边缘计算产业现状与发展建议

 

边缘计算产业现状与发展建议

唐雄燕  王友祥  陈杲  黄蓉

(中国联合网络通信有限公司网络技术研究院,北京 100048)

摘要:随着5G商用,以及IoT和AI的发展,边缘计算的规模和业务复杂度显著增加,边缘实时计算、边缘实时分析和边缘智能等新型业务不断涌现,对边缘基础设施的效率、可靠性和资源利用率有了更高的要求。如何结合云计算发展趋势,打造边缘基础设施成为一个新课题。梳理了边缘计算发展现状,包括边缘计算产业规模、国际国内的电信运营商在边缘计算领域的试点工作,讨论了“多云混合”对边缘计算的影响,分析了边缘计算存在的问题和挑战,并结合项目实践给出了相应的发展建议。

关键词:边缘计算;云计算;混合云;边缘基础设施

1   引言

传统云计算集中存储与计算的模式已经无法满足各种垂直行业业务对于时延、带宽、算力的需求。例如,VR/AR要求延时低于15ms,自动驾驶、智能制造等应用要求网络延迟在毫秒级别(10ms以下),云计算根本无法满足上述要求。Gartner预计,到2022年75%的企业生成的数据将在传统的集中式数据中心或云端之外的边缘位置进行存储和分析处理,移动和嵌入式设备越来越多地具备更强的计算能力。在靠近数据产生的网络边缘提供数据处理的能力和服务,是推动ICT产业发展的下一个重要驱动力[1]

边缘计算包括云边缘、边缘云和边缘网关3种形态[2]。云边缘是公有云的延伸,即将公有云的服务和能力扩展到边缘基础设施上;边缘云是基于云计算技术与架构构建的边缘分布式开放平台,可提供集中管理和调度的能力;边缘网关则是企业/行业数据的接入节点,是网关设备基于云计算技术的演进。显然,边缘计算的3种形态都与云计算有关,都是以开放、标准的云计算技术为基础,实现异构网络共平台部署,快速简单地为第三方边缘应用搭建业务环境。随着5G开启商用,以及物联网和人工智能的快速发展,边缘计算的规模和业务复杂度已经发生显著变化,边缘实时计算、边缘实时分析和边缘智能等新型业务不断涌现,对边缘计算的效率、可靠性和资源利用率有了更高的要求。如何顺应云计算的最新发展趋势,进行边缘基础设施建设成为一个新的课题。

2   边缘计算产业发展加速

2.1  边缘计算产业规模快速增长

垂直行业的数字化转型和人工智能技术的快速发展推动了国内边缘计算市场的需求,芯片厂商、通信设备厂商、运营商、云计算厂商、CDN(Content Delivery Network)厂商和垂直行业服务提供商,尤其是视频服务提供商,纷纷加快对边缘计算的市场布局。市场研究公司IDC预测,2020年将有超过500亿的物联网终端与设备联网,而有50%的物联网网络将面临网络带宽的限制,40%的数据需要在网络边缘进行分析、处理与储存。初步估计,未来边缘计算市场规模将超万亿,成为与云计算平分秋色的新兴市场[3]

随着云计算、物联网、人工智能等技术的成熟,以及5G移动通信网络进入商用,持续带动边缘计算市场需求快速增长。根据赛迪网2019年11月发布的“2018年边缘计算市场数据”报告:2018年全球边缘计算市场规模达到51.36亿美元,增长率达到57.71%,而中国市场规模达到77.37亿元,同比增长53.39%,预计2021年中国边缘计算市场规模将达到325.31亿元[4]。从国内边缘计算市场行业结构来看,2018年安防、交通和制造业分别占据65.22%、24.25%和6.17%,其中安防行业的边缘计算规模达到50.46亿元,增长率为64.04%。

2.2  电信运营商积极进行边缘计算试点

随着5G商用,国内外电信运营商借5G网络部署契机,通过“云计算化”其基础设施来挖掘边缘计算的潜力。美国Verizon、欧洲Vodafone、日本KDDI和韩国SK电信与亚马逊合作,在运营商的5G网络边缘部署AWS计算和存储服务AWS Wavelength。数据从移动终端到达运营商基站后,不需要再经过城域网和骨干网,而是直接到达在城域网聚合站点中运行的Wavelength区域,接收超低延时的AWS云服务,将时延大幅度降低到毫秒级别(10ms以内),帮助开发者更好地掌控边缘计算的机器学习能力,以及自主工业设备、智能汽车和城市、物联网(IoT)和增强/虚拟现实应用。Wavelength允许开发者使用熟悉的AWS服务、API以及现有工具,为多个5G网络提供一致的开发体验,不再需要与多家电信供应商协商空间和设备以及对接不同管理接口[5]。国内的中国电信于2019年4月在深圳对外展示了自主研发的边缘计算MEC平台,该平台可应用于工业互联网、高清视频、车联网等行业;中国移动在2019世界移动通信大会(Mobile World Congress,MWC)上启动“Poineer300”行动,计划发展100个可部署边缘计算设备的试验节点,开放100个边缘计算能力API,引入100个开放实验室生态合作伙伴;中国联通在2019年6月正式揭牌“5Gn + 边缘云创新业务运营中心”,举行了首批商用合作伙伴签约仪式,向全球产业链分享如何通过中国联通MEC边缘云赋能5Gⁿ千行百业。

3   多云混合对边缘计算影响巨大

云计算技术是边缘计算的基础,云计算的发展必然对边缘计算的架构和部署方式产生深刻影响。目前,云计算已经进入到多云混合时代,混合云成为企业IT部署的首选方案,根据2019年IDC全球十大云计算十大预测(预测三):到2024年,全球1000家大公司的90%将通过多云/混合云技术和工具降低锁定一家的风险[6]

多云混合可以结合本地传统数据中心和云服务找到部署应用程序的“最佳执行地点”,提高企业业务的灵活性、效率和性能,避免被任何厂商,尤其是公有云厂商的锁定(Lock-in),充分给予用户选择基础设施架构的自由。目前,几乎所有的公有云巨头都推出了混合云产品,例如谷歌云Anthos、微软的Azure Stack等。2018年10月,IBM以340亿美元收购Red Hat,成为史上最大规模的软件公司收购。业界分析,IBM的收购目的主要是考虑Red Hat的Openshift多云技术、产品和客户,IBM的云计算发展战略是不再与主要的公有云服务商(亚马逊AWS、微软Azure和阿里云等)直接竞争,而是将Red Hat开放式混合云技术的强大功能和灵活性与IBM创新和行业专业知识的规模和深度相结合。2019年11月,AWS也改变了其长期不涉及混合云的策略,推出混合云解决方案AWS Outposts。

边缘云将成为混合云战略方案,对外全面提升面向公有云、私有云和混合云的云网一体化服务能力。以中国联通为例,由于本身业务存在多样性,在业务发展过程中已经采用了多云部署:公有云包括中国联通自营沃云、战略合作伙伴公有云(阿里云、腾讯云)和其他第三方公有云,而私有云包括内部IT云、通信云和边缘云(见图1)。

边缘计算产业现状与发展建议

图1  中国联通多云策略示意图

内部IT云用于承载中国联通内部IT服务和部分对外提供服务的IT业务;通信云专门用于承载通信网元。边缘云平台是自研MEC平台,其架构分为基础设施层、虚拟化层、平台能力层以及应用层。平台能力层部署在MEP(MEC Platform)上以移动边缘服务的形式存在,对外呈现为AF(Application Function),适合部署在边缘DC和接入局旁。MEC平台不仅提供各类基础服务,还提供统一的能力开放架构,是中国联通发展5G 2B/2C高价值业务的核心抓手,目前已经在多省试商用上线。

4   边缘计算部署应用存在的问题和挑战

边缘计算已经得到各行各业的广泛重视,在很多行业已经开始试点应用,但是整体上仍然处于发展的初期阶段,存在很多问题和挑战需要解决。

4.1  边缘计算标准规范尚不完善

国际和国内各种标准化组织都成立了边缘计算工作组进行相关的标准化研究工作,例如ETSI成立了专门的边缘计算工作组,发布了一系列边缘计算的相关协议,国内的中国通信标准化协会CCSA的无线通信技术委员会TC5和工业互联网特设任务组ST8,以及全国信息技术标准化技术委员会云计算标准工作组都对边缘计算进行了标准立项。

由于边缘计算属于融合概念,互联网云计算、通信网络、工业互联网等领域的标准组织均从各自领域对边缘计算进行了说明和规定,这导致标准化工作缺乏统一布局,标准内容上存在一定的冲突和重复。

4.2  边缘计算存在重大的安全挑战

相对于传统运营商网络,边缘计算在组网架构、服务提供方式、运营模式上有较大的变化,这些变化也对边缘计算安全提出了更大的挑战。例如,网络边缘设备的资源有限,原来用于云计算的许多安全解决方案可能不再适用于移动边缘计算,而且对第三方开放网络和业务能力,也涉及到网络、业务和用户数据、用户隐私管理和控制等方面的安全问题。

4.3  边缘基础设施建设有待统筹

以国内为例,目前边缘计算节点的部署成本主要由电信运营商来承担,但是获得的收益尚不足以支撑节点建设成本,而且如果各个运营商各自独立建设,不仅容易造成同一地理位置的边缘节点重复部署,而且应用需要分别在3个运营商的边缘节点分别进行部署。边缘计算是一个复杂的生态系统,其部署应该以应用为向导,不仅需要考虑网络时延要求、带宽需求、数据存储、运营模式、维护管理等因素,还需要考虑网络性能与建设成本的平衡。

4.4  边缘计算生态尚需培育

边缘计算的发展受到技术和市场双驱动,目前相关的产品和服务基本上是以多样化、定制化的形式存在,各个垂直行业都在在边缘计算领域中独自探索。边缘计算生态尚未成熟,业界对MEC的理解不尽相同,存在多个互相博弈的小生态,代表的是不同的利益群体。边缘计算应用的最终目的是促进各行业的数字化转型,所以不仅需要全面构建面向垂直行业个性需求的多元化平台能力,还需要进行广泛的跨界合作。

5   边缘计算产业发展建议

5.1   加强边缘计算标准协同

边缘计算的健康发展首先需要完善标准体系,以标准化的手段引导和促进边缘计算在垂直行业的应用和边缘计算的应用创新,促进上中下游产业链跨平台的高效合作。边缘计算标准化是一个系统工程,需要权威机构进行统一规划,开展边缘计算标准体系的顶层设计,为标准的制定提供指导思路;对已经广泛应用的边缘计算关键技术,及时进行标准化,确保互操作性和连续性;进一步促进边缘计算系统的应用程序接口、服务方式及数据格式采用统一的标准和兼容接口;制定针对特定行业以及应用的边缘计算标准,引导边缘计算在该行业领域的推广和创新应用。

5.2   完善边缘计算网络和信息安全机制

网络与信息安全是边缘计算产业和生态健康发展的前提,有效的安全机制可以避免引入边缘计算应用对运营商基本网络和服务的不良影响,从技术和管理上切实保障边缘计算本身的安全,扫除第三方应用入驻边缘计算平台的顾虑。边缘计算在垂直行业的应用对安全和可靠性提出了更高的要求,需要通过标准化手段对边缘计算系统进行规范,保障其安全性。

5.3   统筹边缘基础设施规划和建设

边缘基础设施构建与创新不是目的,能够灵活高效地承载各种业务才能产生真正的价值。边缘计算节点的部署需要从实际的业务需求出发,统一规划,综合成本因素和实际效果,避免节点的重复建设,例如可以将边缘节点建设纳入城市建设发展规划蓝图,保证资源共享和绿色节能。建议在政策层面关注边缘基础设施的发展进度,通过行业政策指导等方式来引导边缘云基础设施的全局有序规划,逐步探索如何将计算能力下沉到边缘侧,同时避免对单一架构的过度依赖,鼓励采用基于不同处理架构的边缘服务器设备。无论采用何种平台和架构,边缘计算基础设施都应该以开放、标准的云计算平台为基础,实现异构网络共平台部署,快速简单地为第三方应用搭建业务环境。

5.4   构建开放共赢的边缘产业生态

边缘计算不仅仅是网络技术的创新,同时也是商业模式的创新。万物互联的5G时代,除了技术与场景、网络与应用的融合,还有生态的合作,边缘计算从价值链合作到生态圈建设已经成为发展趋势。构建边缘产业生态需要更开放的合作研究和更广泛的行业实践,只有在产业链的共同努力推进下,才会促进边缘应用的更大发展。为了推动边缘计算的规模部署与发展,应该不断完善融合政策体系,为运营商和垂直行业的合作渠道或载体提供便利,打破行业壁垒,鼓励联合实验室的建设,扶持边缘计算在各行各业的应用试点。

6   结束语

5G的到来,进一步驱动高带宽和低时延业务的发展,业务应用部署于网络边缘成为必然要求,这将为边缘计算产业创造重要机遇。多云和混合云正在成为主流的IT基础设施架构,而边缘计算也是混合云战略方案的关键设施。边缘计算的根本目的是服务于各个行业的数字化转型,所以需要加强顶层设计,营造有利的政策环境以促进产业链上中下游各方的高效协作。同时,需要通过制定和完善技术与产业标准,推广成功案例经验,引导和加快边缘计算在垂直行业的落地应用和服务创新。

参考文献

[1] Gartner. 2020年十大战略技术趋势[EB/OL]. (2019-10-21)[2020-01-10]. https://www.forbes.com/sites/peterhigh/2019/10/21/breaking-gartner-announces-top-10-strategic-technology-trends-for-2020/#602a0e1b4074.

[2] ECC&N5A. 边缘计算IT基础设施白皮书1.0[EB/OL]. (2019-11-01) [2019-12-21]. http://www.ecconsortium.org/Lists/show/id/375.html.

[3] IDC. 2020年全球物联网市场将突破3万亿美元[EB/OL]. (2014-12-14)[2020-01-10]. https://digi.tech.qq.com/a/20141214/003453.htm.

[4] 赛迪网. 2018年边缘计算市场数据[EB/OL].(2019-11-13)[2019-12-21]. http://www.ccidnet.com/2019/1113/10498086.shtml.

[5] SDNLAB. 2019大盘点:各家巨头公司的重大技术发布[EB/OL].(2019-12-24)[2020-01-20]. https://www.sdnlab.com/23805.html.

[6] 2020云管和云网大会. 国内首个《多云管理平台白皮书》发布[EB/OL].(2020-01-09)[2020-01-20]. https://baijiahao.baidu.com/s?id=1655236653646923030&wfr=spider&for=pc.

 

Industrial status and development suggestions of Mobile Edge Computing

 

TANG Xiongyan, WANG Youxiang, CHEN Gao, HUANG Rong

(Network Technology Research Institute, China United Network Communications Corporation Limited, Beijing 100048, China)

Abstract: With the commercialization of 5G network,andthe development of IoT and AI, the scale and complexity of edge computing have increased significantly. New services such as edge real-time computing, edge real-time analysis and edge intelligence are emerging, which require higher efficiency, reliability and resource utilization of edge infrastructure.How to adapt to the development trend of cloud computing and build Mobile Edge Computing (MEC) infrastructure has become a new topic. This paperreviews the development status of MEC, including the scale of MEC industry and the pilot work results of international and domestic telecom operators in MEC, and discuss the impact of the multi-cloud and hybrid cloud on MEC. Afterwards, the issues and challenges of MEC are analyzed and some suggestions based on the telecom operators’ practices are proposed.

Key words: Mobile Edge Computing; cloud computing; hybrid cloud; edge infrastructure

作者简介

 

唐雄燕:中国联合网络通信有限公司网络技术研究院首席科学家,教授级高级工程师,博士,北京邮电大学兼职教授、博士生导师,主要研究领域为宽带通信、光纤传输、新一代网络等

王友祥:中国联合网络通信有限公司网络技术研究院未来网络研究部副主任,高级工程师,博士,主要负责未来网络关键技术研究及产业推进工作

陈杲:中国联合网络通信有限公司网络技术研究院高级工程师,博士,主要从事边缘计算方面的研究工作

黄蓉:中国联合网络通信有限公司网络技术研究院高级工程师,博士,主要从事无线移动通信相关技术研究及标准化工作

论文引用格式:

唐雄燕,王友祥,陈杲,等. 边缘计算产业现状与发展建议[J]. 信息通信技术与政策, 2020(2):1-5.

本文刊于《信息通信技术与政策》2020年第2期

边缘计算产业现状与发展建议

《信息通信技术与政策》是工业和信息化部主管、中国信息通信研究院主办的专业学术期刊。本刊定位于“信息通信技术前沿的风向标,信息社会政策探究的思想库”,聚焦信息通信领域技术趋势、公共政策、 国家/产业/企业战略,发布前沿研究成果、焦点问题分析、热点政策解读等,推动5G、工业互联网、数字经济、人工智能、区块链、大数据、云计算等技术产业的创新与发展,引导国家技术战略选择与产业政策制定,搭建产、学、研、用的高端学术交流平台。

原文始发于微信公众号(信息通信技术与政策):边缘计算产业现状与发展建议

 

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