Cải tiến hiệu suất mạng và QoS

7. Các trường hợp sử dụng (MEC Use Case)

7.3. Cải tiến hiệu suất mạng và QoS

ETSI GS MEC 002 liệt kê các trường hợp sử dụng sau trong hiệu suất mạng và danh mục cải tiến QoS:

Tối ưu hóa phân phối video trên thiết bị di động bằng cách sử dụng hướng dẫn thông lượng cho TCP: Hướng dẫn thông lượng di động (MTG) là một phương tiện

tiềm năng để cải thiện trải nghiệm của khách hàng trong các phiên Internet di động; nó làm rõ ràng phạm vi băng thông mà liên kết truy cập di động có thể duy trì trong tương lai gần [GMSA17]. Thơng tin này có thể cải thiện hiệu suất của Giao thức điều khiển

26

Nhóm 07

truyền (TCP), sử dụng thuật tốn kiểm soát tắc nghẽn phức tạp để điều chỉnh luồng cạnh tranh Các phiên TCP qua mạng hoặc liên kết được chia sẻ. Nói chung TCP cố gắng xác định trạng thái hiện tại của dung lượng mạng dựa trên vòng thời gian chuyến đi cần thiết để xác nhận gói tin. TCP phản hồi với cảm nhận tắc nghẽn bằng cách làm chậm đáng kể tốc độ dòng chảy và dần dần đang hồi phục. Tuy nhiên, trong các mạng di động, dung lượng khả dụng hơn mạng truy nhập vô tuyến rất dễ bay hơi. Các yếu tố bao gồm sự thay đổi trong chất lượng tín hiệu do tính di động của UE và các yếu tố mơi trường, cũng như các quy trình quản lý tắc nghẽn tại giao diện hàng khơng. Vì trường hợp sử dụng cụ thể này, một ứng dụng MEC phân tích vơ tuyến cung cấp một máy chủ video back-end với chỉ báo gần thời gian thực trên thơng lượng ước tính có sẵn tại giao diện đường xuống vơ tuyến trong ngay sau đó. Máy chủ video có thể sử dụng thơng tin này để hỗ trợ Quyết định kiểm soát tắc nghẽn TCP. Với thông tin bổ sung này, TCP không cần làm quá tải mạng khi thăm dị xem có sẵn tài ngun, cũng như không cần dựa vào heuristics để giảm việc gửi tỷ lệ sau một đợt tắc nghẽn.

Bộ nhớ đệm nội dung cục bộ ở cạnh thiết bị di động: Trường hợp sử dụng này là

một trong những lợi ích rõ ràng nhất và được triển khai rộng rãi của MEC. Danh mục địa phương bộ nhớ đệm là điều cần thiết để hiện thực hóa băng thơng rộng di động nâng cao (eMBB) các dịch vụ trên mạng 5G. Lưu trữ và xử lý video, độ phân giải cao đồ họa và nội dung khác trên máy chủ MEC làm giảm đáng kể lưu lượng truy cập gánh nặng cho mạng lõi.

Quản lý SLA: Các nhà cung cấp hệ thống máy chủ MEC thường cung cấp dịch vụ-

thỏa thuận cấp độ (SLA) cho các nhà phát triển ứng dụng bên thứ ba. SLA chỉ định các yêu cầu về hiệu suất lưu lượng trên mặt phẳng dữ liệu và được ảo hóa yêu cầu tài nguyên. Máy chủ MEC cho phép nhà cung cấp ứng dụng để thu thập dữ liệu nhằm giám sát việc tuân thủ SLA. Quản lý SLA đề cập đến khả năng thể hiện các thông số cụ thể để giám sát.

Tối ưu hóa backhaul trên thiết bị di động: Thuật ngữ backhaul đề cập đến đường

dẫn mạng giữa một trạm gốc trong mạng truy cập vơ tuyến (RAN) và mạng lõi. Thơng thường, có rất ít hoặc khơng có sự phối hợp giữa RAN và mạng backhaul. Khi có năng lực suy thối trong q trình đào tạo lại, RAN khơng được thơng báo về nó; trong Ngồi ra, khi RAN cần ít dung lượng hơn, backhaul khơng nhận biết được của nó. Trường hợp sử dụng này kết hợp thông tin từ RAN với thông tin từ mạng backhaul để tối ưu hóa các tài nguyên trong sửa chữa lại. Trong trường hợp mạng backhaul kết nối với một lõi mạng qua máy chủ MEC, một ứng dụng phân tích lưu lượng trên máy chủ MEC có thể tính tốn thơng tin giao thơng dựa trên thơng tin mạng vô tuyến thu được từ dịch vụ MEC có sẵn thơng qua nền tảng MEC và thơng tin backhaul mà nó thu được từ ứng dụng giám sát. Các phân tích lưu lượng có thể sử dụng dịch vụ giám sát lưu lượng để có được người dùng lưu lượng máy bay và xác định các ứng dụng mà người dùng sử dụng.

Tương tác trực tiếp với

xác định khả năng cần thiết

ứng dụng MEC: Về bản chất, trường hợp sử dụng này

để định tuyến lại lưu lượng ứng dụng UE từ ứng dụng

27

Nhóm 07

được lưu trữ trong máy chủ đám mây từ xa đến ứng dụng đó ngay bây giờ được lưu trữ trên nền tảng MEC. Lưu lượng truy cập trùng lặp: Phần lớn lưu lượng truy cập trên Internet là video và phần lớn trong số này là nội dung video theo yêu cầu dư thừa. Sử dụng này case sử dụng kỹ thuật loại bỏ trùng lặp lưu lượng dựa vào nén và giải nén lưu lượng dự phòng ([LE12], [SPRI00]). Về bản chất, một máy chủ gần nguồn của một luồng dự phòng lưu lượng gửi một bản sao của một khối lưu lượng cộng với một chỉ mục đến máy chủ MEC gần người nhận. Sau đó, máy chủ nguồn chỉ gửi chỉ mục, giảm tải trên mạng lõi.

Trình quản lý phân bổ băng thơng cho các ứng dụng: Trường hợp sử dụng này

dành cho tình huống phổ biến trong đó nhiều ứng dụng khác nhau và / hoặc nhiều phiên bản của cùng một ứng dụng đang chạy đồng thời trên một máy chủ MEC duy nhất. Trình quản lý phân bổ băng thông trên nền tảng MEC thu thập các yêu cầu tài nguyên băng thông và băng thông khả dụng tài nguyên và phân bổ băng thông cho mỗi phiên / ứng dụng theo yêu cầu tĩnh / động.

Giám sát người mang truy cập vơ tuyến: Một UE có thể có nhiều người mang lưu

lượng truy cập với các yêu cầu QoS khác nhau và Giá trị định danh lớp QoS (QCI). Trường hợp sử dụng này đề cập đến việc giám sát lưu lượng truy cập trên những người mang khác nhau giữa UE và các ứng dụng khác nhau được tổ chức trên máy chủ MEC.

Triển khai máy chủ MEC trong môi trường mạng dày đặc: Để xác định tắc

nghẽn mạng khơng dây, một dịch vụ MEC có sẵn thơng qua Nền tảng MEC cung cấp thông tin mạng vô tuyến cho một ứng dụng. Khi xác định được tắc nghẽn mạng, MEC ứng dụng có thể giao tiếp với các ứng dụng đối ứng đang chạy trên thiết bị để yêu cầu chúng kích hoạt trực tiếp thiết bị với thiết bị khả năng mạng giao tiếp thông qua ứng dụng cụ thể có nghĩa.

Truyền thơng doanh nghiệp hợp nhất: Truyền thông trong một doanh nghiệp

ngày càng phụ thuộc vào thiết bị di động cho cả CNTT thông tin liên lạc và điện thoại. Để hỗ trợ hiệu quả, nhiều các doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp lớn hơn, triển khai nhiều cơ sở các trạm trong khn viên doanh nghiệp để tạo ra một mơ hình phủ sóng nhỏ tế bào. Các ơ này cung cấp phạm vi bao phủ ô nhỏ liền kề trong môi trường doanh nghiệp. Khi chế độ được kết nối, người dùng di chuyển trong môi trường doanh nghiệp, các phiên của họ được chuyển giao giữa các ơ nhỏ xí nghiệp lân cận. Như với bất kỳ trạm gốc nào khác, những người trong doanh nghiệp cần kết nối qua mạng truy cập vô tuyến vào mạng lõi để liên lạc bên ngồi. Vai trị của một máy chủ MEC trong cấu hình như vậy là để cung cấp một đường dẫn đến mạng lõi và đến một mặt là Internet và một điểm đột phá vào mạng LAN doanh nghiệp trên khác.

Tối ưu hóa QoE và sử dụng tài nguyên trong mạng đa truy cập: Như đã thảo

luận ở đầu chương này, cạnh đa truy cập điện toán là một dạng điện toán đám mây tiên tiến mở rộng khả năng của sơ đồ điện toán cạnh di động ban đầu. Với cạnh đa truy cập điện tốn, UE có quyền truy cập vào nền tảng MEC thông qua nhiều loại kết nối mạng,

28

Nhóm 07

có thể bao gồm các kỹ thuật khơng dây, chẳng hạn như di động và Wi-Fi, cũng như các kỹ thuật có dây như Ethernet và DSL. Chất lượng trải nghiệm (QoE) của người dùng cuối một phần phụ thuộc vào về cách sử dụng hiệu quả các tài nguyên mạng truy cập này. Trong việc sử dụng này trường hợp, máy chủ MEC sử dụng thông tin mạng để chọn động đường dẫn mạng dựa trên kiến thức về các điều kiện hiện tại trong truy cập mạng. Vì mục đích này, máy chủ MEC bao gồm phần mềm dựa trên Dịch vụ quản lý đa truy cập (MAMS), được định nghĩa trong RFC 8743 (Dịch vụ quản lý đa truy cập (MAMS), tháng 3 năm 2020). MAMS bao gồm các chức năng sau:

1. Trình quản lý kết nối máy khách (CCM): Đàm phán mạng sử dụng đường

dẫn với NCM, dựa trên nhu cầu và khả năng của khách hàng.

2. Trình quản lý kết nối mạng (NCM): Sử dụng thông tin thu được từ mạng truy

cập và dựa trên chính sách, hiện tại điều kiện và thơng tin trao đổi với khách hàng, cấu hình đường dẫn mặt phẳng người dùng cho thiết bị đa sóng.

3. Máy khách đa truy cập dữ liệu Proxy (C-MADP): Xử lý thủ tục lựa chọn

mặt phẳng người dùng tại máy khách.

4. Proxy Dữ liệu Nhiều Truy cập Mạng (D-MADP): Xử lý thủ tục lựa chọn mặt

phẳng người dùng tại mạng.

Tối ưu hóa phân phối phương tiện ở rìa: Trường hợp sử dụng này tối ưu hóa phân phối nội dung đa phương tiện qua mạng di động và cố định để kết thúc người dùng thơng qua máy chủ MEC. Vì mục đích này, máy chủ MEC lưu trữ một ứng dụng phù hợp với đặc điểm kỹ thuật cho SAND (Máy chủ và Truyền trực tuyến thích ứng động được hỗ trợ bởi mạng qua siêu văn bản Giao thức truyền [HTTP] [DASH]). SAND được định nghĩa trong ETSI TR 126 957 (Nghiên cứu về khả năng thích ứng động được hỗ trợ bởi máy chủ và mạng Truyền trực tuyến qua HTTP [DASH] [SAND] cho 3GPP Multimedia Dịch vụ, tháng 7 năm 2018). SAND cung cấp các giao diện tiêu chuẩn hóa cho dịch vụ nhà cung cấp và nhà khai thác để nâng cao trải nghiệm phát trực tuyến. Theo thứ tự để tăng cường phân phối nội dung DASH, SAND giới thiệu các thông điệp giữa các máy khách DASH và các phần tử mạng hoặc giữa các các yếu tố mạng để cải thiện hiệu quả của các phiên phát trực tuyến bằng cách cung cấp thông tin về các đặc điểm hoạt động thời gian thực của mạng, máy chủ, proxy, bộ nhớ đệm, mạng phân phối nội dung (CDN), và hiệu suất và trạng thái của máy khách DASH. SAND nhận ra những điều sau:

1. Phát trực tuyến các cải tiến thông qua bộ nhớ đệm, xử lý thông minh và tối ưu hóa phân phối trên máy chủ và / hoặc phía mạng, dựa trên về phản hồi từ khách hàng về các phân đoạn truyền thông dự kiến, được chấp nhận nội dung phương tiện thay thế, mức đệm của máy khách và được yêu cầu băng thông.

2. Cải thiện khả năng thích ứng ở phía máy khách, dựa trên mạng / máy chủ- thông tin bên, chẳng hạn như phân đoạn được lưu trong bộ nhớ cache, phân đoạn thay thế tính khả dụng, tốc độ phương tiện được đề xuất và mạng thông lượng / QoS. Máy chủ cạnh SAND có thể tận dụng liên quan đến trạng thái mạng / liên kết thông tin từ máy chủ MEC để xác định hỗ trợ tin nhắn sẽ được gửi đến một ứng dụng khách đang phát trực tuyến

29

Nhóm 07

Giảm tải tính tốn ứng dụng Multi-RAT: Trong mơi trường trong thiết bị di động nào có thể sử dụng nhiều hơn một quyền truy cập vơ tuyến cơng nghệ (ví dụ: Wi-Fi, 5G NR), cơ hội tồn tại để giảm năng lượng tiêu thụ bởi một ứng dụng thiết bị di động, bằng cách chuyển sang một RAT khác khi có thể hoặc giảm tải ứng dụng sang một ứng dụng khác thiết bị di động dưới sự kiểm soát của người dùng. Hệ thống MEC cũng có thể giúp ứng dụng chọn RAT tiết kiệm điện nhất cho UE để cải thiện trải nghiệm người dùng trong mạng với phạm vi phủ sóng đa RAT, ngồi ra để xem xét các chỉ số hiệu suất khác (ví dụ: độ trễ giảm tải).

Triển khai hệ thống MEC trong môi trường 5G: Kết hợp hỗ trợ đối với các ứng dụng chạy trên hệ thống MEC là điều cần thiết để đáp ứng 5G các yêu cầu thực hiện. Trường hợp sử dụng này giải quyết các chức năng và các vấn đề kiến trúc liên quan đến việc triển khai các hệ thống MEC trong 5G môi trường. Phần 10.4 giải quyết trường hợp sử dụng này.

Chuỗi dịch vụ phân tích, nén và lưu vào bộ nhớ đệm video: Việc sử dụng này trường hợp được thảo luận trong phần phụ sau

Chuỗi dịch vụ lưu vào bộ nhớ đệm, nén và phân tích video

Phân tích video, cịn được gọi là phân tích nội dung video (VCA) hoặc video thơng minh, liên quan đến việc trích xuất các thông tin từ video kỹ thuật số [GAGV08]. Trong khi nén video cố gắng khai thác sự dư thừa trong video kỹ thuật số nhằm mục đích giảm kích thước, phân tích liên quan đến việc hiểu nội dung của video. Phân tích video được xây dựng dựa trên nghiên cứu về thị giác máy tính, phân tích mẫu và trí tuệ máy móc. Phân tích video là cơng nghệ quan trọng của một số 5G các trường hợp sử dụng, bao gồm các trường hợp sau:

1. Giám sát và an tồn cơng cộng: Xử lý hầu hết các luồng video trực tiếp ngay

lập tức ở rìa có thể dẫn đến giám sát tốt hơn và trợ giúp trong thực thi pháp luật và trật tự. Hai ví dụ về trường hợp sử dụng này là khuôn mặt phát hiện và xác định sự cố và kích hoạt, cho phép luật nhân viên thực thi để thực hiện các hành động ngay lập tức liên quan đến một sự cố.

2. Lái xe tự động: Video thời gian thực về cảnh do chính mình nhìn thấy lái xe ơ

tơ cần được phân tích trong một thời gian rất ngắn để xác định các hành động cần thực hiện của ô tơ. Một chiếc xe tự lái đã có thể chứa các tài nguyên để xử lý cảnh ngay lập tức. Video cạnh phân tích có thể giúp xử lý (hoặc tiền xử lý) các cảnh tiếp theo hoặc hậu xử lý cảnh video để liên tục đào tạo và phản hồi.

3. Thành phố thơng minh và IoT: Phân tích video ở rìa là một điều quan trọng

yếu tố thúc đẩy thành phố thơng minh. Ví dụ: phân tích video lưu lượng truy cập có thể được sử dụng để định tuyến giao thơng một cách hiệu quả nhất. Lửa hoặc khói phát hiện trong một khu vực có thể được xác định ngay lập tức để đảm bảo rằng khơng giao thơng vẫn tiếp tục về phía khu vực nguy hiểm; phản hồi có thể được gửi cho cả hai hạ tầng thành phố và ô tô kết nối trong một khu vực.

30

Nhóm 07

4. Dịch vụ thơng tin giải trí nâng cao: Phân tích video ở cạnh có thể được sử

dụng để nâng cao trải nghiệm thực tế của khán giả sự kiện, chẳng hạn như những người tại các sự kiện thể thao, buổi hịa nhạc và các chương trình khác. Video từ các góc camera khác nhau tại một sự kiện có thể được phân tích và áp dụng với Các chức năng AR / VR và được giới thiệu cho khán giả trực tiếp thơng qua màn hình, điện thoại thơng minh và thiết bị VR.

Hình 12, từ GS MEC 002, minh họa một sơ đồ trong đó video là đầu tiên được lưu

trữ trên máy chủ MEC cục bộ trong bộ nhớ cache nội dung video. Nội dung video là sau đó được xử lý bởi một thuật tốn nén video, sau đó là một video ứng dụng phân tích. Thơng thường, lược đồ nén video là một được chuẩn hóa bởi MPEG-4. Điều này cung cấp một biểu diễn dữ liệu lý tưởng cho hỗ trợ các chương trình lập chỉ mục và truy xuất. Nó cũng đơn giản hóa nhiệm vụ của video phân tích cú pháp cấu trúc và trích xuất khung hình chính vì nhiều điều cần thiết các tính năng nội dung (ví dụ: chuyển động đối tượng) có sẵn [DIMI02].