國際數據公司(IDC)最新發布的《中國邊緣云市場跟蹤研究,2023H1》報告顯示,2023上半年,中國邊緣云市場規模總計45.0億元人民幣,同比增長46.3%。盡管IDC根據歷史數據和市場動態下調了市場預期,但2022-2027年邊緣云市場年均復合增長率依然維持在35%。2024 IDC Futurescape全球云計算十大預測也顯示,到2027年,全球85%的G2000組織將依賴云服務商與連接伙伴提供的邊緣標準服務與零信任安全服務,從而減輕IT人員負擔。
此外,報告統計了相關市場的驅動力:基于邊緣資源的互聯網音視頻分發(含出海)、5G專網項目向邊緣計算及高階云服務延伸、云游戲實例小規模上量、本地用戶輕量級上云等是本期市場增長的核心驅動力。同2022H1數據相比,5G專網項目向邊緣計算及高階云服務延伸是新增要素。
那么,什么是邊緣云,與邊緣計算、云計算有怎樣的區別?5G邊緣云又是什么?5G邊緣云的發展,似乎也從各個層面(5G通信、邊緣感知、數據中心計算、高CAGR增長)呼應了我們此前提出的“通感智值一體化”的描述。本文我們將為大家一一揭曉這些問題。
在行業的傳統認知來看,端、邊、云是不同層面的架構,云代表數據中心、邊代表邊緣計算,用于緩解數據中心壓力、提升安全和響應度的邊緣側設備;端則代表終端的設備,例如手機、傳感器等等。
2023中國AIoT產業全景圖譜,此處截取云邊端部分
IDC認為,邊緣云是服務商或用戶基于業務需求,將公有云服務或私有云解決方案由少數或單個計算節點(中心節點)向邊緣節點自然延伸而形成的服務或解決方案,典型形態包括邊緣云服務與邊緣云解決方案兩類。按照資源的使用方式,邊緣云可以劃分為邊緣公有云服務、邊緣專屬云服務、用戶自建邊緣云解決方案等不同模式,以覆蓋更多用戶、尤其是企業用戶的使用需求。
在談邊緣云之前,還需要提出一個概念,就是霧計算。這個概念來自美國思科公司,是使用最終用戶終端設備或連接最終用戶設備的邊緣設備,以分布式協作架構進行資料存儲(相較于將資料集中存儲在云數據中心),或進行分布式網絡數據包傳輸通信(相較于透過互聯網骨干路由),或相關分布式控制或管理。
邊緣計算、霧計算與云計算的關系,圖源:《5G邊緣云計算》
當前,邊緣云計算正在重新定義邊緣計算的范疇,包含了一些霧計算的功能,如互操作性、本地安全等。邊緣計算與霧計算的邊界正趨向融合。因此,這里將邊緣計算和霧計算統稱為邊緣云計算,或邊緣云。邊緣云計算通常包括邊緣網關、邊緣一體機,以及具備計算、存儲、網絡能力的邊緣云平臺等。邊緣網關實現邊緣設備的接入,實現多種邊緣網絡協議的轉換整合、數據采集處理。至于為什么要做邊緣云,主要還是解決此前數據中心的問題,例如延時處理瓶頸、數據壓力、隱私和安全問題等等。
在回答媒體關于邊緣計算的選擇的問題時,英特爾高級首席 AI 工程師、英特爾網絡與邊緣事業部中國區首席技術官張宇表示:邊緣計算有不同的落地形態,邊緣云是其中一個形態,除了邊緣云之外還有邊緣設備,比如說我們有很多盒子、網關等等單一的設備,這也是邊緣計算的形態。我認為不論是設備端的AI還是邊緣云上的AI都可能發生,我們現在談的很多技術在這兩種情況下都可以使用,可以根據用戶的資源和場景進行靈活部署。
從邊緣計算、邊緣云的形式來看,似乎是一種分布式架構,但是邊緣側的分布式和云上分布式卻有所不同,研華科技產業云暨視頻解決方案事業群副總經理鮑志偉(Magic)也在接受采訪時,對邊緣計算和分布式計算解決的痛點進行解讀:
從云的角度來的看分布式計算,大量的吞吐的帶寬價格昂貴,只要有傳輸就是一個成本,所以分布式的核心是降低帶寬的需求,同時增加反應的速度。在邊緣側的這種分布式面臨的另一個挑戰就是它的發熱不能太大,它的用電不能太大。但是目前以AI角度來講,它需要的運算效能又要很高,所以它不得不分散,不分散的話,就產生瓶頸了。而且未來的算法當中,AI的功能越來越多,在邊緣搞分布式的必要性就越來越強。
此外,部署問題也值得關注,此前我們不需要考慮邊緣側系統的部署,因為部署和更新并不頻繁;但是對于AI相關的應用,就會需要進行頻繁地部署、訓練、載入,同時需要進行聯網監控,所以在邊緣的設備和節點管理,其分布式就自然具有必要性。
討論邊緣計算和云計算,其根本還是要解決延遲、安全性、散熱等等痛點。這個時候,邊緣云也面臨數據傳輸的問題,就對通信有了要求,5G與邊緣云的協同——5G邊緣云應運而生。
在5G之前,由于邊緣側的資源和數據限制,很大一部分數據還是要放在數據中心,5G無線傳輸技術的出現,釋放了網絡對各行業信息傳輸的限制。
5G 網絡的強大性能,無疑將為云邊協同發展提供有力支撐。一個完整的業務通常需要邊緣和云數據中心的計算資源同時來完成。邊緣云需要在資源、數據、安全等方面實現與中心云的全面協同。邊緣云和中心云均提供計算、存儲、網絡、虛擬化等基礎設施資源,時延敏感數據可以通過5G 無線接入網在邊緣云平臺進行處理。
經邊緣云處理后需要進行大規模數據分析的業務,能夠根據業務的不同QoS 要求,在5G 核心網中構建不同的切片,傳輸到中心云進行最終處理,實現中心云對邊緣云的資源調度管理。人們越來越意識到,5G 疊加邊緣計算,將成為IT 基礎設施新的發展趨勢,將計算和存儲資源從云數據中心下沉至網絡邊緣,由終端產生的數據將在邊緣側得到處理,不需要全部發送到中心云中,進而減少核心網流量的激增。
5G 邊緣云計算在產業互聯網中帶來的優越性,促使相關產業蓬勃發展。5G 的增強型移動寬帶(eMBB)、大規模機器類型通信(mMTC)、超高可靠和低時延通信(uRLLC)三大特征,幾乎覆蓋了當前各行各業,譬如新媒體、智能制造、智慧醫療等。這些都離不開5G 與云計算、大數據、人工智能等技術的深度融合。體現出“云就是網,網就是云,云網一體”的云聯網格局。
針對5G邊緣云的產業鏈,這里將5G和邊緣云分開介紹:
5G相關產業鏈
上游為移動通信基礎設施,包括基站系統設備商、網絡建設商和網絡規劃與維護服務商,為5G 網絡建設提供天線、射頻模塊、宏基站、小微基站等基站系統設備,以及相應的網絡建設和規劃等服務,網絡建設上提供包括核心網、無線接入網、傳輸網等全網絡層次的通信網絡工程建設、維護、優化等技術服務;
中游為通信運營商,面向組織和個人提供電話、互聯網接入應用、數據通信等服務;
下游廠商提供手機、平板、傳感類的終端產品,還會針對特定應用場景提供相應的服務。
邊緣云相關產業鏈
邊緣云的產業鏈與5G產業鏈有所重合。包括通信運營商、設備廠商以及互聯網企業等等。基于邊緣云產業生態,又形成了不同的分工和商業模式,例如:基于鏈接的商業模式、基于流量的商業模式、基于網絡切片的商業模式以及項目制的商業模式。
5G 邊緣云產業生態初步分工 圖源:《5G邊緣云計算》
盡管5G邊緣云已經得到了廣泛的關注,2019年,行業首個關于邊緣云的白皮書《邊緣云計算技術與標準化白皮書》,提出了邊緣云計算技術具備低延時、自組織、可定義、可調度、高安全、標準開放等六大特點。關于邊緣云的行業標準《信息技術 云計算 邊緣云計算通用技術要求》(征求意見稿)發布。通信技術和算力、網絡的發展,以及產業對邊緣側設備和能力的關注,讓5G邊緣云在行業發展當中起到了愈加重要的作用。
不過,邊緣云依然面臨這樣那樣的挑戰:
成本控制:一方面,邊緣云降低了計算和數據傳輸當中的延遲,但大量的邊緣側設備,增加了運營成本;另一方面,更多和靠近端側的設備分布,也給增加了設備的維護時間和難度;
設備安全:盡管邊緣計算相比數據中心,在隱私安全上具有一定的優勢,邊緣云在實際生產當中也可能出現數據中心被攻擊的威脅,此外,由于設備更加分散,設備數量增加,也增加了相應的攻擊面;
技術成熟度:在邊緣計算和云計算的技術籠罩下,邊緣云的底層技術較為完整,但是為了更好地適應不同的場景,邊緣云還面臨包括成本、安全、擴展性、互操作性等各方面的挑戰,需要更多成熟技術進行支撐。
目前邊緣計算和云計算市場非常廣闊,下面介紹一些具有代表性的企業及其在邊緣云領域的產品和項目。另外,在電信領域當中,多接入邊緣計算(MEC)在技術和形式上也比較接近,此處進行一并討論。
AWS邊緣節點服務
AWS在邊緣和云計算領域基于運營商邊緣節點和網絡構建的邊緣基礎設施。邊緣節點服務是將計算轉發等業務下沉至邊緣,為用戶提供彈性分布的算力資源。邊緣節點服務既能有效降低延遲,中心負載和運營成本;又能幫助用戶將業務下沉至運營商側,減少計算成本。利用專為特定邊緣使用案例(如物聯網 (IoT)、混合云、5G 和工業機器學習 (ML))構建的功能。
Google Cloud
Google Distributed Cloud Edge 以電信解決方案為基礎,使 CSP 能夠在 Intel 和 NVIDIA 技術基礎上提供新的 5G 和邊緣用例。Google Distributed Cloud Edge 還允許合作伙伴、業務開發人員以及數據科學家快速有效地進行創新和擴展。
Microsoft Azure
Microsoft Azure提供Azure IoT Edge,在本地部署 Azure IoT Edge,以打破數據孤島并在 Azure 云中大規模整合運營數據。遠程安全地部署和管理云原生工作負載(例如 AI、Azure 服務或您自己的業務邏輯),以便直接在 IoT 設備上運行。優化云支出,使用戶設備能夠更快地響應本地變化。Azure 還提供了Azure Stack Edge,提供專用的硬件及服務產品,使得負載能夠快速運行,及時獲取數據洞見。
Mimik Technology
Mimik Technology提供的是混合邊緣云(HEC),他們設想的范式轉變旨在使智能設備能夠充當托管服務的云服務器,并與周圍環境和任何云平臺上的其他服務進行交互。為了實現這一愿景,mimik 正在使智能設備能夠托管微服務和 API。這可以實現最佳的自主性、系統效率、隱私、安全性和互操作性,并促進無縫服務網格(設備到設備和設備到云交互)。此外,他們還提供相應的邊緣引擎標準和控制系統。
Zenlayer
Zenlayer()依托全球運營的180+數據中心和13Tbps骨干網,提供全球邊緣數據中心服務、互聯網轉接服務、裸機云、云連接、Cloud WAN和邊緣計算等產品和服務,已經為眾多的行業客戶成功應用。在亞馬遜云科技Marketplace上提供的Zenlayer GIA Plateform服務使用了Zenlayer 資源豐富、無擁塞的全球網絡將 TCP 和 UDP 流量路由到用戶附近的應用程序端點,并且可以提供直觀的配置門戶,允許Frirmoo進行自定義以滿足業務的需求。
阿里云邊緣節點服務ENS
阿里云邊緣節點服務ENS基于云計算技術的核心和邊緣計算的能?,形成邊緣位置的計算、網絡、存儲、安全等能力全面的彈性云平臺,并與中心云和物聯網終端形成“云邊端三體協同”的端到端的技術架構。通過將網絡轉發、存儲、 計算及智能化數據分析等工作放在邊緣處理,從而具有降低響應時延、減輕云端壓力、降低帶寬成本等優勢,并提供全網調度、算力分發等云服務。
華為邊緣云
華為提供智能邊緣云IEC,智能邊緣云(Intelligent EdgeCloud)部署在距離企業和熱點用戶區域更近的位置,具有與中心云一致的體驗,為時延敏感型業務如互動娛樂、在線教育、媒體創作等提供低于10ms的時延體驗,支持全局智能管理及調度。提供廣域覆蓋、多樣算力、卓越性能和邊云協同的產品服務。
PPIO邊緣云
PPIO邊緣云在全國30多個省,超過1000多個縣市及區域,為客戶提供符合低時延、高帶寬、海量數據分布處理需求的邊緣云計算服務和解決方案。PPIO邊緣云是云計算能力由中心云向邊緣側的下沉,同時架構上基于邊緣云原生技術,可實現與傳統中心云的兼容協同,已成為多家互聯網巨頭、一線云計算服務商、獨角獸級創業公司,在邊緣云服務領域的主要合作伙伴。
中國移動邊緣云
邊緣智能云 EIC(Edge Intelligent Cloud)針對云游戲/vCDN/高清視頻/AR/VR等邊緣業務需求,打造具備“超低時延、超大帶寬、云邊網協同”等優勢特點的邊緣云服務,面向用戶提供全域智能調度、分布式資源管理、云邊網一體化產品開通等核心能力。產品具有全域覆蓋、云邊同構、超低時延、邊網一體等特點。提供分布式管理調度、多類型算力開通、云邊網一體化運營、API能力開放等能力,產品首批通過信通院《算力時延圈評價模型》評估驗證。
中國聯通邊緣云
以中國聯通的CT聯接能力和聯通云的IT計算能力為切入點,打造5G+MEC+聯通云的差異化優勢,形成“云網邊端業”一體化5G邊緣云場景云方案。通過構建全國統一的服務網絡,實現客戶應用的一點創新、全國部署,以及全國統一的管理、運營、應用的部署和編排。產品覆蓋全國334個地市、提供全站優質ICT融合服務、7×24h實時監控管理,滿足終端、邊緣站點、云服務廠商全場景鏈接與協同服務。
中國電信邊緣云
中國電信提供智能邊緣云是位于網絡邊緣位置的云,兼具云和CDN的特性,將計算、存儲、網絡能力從中心云經由電信網絡下沉至城域網甚至區縣,時延可降至毫秒級,可為用戶提供屬地化云服務。通過云網融合,為政企客戶提供安全可靠可信的入云環境,為互聯網客戶提供一張帶計算分發能力的網絡。產品具有輕量、高可用、安全可信等核心優勢。
關于全球邊緣云的發展趨勢,Linux基金會旗下LF Edge表示,架構分離、使用開源代碼、邊緣安全和網絡即服務商業模型等將成為邊緣計算的幾大趨勢。同時,5G、軟件定義網絡(SDN)、服務網格和安全接入服務邊緣(SASE)等新技術也將為邊緣云計算提供很好的技術支持。
尤其是5G,5G與邊緣計算協同效應的出現隨著電信運營商加速在全國范圍內推廣5G,越來越多的協同效應和邊緣計算的用例正在實現。5G網絡的部署進一步加速了邊緣計算的增長。5G的低延遲和高帶寬能力使其成為支持邊緣計算應用和服務的理想選擇。這種組合增強了邊緣設備的性能,并能夠更有效地在邊緣處理數據。
Mimik Technology 商務高級副總裁Sam Armani也表示:混合邊緣云對于間歇性網絡至關重要在可預見的未來,許多網絡的性質將是間歇性的。我們需要最大限度地減少應用程序對集中式云資源的依賴。我們相信混合邊緣云(HEC)技術對于間歇性網絡是必不可少的,即使在缺乏穩定的網絡基礎設施的情況下,它也能實現設備與云之間可靠、安全、高效地通信。
物聯網智庫就在《邁入智能物聯AIoT 2.0,從“端-邊-管-云-用”到“通感智值一體化”文章當中,提出了從“端-邊-管-云-用”到“通感智值一體化”。
所謂通感智值一體化,也就是通信、感知、智能、價值的一體化。前面三個,通信、感知、智能,是生產力,后面一個,價值,是生產關系。“價值”作為“生產關系”,體現的是價值的確認和利益的分配。從產業上來說,“值”就是實現或者服務于“分配、交換、消費”,亦即實現“價值確認和利益落地”的新產品、新服務、新業態、新范式。
“通感智值一體化”的實現,意味著跳出原有學科以及思維模式的限制,跨界整合,除了考慮單個設備或者局部環節的性能之外,更需要兼顧整個系統的全局智能化和最優化。
邊緣云火熱的背后,是通感智值一體化開始走向臺前。在Linux基金會下屬LF Edge發布的《State of Edge 2023》報告當中,也提到了類似觀點。報告顯示:5G與邊緣計算協同效應的出現隨著電信運營商加速在全國范圍內推廣5G,越來越多的協同效應和邊緣計算的用例正在實現。5G網絡的部署進一步加速了邊緣計算的增長。5G的低延遲和高帶寬能力使其成為支持邊緣計算應用和服務的理想選擇。這種組合增強了邊緣設備的性能,并能夠更有效地在邊緣處理數據。我們將在本報告后面的“網絡和邊緣計算”章節中討論5G技術對邊緣計算的影響。
邊緣計算遇到云計算協同、 融合,催生出了邊緣云,邊緣云對于網絡帶寬、延遲的要求,自然而然也需要和5G相融合,形成了5G邊緣云。這種自然而然由需求協同、融合、轉化形成具有更高市場價值和生產水平的動態。不斷刷新的案例,也正是通感智值一體化趨勢的最好佐證。
看似邊緣云只是在邊緣側和云端的產品取一個平衡,同時解決云端產品的安全隱私和響應性的問題,實際上并沒有那么簡單。隨著通信、云計算、網絡傳輸、智能傳感等技術的平行推進,企業將不再滿足于“一招鮮吃遍天”,也不會簡單地堆砌不同類型的技術,而是沿著架構協同、技術融合的路線進行發展。最終反映出來的現象和趨勢,依然是“通感智值一體化。
隨著5G和相應技術的不斷發展,邊緣云計算將在未來的數字化轉型中發揮重要作用。各領域的創新應用越來越多地依賴于低延遲和安全可靠的邊緣計算能力。中國在新一代信息基礎設施和計算領域一直秉持開放包容的發展態度,重視技術標準的統一和共享。
相信在各行各業企業的共同參與下,全球邊緣云產業生態將日臻成熟,助力數字經濟布局向廣度和深度同步發展。未來五到十年,隨著5G和AI等新技術賦能各行各業,以邊緣云架構為代表,還將會衍生出更多沿著“通感智值一體化”為趨勢的技術與相關產業。
參考內容:《中國邊緣云市場跟蹤研究,2023H1》國際數據公司(IDC)同洲電子重組廈門靠譜云 布局邊緣云計算領域,上海證券報What is Edge Cloud?,Vmware《邊緣云技術演進與發展白皮書》阿里云、信通院、云大所;《5G邊緣云計算:規劃、實施、運維》謝朝陽《State of the Edge 2023》Linux 基金會《拓展“云邊協同”的新型工業化應用》,金 碚,經濟日報