摘要：
从边缘计算平台现状背景开始，以CNCF内OSF小组定义的2类边缘计算平台架构为抓手，从系统架构、核心优势、未来路线方向详细分析开源平台KubeEdge、OpenNESS、和OpenYurt，并对比分析上述开源平台技术特点，最后对标相关标准组织3GPP、ETSI定义，映射分析上述开源平台，提出运营商在开源平台技术方向实施建议。
引言
年，5G商用引爆通信业发展。以往通信设备都是软硬件一体，一旦标准技术换代，就得研制新设备，导致投资大、灵活性差。5G引入SDN/NFV技术后，采用标准服务器、存储器和交换机来承载软件化网络功能，替代原有软硬件一体专有设备，解决了通信设备迭代更新难度大问题。随着5G不断向软件定义网络方向发展，网络架构变得更加灵活，为了适应这种变化，传统CT、IT、公有云厂商也适时推出了开源边缘计算平台项目。
1边缘计算平台现状
万物互联时代到来，边缘计算规模和业务复杂度发生了根本变化：边缘实时计算、分析和边缘智能等新型业务不断涌现，对边缘计算效率、可靠性和资源利用率提出了更高要求；因此，诸多厂家提出建设边缘计算平台，平台涉及边缘侧网络、计算以及存储资源管理，提供基础功能，如设备接入、安全校验、监控等，其接口、架构、管理逐步成体系。但各厂家的边缘计算平台差异较大，行业边缘应用部署时需要适配不同边缘计算平台，导致跨平台应用部署难度大，故考虑引入开源技术打造5GMEC边缘计算架构和能力开放的事实标准，打破当前边缘计算平台市场烟囱式、碎片化现状，降低产业应用客户上车门槛，实现规模复制，通过开源协作方式构建统一5GMEC平台。下文从边缘计算平台参考架构入手，引出2种开源边缘计算平台进行分析。
2典型边缘计算平台参考架构
年，在OSF边缘计算小组（OpenStack基金会主导）发布的《边缘计算：架构，设计和测试的下一步》白皮书中，开源基础设施运营商和供应商联合定义了以下2类典型边缘参考体系结构模型。
a）集中式控制平面模式：传统单数据中心环境下中心控制器和边缘计算节点由广域网连接。该模式从集中运营角度看有优势，安全性高，但节点严重依赖集中式数据中心来承载管理和协调边缘计算、存储和网络服务，边缘节点自主性差，是一种传统架构模式。
b）分布式控制平面模式：多数控制服务驻留在大/中型边缘数据中心上，也要求边缘站点自身功能全面。这种体系结构比较灵活，尤其在网络连接丢失情况下更凸显其优势，但由于需要跨地域运行大量控制功能，管理编排类型服务更复杂。KubeEdge和StarlingX属于此类去中心化架构模式。
3开源平台项目分析
KubeEdge、OpenNESS是市面上较为常见的几类开源平台，均采用了通用VNFManger和NFVOrchestrator组件，参考了标准ETSIMANO体系结构，但其特点不尽相同，详细分析如下。
3.1KubeEdge
年，由华为捐给CNCF基金会，基于Kubernetes（简称k8s）构建，%兼容k8sAPI，是KubernetesIoTEdgeWG关键参考架构之一,可提供云边协同能力开放。
3.1.1整体架构
该平台分为云端、边缘端和终端三层，解耦式的架构，具体如图2所示。
a）云端：负责应用和配置策略下发，通过旁路设计开发CloudCore组件，进行边缘节点同步和维护，利用listwatch与Kubernetes集群做信息同步。
b）边缘端：负责运行边缘应用和管理接入设备。Edgecore支持CRI，底层可以对接多种containerruntime、deviceTwin和DEventBus，主要是做设备元数据管理以及MQTT协议订阅和发布，从而完成与终端设备通信。
c）终端：运行各种边缘设备。设备终端有多类访问协议，部分新设备可能直接支持MQTT协议。但部分专用设备存在专用协议，KubeEdge采用Mapper设计，可将专有设备协议转换成MQTT协议，实现边缘应用和云上设备数据同步和管理。
图1KubeEdge整体架构
3.1.2主要特点
KubeEdge针对边缘侧实际环境做了诸多优化。
a)云边可靠协同：采用双向多路复用消息通道，支持边缘节点位于私有网络中，云边消息传输默认使用websocket消息封装，减少通信压力，高时延下仍可正常工作。
b)边缘离线自治：通过消息总线和元数据本地存储实现节点离线自治，节点故障恢复也无需list-watch,从而降低网络压力，提升故障恢复速度。
c)边缘极致轻量化：边缘侧节点Edgecore内存约70M，支持CRI集成containerd和CRI-O,优化了runtime资源消耗，方便在资源受限边缘上运行；保留了Kubernetes的管理面，重新开发了节点agent，大幅降低边缘组件资源占用率。
d)k8s原生支持：云端可以通过k8sAPI管理边缘设备和边缘应用程序。
但是作为一个开源项目，KubeEdge仍有很多方面待继续完善。
a)不支持设备协议如OPC-UA。
b)不支持使用数千个Edge节点和数百万个设备评估并启用更大范围的Edge群集。
c)不支持对大型Edge集群的应用程序进行智能调度。
3.2OpenNESS
由Intel主导，是一套开源软件开发套件,为在用户边缘侧或网络边缘侧等位置运行的应用提供单一应用托管环境，旨在多种网络接入方式（WiFi/4G/5G等）下助力边缘业务管理与编排，通过抽象化去除网络复杂性，让开发人员可以像编写云软件一样轻松编写适用于边缘的软件，该项目在AkrainoEdgeStack（Linux基金会项目）中被广泛应用。
3.2.1整体架构
OpenNess由边缘节点和边缘控制器2个部分构成。
a）边缘节点：支持多种网络接入方式，能够从IP、SI_U或者SG1接口提取数据；支持针对5G延迟、多租户和服务注册流量定向，并支持部署边缘应用。
b）边缘控制器：一般处于数据中心、云中或边缘等位置，进行边缘平台编排，采用GUI方式，支持其他通信服务提供商采用API方式链接到自己的控制器GUI环境。图3为OpenNESS抽象描述，展示边缘节点上软件和云控制器与其他技术相互配合的使用方式。
图2OpenNESS整体架构
3.2.2主要特点
OpenNESS当前侧重4G/5G功能集成、底层Cloudnative能力以及不同硬件资源适配能力。
a）支持独立5GNR和增强平台感知部署。有5G接入模块，AF可与NEF通过N33接口或者与PCF通过N5接口通信，帮助MEP下发分流规则以及事件订阅等，支持HTTP/2HTTPS/oAuth2协议；OpenNESS的DataPlane模块是所有边缘开源项目中比较独特的。
b）高效扩展简化编排：可以与Kubernetes（将来还包括Openstack）配合使用，可用于预配边缘资源并为网络边缘配置增强型平台感知功能，虽然本身不包含服务编排，但具备可连接到服务编排器的控制API。
c）提供应用使能服务能力：提供API，可供应用实现服务注册、发现、订阅和已订阅服务查询。
d）灵活扩展性强，多云兼容：基于微服务和开源API，OpenNESS可以为AWSGreengrass、MicrosoftAzureIoTHub和百度IntelliEdge提供云连接器，因此更易于实施升级和更新管理。
3.3对比分析
整体来看，各平台涉及技术栈基本一致，但在部署形态、架构、编排策略、可靠性和应用场景等方面仍有差异（见表1），因此未来多平台共存将是常态，如何加强各平台间的协作将是未来的研究重点。
表1：开源边缘计算平台性能分析对比
43GPPETSI边缘计算平台架构映射分析
4.13GPP
3GPP主要
