5G+边缘计算 学习笔记

news/2024/11/7 4:50:42/

OneNET EDGE

  • 前言
  • 我以前了解的边缘计算
  • wiki名词
    • 5GC中的一些词
    • 一些没那么常见但也可以知道的词
    • 边缘计算中的一些词
      • MEC(Mobile Edge Computing)
      • ECP(Edge Compute Platform)
      • NFV(Network Function Vitualizaiton)
      • 云网融合
      • 云边协同
      • docker
      • Kubernetes
      • 我了解的容器docker和Kubernetes(说人话)
  • 一些想法
    • 为什么是5G和边缘计算是强相关?
    • 边缘EDGE的产品形态
    • 边缘节点类型
    • 边缘市场会有怎么样的应用
      • 华为IEF
      • OneNET EDGE
  • 参考文档

(个人研究学习,不保证对哈,欢迎探讨指正!)

前言

目前新了解的边缘计算,会和我之前已知的aws greengrass core中边缘部署的lambda函数有一定的区别。OneNET Edge的侧重点,并不是一个函数计算,不是一个简单纯粹的智能网关,当温度高了低了就报警,筛选数据消息路由这些功能可以有,但并不只是这样。

我以前了解的边缘计算

我以前了解的边缘计算,无非是一个将云平台裁剪后,放在算力有限的本地机器上,以实现应用本地化,例如AWS greengrass这样的产品。

一些包装的有算法硬件模块,比如像K210这样的产品,将NPU算力放在他的小芯片里,在加载模型后,就可实现图像算法的本地化,实现例如人脸识别物体识别这样的功能。或是业务逻辑的一些本地化代码,比如数据的筛选分流,一些简单的本地化处理,都是我所理解的边缘计算。

而5g强相关的5G+MEC,也就是容器化的边缘计算平台。也可说是云网融合背景下,核心网边缘化,云算力边缘化的这样一个产品。

wiki名词

在学习培训过程中,被大量不带释义的英文首字母缩写绕晕了脑袋,都不知道在说些啥。有种萌新第一次去玩狼人杀,听到老玩家说的“金水、银水、查杀、上警”这些词的一脸懵逼的感觉。因此打算把常用的一些名词和概念做一个解释,熟悉一下。

5GC中的一些词

5G 核心网构架主要包含四大关键技术:

  • SBA(基于服务的软件架构)
  • CUPS(控制面与用户面分离)
  • 网络切片
  • 计算存储相分离

四大关键技术最终实现了 5GC 架构 化整为零、由硬变软 的演进。

缩写释义
5GC5G Core network 5G核心网
SBAService Based Architecture 基于服务的软件架构
CUPS控制面和用户面分离
UP\CPUser Plane\Control Plane 用户面 控制面
NFNetwork Function 网元
AFApplication Function 应用功能
UEUser Equipment 用户设备
SMFSession Management Function 会话管理功能
UDMUnified Data Management 统一数据管理
UPFUser Plane Function 用户面功能
UDR统一数据存储库

这些英文缩写都是干啥的?在阅读5G核心网架构的时候,就会需要知道了。

放一张5G系统架构图熟悉一下。

在这里插入图片描述
上面圈出来的部分就是控制面功能,下面蓝色部分是用户面功能。

在这里插入图片描述
可以和范桂飓大佬博客的图对比着看


一些没那么常见但也可以知道的词

缩写释义
UDSF非结构化数据存储功能
NEF网络开放功能
NRF网络存储库功能
NSSF网络切片选择功能
PCF控制策略功能

边缘计算中的一些词

缩写释义
MECMobile Edge Computing 移动边缘计算
MECMuli
MEPMobile Edge computing Platform 移动边缘计算平台 ?
MEOMulti-access edge orchestrator 多接入边缘编排器
ECPEdge Computing (Paas) Platform 边缘计算平台
ECMEdge Computing operations Management platform 边缘计算业务运营平台
SBAService Based Architecture 基于服务的软件架构
NFVNetwork Function Vitualizaiton
OSSOperation support system 运营支撑系统
OMCOperation and maintenance Center 操作维护中心
UPFUser plane function 用户面功能
CMPCloud Management Platform 云管平台
eMBBEnhanced Mobile Broadband 增强宽带接入
mMTCmassive Machine Type Communications 大规模物联网
uRLLCUltra Reliable Low Latency Communications 极致的实时通信

MEC(Mobile Edge Computing)

移动边缘计算

ECP(Edge Compute Platform)

通用意义上的边缘计算平台,也可写成MEP(Mobile Edge Platform)

NFV(Network Function Vitualizaiton)

网络功能虚拟化

云网融合

云计算中引入网络的技术,通信网中引入云计算的技术。或者说,是设备商运营商逐渐云化。5G核心网所有的服务,都构建在虚拟机和容器上。虚拟机和容器,全部都是来自云计算的技术。容器更是云原生技术之一。

可参考虎嗅的文章

云边协同

边缘计算和云计算不是两种互斥的技术,它们是相辅相成的关系。而且从场景需求上看,IoT/Edge与云数据中心有一些相似之处,例如:

  • 边缘也有管理节点的计算、存储、网络等资源的需求;
  • 边缘应用也想容器化和微服务化;
  • 边缘计算希望能有标准的API和工具链;
  • 安全,数据/信道加密和认证授权。

更多云边协同可参考这篇讲k8s和kubnet的文章

docker

Docker 是一个开源的应用容器引擎。是一个用于开发,交付和运行应用程序的开放平台。

Docker 使您能够将应用程序与基础架构分开,从而可以快速交付软件。借助 Docker,您可以与管理应用程序相同的方式来管理基础架构。通过利用 Docker 的方法来快速交付,测试和部署代码,您可以大大减少编写代码和在生产环境中运行代码之间的延迟。

Kubernetes

Kubernetes已经成为云原生的标准,并且能够在任何基础设施上提供一致的云上体验。我们经常能够看到“容器 + Kubernetes”的组合在DevOps发挥10X效率,最近也有越来越多Kubernetes运行在数据中心外(边缘)的需求。

如果要在边缘部署较复杂的应用,那么Kubernetes是个理想的选择:

  • 容器的轻量化和可移植性非常适合边缘计算的场景;
  • 围绕Kubernetes已经形成了一个强大的云原生技术生态圈,诸如:监控、日志、CI、存储、网络都能找到现成的工具链;
  • 支持异构的硬件配置(存储、CPU、GPU等);

缺点:
然而Kubernetes毕竟是为云数据中心设计的,要想在边缘使用Kubernetes的能力,Kubernetes或其扩展需要解决以下问题:

  • ARM的低功耗和多核的特点又使得其在IoT/Edge领域的应用非常广泛,然而大部分的Kubernetes发行版并不支持ARM架构;
  • 很多设备边缘的资源规格有限,特别是CPU处理能力较弱,因此无法部署完整的Kubernetes;
  • Kubernetes非常依赖list/watch机制,不支持离线运行,而边缘节点的离线又是常态,例如:设备休眠重启;

关于如何在边缘使用Kubernetes,Kubernetes IoT/Edge WG组织的一个调查显示,30%的用户希望在边缘部署完整的Kubernetes集群,而70%的用户希望在云端部署Kubernetes的管理面并且在边缘节点上只部署Kubernetes的agent。

把Kubernetes从云端延伸到边缘,有两个开源项目做得不错,分别是KubeEdge和K3S

我了解的容器docker和Kubernetes(说人话)

因为不太了解这块,看了半天相关的概念和介绍,也是镜中花水中月,不知道这俩说的究竟是个啥,于是去问了同事,得到了以下答复:

  • A:k8s用来管理容器,docker是一种容器,容器可以用来把无状态的服务打包成镜像快速部署发布,我知道的有关于k8s 80%的知识都在这了
  • B:把容器当成虚拟机就行,虽然和虚拟机有一些差距,作用差不多
  • B:就相当于你建了一个虚拟机,你部署好了开发环境,写好了程序。然后你把这个虚拟机直接拷给运维了。
  • 我:相当于用docker这种东西,会更容易让开发和运维发布的环境保持一致吗?就是,可以快速部署\发布?
  • C:是的。

一些想法

要发挥我在硬件侧的经验
要做对硬件友好,能落地的应用

为什么是5G和边缘计算是强相关?

我大学就是学无线电的。而从5G发布以来,我就对他可以说是毫无兴趣,因为以下两点。

  • 觉得5G似乎除了网速更快,根本没啥用。而这个更快的网速能带来什么?目前来说,无非是锦上添花,因为像目前看1080P直播所需要的网速,4G完全能够满足了。
  • 5G那么高的频率,波长的绕射能力极差,信号在传输过程中容易被各种物体所遮挡。需要极其大量的部署基站才能达到一定的覆盖量。在宣传的5G智能场景,比如自动驾驶中,根本无法实现全程5G信号覆盖。

我甚至觉得市场上种种吹嘘5G的根本就只是在炒作概念,不实的夸张宣传。

但在我学习过程中,我发现5G本身就是一个TO B的产品,而不是TO C的。因为在云网融合的大趋势下,核心网功能的微服务化,虚拟化在不断的进行。标准的X86服务器也能够通过虚拟机和容器来部署5G的核心网。

而许多中心化的业务,比如高清视频,VR\AR视频,本地自动驾驶网络,如果能够作为一个应用直接部署在(运营商提供的)边缘计算平台MEP上,可以实现5G的三大场景之一uRLLC,即极致的实时通信。

自动驾驶汽车来说,即使汽车的接入网的信号不是5G,是4G或是其他协议,只要能够使用部署在边缘的本地自动驾驶网络,那么也可以认为这个汽车,其实也是一个5G应用!(吧)

边缘EDGE的产品形态

操作系统:X86-64、arm、arm64
linux,ucos,裸机,npu,FPGA

产品落地形态:
容器型云网融合终端
边缘计算盒终端(可以是低成本硬件,也可以是有AI功能的NPU)

典型的场景,有物联网和非物联网。
下一代工业自动化,智慧城市,智能家居,大型商超等)和非物联网(例如:游戏,CDN等)场景。

:感觉目前平台主要都只是在做5G核心网云化的产品,也就是5G强相关的边缘计算产品。是否漏掉了像AWS Greengrass这种类型的产品?要不要考虑将5G边缘计算和边缘计算剥离成两个产品?

:在《华为IEF平台对标报告中》,提到了IEF边缘应用包含两种,一种是容器应用,一种是函数应用。而我们目前只支持容器应用。

而函数应用,华为提供的有node.js/Java/Go/C#等语音SDK(2020.5的报告中IEF只支持python)。而AWS的函数应用lambda支持了Node.js/Python/Ruby/Java/Go/C#/PowerShell

而AWS Greengrass的边缘 greengrass core支持了java,nodejs,python,c这四种,并都提供的有开发包SDK

边缘节点类型

直连设备,网关设备,网关子设备

边缘市场会有怎么样的应用

华为IEF

在这里插入图片描述

OneNET EDGE

在这里插入图片描述


参考文档

  1. kubeedge和k3s
  2. 云网融合-虎嗅
  3. 什么是K8S service\pod\master\node的概念
  4. 继续看K8S
  5. 5g和WIFI6的探讨

(个人研究学习,不保证对哈,欢迎探讨指正!)


http://www.ppmy.cn/news/211990.html

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