MEC 5G

5G mobile edge computing (MEC) da VIAVI

À medida que a RAN aberta, o beamforming e o MIMO massivo transformam o cenário da rede móvel, a inteligência em tempo real necessária para a alocação dinâmica de espectro, a gestão de beam e a garantia de serviço continua a se aproximar do edge da rede. Com um portfólio incomparável de soluções de monitoramento de rede, certificação de fibra, otimização de 5G RAN e teste de acesso, a VIAVI ocupa uma posição única para suportar a expansão do mobile edge computing presente com a adoção do 5G.

A VIAVI mantém a dedicação aos testes e à garantia durante todo o ciclo de vida da rede. Ferramentas avançadas de emulação e certificação para o laboratório agilizam e otimizam o desempenho do data center de edge em campo. Soluções de teste de fibra e aplicações habilitadas para nuvem com fluxos de trabalho automatizados simplificam a implantação, enquanto os recursos de monitoramento remoto 24 horas por dia, 7 dias por semana permitem uma operação remota de data center de edge eficiente e confiável.

O que é mobile edge computing 5G?

• Quando se migra a infraestrutura de computação para mais perto da rede de acesso via rádio (RAN) e do usuário final, os requisitos de densidade de usuário aumentada, transmissão de alta velocidade e latência ultrabaixa introduzidos pelos use cases de 5G tornam-se viáveis. Mudar a carga de computação para o edge da rede reduz o congestionamento de tráfego e melhora a qualidade geral da experiência (QoE). A arquitetura distribuída 5G divide a funcionalidade de uma estação base tradicional entre uma unidade de rádio (RU), unidade distribuída (DU) e unidade centralizada (CU). Uma DU situada no edge da rede suporta níveis mais baixos da pilha de protocolos para uma variedade de cenários de mobilidade. Para facilitar a densificação de edge 5G, muitas unidades distribuídas podem ser conectadas por meio de uma única unidade centralizada mais próxima da rede core.

• A tecnologia MIMO massivo (entrada múltipla, saída múltipla) utiliza grandes matrizes de antenas para melhorar a eficiência e a cobertura espectral. O MIMO “supermassivo” conecta várias antenas. Antenas direcionáveis dentro dessas matrizes exigem alinhamento preciso e sincronização em tempo real que só podem ser obtidas por meio do 5G edge computing.
• O Instituto Europeu de Padrões de Telecomunicações (ETSI ) estabeleceu o grupo de especificação do mercado MEC (ISG) para desenvolver um padrão unificado para edge computing que garanta a interoperabilidade para todas as partes interessadas. Essa padronização alinha os ecossistemas de telecomunicações e nuvem e permite que terceiros implantem aplicações móveis com mais facilidade.

Qual é o objetivo do mobile edge computing?

O edge computing de acesso múltiplo aumenta a flexibilidade para todas as tecnologias de acesso, deslocando inteligência, aplicações e decisões para além dos data centers centralizados e mais perto do usuário e/ou aplicações de IoT. A redução e a eficiência de latência são aprimoradas com 5G e edge computing trabalhando em conjunto, juntamente com QoS e confiabilidade.

• Desempenho 5G/6G: conforme as redes 5G são implantadas em todo o mundo, medidas provisórias para a sexta geração de tecnologia wireless já estão em andamento. A FCC abriu o espectro de onda terahertz (95 GHz a 3 THz) e as datas da Release do 3GPP para os padrões 6G estão sendo definidas. Os aumentos exponenciais de velocidade e largura de banda serão em breve associados à latência quase imperceptível. Com as limitações de faixa inerentes a frequências mais altas e o aumento dos use cases de IoT, a demanda por implantações de MEC continuará a crescer.   
• Controlador inteligente de RAN (RIC): como um componente fundamental da arquitetura RAN aberta, o RIC definido por software executa funções essenciais e sensíveis ao tempo, incluindo balanceamento de carga, transferência e detecção de interferência. O RIC automatiza o desempenho de RAN e melhora a interoperabilidade e a agilidade. A rápida tomada de decisão exigida pelo RIC dará mais ênfase aos recursos aprimorados de MEC. MEC.

• Beamforming: juntamente com matrizes de antenas direcionáveis massivas, a tecnologia de beamforming concentra estreitamente os sinais 5G em direção a equipamentos de usuário (EU) específicos. A MEC 5G suporta funções complexas de transferência e reconfiguração de beam. Com a expectativa de que as redes de comunicação do futuro devem colocar qualquer aplicação com 1 hub do usuário, o software inteligente no edge é essencial para a gestão de beam. 

Use cases de MEC 5G

Aproximar a rede do usuário leva o desempenho a níveis sem precedentes. Embora o edge computing de acesso múltiplo aprimore a entrega de banda larga, jogos interativos e aplicações Software como Serviço (SaaS), os use cases de edge computing mais notáveis aproveitam o poder do 5G e da IoT para transformar experiências diárias.

• Otimização de cobertura: as frequências de ondas milimétricas (mmWave) empregadas pelo 5G são limitadas a algumas centenas de metros na range e estão sujeitas a alto caminho e perda de penetração. Embora as antenas direcionáveis e a tecnologia de beamforming superem esses obstáculos e melhorem a cobertura, a qualidade da transmissão ainda é altamente suscetível às condições ambientais e à mobilidade do usuário. As técnicas de medição e geração de relatórios de beam 5G usadas para otimizar transferências e cobertura dependem da inteligência em tempo real fornecida por MEC 5G.

• Segurança pública: melhores práticas de segurança pública são um subproduto inegável da adoção de 5G e IoT. Velocidade e largura de banda aprimoradas suportam streaming de mídia avançada e acesso a informações para socorristas, enquanto a latência reduzida permite o uso de veículos autônomos em condições perigosas. Com aplicações IoT expandindo-se para promover o uso de câmeras no corpo e sensores de cidades inteligentes, o MEC 5G desempenha um papel fundamental na manutenção da evolução da segurança pública.
• Sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS): carros sem motorista, comunicação do tipo “veículo para tudo” e avanços em segurança de transporte, proteção e informações e entretenimento dependem de fatias de rede bem orquestradas e inteligência artificial (IA) para decifrar cenários complexos de mobilidade. O edge autônomo suporta requisitos de ADAS de baixa latência (1 a 2 ms) e transferências contínuas à medida que as posições do veículo mudam rapidamente.
• Saúde conectada: um ecossistema de saúde novo e aprimorado, no qual a tecnologia complementa o atendimento personalizado, abrangerá consultas virtuais, treinamento médico habilitado para AV/AR e melhor acesso ao tratamento e diagnóstico em áreas rurais. Aplicações de saúde conectadas de última geração, incluindo procedimentos cirúrgicos remotos e dispositivos IoT portáteis, elevam o nível ao colocar a importância da vida ou morte na inteligência artificial de edge 5G e no desempenho de latência ultrabaixa.

Vantagens do mobile edge computing

A MEC 5G protege o desempenho e a latência dos use cases de IoT, fornecendo um nível mais alto de visibilidade de ponta a ponta. A inteligência no edge é aproveitada para implantar a automação, infraestrutura e análise que definem a QoS e a confiabilidade do 5G.    

• Automação e operação zero-touch: 5G, fatiamento de rede, beamforming e IoT trazem mudanças drásticas para a gestão e a orquestração da rede wireless. Redes totalmente automatizadas e de “zero-touch” capazes de automonitoramento e autorrecuperação reduzem as despesas operacionais e o tempo médio de reparo (MTTR). A visibilidade necessária para implementar a automação 5G zero-touch não pode ser estabelecida sem inteligência de ponta a ponta implantada de RAN a core.
• Gestão de espectro: A inteligência de 5G edge computing permite que o espectro disponível seja utilizado com mais eficiência. As técnicas de alocação de espectro dinâmico usam o feedback em tempo real dos EUs para otimizar instantaneamente as frequências de transmissão. O compartilhamento de espectro dinâmico (DSS) permite que os sinais 5G e LTE ocupem a mesma banda de frequência, dividindo instantaneamente a largura de banda disponível com base nas demandas de tráfego.
• Otimização de serviços: dados e análises gerenciados mais perto do edge fornecem visibilidade local das preferências do usuário e padrões de tráfego para dotar níveis diferenciados de serviço. A disponibilidade da largura de banda, o consumo de energia e o desempenho da aplicação são continuamente otimizados, e as aplicações são implantadas com mais eficiência.

Desafios do mobile edge computing

Conforme o lançamento do 5G continua, as limitações e os desafios do edge computing distribuído continuam a ser revelados. Muitas das inovações revolucionárias que permitem a tecnologia 5G também podem ser usadas para enfrentar esses desafios proativamente.

• O consumo de energia é uma preocupação contínua com o hardware implantado em milhares de locais de torres individuais e cada estação base 5G consumindo mais do que o dobro da energia de seu predecessor 4G. Embora os feeds de alimentação dupla para melhorar a resiliência sejam frequentemente incluídos em data centers maiores, o tamanho e a localização das implantações de edge 5G tornam essa escolha menos prática. Locais de edge remotos (não tripulados) com recursos de autorrecuperação ajudam a diminuir a utilização de energia MEC 5G.  
• A distribuição de inteligência do core para o edge otimiza o desempenho da perspectiva do usuário, mas também introduz um nível elevado de complexidade do sistema que deve ser gerenciado. A inteligência artificial e o aprendizado de máquina estão entre as tecnologias em evolução usadas para detectar e resolver problemas de 5G e edge computing em tempo real.
• A densificação é um resultado inevitável da adoção do 5G. O impacto das contagens mais altas de sensores de dispositivos e IoT é ampliado pelo grande volume de hardware RAN necessário para transmissão de range curto mmWave. A densificação impulsionou a inteligência e a flexibilidade em redes distribuídas para que o duplex por divisão de tempo (TDD) com transmissão de uplink e downlink eficiente na mesma frequência e processos dinâmicos de fatiamento de rede possam ser otimizados.

Arquitetura 5G edge computing

A arquitetura 5G edge computing combina elementos de computação em nuvem e RAN virtualizada para criar uma base de trabalho para a operação de 5G no edge da rede wireless.

• O 3GPP reconheceu a MEC como um elemento central da arquitetura 5G desde sua criação. O edge computing para redes móveis 5G é definido pela especificação técnica TS 23.501 do 3GPP. A arquitetura 5G modular baseada em serviço no edge permite que as operadoras móveis dimensionem suas ofertas com mais eficiência.
• As diretrizes MEC ETSI descrevem a arquitetura de software MEC para redes 4G ou 5G e APIs padrão. A arquitetura de referência ETSI inclui um host de edge móvel para fornecer recursos de armazenamento, computação e rede e uma plataforma de edge móvel para assistência a aplicações, autenticação e notificações de alteração de estado.