大多数电信专家都认为，5G 技术的未来在于边缘计算，即将具有分布式计算资源的 5G 无线网络放置在网络的“边缘”附近或数据生成位置附近。

5G边缘计算的目标是降低延迟，使企业能够更快地处理更多数据，或出于可靠性或监管方面的考虑将数据存储在本地。5G凭借其更高的带宽，提供了连接骨干，使边缘部署更具可行性。它将计算能力更靠近数据源，两者结合可以支持要求苛刻的新型应用。

什么是5G边缘计算?

5G边缘计算是一种新范式，它将计算、存储和网络功能部署在更靠近用户或数据源(例如传感器)的位置，而不是集中在远程数据中心。

“5G是我们用来将数据传输到基站的无线协议，”德勤咨询技术、媒体和电信业务负责人杰克·弗里茨 (Jack Fritz) 表示。他补充说，将5G与边缘技术相结合，可以为用户的无线应用带来更强大的计算能力。

5G边缘计算的关键架构模型之一是多接入边缘计算(MEC)，有时也称为移动边缘计算。MEC由电信标准制定机构欧洲电信标准协会(ETSI)和第三代合作伙伴计划(TGP)定义，旨在提供包含计算、存储和网络在内的边缘IT服务环境，使应用程序和服务能够在边缘运行，从而降低延迟、提高带宽效率并更好地控制数据存储位置。MEC还支持多种接入技术，包括蜂窝网络、Wi-Fi和其他技术，因此它不局限于单一类型的网络链路。

5G标准包含如何在5G核心网(即5G网络的中央控制和管理软件)以及无线接入网中支持边缘计算的规范。该架构通常包含以下内容：

• 部署在边缘节点的边缘应用服务器，用于托管应用程序和服务。
• 边缘使能客户端，驻留在用户设备上并与边缘使能服务器通信，以便设备能够发现并连接到边缘服务。
• 用户平面功能在数据传输和数据包处理中发挥着关键作用，它允许流量在本地进行分离或锚定，从而使数据不必总是返回核心网络服务器。

关键组件

边缘计算通常包含多个组件，包括：

• 边缘设备。这些是实际生成或使用数据的终端。例如，物联网智能传感器、摄像头、车辆、智能手机和机器人等，它们连接到边缘节点进行处理。
• 边缘节点和服务器。这些包括部署在蜂窝塔、基站、本地站点或区域数据中心的本地计算单元。它们托管应用程序并在数据源附近执行数据处理。
• 网络基础设施。此连接层包括 5G 基站、小型基站、路由器和交换机，它们将设备连接到边缘和云端，确保低延迟数据传输。
• 虚拟化和容器化平台。这些平台包括 Kubernetes 和虚拟机等技术，使多个应用程序能够在共享的边缘基础设施上安全高效地运行。
• 边缘编排和管理系统。这些工具和平台负责在分布式边缘站点上处理应用程序部署、工作负载迁移、监控和扩展。
• 安全服务。这些服务包括加密、身份验证、访问控制和威胁检测，旨在保护边缘节点和联网设备。边缘安全必须能够覆盖分布式环境。
• 云集成层。该接口层将边缘与中央云数据中心连接起来，用于协调、备份和大规模分析。

5G 在边缘计算中的优势

当 5G 网络与边缘计算相结合时，应用程序的响应速度、可靠性和效率均优于传统的云模式。5G 与边缘计算的结合还支持实时决策，带来更沉浸式的体验，并为医疗保健、交通运输和制造业等行业的规模化创新提供基础设施。

5G边缘计算的优势包括：

• 更低的延迟。由于处理在设备附近进行，而非在遥远的云服务器上，响应时间大幅缩短。这使得增强现实 (AR)、虚拟现实 (VR)、远程手术和自动驾驶汽车等应用成为可能，因为即使是毫秒级的延迟也可能导致成败之别。
• 带宽效率。并非所有原始数据都需要通过整个网络传输。边缘计算支持在本地进行过滤、压缩和初步分析，从而减少网络拥塞并降低传输成本。
• 可靠性和弹性。即使与中央云的连接较弱或中断，边缘节点也能继续运行。这种本地独立性有助于确保工厂自动化和应急服务等关键应用的可用性。
• 支持新型应用。通过支持实时分析和交互，5G边缘计算能够部署智慧城市、互联医疗、沉浸式游戏和工业物联网等高级应用场景。
• 数据隐私和安全。在敏感信息源头或附近进行处理，有助于组织遵守数据主权法律，并降低长途传输过程中信息泄露的风险。

“从网络安全的角度来看，我现在可以利用 5G 和人工智能构建一个弹性网络，”QuSecure 的现场首席技术官 Dave Krauthamer 表示。QuSecure 是一家后量子加密平台制造商。“我们拥有的优势之一是能够根据威胁模式实时增强加密架构。”

5G 在边缘计算中的应用

以下应用充分利用了 5G 在边缘计算中的响应速度、可靠性和效率：

• 自动驾驶汽车和智能交通。道路附近的边缘节点可以实时处理传感器和摄像头数据，从而实现更安全的导航、防撞以及车路通信，且延迟极低。
• 智能制造。工厂利用 5G 边缘计算，通过直接在现场处理来自传感器和摄像头的数据，实现机器人协调、预测性维护和实时质量控制。
• 增强现实 (AR) 和虚拟现实 (VR)。用于培训、远程协助和娱乐的沉浸式应用依靠 5G 边缘计算来最大限度地减少延迟，并提供流畅的实时渲染。
• 医疗保健和远程医疗。可穿戴设备和联网设备将患者数据传输到本地边缘节点进行即时分析，而远程医疗甚至远程手术都受益于超低延迟连接。
• 智慧城市和公共安全。用于监控、人群监测和交通管理的视频分析在边缘进行，从而提供实时洞察，以提高城市效率和安全性。
• 零售和客户体验。边缘计算可在实体店实现无人收银、实时个性化优惠和基于增强现实(AR)的购物体验。
• 能源和公用事业。智能电网和远程资产监控利用 5G 边缘计算实现能源基础设施的实时平衡、故障检测和预测性维护。
• 物流和供应链。边缘计算支持的跟踪功能可帮助企业实时监控车队、货物和仓库，从而提高效率并减少损失。

5G 边缘计算的挑战

虽然 5G 边缘计算为实时处理和高级应用提供了强大的功能，但也面临以下挑战：

• 部署成本高昂。构建分布式边缘基础设施(例如服务器、节点和本地数据中心)需要大量的资金投入和持续的维护。
• 基础设施管理复杂。协调跨多个小型分布式站点的工作负载远比管理集中式云基础设施复杂得多。
• 互操作性问题。不同的供应商和标准可能会造成兼容性问题，从而难以确保设备、应用程序和网络的顺畅集成。
• 安全和隐私风险。随着处理点的分布式增加，攻击面也随之扩大。确保边缘节点安全性的一致性是一项重大挑战。
• 延迟波动。虽然边缘计算可以降低延迟，但网络拥塞和用户移动等实际情况仍然会导致延迟并中断服务。
• 技能和专业知识短缺。设计、部署和管理 5G 边缘产品需要电信、IT 和云原生软件方面的专业知识——而这些技能在劳动力市场仍然十分稀缺。由于上述及其他原因，5G 与边缘计算的强大结合距离在实际应用中充分发挥其潜力仍有很长的路要走。
• 5G 部署不均衡。与延迟问题类似，美国和世界其他地区 5G 部署不均衡可能会阻碍依赖普遍覆盖的边缘应用的发展。

“感觉手机运营商，甚至是这些手机所依赖的网络，可能都在弄虚作假。你的手机上明明显示有 5G，但实际上根本没有 5G，”云安全公司 NetRise 的联合创始人兼首席执行官 Thomas Pace 表示。“从理论上讲，5G 的优势在于低延迟、高带宽、更高的可靠性等等。这些都是 5G 的承诺。但我并没有看到这些优势。”

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