5G MEC如何产生：从标准演进看云网融合

01

概 述

5G MEC这个表述并不精确，两者相互成就，而非相互从属。说5G MEC，是因为随着5G的演进，MEC也在焕发新生。

寻根溯源，与5G MEC相关的最重要的标准组织有三个：

• ITU：International Telecommunication Union, 国际电信联盟，简称“国际电联”。
• 3GPP：the 3rd Generation Partnership Project, 第三代合作伙伴计划。
• ETSI：European Telecommunications Standards Institute, 欧洲电信标准协会。

以下分别介绍，并梳理他们与5G MEC的关系。

02

ITU：大隐隐于市

2.1 ITU简介

图2-1：ITU组织架构图；来源：ITU

ITU是联合国负责ICT（Information and Communications Technology, 信息通信技术）事务的专门机构。由ITU制定的国际标准，通常被称为Recommendation，即“建议书”，虽然这个名字起得很谦虚（还真符合越牛逼越谦虚的规律），但不客气地讲，这些所谓的建议书，可能是构成人类社会ICT系统运行的基石（稍后解释）。

除总秘书处（General Secretariat）负责管理性事务外，其具体的职能事务，由以下三大部门来完成：

ITU-T（电信标准化部门）：

ITU Telecommunication Standardization Sector，负责制定全球电信标准。最高权力机关为WTSA（World Telecommunication Standardization Assembly, 世界电信标准大会），每四年召开一次，确定部门的总体政策、建立研究组、批准未来四年期需完成的预期工作计划。鉴于其出身背景，ITU-T作为一个标准组织的特点：

●更高权威性：由ITU-T制定的国际标准，通常要比其它组织的类似标准更加正式一些。

●缺乏灵活性：由于其四年期的基本节奏，公众特别是与计算机网络强相关的互联网行业，有时会倾向于求助于其它可以更快响应需求的标准组织或行业组织，比如曝光率更高的IETF（Internet Engineering Task Force, 互联网工程任务协会），W3C（World WideWeb Consortium, 万维网联盟）。

°这种情况有点像“将在外”，遇到新情况后，发现并无“君令”可受，那就只能“先斩”了再说，形成一些事实标准，至于是否“后奏”，就看具体情况了。

°在稍后解读MEC相关规范时，也会遇到类似情况，比如IETF在TCP TG（Throughput Guidance, 吞吐指引），MAMS（Multiple Access Management Services, 多接入管理服务）等方面的工作。

ITU-R（无线通信部门）：

ITU-Radio Communication Sector。主要负责无线电频谱和卫星轨道的全球管理，以及由这两项稀缺资源衍生出来的的通信系统、广播系统、气象系统、全球定位系统等领域的规范化工作。ITU-R的核心权力机关为递进的两会：

●根据需要成立或解散研究组，确定研究组的工作计划；

●批准和发布ITU-R建议书及其下属研究组的课题；

●向研究组分配大会筹备工作和其它课题；

●就适宜的议题向未来的WRC提出建议；

●应对WRC的其它要求。

●修订RR（Radio Regulations, 无线电规则）；RR是指导无线电频谱和卫星轨道使用的国际条约；上至卫星，下至微波炉，都要遵守。

●向RRB（Radio Regulations Board, 无线电规则委员会）和RB（RadiocommunicationBureau, 无线电通信局）做出指示，并审议其活动；

●确定供无线通信全会及其下属研究组的课题（原文Questions，译为课题），以便筹备未来的WRC；

●研究所有世界性的关于无线电通信的问题。

●WRC（世界无线通信大会）：WorldRadiocommunication Conferences，每三到四年举行一次。像权力枢纽，主要负责.

●RA（无线通信全会）：RadiocommunicationAssemblies：每两到三年举行一次，可能会安排在与WRC相同的时间和地点举行。像执行枢纽，主要负责.

ITU-D（发展部门）：

ITU Telecommunication Development Sector。主要通过提供技术援助，帮助发展中国家建设、发展和完善电信和ICT设施，以促进国际合作、加强团结。最高权力机关为WTDC（World Telecommunication Development Conference, 世界电信发展大会），在ITU的两届全权代表大会（PlenipotentiaryConferences）之间召开。

在ITU-T、ITU-R、ITU-D之下，会设立多个SG（STUDY GROUP, 研究组）；每个SG下设多个WG（WORK GROUP, 工作组）。

2.2 ITU与5G MEC

5G作为主要使用无线方式的移动通信系统，其相关的标准化工作就是在ITU-R下进行的。以下帮大家梳理一下5G在ITU-R中的大致产生过程，毕竟5G构成了当前MEC发展的大环境。

很多人在引用一些5G相关图片时，可能并不知道具体的上下文；它们其实是按照一定的逻辑产生，并且可以直接在ITU-R的“建议书”中找到。

首先，作为预备知识：ITU-R对移动通信系统的官方称呼是IMT，International Mobile Telecommunications, 国际移动通信。

• IMT-2000是对俗称“3G”的官方称呼；
• IMT-Advanced是对俗称“4G”的官方称呼；
• IMT-2020是对俗称“5G”的官方称呼。2020，意为面向2020年之后商用的新一代移动通信技术。
• 开始重新使用年代来标识移动通信的代际关系，至少可以避免一些估计不足的尴尬；相对的，对6G的正式名称就是IMT-2030。有了正式名字，就说明已经开始启动相关工作了。有兴趣的读者可以自行去官网查阅工作计划及具体进展，都是公开资料；不过当前5G的主要问题，都还停留在寻找杀手级的商用用例（商用用例，不是应用用例）阶段，所以如果不是读博之类需要，不建议凑这种热闹。

这里，有人可能会问：为什么要搞得这么麻烦，不能直接叫3G、4G、5G、6G吗？对，不能，还真不是要故弄玄虚，稍后会梳理清楚。新一代的移动通信系统产生，大致会经过以下步骤：

第一步，发现问题并定义问题。这主要是通过3大类别19项细目的视角，从各个维度去做趋势分析（Observation of trends），然后综合而成的。有兴趣可以去参考建议书：ITU-R M.2083，非本文重点，不展开了。如果以做产品来类比的话，这一步类似于行业观察，行业跟踪，行业分析类似的活动吧。

第二步，明确业务场景。在趋势分析的大背景下，形成了广为人知的三大核心场景，就是大家经常看到的这张图，自动驾驶、智慧城市、智能家庭等各种场景，都会在这三大场景中，找到自己的位置：

• eMBB（enhanced Mobile Broad Band, 增强型移动宽带）
• mMTC（massive Machine Type Communications, 大规模机器类型通信）
• uRLLC（ultra-Reliable and Low Latency Communications, 超可靠低延迟通信）

图2-2：5G三大业务场景；来源：ITU

第三步，明确系统指标。基于三大业务场景，定义出了系统的八大关键指标，就是大家经常看到的这张图：

• 峰值速率（Peak data rate）
• 移动性（Mobility）
• 时延（Latency）
• 频谱效率（Spectrum efficiency）
• 用户体验速率（User experienced data rate）
• 连接数密度（Connection density）
• 区域流量密度（Area traffic capacity）
• 网络能效（Network energy efficiency）

图2-3：5G八大关键指标；来源：ITU

上图是5G与4G之间的代际性能对比，所以给出的是绝对数字。另一张常见的图是5G三大场景之间的横向对比，主要是为了说明大名鼎鼎的5G切片，所以用的是相对重要性。

图2-4：5G三大场景的关键指标侧重；来源：ITU

以上三步，就完成了一代移动通信标准四大阶段中的愿景（Vision）和需求（Requirements）这两部分。开发一代移动通信标准的完整四大阶段如下图。

图2-5：5G规划时间轴；来源：ITU

在以前的文章中说过，最好不要去贸然质疑5G需求，就是因为：

• 一代移动通信基础设施，会涉及国计民生，万亿投资，想质疑，先排队；通信行业是作者目前见过的“流程最重”的行业，没有之一，想必多少也有“各种质疑”的原因。
• 这些业务需求，确实是ITU的专家们经过广泛的调研和论证得出的，他们是当前这个领域最资深的人。有谁见过全球最顶尖的技术专家，愿意忍受冗长但却必要的会议（技术专家一般最痛恨冗长会议），一起来搞阴谋图个手机钱的吗？

四大阶段中的标准开发（Standards development）和标准增强（Standards enhancement）这两步，需要在稍后介绍完3GPP之后，才能完整讲述，先卖个关子。

此外，上图还有一个细节值得说明：“巧妇难为无米之炊”，要做无线通信的标准开发，必先解决信号频段问题。无线通信最最原始的本质：基于一堆物理特性，叠加一系列数学模型，进行一通数学推导和系统设计，得出一个“标准系统”。所以，频率规划基本上决定了一个无线系统的大半了。在上图中的WRC-15会议上，即在标准开发阶段之前，5G已经获得了必要的频频资源。

本章最后，还有一点值得说明：ITU始于1865年的国际电报联盟，是历史最悠久的国际组织之一；ITU虽是联合国的专门机构，但在法律上并不是联合国附属机构，它的决议和活动都不需要联合国批准，仅需每年向联合国提交工作报告。也就是说：电信行业“自古以来”就力求与政治保持一定的独立性，当下行业已有一些“礼崩乐坏”的春秋味道。

03

3GPP：我行我来我可以

3GPP的字面意思：第三代合作伙伴计划，他是3G时代的产物，甚至当初仅是多家标准组织中的其中一家，只不过没想到这家伙这么能打，逐步把其它对手逼去打酱油了（只是去打酱油但是还在），所以到了4G、5G时代，就属于“我行我来我可以”的存在了。

如今，3GPP是联合了七个被称为“组织合作伙伴”的电信标准开发组织的行业联盟，以便为其成员提供了一个稳定的环境来定义3GPP体系的报告和规范。

以下两节，分别对“组织合作伙伴”和“3GPP体系的报告和规范”做系统梳理。

3.1 3GPP的组成

上文所述的7个组织合作伙伴（Organizational Partners），构成了3GPP的核心主体，他们是：

• 欧洲
  • ETSI（European Telecommunications Standards Institute, 欧洲电信标准化委员会）
• 北美
  • ATIS（The Alliance for Telecommunications Industry Solution, 世界无线通讯解决方案联盟）
• 日本
  • ARIB（Association of Radio Industries and Business, 无线行业企业协会）
  • TTC（Telecommunications Technology Committee, 电信技术委员会）
• 韩国
  • TTA（Telecommunications Technology Association, 电信技术协会）
• 中国
  • CCSA（China Communications Standards Association, 中国通信标准化协会）
• 印度
  • TSDSI（Telecommunications Standards Development Society, India，电信标准开发协会）

图3-1：3GPP的七大组织合作伙伴；来源：3GPP

可以看到，这些所谓的组织合作伙伴，自身就是标准开发组织（Standards Developing Organization, SDO）。此外，当前还有2个观察成员（Observers）；观察成员即将来会成为3GPP组织合作伙伴的组织，他们是：

• 美国
  • TIA（Telecommunications Industry Association, 电信行业协会）
• 澳大利亚
  • CA（Communications Alliance, 通信联盟）

在这个有点意思的时间点，美国和澳大利亚在往3GPP里挤，看上去也是一件挺有意思的事。除了组织合作伙伴和观察成员外，3GPP还有一类市场代表合作伙伴（Market Representation Partners）。为了逻辑完整性，小结3GPP的三大成员类别：

• 组织合作伙伴（Organizational Partners）
• 市场代表合作伙伴（Market Representation Partners）
• 观察成员（Observers）

可能会有读者有疑问：有点不对吧，诸如华为之类的具体公司，是怎么参与进去的，他们不像是上述三种类别啊。以上是在合作伙伴（Partners）类别层面做的分类，如果在会员（Membership）层面做分类的话，可以分成两类会员：

• 正式会员（Full Membership）：正式会员也被称为个体会员（Individual Members），这里的所谓个体，是指公司、政府部门、教育机构等，而非指自然人个人。
• 邀请会员（Guest Membership）：一个个体，想要成为个体会员，必须先加入3GPP的组织合作伙伴（例如华为需要先加入CCSA），再由该组织合作伙伴邀请成其为3GPP的邀请会员，然后才能成为正式会员。

3.2 组织架构

上文所谓的“3GPP体系的报告和规范”，涵盖了蜂窝通信技术的无线接入网，核心网和网络服务功能，这些技术为移动通信系统提供了一个完整的系统描述。

这些协议规范是如何产生，如何组织的呢？那就与3GPP的组织架构有关了。先说个好消息，3GPP终于把GSM部分从组织架构中去除了，简洁了很多。

图3-2：3GPP组织架构图；来源：3GPP

3GPP体系的报告和规范，是由PCG（Project Cooperation Group, 项目协调组）下的TSG（Technology Standards Group, 技术规范组）下的具体WG（Work Group, 工作组）来完成，分成三大类：

• 无线接入网 (Radio Access Networks, RAN)
• 服务与系统 (Services & Systems Aspects, SA)
• 核心网和终端 (Core Network & Terminals, CT)

这三大类工作的输出，被整理成符合以下编码规则的系列（series）。

图3-3：3GPP规范系列；来源：3GPP

一个行家遇到问题时，就会知道从哪个系列去找哪方面的参考，比如如果是5G空口相关的协议，就会去38系列中找。截图可能看不清楚，而且会更新，所以建议有需要的读者，可以存一下链接： https://www.3gpp.org/specifications/79-specification-numbering

具体到每一个系列，会包含两类文档：

• TR：Technical Reports，技术报告；
• TS：Technical Specifications，技术规范，俗称“协议”。

既然TS就是所谓的协议，比较好理解，那么TR是什么？主要包含两类文档：

• 打算由其组织合作伙伴自行签发的出版物，通常命名为TRxx.9xx。
• 并不打算发表的3GPP内部工作文档，比如可行性研究报告（TRxx.8xx）、计划和安排（TR30.xxx和TR50.xxx）等。

最后做一下提醒：协议是工具书，工具书很重要，但是千万不要贸然去读工具书；

• 移动通信系统可能是地球上最复杂的系统之一，一上来就去看功能性的协议，可能会让你怀疑人生；
• 有限的生命，在工具书的海洋面前，犹如沧海一粟。

3.3 3GPP与ITU

3GPP与ITU是什么关系？咳咳咳，一个是“老板”，一个是“员工”；一个负责“吹牛和画饼”，一个负责“把牛皮实现”，当然是指在协议层面的实现。不过应该也看到了，在3GPP里包含了大量的设备商、芯片商，所以在做“协议层面的实现”时，大家已经在开始考虑各自技术储备、专利储备等的各种小九九了，有着各种厮杀和狗血，比如高通的陨落，华为编码事件，等等。

经过这些铺垫，现在可以接上第四步和第五步了。

第四步，确定技术方案。ITU-R在梳理出系统核心指标后，就开始对外发包了，由接包方去讨论各种技术方案，然后提交技术规范。

遵照历史，一般会发包给多家，而不仅仅是3GPP，比如大名鼎鼎的IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers, 电气与电子工程师协会），没错，就是大家可能更为熟悉更为膜拜的IEEE。不过可能会让大家大跌眼镜，IEEE在移动通信领域，逐渐成为了打酱油式的存在。即便如此，IEEE稍后还会出现，比如在谈车辆网时，IEEE的DSRC（Dedicated Short-Range Communications, 专用短程通信）还是在与3GPP的C-V2X竞争，稍后专题再解析。来一张移动通信协议家族的“全家福”，来感受一下群雄混战的历史。

图3-4：各种xG的协议；来源：Wikipedia

至此，也可以回答第二章留下的那个疑问：为什么ITU要用IMT-2020类似的名字来称呼5G，不能直接就叫5G吗。不能啊，因为ITU所谓的5G，其实是个愿景和需求层面的统称啊。所以，如果你想装逼，下次有人和你谈5G时，你就直接打断他：“等等，你说的是哪家的5G”；挨揍概不负责。

再来简单介绍一下3GPP如何“确定技术方案”。

• 首先，ITU-R已经给出了大致的工作范围。
• 之前提到的系列（Series），对工作范围按功能维度来做切分。
• 引入版本（Release）的概念，对工作范围按时间维度来做切分，常说的诸如“R16版本发布了”，说的就是这个意思。引入版本主要是为了多版本并行，从而形成对ITU-R 5G规划时间轴中的标准开发（Standards development）和标准增强（Standards enhancement）阶段的支持（参考图3-5）；每个版本的产生，一般会遵照ITU给出的方法论，通常会被切分成三个阶段（Stage）：
  • Stage 1：define the service requirements from the user’s point of view. 从用户视角定义服务需求。
  • Stage 2: define an architecture to support the service requirements. 为了支撑既定的服务需求，定义适合的架构。
  • Stage 3: define an implementation of the architecture by specifying protocols in detail. 在既定的架构下，定义协议的实现细节。

图3-5：3GPP当前的多版本并行；来源：3GPP

如此，读者可能会有一个现实的疑问：从哪去看到版本规划和进展呢？3GPP的全部工作计划都是公开的，可以通过以下链接动态查询：https://www.3gpp.org/DynaReport/GanttChart-Level-2.htm

第五步，验收批准发布。5G的相关技术规范，由3GPP完成之后，还需要经过ITU的认定。从法理而言，只有经过ITU认定的规范，才是真正意义上的5G规范。

如此，图3-5所示的新的一代移动通信标准，就可以按上述五个步骤，在多个标准组织之间协作完成了。

秉承逻辑梳理的目的，读者可以把上述的五个步骤，按需求工程方法论重新对照一遍：

• 1）需求获取：通过与用户的交流，对现有系统的观察及对任务进行分析，从而开发、捕获和修订用户的需求。
• 2）需求建模：为最终用户所看到的系统建立一个概念模型，作为对需求的抽象描述，并尽可能多的捕获现实世界的语义。
• 3）形成需求规格：生成需求模型构件的精确的形式化的描述，作为用户和开发者之间的一个协约。
• 4）需求验证：以需求规格说明为输入，通过符号执行、模拟或快速原型等途径，分析需求规格的正确性和可行性。
• 5）需求管理：支持系统的需求演进，如需求变化和可跟踪性问题。

无论是ITU，还是3GPP，基本都是按照这套方法论，在各自需要聚焦的工作层面开展工作。

04

ETSI：传承历史

4.1 ETSI简介

ETSI是为了响应欧盟委员会（European Commission）的提议，于1988年在法国成立的一个标准化组织。

熟悉移动通信发展史的同学，应该会了解欧洲在其中的位置。事实上，ETSI正是上述特别能打的3GPP的主要发起方。这么干巴巴地说，读者可能还是对ETSI的地位没感觉，那就来点刺激的数字。下表是2014年3GPP的成员分布（最新的作者没找到），82%的实体来自ETSI。

表3-1：2014年3GPP的成员分布

组织合作伙伴

实体

和3GPP这个名字容易误导人一样，ETSI这个名字也容易让人误解成是个欧洲本地组织。事实上，ETSI的成员和影响力遍布全球，如下图。

图4-1：ETSI成员分布图（深度代表成员密度）；来源：ETSI

4.2 ETSI与5G MEC

这里我们契合主题，只考虑ETSI与5G MEC的关系。主要有两方面的关系：

• 一方面，ETSI是3GPP的重要成员，并支撑3GPP的日常运行。不过，这方面的输出，我们只用盯着3GPP就可以了。
• 另一方面，ETSI负责了MEC方面的规范工作。以下我们重点说一下这方面的内容。

2014年，ETSI成立MEC规范工作组，正式宣布推动MEC的标准化；最初的MEC是Mobile Edge Computing，即移动边缘计算的概念。即，MEC其实在4G时代就已存在，只不过当初更多是个锦上添花的存在。

2016年，ETSI把MEC的接入方式，从蜂窝网络扩展到WLAN等其他接入方式，即把移动边缘计算的概念，扩展成为了多接入边缘计算，Multi-access Edge Computing，简称也是MEC。

随着演进到5G，MEC还将作为5G的关键技术之一，用于支撑5G的低时延、大带宽、高智能的业务场景。2020年12年，ETSI发布了5G MEC集成报告，并宣布扩展规范工作组的对应职能。

所以，可以认为当前MEC标准由ETSI和3GPP共同制定，当然幕后大佬还有那个大隐隐于市的ITU：

• ETSI负责定义整个MEC的框架和架构，包括应用部署环境，管理软件架构、应用场景和API接口等；
• 3GPP负责定义5G网络对MEC的支撑和实现，以及如何提供服务质量保障。

所以，在5G MEC方面，ETSI更像是一个传承了欧洲辉煌历史的大舞台，大家都可以在上面跳舞。贴一张有意思的摘自MEC正式协议的原图，读者可以找一下图中亮点：

• 微信？高德？
• 目测警察叔叔穿的是九九式警服？
• 就差在摄像头上标上海康和大华的logo了。

图4-2: 监控即服务系统架构；来源: ETSI

05

总结：云网融合

5G与MEC是什么关系，或者说MEC为什么又火起来了？作者觉得可能会有两方面的原因：

• 从计算架构演进方面来讲，云及云化已是大势，云原生也深入人心，整个边缘计算的基础环境，产业条件，凡此等等，都已经日趋成熟了。
• 从移动通信演进方面来讲，以前的MEC仅是一个锦上添花的存在，而在5G时代，成为了达成三大业务场景的必需。

所以，正如开篇所说，两者相互成就，而非相互从属，即“云网融合”。

作为全文总结，哪怕仅从基础设施层面来看MEC，都会是一个非常综合的融合领域：

• ITU是大隐隐于市，在愿景和需求层面，构建了当今社会的ICT基础。
• 3GPP是移动通信领域的霸主，我行我来我可以，构建了5G MEC的整个网络大环境。
• ETSI是贵族出身，有个历史传承的协作舞台，构建了5G MEC的框架和架构。

06

参 考

• https://www.itu.int
• https://www.3gpp.org/
• https://www.etsi.org/