MEC与CDN融合体系架构方案设计研究

MEC被广泛应用于cdn边缘下沉解决方案中,利用MEC实现CDN边缘部署,提升CDN应用的服务质量。首先,总结并分析了CDN技术演进历程及未来发展趋势;然后,提出了5G网络场景下MEC与CDN融合体系架构设计方案,所提方案具有MEC与CDN管理层解耦的特点,支持MEC-vCDN集群与传统CDN集群兼容并存;最后,搭建了MEC-vCDN模块及5G网络模块,测试了方案中各模块的功能。

关键词： 移动边缘计算; 内容分发网络; 融合体系架构设计; 虚拟化技术

0 引言

内容分发网络(Content Delivery Network, CDN)是解决网络性能问题的新兴网络加速技术。CDN技术通过在各个地点部署边缘服务器,使用户可以快速获取内容,降低网络时延。传统CDN通常部署在固定网络中,由于应用位置固定、服务资源分配固定、网络固定等因素,传统CDN存在部署成本高、服务负载不均、难以灵活处理突发情况等问题[1]。

为了解决传统CDN存在的缺陷,作为5G关键技术之一的移动边缘计算(Mobile Edge Computing, MEC)被广泛应用于与CDN技术的融合研究中。MEC能实现CDN边缘节点的下沉。MEC平台能为具有低时延、高带宽需求的业务提供CDN服务,在用户边缘提供负载均衡、内容存储等功能。

本文在调研第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)、国际电信联盟(International Telecommunication Union, ITU)和欧洲电信标准化协会(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)等组织边缘计算技术标准的基础上,总结并分析了CDN技术的演进历程及未来发展趋势,设计了一种基于5G网络场景的MEC与虚拟内容分发网络(Virtual Content Delivery Network, vCDN)融合体系架构方案,所提方案利用5G网元将用户流量转发到MEC系统,基于MEC平台部署vCDN应用,支持MEC-vCDN集群与传统CDN集群兼容并存。

1 CDN技术的演进趋势

CDN具备内容分发及流量集中化管控的能力。为了解决传统CDN技术存在的问题,将CDN技术与云计算、边缘计算、虚拟化技术等互联网新技术进行融合,是提升CDN服务能力和服务质量的关键。

云化CDN指在数据中心的云资源上部署CDN的中心管控、调度、存储等业务功能,实现云中心对计算资源和存储资源的统一管控和分配。CDN提供内容分发能力,云中心提供集中计算和存储能力,CDN与云中心互补发展,相得益彰。

MEC与CDN融合模式指基于MEC平台部署CDN服务,满足新型业务低时延、高带宽等需求,并提供负载均衡、内容存储等功能[2]。MEC与CDN融合模式将CDN节点下沉至用户边缘,采用分布式计算模式,弥补了云化CDN中心负载压力过大的缺陷。

vCDN指基于网络功能虚拟化(Network Functions Virtualization, NFV)技术实现的CDN功能,在CDN节点上应用虚拟化技术,实现实体物理资源的虚拟化,形成虚拟资源池,可以根据业务需求灵活分配网络、计算和存储资源[3]。vCDN通过对虚拟化资源的统一管控和调度,弥补了传统CDN难以按需灵活释放和划分资源的缺陷,提高了传统CDN的资源利用率和管控效率。

MEC与vCDN融合模式指基于MEC平台部署vCDN服务,通过vCDN技术将边缘节点进行虚拟化,将CDN服务能力扩展到边缘,依靠MEC达到对vCDN能力的统一调度与编排,并形成虚拟CDN服务资源池[4](见图1)。这不仅实现了vCDN节点的下沉,还实现了CDN虚拟化资源的统一管控和灵活调度,提升了CDN服务能力。

图1

图1 基于MEC平台部署vCDN

随着未来新兴业务的发展,应用需求也逐渐朝着更高带宽、更低时延、灵活交互的方向推进。从CDN技术的演进历程可以看出:为了满足不断演进的业务需求,一方面,CDN技术需要借助MEC平台实现服务下沉,实现应用在边缘的分布式部署;另一方面,MEC与CDN融合模式需要进一步向虚拟化演进,从而实现MEC与CDN资源的灵活分配与统一管理,