặc biệt trong các không gian hạn chế Các công nghệ ảo hóa này cung cấp sự đa dạng và linh hoạt cho các dịch vụ của bên thứ ba, nâng cao hiệu quả vận hành và khả năng mở rộng của hệ thống MEC.
Các nhà cung cấp đám mây bên thứ ba (TEO) đóng vai trò quan trọng trong mô hình kinh doanh dịch vụ đám mây biên, cung cấp tài nguyên tính toán cho các nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ đám mây truyền thống TEO có thể là các cơ quan quản lý tài sản công hoặc chủ sở hữu bất động sản cung cấp nguồn lực đám mây, giúp triển khai các dịch vụ như mạng vô tuyến và hệ thống thông tin giao thông ngay tại biên mạng Máy chủ MEC là thành phần thiết yếu trong mô hình này, hỗ trợ bản địa hóa dịch vụ nhằm nâng cao hiệu suất và giảm độ trễ của mạng.
IPTV qua WTTx là giải pháp truy cập băng thông rộng không dây dựa trên công nghệ 4G và 5G, mang lại khả năng cung cấp dịch vụ truyền hình qua Internet nhanh chóng và hiệu quả WTTx vượt trội với hiệu suất mạng cao, chi phí thấp, triển khai nhanh chóng và dễ bảo trì, phù hợp cho các nhà khai thác muốn mở rộng thị trường giải trí gia đình qua mạng di động hiện tại Việc triển khai Multi-access Edge Computing (MEC) giúp giảm tải lưu lượng mạng lõi, tối ưu hóa trải nghiệm người dùng bằng cách đặt các máy chủ nội dung tại các điểm gần khách hàng, đặc biệt trong cung cấp nội dung video theo yêu cầu nhằm nâng cao tốc độ truyền tải và độ trễ thấp.
➢ Nền tảng MEC sử dụng thông tin từ ứng dụng MEC được nhà điều hành tin cậy:
Trường hợp sử dụng này cho phép ứng dụng nhắm mục tiêu đến một người đăng ký hoặc một nhóm cụ thể của người đăng ký Ví dụ:
▪ Cho phép một nhóm ẩn danh gồm những thuê bao thanh toán khoản phí cố định truy cập vào nội dung cục bộ từ máy chủ MEC
▪ Gửi quảng cáo nhắm cho một nhóm người dùng nhất định trong mạng điện thoại di
▪ độngCung cấp nội dung cho một nhóm người dùng cụ thể, ví dụ, trong cùng một câu lạc bộ, hiệp hội hoặc nhóm dịch vụ công cộng
▪ Cung cấp các dịch vụ doanh nghiệp cho nhân viên công ty
Máy chủ MEC hỗ trợ định tuyến lưu lượng truy cập đến ứng dụng MEC dựa trên địa chỉ IP của thiết bị di động (UE), không phải địa chỉ IP đích Để thực hiện điều này, máy chủ MEC cần ánh xạ địa chỉ IP của UE tới một thuê bao hoặc nhóm thuê bao cụ thể, và thông tin này được cung cấp từ các nguồn bên ngoài như mạng lõi Một ứng dụng MEC đáng tin cậy do nhà điều hành cung cấp sẽ nhận dạng và xác thực thông tin ánh xạ này, từ đó chia sẻ dữ liệu chính xác với nền tảng MEC để đảm bảo hiệu quả hoạt động và tối ưu hoá trải nghiệm người dùng.
Một ứng dụng được nhà điều hành tin cậy không chỉ đơn thuần là một phần mềm chạy trên máy chủ MEC mà còn là một phần mở rộng của nền tảng MEC, đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng tích hợp Những ứng dụng này có đặc quyền cung cấp thông tin an toàn cho nền tảng MEC, giúp nâng cao bảo mật và hiệu quả hoạt động Để đảm bảo an toàn, tất cả các ứng dụng và nền tảng phải được xác thực và ủy quyền lẫn nhau, tạo ra môi trường tin cậy và đáng tin cậy cho hệ sinh thái MEC.
Hình 11 trình bày ví dụ minh họa cho khái niệm, trong đó lưu lượng thuê bao đăng ký với một thẻ cụ thể được ánh xạ tới địa chỉ IP của thiết bị người dùng (UE) Lưu lượng này được chuyển đến ứng dụng MEC cục bộ thay vì đi qua mạng 5G truyền thống, tối ưu hóa hiệu suất và giảm độ trễ trong mạng di động 5G.
Hình 11 Định tuyến dựa trên thuê bao
Cải tiến hiệu suất mạng và QoS
ETSI GS MEC 002 liệt kê các trường hợp sử dụng sau trong hiệu suất mạng và danh mục cải tiến QoS:
Hướng dẫn thông lượng di động (MTG) là một công cụ tiềm năng để tối ưu hóa việc phân phối video trên thiết bị di động và nâng cao trải nghiệm khách hàng trong các phiên Internet di động MTG giúp xác định phạm vi băng thông mà liên kết truy cập di động có thể duy trì trong tương lai gần, từ đó cải thiện khả năng tải và phát video mượt mà hơn Thông tin này quan trọng để nâng cao hiệu suất của các giao thức điều khiển mạng, đảm bảo truyền tải dữ liệu hiệu quả trên thiết bị di động.
Nhóm 07 truyền (TCP), sử dụng thuật toán kiểm soát tắc nghẽn phức tạp để điều chỉnh luồng cạnh tranh Các phiên TCP qua mạng hoặc liên kết được chia sẻ Nói chung TCP cố gắng xác định trạng thái hiện tại của dung lượng mạng dựa trên vòng thời gian chuyến đi cần thiết để xác nhận gói tin TCP phản hồi với cảm nhận tắc nghẽn bằng cách làm chậm đáng kể tốc độ dòng chảy và dần dần đang hồi phục Tuy nhiên, trong các mạng di động, dung lượng khả dụng hơn mạng truy nhập vô tuyến rất dễ bay hơi Các yếu tố bao gồm sự thay đổi trong chất lượng tín hiệu do tính di động của UE và các yếu tố môi trường, cũng như các quy trình quản lý tắc nghẽn tại giao diện hàng không Vì trường hợp sử dụng cụ thể này, một ứng dụng MEC phân tích vô tuyến cung cấp một máy chủ video back-end với chỉ báo gần thời gian thực trên thông lượng ước tính có sẵn tại giao diện đường xuống vô tuyến trong ngay sau đó Máy chủ video có thể sử dụng thông tin này để hỗ trợ Quyết định kiểm soát tắc nghẽn TCP Với thông tin bổ sung này, TCP không cần làm quá tải mạng khi thăm dò xem có sẵn tài nguyên, cũng như không cần dựa vào heuristics để giảm việc gửi tỷ lệ sau một đợt tắc nghẽn.
Bộ nhớ đệm nội dung cục bộ tại cạnh thiết bị di động là một trong những lợi ích rõ ràng và được ứng dụng rộng rãi của MEC Việc lưu trữ dữ liệu gần thiết bị giúp tăng cường băng thông di động nâng cao (eMBB) trên mạng 5G hiệu quả hơn Lưu trữ và xử lý video, nội dung độ phân giải cao, đồ họa trên máy chủ MEC giúp giảm tải lưu lượng truy cập trên mạng lõi, từ đó cải thiện trải nghiệm người dùng và tối ưu hóa hiệu suất mạng.
Quản lý SLA (Thỏa thuận cấp độ dịch vụ) là một phần quan trọng trong hệ thống máy chủ MEC, nơi các nhà cung cấp dịch vụ thiết lập các tiêu chuẩn hiệu suất lưu lượng và tài nguyên để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho nhà phát triển ứng dụng bên thứ ba Các SLA chỉ định rõ các yêu cầu về hiệu suất trên mặt phẳng dữ liệu ảo hóa, giúp nhà cung cấp dễ dàng theo dõi và giám sát việc tuân thủ các tiêu chí đã đặt ra Máy chủ MEC cho phép thu thập dữ liệu liên tục để kiểm tra sự tuân thủ của các dịch vụ, và quản lý SLA đảm bảo các thông số này luôn được thể hiện rõ ràng để tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.
Thuật ngữ backhaul đề cập đến đường dẫn mạng giữa trạm gốc trong mạng truy cập vô tuyến (RAN) và mạng lõi, nhưng thường thiếu sự phối hợp giữa hai phần này Khi RAN gặp khó khăn trong quá trình đào tạo lại hoặc khi cần ít dung lượng hơn, backhaul không nhận biết được các thay đổi đó, gây ra inefficiencies trong quản lý tài nguyên Để tối ưu hóa backhaul, hệ thống kết hợp thông tin từ RAN và mạng backhaul nhằm cải thiện hiệu suất và quản lý tài nguyên hiệu quả hơn Khi mạng backhaul kết nối qua máy chủ MEC, các ứng dụng phân tích lưu lượng có thể tính toán luồng dữ liệu dựa trên thông tin mạng vô tuyến thu thập từ dịch vụ MEC và dữ liệu backhaul từ các công cụ giám sát Phân tích lưu lượng này giúp xác định lượng người dùng, lưu lượng máy bay và các ứng dụng được sử dụng, từ đó tối ưu hóa hiệu quả vận hành của mạng di động.
Tương tác trực tiếp và xác định khả năng cần thiết của ứng dụng MEC là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hoạt động mạng Trường hợp sử dụng này giúp định tuyến lại lưu lượng ứng dụng của thiết bị người dùng (UE), đảm bảo hiệu quả truyền tải dữ liệu và nâng cao trải nghiệm người dùng Việc ứng dụng MEC phù hợp sẽ cải thiện khả năng xử lý dữ liệu tại biên mạng, giảm độ trễ và tăng tính linh hoạt trong quản lý lưu lượng mạng.
Nhóm 07 được lưu trữ trong máy chủ đám mây từ xa đến ứng dụng đó ngay bây giờ được lưu trữ trên nền tảng MEC Lưu lượng truy cập trùng lặp: Phần lớn lưu lượng truy cập trên Internet là video và phần lớn trong số này là nội dung video theo yêu cầu dư thừa Sử dụng này case sử dụng kỹ thuật loại bỏ trùng lặp lưu lượng dựa vào nén và giải nén lưu lượng dự phòng ([LE12], [SPRI00]) Về bản chất, một máy chủ gần nguồn của một luồng dự phòng lưu lượng gửi một bản sao của một khối lưu lượng cộng với một chỉ mục đến máy chủ MEC gần người nhận Sau đó, máy chủ nguồn chỉ gửi chỉ mục, giảm tải trên mạng lõi.
Trình quản lý phân bổ băng thông cho các ứng dụng là giải pháp tối ưu trong các tình huống phổ biến với nhiều ứng dụng hoặc các phiên bản của cùng một ứng dụng chạy đồng thời trên một máy chủ MEC Hệ thống này thu thập yêu cầu về tài nguyên băng thông và khả năng phân bổ dựa trên nguồn lực hiện có, giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động và tối ưu hoá hiệu suất cho từng phiên hoặc ứng dụng Việc quản lý băng thông trên nền tảng MEC giúp phân phối tài nguyên một cách linh hoạt, phù hợp với yêu cầu tĩnh hoặc động của các ứng dụng, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng và tối ưu hoá chi phí vận hành.
Giám sát người mang truy cập vô tuyến là cần thiết để theo dõi lưu lượng truy cập của một UE có nhiều người mang với các yêu cầu QoS và Giá trị định danh lớp QoS (QCI) khác nhau Trường hợp sử dụng này giúp đảm bảo việc giám sát lưu lượng trên các người mang khác nhau giữa UE và các ứng dụng được tổ chức trên máy chủ MEC, từ đó tối ưu hóa hiệu suất mạng và chất lượng dịch vụ.
Triển khai máy chủ MEC trong môi trường mạng dày đặc giúp xác định tắc nghẽn mạng không dây hiệu quả thông qua Nền tảng MEC cung cấp thông tin mạng vô tuyến cho các ứng dụng Khi phát hiện ra tắc nghẽn, MEC có khả năng giao tiếp trực tiếp với các ứng dụng đối ứng trên thiết bị để yêu cầu chúng kích hoạt các thiết bị khả năng mạng phù hợp, tối ưu hóa hiệu suất mạng và giảm thiểu gián đoạn dịch vụ.
Truyền thông doanh nghiệp hợp nhất ngày càng phụ thuộc vào thiết bị di động cho cả CNTT và liên lạc điện thoại, đòi hỏi các doanh nghiệp lớn triển khai nhiều trạm nhỏ trong khuôn viên để tạo mạng phủ sóng nhỏ tế bào Các ô này cung cấp phạm vi bao phủ ngắn, giúp đảm bảo kết nối liên tục khi nhân viên di chuyển trong môi trường doanh nghiệp thông qua chuyển giao phiên giữa các ô lân cận Người dùng cần kết nối qua mạng truy cập vô tuyến để liên lạc với mạng lõi và ra bên ngoài; vai trò của máy chủ MEC trong hệ thống là cung cấp đường dẫn đến mạng lõi, Internet và kết nối vào mạng LAN nội bộ, đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả cho doanh nghiệp.
Tối ưu hóa trải nghiệm người dùng (QoE) và sử dụng tài nguyên hiệu quả trong mạng đa truy cập là yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu suất hệ thống Cạnh đa truy cập điện toán mở rộng khả năng của điện toán đám mây tiên tiến, kết hợp với sơ đồ điện toán cạnh di động ban đầu, giúp giảm độ trễ và tối ưu hóa việc phân phối tài nguyên Với công nghệ này, thiết bị người dùng (UE) có thể truy cập vào nền tảng MEC qua nhiều loại kết nối mạng khác nhau, từ đó cải thiện chất lượng dịch vụ và trải nghiệm người dùng toàn diện.
Nhóm 07 có thể bao gồm các kỹ thuật không dây, chẳng hạn như di động và Wi-Fi, cũng như các kỹ thuật có dây như Ethernet và DSL Chất lượng trải nghiệm (QoE) của người dùng cuối một phần phụ thuộc vào về cách sử dụng hiệu quả các tài nguyên mạng truy cập này Trong việc sử dụng này trường hợp, máy chủ MEC sử dụng thông tin mạng để chọn động đường dẫn mạng dựa trên kiến thức về các điều kiện hiện tại trong truy cập mạng Vì mục đích này, máy chủ MEC bao gồm phần mềm dựa trên Dịch vụ quản lý đa truy cập (MAMS), được định nghĩa trong RFC 8743 (Dịch vụ quản lý đa truy cập (MAMS), tháng 3 năm 2020) MAMS bao gồm các chức năng sau:
1 Trình quản lý kết nối máy khách (CCM): Đàm phán mạng sử dụng đường dẫn với NCM, dựa trên nhu cầu và khả năng của khách hàng.
2 Trình quản lý kết nối mạng (NCM): Sử dụng thông tin thu được từ mạng truy cập và dựa trên chính sách, hiện tại điều kiện và thông tin trao đổi với khách hàng, cấu hình đường dẫn mặt phẳng người dùng cho thiết bị đa sóng.
3 Máy khách đa truy cập dữ liệu Proxy (C-MADP): Xử lý thủ tục lựa chọn mặt phẳng người dùng tại máy khách.
4 Proxy Dữ liệu Nhiều Truy cập Mạng (D-MADP): Xử lý thủ tục lựa chọn mặt phẳng người dùng tại mạng.
Tối ưu hóa phân phối phương tiện ở rìa mạng giúp nâng cao trải nghiệm người dùng bằng cách tối ưu hóa nội dung đa phương tiện qua mạng di động và cố định, hướng tới thiết lập kết nối tối ưu thông qua máy chủ MEC Máy chủ MEC lưu trữ ứng dụng phù hợp với đặc điểm kỹ thuật của SAND (Được hỗ trợ bởi mạng qua siêu văn bản Giao thức truyền [HTTP] [DASH]), theo tiêu chuẩn ETSI TR 126 957, nhằm cung cấp các giao diện chuẩn hóa giúp nhà cung cấp dịch vụ và nhà khai thác cải thiện chất lượng phát trực tuyến SAND giới thiệu các thông điệp trao đổi giữa các máy khách DASH và các thành phần mạng nhằm nâng cao hiệu quả phân phối nội dung, cung cấp thông tin về các đặc điểm hoạt động thời gian thực của mạng, máy chủ, proxy, bộ nhớ đệm, mạng phân phối nội dung (CDN), cũng như hiệu suất và trạng thái của thiết bị khách DASH, từ đó tối ưu hóa hiệu suất phát trực tuyến trong mạng 4G và 5G.