5G边缘计算MEC技术

本书围绕《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》及相关部署要求进行编写，是“十四五”时期国家重点出版物出版专项规划项目，新基建核心技术与融合应用丛书，中国通信学会5G+行业应用培训指导用书，由中国产业发展研究院与中国通信学会共同推出。本书通过介绍边缘计算架构和5G MEC关键技术，构建5G MEC的技术全貌，从应用角度分析5G MEC在典型场景下的设计构建方式，给读者一个立体、直观的应用视角。是帮助读者快速掌握MEC与5G核心网、云计算及人工智能等概念的内在联系，了解和掌握边缘计算的本质特征，熟悉算力形态的发展趋势。本书可供高等院校计算机相关专业师生、IT行业从业人员、研究机构科研人员及对边缘计算感兴趣的读者阅读。

边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式计算架构，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。同时，作为5G通信网络的原生特性，多接入边缘计算（MEC）对5G增强移动宽带（eMBB）、超高可靠性与超低时延连接（URLLC）和海量机器连接（mMTC）三大业务场景的应用落地起着决定性的作用。
本书首先从边缘计算的发展历程、基本概念和类型着手，重点从5G核心网、5G网络切片的视角阐述边缘计算的原生特征；其次，通过介绍边缘计算架构和5G MEC关键技术，构建5G MEC的技术全貌；最后从应用角度分析5G MEC在VR/AR、V2X、无人机巡检等场景下的设计构建方式，给读者一个立体、直观的应用视角。
本书围绕《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》及相关部署要求进行编写。
本书通俗易懂、由浅入深，可供高等院校计算机相关专业师生、IT行业从业人员、研究机构科研人员及对边缘计算感兴趣的读者阅读。

周辉，博士、中科院遥感与数字地球研究所副研究员，中国移动前沿信息技术高级顾问，中国联通、中国电信5G与云计算方向咨询专家

序一
序二
前言
第1章?边缘计算概述/ 001
1.1?边缘计算的发展历程/ 001
1.1.1?边缘计算的诞生/ 001
1.1.2?移动边缘计算的提出 / 002
1.1.3?边缘计算的快速发展/ 002
1.2?边缘计算的基本概念/ 003
1.2.1?什么是边缘计算/ 003
1.2.2?云-边-端计算模型/ 004
1.2.3?边缘计算的本质/ 005
1.2.4?边缘计算的内涵与外延/ 005
1.2.5?边缘计算的组成/ 006
1.2.6?边缘计算的特征/ 007
1.3?边缘计算的类型/ 008
1.3.1?边缘计算的分类原则/ 008
1.3.2?典型的边缘计算模式/ 008
1.4?5G边缘计算技术/ 010
1.4.1?5G边缘计算/ 010
1.4.2?5G边缘计算的原生特征/ 011
1.4.3?边缘计算赋能5G网络智能化/ 012
第2章?5G 通信技术演进/ 015
2.1?5G三大应用场景与服务化网络/ 015
2.1.1?5G三大应用场景/ 015
2.1.2?5G之花/ 017
2.1.3?5G服务化网络/ 019
2.2?5G通信关键技术/ 019
2.2.1?SDN与NFV/ 020
2.2.2?算力网络/ 022
2.2.3?5G NR/ 024
2.3?5G网络架构与组成/ 025
2.3.1?5G通信网络总体架构/ 025
2.3.2?5G通信网络系统架构/ 026
2.3.3?5G通信网络接入网构成/ 027
2.4?5.5G网络5G-Advanced/ 029
2.4.1?5G-Advanced网络演进/ 030
2.4.2?5G-Advanced网络架构/ 032
2.4.3?5G-Advanced关键技术/ 033
第3章?5G核心网/ 036
3.1?核心网/ 036
3.1.1?核心网概述/ 036
3.1.2?网络交换模式/ 037
3.1.3?核心网演进/ 038
3.1.4?4G核心网构成/ 041
3.2?5G核心网基础/ 042
3.2.1?容器技术/ 043
3.2.2?微服务/ 043
3.2.3?DevOps / 045
3.2.4?云原生/ 046
3.2.5?智能运维/ 049
3.3?5G核心网构成与演进/ 051
3.3.1?5G核心网概述/ 051
3.3.2?5G核心网架构/ 054
3.3.3?5G核心网主要功能/ 057
3.3.4?5G-Advanced核心网演进/ 058
第4章?5G网络切片/ 060
4.1?5G网络能力开放/ 060
4.1.1?网络能力开放/ 060
4.1.2?服务等级协议/ 061
4.1.3?切片的需求/ 063
4.2?网络切片的基本概念/ 064
4.2.1?什么是切片/ 064
4.2.2?切片构成/ 065
4.2.3?切片管理/ 067
4.3?5G网络切片架构及关键技术/ 067
4.3.1?5G网络切片整体架构/ 068
4.3.2?5G核心网子切片关键技术/ 069
4.3.3?无线网子切片关键技术/ 071
4.3.4?传输网子切片关键技术/ 072
4.3.5?切片编排管理系统关键技术/ 073
4.4?5G网络切片智能化/ 074
4.4.1?智能切片的概念与架构/ 075
4.4.2?切片运行阶段/ 076
4.5?5G 端到端切片案例/ 078
4.5.1?5G行业专网/ 078
4.5.2?网络切片赋能行业数字化
转型/ 080
第5章?边缘计算架构/ 082
5.1?边缘计算架构基础/ 082
5.1.1?云计算的概念与架构/ 082
5.1.2?边缘计算架构的概念/ 084
5.1.3?边缘云/ 085
5.2?边缘计算通用架构及其视图/ 087
5.2.1?边缘计算通用架构/ 087
5.2.2?边缘计算通用架构视图/ 088
5.3?边缘计算的核心功能/ 093
5.3.1?基础资源/ 093
5.3.2?功能领域/ 094
5.3.3?边缘管理/ 096
5.3.4?边缘服务/ 097
5.4?5G MEC架构、能力架构、网络
构成及部署实现/ 100
5.4.1?5G MEC架构/ 100
5.4.2?5G MEC能力架构/ 101
5.4.3?5G MEC网络构成/ 103
5.4.4?5G MEC部署实现/ 103
第6章?5G MEC关键技术/ 107
6.1?边缘算力/ 107
6.1.1?边缘算力基础设施/ 108
6.1.2?边缘算力网络 / 110
6.1.3?边缘智能 / 112
6.2?数字原生/ 115
6.2.1?云原生的演进过程/ 115
6.2.2?云原生基本概念/ 118
6.2.3?边缘原生技术/ 120
6.3?云边协同/ 122
6.3.1?云边协同的基本概念/ 122
6.3.2?应用协同/ 125
6.3.3?服务协同/ 127
6.3.4?资源协同/ 129
6.3.5?云-边-端一体化/ 131
6.4?边缘内生智能/ 133
6.4.1?边缘内生智能概念/ 133
6.4.2?边缘内生架构/ 134
6.4.3?边缘内生架构基础设施/ 135
6.5?5G MEC网络能力开放/ 136
6.5.1?5G网络能力开放需求/ 136
6.5.2?传统网络能力开放方案/ 137
6.5.3?5G 网络能力开放架构/ 138
6.5.4?5G MEC网络能力开放系统架构/ 139
6.6?5G MEC安全/ 141
6.6.1?5G MEC的安全挑战/ 141
6.6.2?5G MEC的安全特征与架构/ 143
6.6.3?5G MEC的安全管理/ 144
第7章?5G MEC边缘云平台/ 147
7.1?5G MEC工业边缘云平台/ 147
7.1.1?5G MEC工业边缘云平台概述/ 147
7.1.2?5G MEC工业边缘云平台架构/ 148
7.1.3?设备接入与管理 / 148
7.2?边缘云平台功能/ 149
7.2.1?功能模块介绍/ 150
7.2.2?工业边缘云平台云边协同 / 151
7.2.3?商务模式/ 152
7.3?基于5G MEC的工业互联网平台
设计/ 153
7.3.1?5G MEC与工业互联网平台/ 153
7.3.2?5G MEC与工业互联网平台
架构/ 154
7.3.3?5G MEC与工业互联网平台
设计/ 159
第8章?5G MEC在VR/AR场景
中的应用/ 168
8.1?VR/AR基础/ 168
8.1.1?基本概念/ 168
8.1.2?VR/AR关键技术/ 170
8.1.3?VR/AR业务类型/ 171
8.1.4?VR/AR典型应用场景/ 172
8.2?VR/AR的需求分析/ 174
8.2.1?QoS能力保障/ 175
8.2.2?端到端切片分析/ 176
8.2.3?实时云渲染/ 177
8.3?VR/AR直播实现方案/ 179
8.3.1?传统直播方案/ 179
8.3.2?5G初期直播方案/ 180
8.3.3?基于MEC平台的VR/AR
直播实现方案/ 183
8.4?VR/AR云游戏实现方案/ 186
8.4.1?传统游戏分析/ 186
8.4.2?云游戏演化方案/ 187
8.4.3?基于MEC平台的VR/AR
云游戏实现方案/ 188
8.5?VR/AR商业价值/模式探讨/ 189
第9章?5G MEC在车联网（V2X）中的应用/ 192
9.1?车联网概述/ 192
9.1.1?基本概念/ 192
9.1.2?车联网架构/ 193
9.1.3?车联网新型基础设施/ 193
9.1.4?我国车联网发展现状/ 194
9.2?5G MEC在车联网（V2X）中的
应用/ 195
9.2.1?5G MEC V2X的业务需求/ 195
9.2.2?车联网（V2X）场景的QoS
分析/ 196
9.2.3?5G MEC应用于车联网（V2X）
场景的分析/ 197
9.3?基于5G MEC的车联网架构/ 198
9.3.1?人-车-路-网-云的系统
架构/ 199
9.3.2?人-车-路-网-云的系统
优势/ 202
9.3.3?人-车-路-网-云构建车联
网新型基础设施/ 203
9.4?MEC应用于车联网（V2X）
场景的实践/ 204
9.4.1?总体架构设计/ 204
9.4.2?网络切片设计/ 205
9.4.3?业务场景实施方案/ 206
第10章?5G MEC在无人机
巡检中的应用/ 208
10.1?无人机巡检场景对网络的需求/ 208
10.1.1?业务场景/ 208
10.1.2?场景特点及发展趋势/ 208
10.1.3?对5G通信网络的关键需求/ 209
10.1.4?端到端解决方案/ 209
10.2?针对无人机巡检的QoS和5G
切片设计/ 209
10.2.1?服务质量（QoS）分析/ 209
10.2.2?切片整体架构/ 210
10.2.3?MEC平台功能示意图/ 215
10.3?基于DevOps的切片管理编排
与调度/ 216
参考文献/ 218