Comunicații 5G: Edge computing multi-acces (Multi-Acces Edge Computing, MEC)

Edge computing multi-acces (Multi-Acces Edge Computing, MEC) reprezintă furnizarea de capabilități de cloud computing la periferia rețelei, adică pentru aplicații pentru utilizatorii finali cu lățime de bandă mare și cu latență scăzută. MEC este situat în vecinătatea logică a stațiilor de bază prin terți autorizați care doresc să ofere capabilități de procesare și stocare abonaților rețelei 5G. MEC este o abordare nouă în ecosistemul 5G care îmbunătățește experiența utilizatorului mobil prin acoperirea serviciilor care, în generațiile anterioare, foloseau timpul de rulare al dispozitivelor utilizatorului final.

MEC oferă un nou ecosistem și lanț valoric. Operatorii își pot deschide periferia rețelei de acces radio (RAN) către terți autorizați, permițându-le să implementeze flexibil și rapid aplicații și servicii inovatoare către abonații de telefonie mobilă, întreprinderi și segmente verticale.

Edge computing multi-acces va permite noi segmente de afaceri verticale și servicii pentru consumatori și clienți de întreprindere. Cazurile de utilizare includ:

analiză video;
servicii de localizare;
Internet-of-Things (IoT);
realitate augmentată;
distribuția optimizată a conținutului local și
stocarea în cache a datelor.

Este de așteptat ca MEC să apară în urma evoluției serviciilor de aplicații și verticale și va fi unul dintre principalii factori pentru o acoperire și penetrare mai largă a rețelelor 5G.

Pe lângă faptul că oferă aceste servicii, MEC joacă un rol important în infrastructura 5G. Posedă funcții de orchestrare, interacționează cu componenta de politică 5G și acceptă problemele legate de ciclul de viață al aplicațiilor oferite.

Prin implementarea diferitelor servicii și stocarea în cache a conținutului la periferia rețelei, rețelele centrale mobile scapă de congestionarea suplimentară și pot servi eficient în scopuri locale. Structura MEC și elementele sale este prezentată în figura de mai jos:

(Arhitectura MEC Zoom-in)

Elementele MEC sunt următoarele:

Element: Scurta descriere
Portal de servicii orientate către clienți (CFS): Portalul de servicii orientate către clienți permite clienților terți ai operatorilor (de exemplu, întreprinderile comerciale) să selecteze și să comande un set de aplicații MEC care le satisface nevoile specifice și să primească informații despre nivelul de serviciu din aplicațiile furnizate.
Aplicația dispozitivului: Aplicațiile de dispozitiv așa cum sunt definite aici sunt aplicații din dispozitiv (de exemplu, UE, laptop cu conexiune la internet) care au capacitatea de a interacționa cu sistemul MEC prin intermediul unui proxy de gestionare a ciclului de viață al aplicației utilizator.
Clienți ai aplicației: Application Client este aplicația rezidentă în UE care efectuează funcția client.
Client activator periferic (Edge Enabler Client, EEC): Edge Enabler Client (EEC) oferă funcții de asistență necesare pentru Application Client. Funcționalitățile Edge Enabler Client sunt:
- preluarea și furnizarea informațiilor de configurare pentru a permite schimbul de trafic de date de aplicație cu EAS;
- descoperirea EAS disponibil în rețeaua de date Edge.
Server de configurare periferic (Edge Configuration Server, ECS): Edge Configuration Server (ECS) oferă funcțiile de asistență necesare pentru ca clientul activator periferic să se conecteze la un EES. Funcționalitățile ECS sunt:
- Furnizarea informațiilor de configurare periferice către Clientul activator periferic. Informațiile de configurare periferice includ următoarele:
  - informații pentru ca EEC să se conecteze la EES (de exemplu, informații despre zona de serviciu aplicabile LADN); și
  - informațiile pentru stabilirea unei conexiuni cu EES (cum ar fi URI).
Proxy de management al ciclului de viață al aplicației utilizator (User application lifecycle management, LCM): Proxy-ul de gestionare a ciclului de viață al aplicației utilizator permite aplicațiilor dispozitivului să solicite integrarea, instanțierea, terminarea aplicațiilor utilizator și, atunci când este acceptat, relocarea aplicațiilor utilizatorului în interiorul și în afara sistemului MEC. De asemenea, permite informarea aplicațiilor dispozitivului despre starea aplicațiilor utilizatorului. Proxy-ul de gestionare a ciclului de viață al aplicației de utilizator autorizează solicitările de la aplicațiile dispozitivului din dispozitiv și interacționează cu OSS și cu orchestratorul periferic multi-acces pentru procesarea ulterioară a acestor solicitări.
Orchestrator periferic multi-acces: Orchestratorul periferic multi-acces este funcționalitatea de bază în gestionarea la nivel de sistem MEC, responsabil pentru următoarele funcții: menținerea unei viziuni de ansamblu asupra sistemului MEC; la integrarea pachetelor de aplicații; selectarea gazdelor MEC adecvate pentru instanțierea aplicației; declanșarea instanțierii și terminarea aplicației; declanșarea relocării aplicației după cum este necesar atunci când este acceptat.
Gazdă MEC: Gazda MEC este o entitate care conține o platformă MEC și o infrastructură de virtualizare care oferă resurse de calcul, stocare și rețea, în scopul executării aplicațiilor MEC.
Infrastructura de virtualizare: Oferă resurse de calcul, stocare și rețea pentru aplicațiile MEC. Infrastructura de virtualizare include un plan de date care execută regulile de trafic primite de platforma MEC și direcționează traficul între aplicații, servicii, server/proxy DNS, rețea 3GPP, alte rețele de acces, rețele locale și rețele externe.
Platforma MEC: Este o colecție de funcționalități esențiale necesare pentru a rula aplicațiile MEC pe o anumită infrastructură de virtualizare și pentru a le permite să furnizeze și să consume servicii MEC. Platforma MEC poate oferi și servicii.
Server activator periferic (Edge Enabler Server, EES): Edge Enabler Server (EES) oferă funcții de sprijin necesare pentru EAS și EEC. Funcționalitățile EES sunt:
- furnizarea de informații de configurare către EEC, permițând schimbul de trafic de date aplicației cu EAS;
- susținerea funcționalităților invocatorului API și a funcției de expunere a API (58), așa cum este specificat în 3GPP TS 23.222;
- interacțiunea cu 3GPP Core Network pentru accesarea capabilităților funcțiilor de rețea fie direct (de exemplu, prin PCF), fie indirect (de exemplu, prin SCEF/NEF/SCEF+NEF);
- susține funcționalitățile de transfer al contextului aplicației;
- acceptă expunerea externă a capabilităților rețelei 3GPP la interfața EAS prin EES.
Aplicații MEC: Aplicațiile MEC sunt instanțiate pe infrastructura de virtualizare a gazdei MEC, pe baza configurației sau a solicitărilor validate de conducerea MEC.
Server de aplicații periferice (Edge Application Server, EAS): Serverul de aplicații periferice (EAS) este serverul de aplicații rezident în rețeaua de date periferice, care efectuează funcțiile de server. Serverul de aplicații periferice poate consuma capabilitățile 3GPP Core Network: invocă direct API-urile funcției 3GPP Core Network, invocă de asemenea capabilitățile 3GPP Core Network prin EES, sau invocă și capacitatea 3GPP Core Network prin funcțiile de expunere a capacității (adică SCEF sau NEF).
Serviciul MEC: Este un serviciu furnizat prin intermediul platformei MEC fie de platforma MEC în sine, fie de o aplicație MEC.
Registrul serviciului: În MEC, serviciile produse de aplicațiile MEC sunt înregistrate în registrul de servicii al platformei MEC – spre deosebire de funcțiile de rețea și serviciile pe care le produc, care sunt înregistrate în Network Resource Function (NRF).
Trafic de date al aplicației: Trafic de date între aplicația instalată pe Echipamentul utilizatorului (UE) și serverul de aplicații (Aplicația EAS / MEC).
Management la nivel de gazdă MEC: Se ocupă de gestionarea funcționalității specifice MEC a unei anumite gazde MEC și a aplicațiilor care rulează pe aceasta. Este compus din managerul platformei MEC și managerul infrastructurii de virtualizare.
Manager platformă MEC: Managerul platformei MEC este responsabil pentru următoarele funcții:
- Gestionarea ciclului de viață al aplicațiilor, inclusiv informarea orchestratorului cu acces multiplu cu privire la evenimentele relevante legate de aplicație;
- Furnizarea de funcții de management al elementelor platformei MEC și
- Gestionarea regulilor și cerințelor aplicației.
Managerul platformei MEC primește, de asemenea, rapoarte de erori ale resurselor virtualizate și măsurători de performanță de la administratorul infrastructurii de virtualizare pentru procesare ulterioară.
Manager de infrastructură de virtualizare: Funcționalitatea oferită de managerul infrastructurii de virtualizare în acest „Zoom-in” se suprapune în general cu funcționalitatea oferită de VIM descrisă în Zoom-in pentru NFV.

Nota

(58) 3GPP TS 23.222 – Functional architecture and information flows to support Common API Framework for 3GPP Northbound APIs (Release 16), https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/33_series/33.501/33501-g40.zip, accesat în octombrie 2020.

Sursa: Enisa Threat Landscape for 5G Network – Threat assessment for the fifth generation of mobile telecommunications networks (5G), November 2019. © European Union Agency for Cybersecurity (ENISA), 2019. Traducere și adaptare independente de Nicolae Sfetcu