透过时延看本质 - 多接入边缘计算（MEC）业务时延的预期VS现实

5G多接入边缘计算(MEC)业务时延的预期vs现实 目 录 执行综述 3 透彻理解边缘计算的本质 4 低时延服务的市场预期 20市场预期vs 现实世界MEC时延：现实认知 改善MEC时延的建议 22 24结论 思博伦如何提供帮助 25 执行综述 5G多接入边缘计算（MEC）服务正在迅速走向前沿，而运营商自身也在为支持时延敏感企业用例做好准备。 但时至今日，在终端客户所需要的应用性能，与运营商实际准备提供的性能水平之间，仍然存在一个明显的脱节。 思博伦与STL Partners携手合作，通过现实世界的边缘网络测试和针对潜在边缘客户开展的150余项调研，成功弥合了这条信息鸿沟。我们的基准测试分析提供了诸多深入的见解，包括对MEC性能测量最为重要的项目、通过如今的网络可以实现哪些目标，以及在近期拥有最大创收潜力的用户案例。 关键结论： 在需要怎样的时延、何时需要，以及适用于哪些用例的问题上，边缘应用的需求和供应侧的认知存在脱节。•企业用户几乎都将时延一致性放在最高优先级，目的就是为其计划部署的边缘应用提供足够的支持。•我们测量到的现实世界中MEC服务的时延性能可能会随着时间和跨地区而显著波动，且上行和下行链路之间缺乏对称性。•我们观测到的平均MEC时延将支持3GPP R16所述的多种边缘用例。然而，要想为这些依赖一致时延的用例提供支持，性能优化是必不可少的。•要想实现对更广泛3GPP R16边缘用例的支持，需要对MEC性能开展更多的优化，进一步降低上行和下行链路的时延水平，并且提高其一致性。•网络架构选择之外的多种因素都可能对时延产生影响，因此部署前后严格的验收测试和基准测试将是不可或缺的。•通过查明和隔离可能对网络内部和外部时延造成影响的问题，持续的时延基准测试有助于对网络效率进行优先排序和优化。• 透彻理解边缘计算的本质 根据思博伦参与全球运营商的下一代网络测试和保障工作过程中取得的经验，我们所接触的客户们往往会反复提及这些问题。 5G的主要目标之一就是为支持各行业中的下一代能力而提供必不可少的网络性能。这种对接近实时响应性的追求激发了人们对MEC网络架构的持久兴趣和投资，而该架构将把云计算能力前推至网络的边缘位置。 网络运营商、应用开发商和终端用户却不得不承受复杂性和困扰的不断折磨： 支持近期和长期用例到底需要怎样的时延率？•目前利用现有的基础设施可以提供哪些时延驱动的服务？•时延应当具备怎样的一致性和确定性？•终端用户有怎样的实际需求？这需求如何形成创收并予以保障？•运营商如何根据服务需求所需的边缘位置数量投身市场？•多种MEC网络架构可以实现怎样的时延，而实际需要的时延水平与之匹配如何？• 3GPP的时延要求 业界各方都在积极寻求相关的答案。为指 导 工 业 网 络 和 服 务 的 规 划 工 作 ，3GPP标准组向市场各行业的领导者征询了意见，了解他们在根据Release16标准支持多种服务用例方面希望获得怎样的时延水平。 人们对远程外科手术、自主驾驶汽车和沉浸式在线游戏的构想正在推动市场的热情和创新。通过在距离客户更近的地方运行应用并执行相关的处理任务，网络拥塞将会大幅减少，交付路径也将得到优化并实现更低的时延，而且应用的性能也将变得更加优秀。 尽管这一概念本身相对而言非常简单，但面对大量的市场炒作、反反复复的试验和对关键问题寻求答案的巨大期待， 思博伦报告 思博伦报告 各行业用例的时延要求长短不等，既有适用于精确合作式机器人运动控制的1毫秒时延，也有流程自动化所需的50毫秒时延。在运输和物流方面，远程无人机操作可能需要10至30毫秒，而离散自动化的实时控制需要<1毫秒的时延。 本报告将我们从真实世界中获得的上行链路和下行链路时延基准测试数据，以及我们与STL Partners在实际企业用户要求和满足这些需求的运营商战略开展协作过程中得到的深入见解结合为一体。我们的目标是为您寻求可照亮前方道路的种种答案。 如表1所示，预期的要求既包含寻求突破的性能水平，也包括由某些现有网络已经实现的时延。 例如，在线游戏行业有可能引领低时延移动用例的初期采用，而该行业也计划很快通过多种增强现实/虚拟现实（AR/VR）眼镜、触觉和语音控制，以及支持HDR的场景渲染来提供沉浸式的多玩家用户体验。根据预计，这些体验将需要7至15毫秒的连续时延才能实现用户头部的物理运动和VR眼镜更新图像之间的运动至刷新时延。 根据3GPP的调查，最具挑战性的是这些用例所要求的时延一致性。理解这一点非常重要，因为时延中的波动将使5G最期待的许多用例根本无从谈起。 欢迎继续阅读，了解边缘方程的需求侧和供应侧能够在时延要求上取得怎样的同步，以及近期为初期市场客户交付可创收边缘服务时需要具备哪些条件。 低时延服务的市场预期 根据我们在边缘网络测试方面的经验，在广阔地区中的少数几个边缘云往往足以有效降低时延。 预期。STL Partners还对正在准备边缘战略的多家运营商开展了访谈。 除一些试验和概念验证外，运营商和潜在的终端用户很明显都倾向于在边缘计算的需求方面持开放的态度。不足为奇的是，研究已经确认终端用户相信自己需求的时延与运营商正准备提供的时延之间存在一个差异。 尽管运营商都在期盼更稠密的边缘覆盖，但鉴于它们实际服务的早期创收用例非常有限，在短期到中期内此类投资似乎根本没有必要。 这就引出了一个问题：终端用户是否有可能夸大预期边缘用例的网络时延要求？ 这些结果提供了优先事项调整方面的深入认知，而运营商可以利用此类调整更好地满足近期和更长期的市场需求，并且通过此类需求实现创收。 为弥合这一脱节之处，我们与STL Partners协作调研了150余家终端用户，目的就是更好地理解计划中的用例和对所需时延的 150+我们希望了解的是：终端用户是否有可能夸大预期边缘用例的网络时延要求？对150余家终端用户开展的调研 思博伦报告 需求侧的时延需求 您在网络时延和可靠性方面更偏爱哪种类型的SLA？ STL对北美地区的150家企业开展了调研，主要涉及制造业和建筑行业，因为这些企业对5G要求方面的思考一直处于最前沿的地位。低时延目标只是这一天平中的一部分。 如图1所示，企业都强调时延的一致性才是最重要的SLA。这是因为即将发布的许多类型的服务和应用都对时延的波动极为敏感，并对必须保持的特定容差范围有所要求。 如下图所示，56%的受访企业选择并愿意为时延有保证的SLA买单，而所保障的时延范围将永远不超出某个预先定义的窗口，而非窗口中的某个时间均值或百分比。换言之，他们的系统具有至关重要的意义，而规格窗口中的性能必须具备决定性的一致时延。 间的时延，而只有3%需要的是10毫秒以下的时延。这些需求行将超过当前的网络极限，并且对网络持续满足此类要求的能力带来了巨大的压力。 人脑可以适应某种程度的时延，但却无法容忍抖动。” 尽管时延一致性明显是一项需求侧的要求，但我们后面的分地区时延一致性基准测试结果章节却显示，初期的MEC产品将需要更多的优化才能满足一致性方面的期望。 根据应用的不同，企业规定了多种时延窗口。如图2所述，绝大多数（66%）企业需要50毫秒或更低的时延。需求最多的时延窗口，即37%，为20至50毫秒。有略超过25%的企业需要10至20毫秒之 一家在线云游戏平台供应商说：“虽然在线云游戏之类的服务都需要具备巨大的带宽，但相对于带宽，更重要的是时延，以及这种时延的稳定性和一致性。 另外一家Tier 1运营商强调了这样一个事实，即他们的端到端网络可以提供15毫秒的时延，但那些应用本身却会导致2秒的时延。这就突显出了通过端到端方式测量时延的重要性。 运营商和供应商提供的供应侧反馈 边缘计算的预期优势 接受调研的企业被问及，如果他们接受边缘计算，可能为其所在机构带来怎样的主要优势（见图3）。在使用边缘计算的预期利益中，排在最前面的，即24%的受访者认为，通过可靠的时延和更小的变化（抖动）实现的更出色的服务可靠性。14%的受访者认为，（通过回传要求的降低带来的）更低成本才是主要的优势。 STL还对十余家供应侧利益关联方进行了一对一式的访谈，主要是Tier 1移动运营商，目的就是要了解企业对其网络有何有要求。 另有两家运营商已经注意到了终端用户为顶级低时延SLA买单的意愿。 有多家参与方都赞同有保证时延的需求。一家全球Tier 1运营商的观点是：“客户正越来越多地寻求有保证的时延，如果网络已经被挤满，他们仍然希望获得自己需要的网络性能水平。” 其它的受访方预计，在医疗保健和工业4.0的驱动下，超低时延用例将在近期蓬勃发展，但同时也承认自己目前尚无法满足这些需求。 思博伦报告 在线游戏、视频分析技术和增强现实/虚拟现实将支配短期的边缘机遇 按用例确定供应和需求的映射关系 在线游戏、视频分析技术，以及增强现实/虚拟现实将主导短期边缘机遇。它们都属于对低时延有迫切要求的近期机遇，并且会在坚持自己的独特要求的情况下快速演进，因此这些用例与当前的现实情况并不完全同步，至少要到通过5G边缘解决方案能够提供一致的低时延后方可完全实现。 评 估 供 应 侧 和 需 求 侧 的 协 调情况 STL的研究确认，许多用例并不需要超低的时延，而且现在便可实现。其它的用例则可在提议的MEC架构提供超低时延后得以实现。 STL的研究明确了供应侧和需求侧正在探索和评价的多种低时延服务。上面的图4显示的便是，这些用例的成熟度与实施所需要的时延水平之间的映射关系。成熟度水平表示对应的应用类别是否在短期或较长期内将会被采用，或者是否做好了上市的准备。 基于这些深入的认知，运营商可以更精确地将预期的用例与创收可能性的价值矩阵关联起来，确定那些真正有竞争活力的机遇。 在线云游戏用例会受到时延、时延波动和对称带宽的直接影响。当边缘可以提供这些能力时，视频在线游戏必将对这些能力加以利用。 某些用例被视作长期用例，因为它们需要依赖3GPP标准中的Release17或Release18。其它的用例则需要在更广泛的生态体系和开发生命周期就位后方可启用，例如芯片和设备制造商的协调一致。 然而，在某些情况下，我们必须对现实情况加以判断，确定哪些应用是需要的，以及网络和应用中什么才是可以实现的。一个技术试用或概念验证可以为我们提供有意义的依据，确定怎样的时延和抖动是实际需要的，以及哪些是切实可行的。 现实世界MEC性能的基准测试 目前，有多种正在考虑的5G网络架构都可以实现低时延。 将MEC云安置在大城市网络边缘对等点的位置。这种作法可望使时延下降约20至35毫秒。• 将MEC边缘云引入中心局之类的RAN/传输汇聚点。此举可能让时延下降至10至15毫秒以下。• 在客户的场所内建立一个专有MEC，其中包含无线电和核心网的网络功能。这样做的结果可能是低至5至10毫秒的时延。• 如图5所示，今天已经部署的最常见移动网络架构可以通过5G网络提供从移动设备经互联网到公有云的连接能力。有些移动网络架构通常会与某个公有云服务商协作，将MEC架构融合其中，使某些用例的工作负载可以在更靠近用户的地方接受处理。 今天 公有云/互联网外部网络典型时延：20至75毫秒•• 选项1 对等点处的边缘云（大城市）时延潜力：20至35毫秒•• 选项2 RAN/传输汇聚点处的边缘云（中心局）时延潜力：<10至15毫秒•• 选项3（未显示） 客户场所的边缘云（专有MEC）时延潜力：<5至10毫秒•• 思博伦报告 要想回答这一问题，并且测量如今网络中所见时延的基准，思博伦在西雅图、芝加哥、纽约市和东京执行了一项全球基准测试研究。我们执行的移动性测试涉及单一超大规模云运营商提供的一系列公开上市的MEC区域，以及某个公有云端点位置。 景，以及5G和4G混合RAN环境中的测试，可以用来说明一系列真实世界状况下的具体性能。我们测试了2、10和25Mbps的下行UDP数据速率，以及1、2和5