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CONCEITOS E APLICAÇÕES DE REDES MEC
Júlio César Magro1
, Luiz Gustavo Turatti2
RESUMO
Em um ambiente global de comunicação em que a busca de conectividade é cada vez maior
implica em crescimento do tráfego móvel e os custos associados pressionam na busca da
necessidade de implementar várias mudanças a fim de manter a qualidade da experiência, gerar
receita, otimizar as operações de rede e a utilização de recursos disponíveis. O objetivo do artigo
é apresentar os conceitos e aplicações, bem como os desafios tecnológicos envolvidos com
ênfase nas implicações nas redes 5G tratados pela iniciativa MEC (Computação de Borda de
Múltiplo Acesso) do Grupo de Especificação da Indústria (ISG) do ETSI (European
Telecommunications Standard Institute). O método utilizado foi estudo bibliográfico em artigos
e sites especializados. O material estudado encontra-se nas referências bibliográficas. A
iniciativa visa beneficiar várias entidades dentro da cadeia de valor ao incluir operadoras
móveis, desenvolvedores de aplicativos, atores Over The Top (OTT), fornecedores
independentes de software (ISVs), fornecedores de equipamentos de telecomunicações,
fornecedores de plataformas de TI, integradores de sistemas e provedores de tecnologia e
propicia unir os mundos de telecomunicações e TI-nuvem ao fornecer recursos de TI e
computação em nuvem dentro da RAN (Rede de Acesso Rádio). A partir do estudo
bibliográfico realizado foi possível compreender os conceitos, aplicações, os desafios e o
desenvolvimento das redes MEC. As perspectivas e expectativas são animadoras e produtos e
soluções são ofertados ao mercado. Há a necessidade de capacitação e treinamento de
profissionais e estudantes para a nova abordagem das soluções, projeto de redes e modelos de
negócios em MEC.
Palavras-chave: MEC, Edge, Borda, Computação
INTRODUÇÃO
Em um ambiente global de comunicação em que a busca de conectividade é cada vez maior
implica em crescimento do tráfego móvel e os custos associados pressionam na busca da
necessidade de implementar várias mudanças a fim de manter a qualidade da experiência, gerar
receita, otimizar as operações de rede e a utilização de recursos disponíveis. A Internet das
Coisas congestiona ainda mais a rede e as operadoras precisam fazer análises locais para aliviar
os impactos na segurança e backhaul. As empresas desejam ter a capacidade de provisionar e
se envolver com seus clientes com conexões mais eficientes, seguras e de baixa latência. Os
1
Mestre em Engenharia Elétrica/UNICAMP, Centro Universitário UniMetrocamp | Wyden, R. Dr. Sales de
Oliveira, 1661 - Vila Industrial, 13035-500 - Campinas - SP, julio.magro@metrocamp.edu.br
2
Doutor em Engenharia Elétrica/UNICAMP, Pesquisador no CTI Renato Archer, Rod. Dom Pedro I, km 143,6 -
Techno Park, 13092-599 - Campinas - SP, prof.turatti@gmail.com
2
provedores de aplicação e conteúdo são desafiados com a latência da rede quando se conectam
à nuvem. Esses desafios precisam ser resolvidos (ETSI, 2015).
As operadoras de telefonia móvel precisam encurtar o tempo para lançarem novos aplicativos
que geram receita para atenderem os atuais clientes, mas também para as indústrias e setores
específicos, tais como, a indústria automotiva, indústria de automação e bem-estar. A
transformação dos negócios baseada na colaboração com os diferentes participantes da cadeia
de valor pode ajudar a enfrentar esses desafios. As melhorias tecnológicas que fornecem baixa
latência, melhor flexibilidade, agilidade, uso de virtualização, percepção da rede e do contexto,
por exemplo, podem proporcionar a oportunidade de aumentar a qualidade da experiência de
usuários finais e tornar a operação de rede mais rentável e competitiva (ETSI, 2015).
A Computação de Borda de Múltiplo Acesso (MEC, Multi-access Edge Computing) oferece
aos desenvolvedores de aplicativos e aos provedores de conteúdo recursos de computação em
nuvem e um ambiente de serviços de TI (Tecnologia da Informação) na borda da rede. Esse
ambiente é caracterizado por latência ultrabaixa e alta largura de banda, bem como acesso em
tempo real a informações da rede rádio que podem ser aproveitadas pelos aplicativos. A MEC
fornece um novo ecossistema e cadeia de valor. As operadoras podem abrir suas Redes de
Acesso Rádio (RAN) a terceiros e permitir implementarem de forma flexível e rápida
aplicativos e serviços inovadores para assinantes móveis, empresas e segmentos verticais. A
MEC é um desenvolvimento natural na evolução das estações base móveis e a convergência
das redes de TI e telecomunicações. A MEC permite novos segmentos e serviços de negócios
verticais para consumidores e clientes corporativos. Casos de uso incluem: análise de vídeo,
serviços de localização, Internet das coisas (IoT), realidade aumentada, distribuição de
conteúdo local otimizada e cache de dados (ETSI, 2016).
De uma forma única permite que aplicativos de software acessem conteúdo local e informações
em tempo real sobre as condições da rede de acesso local. Ao implantar vários serviços e
armazenar conteúdo em cache na borda da rede alivia de congestionamento adicional o núcleo
das redes móveis e pode atender eficientemente aos propósitos locais. Os padrões MEC e a
implantação de plataformas MEC atuam como facilitadores de novas receitas de streams para
operadoras, fornecedores e terceiros. A diferenciação é habilitada por meio dos aplicativos
exclusivos implantados na nuvem de borda (ETSI, 2016).
3
A computação de borda como uma evolução da computação em nuvem leva a hospedagem de
aplicativos de data centers centralizados para a borda da rede, mais próxima dos consumidores
e dos dados gerados pelos aplicativos. A computação de borda é reconhecida como um dos
principais pilares para atender aos exigentes indicadores-chave de desempenho (KPIs) da rede
5G, especialmente em termos de baixa latência e eficiência de largura de banda. No entanto, a
computação de borda nas redes de telecomunicações não é apenas um facilitador técnico dos
exigentes KPIs, mas também desempenha um papel essencial na transformação do negócio de
telecomunicações, onde as redes de telecomunicações transformam-se em plataformas de
serviços versáteis para a indústria e outros segmentos específicos de clientes. Essa
transformação é suportada pela computação de borda, pois abre a borda da rede para aplicativos
e serviços, inclusive os de terceiros (ETSI, 2018).
O objetivo do artigo é apresentar os conceitos e aplicações, bem como os desafios tecnológicos
envolvidos com ênfase nas implicações nas redes 5G tratados pela iniciativa MEC do Grupo de
Especificação da Indústria (ISG) do ETSI (European Telecommunications Standard Institute).
MÉTODO
O método utilizado foi estudo bibliográfico em artigos e sites especializados. O material
estudado encontra-se nas referências bibliográficas.
RESULTADOS
A partir do estudo bibliográfico realizado destacam-se os assuntos a seguir.
A iniciativa MEC é de um Grupo de Especificação da Indústria (ISG) do ETSI. O objetivo do
ISG é criar um ambiente aberto e padronizado que permita a integração eficiente e integrada de
aplicativos de fornecedores, provedores de serviços e de terceiros em plataformas de
Computação de Borda de Acesso Múltiplo de vários fornecedores. Visa beneficiar várias
entidades dentro da cadeia de valor ao incluir operadoras móveis, desenvolvedores de
aplicativos, atores (players) Over The Top (OTT), fornecedores independentes de software
(ISVs), fornecedores de equipamentos de telecomunicações, fornecedores de plataformas de
TI, integradores de sistemas e provedores de tecnologia; todos se interessam em fornecer
serviços com base nos conceitos de Computação de Borda de Acesso Múltiplo. O trabalho da
4
iniciativa MEC propicia unir os mundos de telecomunicações e TI-nuvem ao fornecer recursos
de TI e computação em nuvem dentro da RAN. O ISG MEC especifica os elementos necessários
para permitir que os aplicativos sejam hospedados em um ambiente de computação de borda de
múltiplo acesso de múltiplos fornecedores (ETSI, 2016).
Os impulsionadores do mercado MEC incluem transformação de negócios, integração de
tecnologia e indústria de colaboração (Figura 1). Todos estes podem ser habilitados pela MEC
e uma ampla variedade casos de uso podem ser apoiados por mercados novos e inovadores,
como, por exemplo, e-saúde, veículos conectados, indústria de automação, realidade
aumentada, jogos e serviços de IoT.
Figura 1 - Impulsionadores do mercado MEC
Fonte: ETSI, 2016
A iniciativa MEC ajuda a desenvolver condições de mercado favoráveis para todos os atores da
cadeia de valor, bem como facilitar o crescimento econômico com uma infinidade de novos
casos de uso em vários setores (Figura 2).
Figura 2 - Melhoria da QoE com a MEC bem próxima dos usuários finais
Fonte: ETSI, 2016
5
As funções de gerenciamento e orquestração (MANO) e de ativação de aplicativos contribuem
para habilitar ambientes de serviço em data centers de borda, enquanto as APIs (Application
Programming Interfaces) de serviço permitem a exposição de informações e recursos de rede
subjacentes a aplicativos. Um dos principais recursos de valor agregado da especificação MEC
é a capacidade dos aplicativos obterem informações contextuais e reconhecimento em tempo
real de seu ambiente local por meio dessas APIs padronizadas (ETSI, 2018).
As redes 5G baseadas nas especificações do 3GPP 5G (3rd Generation Partnership Project;
System Architecture for the 5G System) são um importante ambiente para implantações MEC.
A especificação do sistema 5G e sua Arquitetura Baseada em Serviços (SBA) alavancam as
interações baseadas em serviços entre diferentes funções de rede, ao alinhar as operações do
sistema com os paradigmas de virtualização de rede e de Redes Definidas por Software (SDN).
Essas mesmas características são compartilhadas pelas especificações da MEC. Além disso, as
especificações do sistema 3GPP 5G definem os facilitadores para a computação de borda e
permite que um sistema MEC e um sistema 5G interajam de forma colaborativa nas operações
relacionadas ao roteamento de tráfego e controle de políticas (ETSI, 2018).
Uma mudança arquitetural significativa foi feita na comunicação entre as funções no núcleo da
rede, que se baseavam no paradigma ponto-a-ponto. Na especificação do sistema 5G, existem
duas opções disponíveis para a arquitetura; um com o tradicional ponto de referência e
abordagem de interface e o outro onde as principais funções de rede interagem entre si ao usar
uma arquitetura baseada em serviços (SBA). Com a SBA existem funções que consomem
serviços e aquelas que produzem serviços. Qualquer função de rede pode oferecer um ou mais
serviços. A estrutura fornece a funcionalidade necessária para autenticar o consumidor e
autorizar suas solicitações de serviço. A estrutura de API definida pelo ISG MEC do ETSI está
alinhada com esses princípios e faz exatamente o mesmo para aplicativos MEC, como a SBA
faz para funções de rede e seus serviços. Tal funcionalidade é a mesma nos frameworks SBA e
MEC API. Na figura 3 a seguir o sistema 3GPP 5G com sua SBA é mostrado à esquerda,
enquanto a arquitetura do sistema MEC está à direita. Descreve-se suscintamente como
implantar o sistema MEC em um ambiente de rede 5G de maneira integrada, onde algumas das
entidades funcionais da MEC (blocos na parte do sistema MEC) interagem com as funções de
rede do núcleo da rede 5G (ETSI, 2018).
6
Figura 3 - Arquitetura Baseada em Serviço 5G e uma arquitetura do sistema MEC genérica
Fonte: ETSI, 2018
As funções de rede e os serviços que produzem são registrados em uma Função de Recurso de
Rede (NRF) enquanto na MEC os serviços produzidos pelas aplicações da MEC são registrados
no registro da plataforma MEC. O registro de serviço faz parte da funcionalidade de Ativação
de Aplicativo. Para usar o serviço, se autorizado, uma função de rede pode interagir diretamente
com a função de rede que produz o serviço. A lista de serviços disponíveis pode ser descoberta
na NRF. Alguns dos serviços são acessíveis apenas através da NEF (Função de Exposição da
Rede), que também está disponível para entidades não confiáveis externas ao domínio, para
acessar o serviço. Além da AF (Função da Aplicação), NEF e NRF, há várias outras funções
que valem a pena serem introduzidas. Os procedimentos relacionados à autenticação são
atendidos pela Função de Servidor de Autenticação (AUSF).
A Função de Seleção de Fatia de Rede (NSSF) é a função que auxilia na seleção de instâncias
de fatia de rede adequadas para usuários e na alocação do Funções Gerenciamento de Acesso
(AMF) necessário. Um aplicativo MEC, ou seja, um aplicativo hospedado na nuvem distribuída
de um sistema MEC pode pertencer a uma ou mais fatias de rede que foram configuradas no
núcleo da rede 5G. Políticas e regras no sistema 5G são tratadas pela PCF (Função de Controle
de Políticas). A PCF é também a função cujos serviços AF (Função de Aplicação), como uma
plataforma MEC, solicita para impactar as regras de direção de tráfego.
A função Gerenciamento de Dados Unificado (UDM) é responsável por muitos serviços
relacionados a usuários e assinaturas. Gera as credenciais de autenticação 3GPP AKA
(Autenticação e Acordo Chave), manipula a identificação do usuário relacionada a informações,
gerencia a autorização de acesso (por exemplo, restrições de roaming), registra o usuário
7
servindo NFs, (servindo AMF, Função de Gerenciamento de Sessão (SMF)), suporta a
continuidade do serviço, mantendo Atribuições de SMF/Nome da Rede de Dados (DNN),
suporta procedimentos de Interceptação Legal (LI) em roaming de saída, agindo como um
ponto de contato e executando procedimentos de gerenciamento de assinatura.
A Função Plano de Usuário (UPF) tem um papel fundamental em uma implantação integrada
da MEC em uma rede 5G. As UPFs podem ser vistas como um plano de dados distribuído e
configurável da perspectiva do sistema MEC. O controle desse plano de dados, isto é, a
configuração das regras de tráfego, segue agora a rota NEF-PCF-SMF (ETSI, 2018).
Figura 4 - Implantação integrada da MEC na rede 5G
Fonte: ETSI, 2018
No sistema MEC, lado direito da Figura 4, o orquestrador MEC é uma entidade no nível do
sistema MEC funcional que, ao agir como uma AF, pode interagir com a Função de Exposição
de Rede (NEF), ou em alguns cenários diretamente com o alvo NFs 5G. No nível de host MEC,
é a plataforma MEC que pode interagir com esses NFs 5G, novamente no papel de um AF. O
host MEC, ou seja, as entidades funcionais no nível do host, são mais frequentemente
implantadas em uma rede de dados no sistema 5G. Enquanto a NEF como uma função do núcleo
rede é um entidade de nível de sistema implantada centralizadamente em conjunto com NFs
semelhantes, uma instância da NEF também pode ser implantada na borda para permitir acesso
a serviços de baixa taxa de transferência e alta latência de um host MEC.
Pressupõe-se que a MEC é implantada no ponto de referência N6, ou seja, em uma rede de
dados externo ao sistema 5G. Isso é habilitado pela flexibilidade na localização da UPF. O host
MEC distribuído pode acomodar, além de aplicativos MEC, um corretor (broker) de mensagens
como um serviço da plataforma MEC, e outra plataforma de serviço MEC para direcionar o
8
tráfego para aceleradores locais. A escolha de executar um serviço como um aplicativo MEC
ou como um serviço de plataforma é provavelmente uma escolha de implementação e deve
levar em conta o nível de compartilhamento e autenticação necessária para acessar o serviço.
Gerenciar a mobilidade do usuário é uma função central em um sistema de comunicações
móveis. Em um sistema 5G é a Função de Gerenciamento de Acesso e Mobilidade (AMF) que
lida com procedimentos relacionados à mobilidade. Além disso, a AMF é responsável pelo
término do plano de controle RAN e dos procedimentos de não acesso ao estrato (NAS),
proteção da integridade da sinalização, gerenciamento de registros, conexões e acessibilidade,
interface com a função de intercepção legal para eventos de acesso e mobilidade, autenticação
e autorização para a camada de acesso e hospedagem da Funcionalidade de Âncora de
Segurança (SEAF). Com a SBA, a AMF fornece serviços de comunicação e acessibilidade para
outras NFs e permite também que as assinaturas recebam notificações sobre eventos de
mobilidade.
Similarmente ao AMF, a SMF está em uma posição chave com seu grande número de
responsabilidades. Algumas das funcionalidades fornecidas pela SMF incluem gerenciamento
de sessão, alocação e gerenciamento do endereço IP, serviços DHCP, seleção/re-seleção e
controle da UPF, configurando regras de trânsito para a UPF, interceptação legal para eventos
de gerenciamento de sessão, cobrança e suporte para roaming. Como os serviços da MEC
podem ser oferecidos em nuvens centralizadas e de borda, a SMF desempenha um papel crítico
devido ao seu papel na seleção e controle da UPF e na configuração de suas regras de direção
de tráfego (ETSI, 2018).
Cenários de implantação do MEC
Logicamente, os hosts MEC são implantados na borda ou no núcleo da rede de dados e é a UPF
(Função Plano do Usuário), que controla o tráfego do plano do usuário em direção aos
aplicativos MEC alvos na rede de dados. Os locais das redes de dados e da UPF são uma opção
do operador da rede e a operadora de rede pode optar por colocar os recursos de computação
física com base em parâmetros técnicos e de negócios, como instalações disponíveis no site,
aplicativos suportados e seus requisitos, usuário medido ou estimado O sistema de
gerenciamento da MEC, orquestrando a operação dos hosts e aplicativos da MEC, pode decidir
dinamicamente onde implantar os aplicativos da MEC. Em termos de implementação física de
9
hosts MEC, há várias opções disponíveis com base em vários requisitos operacionais, de
desempenho ou relacionados à segurança. A figura 5 a seguir fornece um resumo de algumas
das opções viáveis para a localização física da MEC (ETSI, 2018).
Figura 5 – Exemplos da implantação física da MEC - Fonte: ETSI, 2018
1. MEC e a UPF local colocado junto à Estação Base; 2. MEC colocada com um nó de transmissão,
possivelmente com uma UPF local; 3. MEC e a UPF local colocadas com um ponto de agregação
de rede; 4. MEC colocada com as funções de Núcleo da Rede (ou seja, no mesmo data center)
As opções mostram que a MEC pode ser implementado de forma flexível em diferentes locais,
desde perto da Estação Base até a Rede de Dados central. Comum a todas as implantações é a
UPF que é implantada e usada para direcionar o tráfego para os aplicativos MEC almejados e
em direção à rede (ETSI, 2018).
Fatiamento da rede
O fatiamento da rede envolve a alocação e a atribuição de recursos físicos e virtuais desde o
novo Rádio 5G até o núcleo da rede de pacote de próxima geração e a localização de peering
da Internet. Cada fatia tem seus próprios critérios de desempenho para permitir que instâncias
dinâmicas e determinísticas de rede virtual atendam às necessidades do aplicativo ou serviço
(Figura 6). Com o soft slicing, alguns recursos podem estar com excesso de assinaturas, que
resulta em instâncias de congestionamento, buffering ou variação no desempenho da rede. O
fatiamento hard envolve a alocação de recursos dedicados e é, geralmente, mais caro do que o
fatiamento suave, devido à menor flexibilidade e adaptabilidade.
Embora organizações como o 3GPP tenha se concentrado no fatiamento de rede para recursos
específicos de dispositivos móveis, ao utilizar técnicas como virtualização de função de rede
(NFV) e controle automatizado de rede definida por software (SDN), a rede de transporte móvel
10
que interconecta as partes evolui de forma mais fragmentada (exemplos, IETF, IEEE, MEF e
OIF - todos com contribuições). Com padrões distribuídos e em constante evolução, sem uma
abordagem única e diversidade significativa nas redes globais, é fundamental que as operadoras
de redes móveis (MNOs) e os fornecedores de rede de transporte trabalhem com fornecedores
de transporte móvel experientes com histórico de implantações IP e óptico (AGC, 2018).
Figura 6 – Múltiplas fatias de rede para atender às diversas necessidades de serviços. Diferentes requisitos e
desempenho por fatia.
Fonte: AGC, 2018
A maioria das redes de backhaul móvel utiliza IP/MPLS ou MPLS-TP para fornecer serviços
de transporte VPN de Camada 3 e VPN Camada 2 confiáveis para diferentes tipos de tráfego.
Onde o tráfego é agregado de várias fontes na rede ou onde os MNOs implantam redes sem fio
fora de seus mercados tradicionais de telefonia fixa, é comum utilizar o DWDM/OTN para a
base óptica. Essas experiências em conjunto significam que não se começa do zero quando se
trata de fatiamento da rede de transporte móvel 5G.
Para oferecer suporte a uma mistura de redes e serviços móveis e permitir entrega dinâmica de
pacotes determinísticos, uma ampla coleção de ferramentas de transporte da camada óptica
DWDM até a camada IP, bem como um controlador aberto e inteligente para atribuir, monitorar
e gerenciar recursos e serviços de transporte e fazer interface com sistemas OSS/BSS e de
orquestração de serviços de ordem superior são necessários. O IP/MPLS, MPLS-TP e Carrier
Ethernet são tecnologias maduras (e as coleções de protocolos) que foram implantadas por mais
11
de uma década para oferecer serviços de VPN de camada 3, VPN de camada 2 e Ethernet nativa.
Além disso, tecnologias mais recentes são ferramentas importantes para o transporte móvel 5G.
Por exemplo, Ethernet VPN, Roteamento de Segmento com PCE Externo e Ethernet flexível
(FlexE), Fatiamento OTN e Fatiamento por Comprimento de Onda (AGC, 2018).
Exemplos de Casos de Uso da MEC
Mostra-se a seguir os benefícios da implantação de um sistema MEC em conjunto com uma
rede 5G baseada em SBA para um conjunto selecionado de exemplos de casos de uso (ETSI,
2018).
MEC para provedores de serviços em nuvem de terceiros
Os serviços MEC são normalmente considerados como oferecidos e fornecidos por operadoras
de redes móveis. No entanto, um serviço MEC também pode ser oferecido por terceiros. Por
exemplo, provedores de serviços em nuvem terceirizados são entidades que oferecem serviços
e recursos de hospedagem de aplicativos MEC, embora não sejam tradicionais operadores de
rede. Exemplos de provedores terceirizados dispostos a implantar recursos de nuvem de borda
incluem: proprietários de instalações e instalações ou empresas de gerenciamento, proprietários
de torres de celular e fornecedores de host neutros e empresas de gestão de frotas de veículos
(ferroviárias, automotivas, por exemplo). O diagrama a seguir (Figura 6) mostra um exemplo
de como um provedor de serviços de nuvem de terceiros poderia aproveitar as funções de rede
5G em harmonia com a arquitetura MEC para fornecer um serviço de computação de borda.
Figura 6 - Nuvem de terceiros para o MEC no ambiente de rede 5G
Fonte: ETSI, 2018
12
A rede 5G fornece um caminho claro para habilitar provedores de serviços em nuvem de
terceiros. A função de exposição de rede (NEF, Network Exposure Function) pode ser usada
como ponto de entrada na rede 5G para terceiros autorizados. Usando esta função, eles podem
configurar como o tráfego de aplicativos apropriado no plano do usuário é direcionado para
aplicativos MEC na Rede de Dados Local (LDN).
MEC para computação sem servidor e integração de nuvem para dispositivos de IoT
A MEC permite a computação sem servidor para um caso de uso chave 5G, a saber, dispositivos
IoT em massa, ao hospedar a função como um serviço (FaaS) na borda e ao suportar a
integração com o provedor de serviços mostrado a seguir (Figura 7). Nesse modelo de
implementação, o FaaS pode ser implementado por meio de aplicativos MEC do encapsulador
de nuvem em execução em um ou mais hosts MEC e provisionados com os recursos
necessários, gerenciados localmente por meio de um aplicativo de serviço MEC. A direção de
tráfego inicial da MEC AF configura as rotas de forma que os pacotes de uma variedade de
dispositivos de IoT sejam direcionados para os aplicativos MEC corretos do encapsulador de
nuvem.
Figura 7 - MEC host com e sem interrupção para a nuvem
Fonte: ETSI, 2018
O tráfego de saída pode ser enviado de volta ao dispositivo IoT, ser enviado para um provedor
de serviços de nuvem a partir do aplicativo MEC do empacotador de nuvem ou transferido para
outro aplicativo MEC com os recursos corretos. O aplicativo MEC e / ou o serviço MEC podem
indicar ao AF para iniciar o direcionamento de tráfego para um host MEC alternativo com os
13
recursos requeridos, se necessário. Essa indicação pode ser feita por meio da ativação da regra
de tráfego sobre a API de ativação do aplicativo.
Figura 8 - Direção de tráfego para host alternativo do MEC
Fonte: ETSI, 2018
MEC para usuários corporativos.
A MEC tem um papel importante na maneira como a 5G penetra na conectividade corporativa
e é usado para suportar aplicativos corporativos. Os setores da indústria como saúde,
instituições governamentais e gerenciamento de frota devem se beneficiar de aplicativos 5G
baseados em MEC. No entanto, para obter esses benefícios, a complexidade e a diversidade de
requisitos associados a vários tipos de casos de uso corporativo tem que ser resolvidos. Os
recursos 5G, como fatiamento de rede e implantação flexível de UPF, ajudam a permitir a
implantação flexível baseada em MEC necessária para hospedar aplicativos corporativos tão
diferentes.
MEC para “IoT industrial”
A IoT é um dos principais impulsionadores da arquitetura 3GPP 5G e seus requisitos foram
considerados desde o início. Existem múltiplos facilitadores projetados especificamente para
atender a uma grande variedade de Casos de uso de IoT. Para serviços de IoT de missão crítica,
há o conceito de URLLC (Comunicações de Baixa Latência Ultra Confiável) que pode ser
ativado pelo processamento local na Edge Cloud suportada pelo 5G arquitetura. A Edge Cloud
também é um componente-chave para a IoT em massa, em que grandes quantidades de dados
são processadas perto da fonte, onde os dados podem ter origem em um grande número de
sensores.
14
DISCUSSÕES
Os trabalhos e discussões avançam, bem como o desenvolvimento de soluções e implantações.
Foi criado o Grupo de Trabalho de Desenvolvimento de Implantação e Ecossistemas (WG
DECODE). Esse grupo se concentra em acelerar a adoção e a implementação no mercado de
sistemas que usam estruturas e serviços definidos pela MEC ao utilizar interfaces APIs
padronizadas pela MEC (ETSI Newsroom, 2019).
Em (ETSI, 2019) anuncia-se o lançamento do primeiro conjunto de especificações da Fase 2,
que inclui ETSI GS MEC 002 com novos requisitos para a Fase 2, ETSI GS MEC 003 que lida
com a arquitetura e estrutura e ETSI GS MEC 009 que trata os princípios gerais para APIs de
serviço. Essas especificações atualizadas incorporam o escopo ampliado da MEC para aplicar
a qualquer tecnologia de acesso e levar em conta a integração com a virtualização de funções
de rede (NFV).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Já é realidade a adoção da MEC para estender a rede e colocar os servidores mais próximos da
borda da rede. Isso se traduz em velocidades mais altas e praticamente nenhuma latência em
aplicações e conteúdos de mídia sofisticada. Espera-se entregar ainda mais novos serviços de
comunicações e alta densidade de dados por meio da nova rede, que ajuda usuários existentes
das áreas de e-commerce, Fintech, conteúdo digital e comunicação (INTEL, 2019).
A Embratel anunciou o investimento de R$ 30 milhões na construção de infraestrutura de Edge
Computing em 16 pontos do País. A intenção é utilizar este ambiente para oferecer soluções
modernas em Nuvem a empresas de diversas localidades do Brasil. O investimento está alocado
em Openstack, orquestrador, hardware de servidores, processamento, segurança e comunicação
entre os pontos (IPNews, 2019).
A partir do estudo bibliográfico realizado foi possível compreender os conceitos, aplicações, os
desafios e o desenvolvimento das redes MEC. As perspectivas e expectativas são animadoras e
produtos e soluções são ofertados ao mercado. Há a necessidade de capacitação e treinamento
de profissionais e estudantes para a nova abordagem das soluções, projeto de redes e modelos
de negócios em MEC.
15
REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS
AGC Research. 5G Mobile Transport Network Slicing, 2018. Disponível em <https://pages.
ecitele.com/download-acg-research-5g-mobile-transport-network-slicing>. Acesso em 06 de
mar. 2019.
ETSI. ETSI MULTI-ACCESS EDGE COMPUTING RELEASES PHASE 2
SPECIFICATIONS, 2019. Disponível em < https://www.etsi.org/newsroom/press-
releases/1567-2019-03-etsi-multi-access-edge-computing-releases-phase-2-specifications>.
Acesso em 23 de mar. 2019.
ETSI Newsroom. ETSI MULTI-ACCESS EDGE COMPUTING OPENS NEW WORKING
GROUP FOR MEC DEPLOYMENT, 2019. Disponível em < https://www.etsi.org/
newsroom/press-releases/1548-2019-02-etsi-multi-access-edge-computing-opens-new-
working-group-for-mec-deployment?platform=hootsuite>. Acesso em 16 de fev. 2019.
ETSI Technologies. Multi-access Edge Computing (MEC), 2016. Disponível em < https://
www.etsi.org/technologies/multi-access-edge-computing>. Acesso em 16 de fev. 2019.
ETSI White Paper. Mobile Edge Computing: A key technology towards 5G, 2015. Disponível
em <https://www.etsi.org/images/files/ETSIWhitePapers/etsi_wp11_mec_a_key_technology
_towards_5g.pdf>. Acesso em 10 de mar. 2019.
ETSI White Paper. MEC in 5G networks, 2018. Disponível em <https://www.etsi.org/images/
files/ETSIWhitePapers/etsi_wp28_mec_in_5G_FINAL.pdf>. Acesso em 17 de fev. 2019.
INTEL. Tecnologia INTEL será responsável por rede revolucionária e totalmente
virtualizada, 2019. Disponível em <https://newsroom.intel.com.br/news-releases/tecnologia-
intel-sera-responsavel-por-rede-revolucionaria-e-totalmente-virtualizada/>. Acesso em 03 de
abr. 2019.
IPNews. Embratel anuncia investimento de R$ 30 milhões em Edge Computing, 2019.
Disponível em <https://ipnews.com.br/embratel-anuncia-investimento-de-r-30-milhoes-em-
edge-computing/>. Acesso em 10 de abr. 2019.

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CONCEITOS E APLICAÇÕES DE REDES MEC

  • 1. 1 CONCEITOS E APLICAÇÕES DE REDES MEC Júlio César Magro1 , Luiz Gustavo Turatti2 RESUMO Em um ambiente global de comunicação em que a busca de conectividade é cada vez maior implica em crescimento do tráfego móvel e os custos associados pressionam na busca da necessidade de implementar várias mudanças a fim de manter a qualidade da experiência, gerar receita, otimizar as operações de rede e a utilização de recursos disponíveis. O objetivo do artigo é apresentar os conceitos e aplicações, bem como os desafios tecnológicos envolvidos com ênfase nas implicações nas redes 5G tratados pela iniciativa MEC (Computação de Borda de Múltiplo Acesso) do Grupo de Especificação da Indústria (ISG) do ETSI (European Telecommunications Standard Institute). O método utilizado foi estudo bibliográfico em artigos e sites especializados. O material estudado encontra-se nas referências bibliográficas. A iniciativa visa beneficiar várias entidades dentro da cadeia de valor ao incluir operadoras móveis, desenvolvedores de aplicativos, atores Over The Top (OTT), fornecedores independentes de software (ISVs), fornecedores de equipamentos de telecomunicações, fornecedores de plataformas de TI, integradores de sistemas e provedores de tecnologia e propicia unir os mundos de telecomunicações e TI-nuvem ao fornecer recursos de TI e computação em nuvem dentro da RAN (Rede de Acesso Rádio). A partir do estudo bibliográfico realizado foi possível compreender os conceitos, aplicações, os desafios e o desenvolvimento das redes MEC. As perspectivas e expectativas são animadoras e produtos e soluções são ofertados ao mercado. Há a necessidade de capacitação e treinamento de profissionais e estudantes para a nova abordagem das soluções, projeto de redes e modelos de negócios em MEC. Palavras-chave: MEC, Edge, Borda, Computação INTRODUÇÃO Em um ambiente global de comunicação em que a busca de conectividade é cada vez maior implica em crescimento do tráfego móvel e os custos associados pressionam na busca da necessidade de implementar várias mudanças a fim de manter a qualidade da experiência, gerar receita, otimizar as operações de rede e a utilização de recursos disponíveis. A Internet das Coisas congestiona ainda mais a rede e as operadoras precisam fazer análises locais para aliviar os impactos na segurança e backhaul. As empresas desejam ter a capacidade de provisionar e se envolver com seus clientes com conexões mais eficientes, seguras e de baixa latência. Os 1 Mestre em Engenharia Elétrica/UNICAMP, Centro Universitário UniMetrocamp | Wyden, R. Dr. Sales de Oliveira, 1661 - Vila Industrial, 13035-500 - Campinas - SP, julio.magro@metrocamp.edu.br 2 Doutor em Engenharia Elétrica/UNICAMP, Pesquisador no CTI Renato Archer, Rod. Dom Pedro I, km 143,6 - Techno Park, 13092-599 - Campinas - SP, prof.turatti@gmail.com
  • 2. 2 provedores de aplicação e conteúdo são desafiados com a latência da rede quando se conectam à nuvem. Esses desafios precisam ser resolvidos (ETSI, 2015). As operadoras de telefonia móvel precisam encurtar o tempo para lançarem novos aplicativos que geram receita para atenderem os atuais clientes, mas também para as indústrias e setores específicos, tais como, a indústria automotiva, indústria de automação e bem-estar. A transformação dos negócios baseada na colaboração com os diferentes participantes da cadeia de valor pode ajudar a enfrentar esses desafios. As melhorias tecnológicas que fornecem baixa latência, melhor flexibilidade, agilidade, uso de virtualização, percepção da rede e do contexto, por exemplo, podem proporcionar a oportunidade de aumentar a qualidade da experiência de usuários finais e tornar a operação de rede mais rentável e competitiva (ETSI, 2015). A Computação de Borda de Múltiplo Acesso (MEC, Multi-access Edge Computing) oferece aos desenvolvedores de aplicativos e aos provedores de conteúdo recursos de computação em nuvem e um ambiente de serviços de TI (Tecnologia da Informação) na borda da rede. Esse ambiente é caracterizado por latência ultrabaixa e alta largura de banda, bem como acesso em tempo real a informações da rede rádio que podem ser aproveitadas pelos aplicativos. A MEC fornece um novo ecossistema e cadeia de valor. As operadoras podem abrir suas Redes de Acesso Rádio (RAN) a terceiros e permitir implementarem de forma flexível e rápida aplicativos e serviços inovadores para assinantes móveis, empresas e segmentos verticais. A MEC é um desenvolvimento natural na evolução das estações base móveis e a convergência das redes de TI e telecomunicações. A MEC permite novos segmentos e serviços de negócios verticais para consumidores e clientes corporativos. Casos de uso incluem: análise de vídeo, serviços de localização, Internet das coisas (IoT), realidade aumentada, distribuição de conteúdo local otimizada e cache de dados (ETSI, 2016). De uma forma única permite que aplicativos de software acessem conteúdo local e informações em tempo real sobre as condições da rede de acesso local. Ao implantar vários serviços e armazenar conteúdo em cache na borda da rede alivia de congestionamento adicional o núcleo das redes móveis e pode atender eficientemente aos propósitos locais. Os padrões MEC e a implantação de plataformas MEC atuam como facilitadores de novas receitas de streams para operadoras, fornecedores e terceiros. A diferenciação é habilitada por meio dos aplicativos exclusivos implantados na nuvem de borda (ETSI, 2016).
  • 3. 3 A computação de borda como uma evolução da computação em nuvem leva a hospedagem de aplicativos de data centers centralizados para a borda da rede, mais próxima dos consumidores e dos dados gerados pelos aplicativos. A computação de borda é reconhecida como um dos principais pilares para atender aos exigentes indicadores-chave de desempenho (KPIs) da rede 5G, especialmente em termos de baixa latência e eficiência de largura de banda. No entanto, a computação de borda nas redes de telecomunicações não é apenas um facilitador técnico dos exigentes KPIs, mas também desempenha um papel essencial na transformação do negócio de telecomunicações, onde as redes de telecomunicações transformam-se em plataformas de serviços versáteis para a indústria e outros segmentos específicos de clientes. Essa transformação é suportada pela computação de borda, pois abre a borda da rede para aplicativos e serviços, inclusive os de terceiros (ETSI, 2018). O objetivo do artigo é apresentar os conceitos e aplicações, bem como os desafios tecnológicos envolvidos com ênfase nas implicações nas redes 5G tratados pela iniciativa MEC do Grupo de Especificação da Indústria (ISG) do ETSI (European Telecommunications Standard Institute). MÉTODO O método utilizado foi estudo bibliográfico em artigos e sites especializados. O material estudado encontra-se nas referências bibliográficas. RESULTADOS A partir do estudo bibliográfico realizado destacam-se os assuntos a seguir. A iniciativa MEC é de um Grupo de Especificação da Indústria (ISG) do ETSI. O objetivo do ISG é criar um ambiente aberto e padronizado que permita a integração eficiente e integrada de aplicativos de fornecedores, provedores de serviços e de terceiros em plataformas de Computação de Borda de Acesso Múltiplo de vários fornecedores. Visa beneficiar várias entidades dentro da cadeia de valor ao incluir operadoras móveis, desenvolvedores de aplicativos, atores (players) Over The Top (OTT), fornecedores independentes de software (ISVs), fornecedores de equipamentos de telecomunicações, fornecedores de plataformas de TI, integradores de sistemas e provedores de tecnologia; todos se interessam em fornecer serviços com base nos conceitos de Computação de Borda de Acesso Múltiplo. O trabalho da
  • 4. 4 iniciativa MEC propicia unir os mundos de telecomunicações e TI-nuvem ao fornecer recursos de TI e computação em nuvem dentro da RAN. O ISG MEC especifica os elementos necessários para permitir que os aplicativos sejam hospedados em um ambiente de computação de borda de múltiplo acesso de múltiplos fornecedores (ETSI, 2016). Os impulsionadores do mercado MEC incluem transformação de negócios, integração de tecnologia e indústria de colaboração (Figura 1). Todos estes podem ser habilitados pela MEC e uma ampla variedade casos de uso podem ser apoiados por mercados novos e inovadores, como, por exemplo, e-saúde, veículos conectados, indústria de automação, realidade aumentada, jogos e serviços de IoT. Figura 1 - Impulsionadores do mercado MEC Fonte: ETSI, 2016 A iniciativa MEC ajuda a desenvolver condições de mercado favoráveis para todos os atores da cadeia de valor, bem como facilitar o crescimento econômico com uma infinidade de novos casos de uso em vários setores (Figura 2). Figura 2 - Melhoria da QoE com a MEC bem próxima dos usuários finais Fonte: ETSI, 2016
  • 5. 5 As funções de gerenciamento e orquestração (MANO) e de ativação de aplicativos contribuem para habilitar ambientes de serviço em data centers de borda, enquanto as APIs (Application Programming Interfaces) de serviço permitem a exposição de informações e recursos de rede subjacentes a aplicativos. Um dos principais recursos de valor agregado da especificação MEC é a capacidade dos aplicativos obterem informações contextuais e reconhecimento em tempo real de seu ambiente local por meio dessas APIs padronizadas (ETSI, 2018). As redes 5G baseadas nas especificações do 3GPP 5G (3rd Generation Partnership Project; System Architecture for the 5G System) são um importante ambiente para implantações MEC. A especificação do sistema 5G e sua Arquitetura Baseada em Serviços (SBA) alavancam as interações baseadas em serviços entre diferentes funções de rede, ao alinhar as operações do sistema com os paradigmas de virtualização de rede e de Redes Definidas por Software (SDN). Essas mesmas características são compartilhadas pelas especificações da MEC. Além disso, as especificações do sistema 3GPP 5G definem os facilitadores para a computação de borda e permite que um sistema MEC e um sistema 5G interajam de forma colaborativa nas operações relacionadas ao roteamento de tráfego e controle de políticas (ETSI, 2018). Uma mudança arquitetural significativa foi feita na comunicação entre as funções no núcleo da rede, que se baseavam no paradigma ponto-a-ponto. Na especificação do sistema 5G, existem duas opções disponíveis para a arquitetura; um com o tradicional ponto de referência e abordagem de interface e o outro onde as principais funções de rede interagem entre si ao usar uma arquitetura baseada em serviços (SBA). Com a SBA existem funções que consomem serviços e aquelas que produzem serviços. Qualquer função de rede pode oferecer um ou mais serviços. A estrutura fornece a funcionalidade necessária para autenticar o consumidor e autorizar suas solicitações de serviço. A estrutura de API definida pelo ISG MEC do ETSI está alinhada com esses princípios e faz exatamente o mesmo para aplicativos MEC, como a SBA faz para funções de rede e seus serviços. Tal funcionalidade é a mesma nos frameworks SBA e MEC API. Na figura 3 a seguir o sistema 3GPP 5G com sua SBA é mostrado à esquerda, enquanto a arquitetura do sistema MEC está à direita. Descreve-se suscintamente como implantar o sistema MEC em um ambiente de rede 5G de maneira integrada, onde algumas das entidades funcionais da MEC (blocos na parte do sistema MEC) interagem com as funções de rede do núcleo da rede 5G (ETSI, 2018).
  • 6. 6 Figura 3 - Arquitetura Baseada em Serviço 5G e uma arquitetura do sistema MEC genérica Fonte: ETSI, 2018 As funções de rede e os serviços que produzem são registrados em uma Função de Recurso de Rede (NRF) enquanto na MEC os serviços produzidos pelas aplicações da MEC são registrados no registro da plataforma MEC. O registro de serviço faz parte da funcionalidade de Ativação de Aplicativo. Para usar o serviço, se autorizado, uma função de rede pode interagir diretamente com a função de rede que produz o serviço. A lista de serviços disponíveis pode ser descoberta na NRF. Alguns dos serviços são acessíveis apenas através da NEF (Função de Exposição da Rede), que também está disponível para entidades não confiáveis externas ao domínio, para acessar o serviço. Além da AF (Função da Aplicação), NEF e NRF, há várias outras funções que valem a pena serem introduzidas. Os procedimentos relacionados à autenticação são atendidos pela Função de Servidor de Autenticação (AUSF). A Função de Seleção de Fatia de Rede (NSSF) é a função que auxilia na seleção de instâncias de fatia de rede adequadas para usuários e na alocação do Funções Gerenciamento de Acesso (AMF) necessário. Um aplicativo MEC, ou seja, um aplicativo hospedado na nuvem distribuída de um sistema MEC pode pertencer a uma ou mais fatias de rede que foram configuradas no núcleo da rede 5G. Políticas e regras no sistema 5G são tratadas pela PCF (Função de Controle de Políticas). A PCF é também a função cujos serviços AF (Função de Aplicação), como uma plataforma MEC, solicita para impactar as regras de direção de tráfego. A função Gerenciamento de Dados Unificado (UDM) é responsável por muitos serviços relacionados a usuários e assinaturas. Gera as credenciais de autenticação 3GPP AKA (Autenticação e Acordo Chave), manipula a identificação do usuário relacionada a informações, gerencia a autorização de acesso (por exemplo, restrições de roaming), registra o usuário
  • 7. 7 servindo NFs, (servindo AMF, Função de Gerenciamento de Sessão (SMF)), suporta a continuidade do serviço, mantendo Atribuições de SMF/Nome da Rede de Dados (DNN), suporta procedimentos de Interceptação Legal (LI) em roaming de saída, agindo como um ponto de contato e executando procedimentos de gerenciamento de assinatura. A Função Plano de Usuário (UPF) tem um papel fundamental em uma implantação integrada da MEC em uma rede 5G. As UPFs podem ser vistas como um plano de dados distribuído e configurável da perspectiva do sistema MEC. O controle desse plano de dados, isto é, a configuração das regras de tráfego, segue agora a rota NEF-PCF-SMF (ETSI, 2018). Figura 4 - Implantação integrada da MEC na rede 5G Fonte: ETSI, 2018 No sistema MEC, lado direito da Figura 4, o orquestrador MEC é uma entidade no nível do sistema MEC funcional que, ao agir como uma AF, pode interagir com a Função de Exposição de Rede (NEF), ou em alguns cenários diretamente com o alvo NFs 5G. No nível de host MEC, é a plataforma MEC que pode interagir com esses NFs 5G, novamente no papel de um AF. O host MEC, ou seja, as entidades funcionais no nível do host, são mais frequentemente implantadas em uma rede de dados no sistema 5G. Enquanto a NEF como uma função do núcleo rede é um entidade de nível de sistema implantada centralizadamente em conjunto com NFs semelhantes, uma instância da NEF também pode ser implantada na borda para permitir acesso a serviços de baixa taxa de transferência e alta latência de um host MEC. Pressupõe-se que a MEC é implantada no ponto de referência N6, ou seja, em uma rede de dados externo ao sistema 5G. Isso é habilitado pela flexibilidade na localização da UPF. O host MEC distribuído pode acomodar, além de aplicativos MEC, um corretor (broker) de mensagens como um serviço da plataforma MEC, e outra plataforma de serviço MEC para direcionar o
  • 8. 8 tráfego para aceleradores locais. A escolha de executar um serviço como um aplicativo MEC ou como um serviço de plataforma é provavelmente uma escolha de implementação e deve levar em conta o nível de compartilhamento e autenticação necessária para acessar o serviço. Gerenciar a mobilidade do usuário é uma função central em um sistema de comunicações móveis. Em um sistema 5G é a Função de Gerenciamento de Acesso e Mobilidade (AMF) que lida com procedimentos relacionados à mobilidade. Além disso, a AMF é responsável pelo término do plano de controle RAN e dos procedimentos de não acesso ao estrato (NAS), proteção da integridade da sinalização, gerenciamento de registros, conexões e acessibilidade, interface com a função de intercepção legal para eventos de acesso e mobilidade, autenticação e autorização para a camada de acesso e hospedagem da Funcionalidade de Âncora de Segurança (SEAF). Com a SBA, a AMF fornece serviços de comunicação e acessibilidade para outras NFs e permite também que as assinaturas recebam notificações sobre eventos de mobilidade. Similarmente ao AMF, a SMF está em uma posição chave com seu grande número de responsabilidades. Algumas das funcionalidades fornecidas pela SMF incluem gerenciamento de sessão, alocação e gerenciamento do endereço IP, serviços DHCP, seleção/re-seleção e controle da UPF, configurando regras de trânsito para a UPF, interceptação legal para eventos de gerenciamento de sessão, cobrança e suporte para roaming. Como os serviços da MEC podem ser oferecidos em nuvens centralizadas e de borda, a SMF desempenha um papel crítico devido ao seu papel na seleção e controle da UPF e na configuração de suas regras de direção de tráfego (ETSI, 2018). Cenários de implantação do MEC Logicamente, os hosts MEC são implantados na borda ou no núcleo da rede de dados e é a UPF (Função Plano do Usuário), que controla o tráfego do plano do usuário em direção aos aplicativos MEC alvos na rede de dados. Os locais das redes de dados e da UPF são uma opção do operador da rede e a operadora de rede pode optar por colocar os recursos de computação física com base em parâmetros técnicos e de negócios, como instalações disponíveis no site, aplicativos suportados e seus requisitos, usuário medido ou estimado O sistema de gerenciamento da MEC, orquestrando a operação dos hosts e aplicativos da MEC, pode decidir dinamicamente onde implantar os aplicativos da MEC. Em termos de implementação física de
  • 9. 9 hosts MEC, há várias opções disponíveis com base em vários requisitos operacionais, de desempenho ou relacionados à segurança. A figura 5 a seguir fornece um resumo de algumas das opções viáveis para a localização física da MEC (ETSI, 2018). Figura 5 – Exemplos da implantação física da MEC - Fonte: ETSI, 2018 1. MEC e a UPF local colocado junto à Estação Base; 2. MEC colocada com um nó de transmissão, possivelmente com uma UPF local; 3. MEC e a UPF local colocadas com um ponto de agregação de rede; 4. MEC colocada com as funções de Núcleo da Rede (ou seja, no mesmo data center) As opções mostram que a MEC pode ser implementado de forma flexível em diferentes locais, desde perto da Estação Base até a Rede de Dados central. Comum a todas as implantações é a UPF que é implantada e usada para direcionar o tráfego para os aplicativos MEC almejados e em direção à rede (ETSI, 2018). Fatiamento da rede O fatiamento da rede envolve a alocação e a atribuição de recursos físicos e virtuais desde o novo Rádio 5G até o núcleo da rede de pacote de próxima geração e a localização de peering da Internet. Cada fatia tem seus próprios critérios de desempenho para permitir que instâncias dinâmicas e determinísticas de rede virtual atendam às necessidades do aplicativo ou serviço (Figura 6). Com o soft slicing, alguns recursos podem estar com excesso de assinaturas, que resulta em instâncias de congestionamento, buffering ou variação no desempenho da rede. O fatiamento hard envolve a alocação de recursos dedicados e é, geralmente, mais caro do que o fatiamento suave, devido à menor flexibilidade e adaptabilidade. Embora organizações como o 3GPP tenha se concentrado no fatiamento de rede para recursos específicos de dispositivos móveis, ao utilizar técnicas como virtualização de função de rede (NFV) e controle automatizado de rede definida por software (SDN), a rede de transporte móvel
  • 10. 10 que interconecta as partes evolui de forma mais fragmentada (exemplos, IETF, IEEE, MEF e OIF - todos com contribuições). Com padrões distribuídos e em constante evolução, sem uma abordagem única e diversidade significativa nas redes globais, é fundamental que as operadoras de redes móveis (MNOs) e os fornecedores de rede de transporte trabalhem com fornecedores de transporte móvel experientes com histórico de implantações IP e óptico (AGC, 2018). Figura 6 – Múltiplas fatias de rede para atender às diversas necessidades de serviços. Diferentes requisitos e desempenho por fatia. Fonte: AGC, 2018 A maioria das redes de backhaul móvel utiliza IP/MPLS ou MPLS-TP para fornecer serviços de transporte VPN de Camada 3 e VPN Camada 2 confiáveis para diferentes tipos de tráfego. Onde o tráfego é agregado de várias fontes na rede ou onde os MNOs implantam redes sem fio fora de seus mercados tradicionais de telefonia fixa, é comum utilizar o DWDM/OTN para a base óptica. Essas experiências em conjunto significam que não se começa do zero quando se trata de fatiamento da rede de transporte móvel 5G. Para oferecer suporte a uma mistura de redes e serviços móveis e permitir entrega dinâmica de pacotes determinísticos, uma ampla coleção de ferramentas de transporte da camada óptica DWDM até a camada IP, bem como um controlador aberto e inteligente para atribuir, monitorar e gerenciar recursos e serviços de transporte e fazer interface com sistemas OSS/BSS e de orquestração de serviços de ordem superior são necessários. O IP/MPLS, MPLS-TP e Carrier Ethernet são tecnologias maduras (e as coleções de protocolos) que foram implantadas por mais
  • 11. 11 de uma década para oferecer serviços de VPN de camada 3, VPN de camada 2 e Ethernet nativa. Além disso, tecnologias mais recentes são ferramentas importantes para o transporte móvel 5G. Por exemplo, Ethernet VPN, Roteamento de Segmento com PCE Externo e Ethernet flexível (FlexE), Fatiamento OTN e Fatiamento por Comprimento de Onda (AGC, 2018). Exemplos de Casos de Uso da MEC Mostra-se a seguir os benefícios da implantação de um sistema MEC em conjunto com uma rede 5G baseada em SBA para um conjunto selecionado de exemplos de casos de uso (ETSI, 2018). MEC para provedores de serviços em nuvem de terceiros Os serviços MEC são normalmente considerados como oferecidos e fornecidos por operadoras de redes móveis. No entanto, um serviço MEC também pode ser oferecido por terceiros. Por exemplo, provedores de serviços em nuvem terceirizados são entidades que oferecem serviços e recursos de hospedagem de aplicativos MEC, embora não sejam tradicionais operadores de rede. Exemplos de provedores terceirizados dispostos a implantar recursos de nuvem de borda incluem: proprietários de instalações e instalações ou empresas de gerenciamento, proprietários de torres de celular e fornecedores de host neutros e empresas de gestão de frotas de veículos (ferroviárias, automotivas, por exemplo). O diagrama a seguir (Figura 6) mostra um exemplo de como um provedor de serviços de nuvem de terceiros poderia aproveitar as funções de rede 5G em harmonia com a arquitetura MEC para fornecer um serviço de computação de borda. Figura 6 - Nuvem de terceiros para o MEC no ambiente de rede 5G Fonte: ETSI, 2018
  • 12. 12 A rede 5G fornece um caminho claro para habilitar provedores de serviços em nuvem de terceiros. A função de exposição de rede (NEF, Network Exposure Function) pode ser usada como ponto de entrada na rede 5G para terceiros autorizados. Usando esta função, eles podem configurar como o tráfego de aplicativos apropriado no plano do usuário é direcionado para aplicativos MEC na Rede de Dados Local (LDN). MEC para computação sem servidor e integração de nuvem para dispositivos de IoT A MEC permite a computação sem servidor para um caso de uso chave 5G, a saber, dispositivos IoT em massa, ao hospedar a função como um serviço (FaaS) na borda e ao suportar a integração com o provedor de serviços mostrado a seguir (Figura 7). Nesse modelo de implementação, o FaaS pode ser implementado por meio de aplicativos MEC do encapsulador de nuvem em execução em um ou mais hosts MEC e provisionados com os recursos necessários, gerenciados localmente por meio de um aplicativo de serviço MEC. A direção de tráfego inicial da MEC AF configura as rotas de forma que os pacotes de uma variedade de dispositivos de IoT sejam direcionados para os aplicativos MEC corretos do encapsulador de nuvem. Figura 7 - MEC host com e sem interrupção para a nuvem Fonte: ETSI, 2018 O tráfego de saída pode ser enviado de volta ao dispositivo IoT, ser enviado para um provedor de serviços de nuvem a partir do aplicativo MEC do empacotador de nuvem ou transferido para outro aplicativo MEC com os recursos corretos. O aplicativo MEC e / ou o serviço MEC podem indicar ao AF para iniciar o direcionamento de tráfego para um host MEC alternativo com os
  • 13. 13 recursos requeridos, se necessário. Essa indicação pode ser feita por meio da ativação da regra de tráfego sobre a API de ativação do aplicativo. Figura 8 - Direção de tráfego para host alternativo do MEC Fonte: ETSI, 2018 MEC para usuários corporativos. A MEC tem um papel importante na maneira como a 5G penetra na conectividade corporativa e é usado para suportar aplicativos corporativos. Os setores da indústria como saúde, instituições governamentais e gerenciamento de frota devem se beneficiar de aplicativos 5G baseados em MEC. No entanto, para obter esses benefícios, a complexidade e a diversidade de requisitos associados a vários tipos de casos de uso corporativo tem que ser resolvidos. Os recursos 5G, como fatiamento de rede e implantação flexível de UPF, ajudam a permitir a implantação flexível baseada em MEC necessária para hospedar aplicativos corporativos tão diferentes. MEC para “IoT industrial” A IoT é um dos principais impulsionadores da arquitetura 3GPP 5G e seus requisitos foram considerados desde o início. Existem múltiplos facilitadores projetados especificamente para atender a uma grande variedade de Casos de uso de IoT. Para serviços de IoT de missão crítica, há o conceito de URLLC (Comunicações de Baixa Latência Ultra Confiável) que pode ser ativado pelo processamento local na Edge Cloud suportada pelo 5G arquitetura. A Edge Cloud também é um componente-chave para a IoT em massa, em que grandes quantidades de dados são processadas perto da fonte, onde os dados podem ter origem em um grande número de sensores.
  • 14. 14 DISCUSSÕES Os trabalhos e discussões avançam, bem como o desenvolvimento de soluções e implantações. Foi criado o Grupo de Trabalho de Desenvolvimento de Implantação e Ecossistemas (WG DECODE). Esse grupo se concentra em acelerar a adoção e a implementação no mercado de sistemas que usam estruturas e serviços definidos pela MEC ao utilizar interfaces APIs padronizadas pela MEC (ETSI Newsroom, 2019). Em (ETSI, 2019) anuncia-se o lançamento do primeiro conjunto de especificações da Fase 2, que inclui ETSI GS MEC 002 com novos requisitos para a Fase 2, ETSI GS MEC 003 que lida com a arquitetura e estrutura e ETSI GS MEC 009 que trata os princípios gerais para APIs de serviço. Essas especificações atualizadas incorporam o escopo ampliado da MEC para aplicar a qualquer tecnologia de acesso e levar em conta a integração com a virtualização de funções de rede (NFV). CONSIDERAÇÕES FINAIS Já é realidade a adoção da MEC para estender a rede e colocar os servidores mais próximos da borda da rede. Isso se traduz em velocidades mais altas e praticamente nenhuma latência em aplicações e conteúdos de mídia sofisticada. Espera-se entregar ainda mais novos serviços de comunicações e alta densidade de dados por meio da nova rede, que ajuda usuários existentes das áreas de e-commerce, Fintech, conteúdo digital e comunicação (INTEL, 2019). A Embratel anunciou o investimento de R$ 30 milhões na construção de infraestrutura de Edge Computing em 16 pontos do País. A intenção é utilizar este ambiente para oferecer soluções modernas em Nuvem a empresas de diversas localidades do Brasil. O investimento está alocado em Openstack, orquestrador, hardware de servidores, processamento, segurança e comunicação entre os pontos (IPNews, 2019). A partir do estudo bibliográfico realizado foi possível compreender os conceitos, aplicações, os desafios e o desenvolvimento das redes MEC. As perspectivas e expectativas são animadoras e produtos e soluções são ofertados ao mercado. Há a necessidade de capacitação e treinamento de profissionais e estudantes para a nova abordagem das soluções, projeto de redes e modelos de negócios em MEC.
  • 15. 15 REFERÊNCIAS BIBIOGRÁFICAS AGC Research. 5G Mobile Transport Network Slicing, 2018. Disponível em <https://pages. ecitele.com/download-acg-research-5g-mobile-transport-network-slicing>. Acesso em 06 de mar. 2019. ETSI. ETSI MULTI-ACCESS EDGE COMPUTING RELEASES PHASE 2 SPECIFICATIONS, 2019. Disponível em < https://www.etsi.org/newsroom/press- releases/1567-2019-03-etsi-multi-access-edge-computing-releases-phase-2-specifications>. Acesso em 23 de mar. 2019. ETSI Newsroom. ETSI MULTI-ACCESS EDGE COMPUTING OPENS NEW WORKING GROUP FOR MEC DEPLOYMENT, 2019. Disponível em < https://www.etsi.org/ newsroom/press-releases/1548-2019-02-etsi-multi-access-edge-computing-opens-new- working-group-for-mec-deployment?platform=hootsuite>. Acesso em 16 de fev. 2019. ETSI Technologies. Multi-access Edge Computing (MEC), 2016. Disponível em < https:// www.etsi.org/technologies/multi-access-edge-computing>. Acesso em 16 de fev. 2019. ETSI White Paper. Mobile Edge Computing: A key technology towards 5G, 2015. Disponível em <https://www.etsi.org/images/files/ETSIWhitePapers/etsi_wp11_mec_a_key_technology _towards_5g.pdf>. Acesso em 10 de mar. 2019. ETSI White Paper. MEC in 5G networks, 2018. Disponível em <https://www.etsi.org/images/ files/ETSIWhitePapers/etsi_wp28_mec_in_5G_FINAL.pdf>. Acesso em 17 de fev. 2019. INTEL. Tecnologia INTEL será responsável por rede revolucionária e totalmente virtualizada, 2019. Disponível em <https://newsroom.intel.com.br/news-releases/tecnologia- intel-sera-responsavel-por-rede-revolucionaria-e-totalmente-virtualizada/>. Acesso em 03 de abr. 2019. IPNews. Embratel anuncia investimento de R$ 30 milhões em Edge Computing, 2019. Disponível em <https://ipnews.com.br/embratel-anuncia-investimento-de-r-30-milhoes-em- edge-computing/>. Acesso em 10 de abr. 2019.