IDC边缘云:随着制造业数字化转型的不断深入,边缘计算技术因其低延迟、高带宽和本地化处理等特性,正与制造业深度融合,成为打造智能化生产环境的关键技术之一。
IDC边缘云
按照中国电子技术标准化研究院和阿里云计算有限公司联合发布的《边缘云计算技术及标准化白皮书》里给出的边缘云计算定义为:边缘云计算,简称边缘云,是基于云计算技术的核心和边缘计算的能力,构筑在边缘基础设施之上的云计算平台。 形成边缘位置的计算、网络、存储、安全等能力全面的弹性云平台,并与中心云和物联网终端形成“云边端三体协同” 的端到端的技术架构,通过将网络转发、存储、计算,智能化数据分析等工作放在边缘处理,降低响应时延、减轻云端压力、降低带宽成本,并提供全网调度、算力分发等云服务。 边缘云计算的基础设施包括但不限于:分布式 IDC,运营商通信网络边缘基础设施,边缘侧客户节点(如边缘网关,家庭网关等)等边缘设备及其对应的网络环境。 边缘云计算本质上是基于云计算技术,为“万物互联”的终端提供低时延、自组织、可定义、可调度、高安全、标准开放的分布式云服务。 边缘云可以最大程度上与中心云采用统一架构、统一接口、统一管理,这样能够最大程度地降低用户开发和运维成本,真正实现将云计算的范畴拓展至距离数据源产生更近的地方,弥补传统架构的云计算在某些应用场景中的不足之处。 以我们的HC-EdgeStack® 边缘计算平台为例,基于轻量级容器编排框架云边端协同技术,打造“云 + 边缘 + 端”的云边端协同架构,将容器云计算能力下沉至边缘节点,从基础设施层、系统组件层、容器化应用层全方位监控计算资源,提供节点分组分区域细粒度访问控制,立体资源管理能力,边缘节点区域自治能力,边缘节点故障隔离能力。 功能包括边缘节点管理、边缘应用生命周期管理、边缘安全、边缘自治等等。
边缘计算和云计算可以相互结合,以实现更高效、更灵活和更可靠的计算和数据管理。以下是一些边缘计算和云计算结合的例子:
作者:黄还青;华为高级产业发展经理,ECC需求与总体组副主席。 首先我们认为边缘计算的兴起应该是在过去三四年,之所以兴起大背景是因为实体经济的数字化转型。 这波实体经济数字化以万物感知、万物互联、万物智能为特征,这三方面的特征仅仅依靠云计算是没办法特别好的解决,比如实时性、带宽、安全、隐私等等一些问题,在这样背景下,边缘计算逐渐兴起。 我们分享几个行业对于边缘计算的需求特征和大背景下浮现出来关于边缘计算的机会。 先看一下工业,1.工业4.0以及智能制造大背景下,推动了工业界原来传统的架构重构:云+边缘+设备三层扁平互联架构。 在这个过程中,边缘计算为什么有价值?边缘计算核心是解决了传统五层架构里面网络孤岛、数据孤岛与业务孤岛的问题,同时更好的支撑柔性制造,并且带来从技术到商业各个方面价值创新的能力。 -UA oveRTSN向下渗透,边缘计算碎片化的问题在工业界尤其明显。 比如工业界目前一个比较好的解决方案,能解决边缘计算碎片化的方案。 OPC-UA over TSN 原来更多是在PLC之间及以上的层次。 去年11月份在 OPC基金会下面成立FLC工作组,工作组目的是 PLC以下的层次如何利用OPC UA over TSN 技术需求,研究明白,协议规范,定义清楚。 其实,工业界大背景下,施耐德这样的巨头已经围绕大的趋势,展开一些 探索 ,我们看到施耐德已经明确了要基于 云+边缘控制+产品 三个层次去重构原有的架构,特意强调边缘控制层的智能化是非常核心的点,提到了边缘计算的主要形态,包括本地设备和边缘云;同时和华为开展持续深入的合作。 智慧城市,从08年IBM提出了智慧地球概念后,智慧城市的建设在全球成为了个热点;17年中国发布了数字中国战略,引爆了新一轮智慧城市的建设,边缘侧拥有最全的诉求,所以新一轮智慧城市的建设需要边缘智能、边缘协同、边缘能力的支撑;同时,5G的发展会极大推动城市的万物互联,这也将极大促进边缘计算产业发展。 例如河长巡河场景下,利用边缘计算实时采集河湖动态信息,通过AI辅助进行监测数据处理,污染预警溯源;智慧路灯场景下,借助边缘计算实时监控路灯运行状态,辅助路灯开、关、亮度管理,本地化运营团队进行针对性维护,精准高效;雪亮工程场景下,边缘计算不仅能够进行边缘预处理,剔除“废品”信息,减少上传的视频数据,还能够使边缘设备更加“聪明”。 全球主流运营商看重边缘计算产业机会点,都在拓耕边缘计算领域,从管道经营到算力经营,完善2C业务体验,强化2B市场能力。 中国联通致力于构建一个开放的,开源的Edge-Cloud服务PaaS平台,以灵活分配计算,存储,网络和加速器资源,旨在加速边缘服务的孵化和推广。 1、发布CUBE-Edge2.0白皮书; 2、中国联通将大力发展边缘DC,启动全国范围内15个省市的规模试点; 3、主导的《IoT requirements for Edge computing》国际标准项目立项中国移动将边缘计算上升为公司战略与5G并列。 中移动将边缘计算上升为公司战略与5G并列,推动中国移动未来从管道经营(流量变现)扩展到算力经营(服务变现)” 1、成立中国移动边缘计算开放实验室; 2、发布中国移动边缘计算技术白皮书; 3、宣布Pioneer300计划。 美国电信公司AT&T将边缘计算定位其5G战略三大支柱之一,AT&T已经为移动和固定无线应用接入边缘计算,可以使用LTE或5G连接进行部署。 主导发起了Akraino开源,通过开源加快边缘计算生态建设和商用部署。 全球移动通信系统协会,简称GSMA,全球移动通信系统协会(GSMA)成立于1987年,是全球移动通信领域的行业组织,目前其成员已包括220个国家的近800家移动运营商以及230多家更为广泛的移动生态系统中的企业,其中包括手机制造商、软件公司、设备供应商、互联网公司以及金融服务、医疗、媒体、交通和公共事业等领域的企业。 GSMA认为边缘计算是运营商未来重要发展方向: 1、Edge Cloud如何帮助运营商Cloud VR/AR等新型业务降低部署成本,加快部署速度; 2、边缘计算如何推动当前智慧城市,智能制造中图像处理能力, GSMA动态: 1、GSMA在MWC2019发布了边缘计算白皮书:Distributed Edge Cloud: Definitions, Dynamics AndDrivers, 2、GSMA计划通过推动边缘计算典型PoC来加速边缘计算在运营商的应用。 GSMA定义的2大边缘计算形态 运营商边缘计算核心技术: 1、多形态I硬件(边缘云,一体机形态,异构数据处理云化网关等); 2、轻量级云原生PaaS(微服务,Serveless等); 3、安全(物理安全,平台安全,应用安全等)。 边缘计算技术方向往那些方向走? 边缘计算需要与云计算协同,才能最大化增强实现彼此的应用价值,这个得到产业界的广泛认同,但是边云协同的价值和内涵到底是什么,涉及到那些方面的协同?这些问题在产业界一直缺乏共识。 去年,ECC产业联盟试图从主要场景出发,初步梳理了边云协同的全视图,我们认为边云协同大体上会涉及三层六类协同,也就是从IaaS 到 PaaS 到SaaS三个层次,边缘侧三个层次和云侧三个层次一定有相互协同工作,落实到具体场景中,不见得所有业务场景都会包括,我们这个六类应该是目前阶段理解边云协同的全视图。 边缘计算正从1.0走向2.0,如果说1.0更偏向概念定义,主要目的是推动产业共识;2.0则更加关心技术和能力构建,从而促进边缘计算的实践落地。 边缘计算2.0核心观点包括落地形态,我们认为主要是边缘云和云化网关两种形态,当然细分来说还有很多。 边缘云主要提供近现场的综合计算能力,支撑智慧园区、平安城市、智能制造等场景,将中心云的能力拉近到边缘,是下一步云计算创新突破的增长点。 云化网关是企业/行业数据的汇聚节点,是网关设备基于云计算技术的演进,主要通过多样连接、实时处理、云化管理和人工智能等关键能力,边云协同使能行业数字化。 软件平台,一定是引入云架构、云技术,实现端到端实时、协同式智能、可信赖、可动态重置的能力。 硬件平台:以异构计算为主,需要考虑ARM+X86+GPU+NPU+FPGA异构计算能力的支持。 核心特征:边云协同和边缘智能。 从趋势看,边缘计算发展分为三阶段。 第一阶段,这个阶段时期大致是2015年-2017年,概念孵化,产业共识 产业共识:边缘计算及其价值成为产业共识 概念泛化:雾计算、边缘计算、节点计算、移动边缘计算、开放边缘计算 边界不清:OT认为20年前的工业现场PLC即是、海康威视认为智能摄像头即是、思科认为云之下终端之上。 第二阶段,当前就是在第二阶段,2018年到2020年,主要是进一步聚焦及落地 探索 价值落地场景:从泛化概念,逐步聚焦到云边缘、物联网边缘价值场景。 业务本质:云计算在数据中心之外汇聚节点的延伸和演进。 “边云协同、边缘智能”为核心能力。 第三阶段是2020年以后,开始规模发展 带来更丰富的应用场景:增值业务(如预测性维护)到控制系统(如vPLC) 以及更广泛的行业覆盖:从制造/运营商/能源到泛工业(如交通、企业、智慧家居等) 边缘计算已经形成产业共识,正从泛化概念走向进一步聚焦及落地 探索 ,未来3~5年是产业发展关键期。
边缘计算行业主要上市公司:目前国内边缘计算行业的上市公司主要有阿里巴巴(BABA),中国移动(),腾讯(TCTZF),中国电信(),网络(BIDU),中国联通(),华为(HUAW),中国广电(SH)等。
本文核心数据:国内数据规模、边缘计算市场规模、国内移动互联网流量规模、新型信息技术场景、边缘数据中心发展瓶颈
1、国内数据量呈指数级增长
数据量及计算量呈指数爆发,带动边缘数据中心规模不断扩张。预计2030年中国数据原生产业规模将占整个经济总量的15%,数据的总体规模超过4YB,占全球数据总量的30%。依靠企业传统数据存储及处理设备已完全不足以支撑日益庞大的数据生产、价值挖掘需求,而且企业对数据处理的时效性、安全性要求也越来越高,构建边缘数据中心成为数据爆发的必然要求。
2、边缘计算业务爆发式增长
边缘计算业务的爆发式增长,直接推动了作为边缘云服务物理基础设施的IDC需求持续增加。2018年我国边缘计算市场规模达77 亿元,同比增长55.2%,前瞻初步预计2021年市场规模达296亿元,同比上年增长64.4%。由于边缘计算服务按需共享的软硬件资源和信息主要存储在边缘数据中心,边缘计算市场规模增加势必提升边缘数据中心需求。
3、移动终端设备和网络流量持续激增
移动终端设备和互联网流量持续高速增长及产业互联网应用逐渐深入落地,推动边缘数据中心流量保持高速增长。消费互联网方面,随着短视频、直播、游戏等应用的爆发,移动互联网流量呈现指数级增长。2019年移动互联网流量接入达1220亿GB,同比增长71.6%,移动互联网DOU达7.8 GB/月/户,为2018年的1.69倍。
产业互联网方面,越来越多企业将数据存储由本地设备迁至边缘云服务器,海量数据在边缘复制、存储、传输及分析应用,企业上云及大数据推动企业数据流量呈爆发式增长。并且随着5G全面铺开商用,数据流量将持续爆发,加快驱动边缘数据中心的发展。
4、新兴信息技术场景迅速涌现
边缘数据中心是为支撑更低延迟的5G新业务开展而生。由于5G所支持的终端密度非常大,其带来的数据量也会非常惊人。通过边缘数据中心,把云数据中心的IT资源迁移到靠近用户侧,将更加靠近此类数据,方便数据的处理。
同时5G、车联网、CDN、AR/VR等新兴技术的逐步落地,加速了新兴技术在各传统领域中的推广应用,促使新业务形态产生,有效地推动了边缘数据中心的产业发展。例如,在交通领域中与5G、物联网技术融合发展,促进智能驾驶汽车业务规模化发展;在医疗领域中与5G、AR/VR技术融合发展,促使远程医疗(包括远程手术、远程监护等)业务规模化发展。
边缘数据中心产业蓬勃发展的同时也存在部分问题。边缘数据中心规模虽小,但数量多,总量巨大而且物理位置极其分散,这势必将对我国数据中心行业造成巨大影响。我国基础运营商、IDC服务商、设备厂商等纷纷开始布局,但在其技术研究及推广应用过程中面临诸多问题。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国5G产业发展前景预测与产业链投资机会分析报告》。
IDC全称为Internet target=_blank>
全球IDC行业建设现状:向着大型化、集约化发展
2010年以来全球数据中心平稳增长,从2017年开始,伴随着大型化、集约化的发展,全球数据中心数量开始缩减。据Gartner统计,截至2020年数据中心共计42.2万个,初步核算2021年全球数据中心数量进一步下降,在41万个左右。
以超大规模运营商的大型数据中心数量角度来看,随着行业集中度的逐步提升,全球超大型数据中心数量总体增长。据Synergy Research Group的最新数据,截至2021年超大规模提供商运营的大型数据中心总数增加到700个左右,较2020年同比增长17.25%。根据Synergy Research Group最新预测,凭借目前已知的314个未来新超大规模数据中心的规划,运营数据中心的安装基数将在三年内突破1000个大关,并在此后继续快速增长。
注:2021年数据截止2021Q3。
全球IDC行业市场规模体量:数据量的爆发增长带动市场规模发展
随着物联网、电子政务、智慧城市等领域的发展以及云计算的发展也将进一步推动IDC领域的发展。依据IDC发布的《数据时代2025》报告,随着5G、物联网的发展,2010-2021年数据呈现爆发式增长状态,2020年全球数据量为60ZB,初步统计2021年达到70ZB;预计2025年全球数据量将达到175ZB。
数据量的爆发式增长使得市场对IDC行业愈发青睐,据中国信通院的数据显示,2017-2021年间,全球IDC市场规模均保持正增长,且年均增速在10%左右。2021年全球IDC行业市场规模为679.3亿美元,同比增长9.9%。
全球IDC行业市场前景预测:即将迎来其新一轮的发展机遇
可以预见,在未来几年,IDC产业将迎来其新一轮的发展机遇。此外,随着网络系统日趋复杂,伴随网络的带宽逐步提高,用于网络维护的成本投资逐步增加,网络管理难度也在日益加大,在这种情况下,以资源外包的网络服务方式逐渐受到企业重视,并取得长足的发展。另外,各国政府加大了对电信宽带的投资力度,促进电信和互联网的融合。根据中国信通院预测,2022年全球ID行业市场收入将达746.5亿美元,增速总体保持平稳,2022-2027年年复合增长率在10%左右,到2027年行业规模将超过1200亿美元。
—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国IDC(互联网数据中心)市场前瞻与投资战略规划分析报告》
大数据通过与人工智能云计算物联网边缘计算等新兴技术渗透融合在智能制造、绿色低碳、共享经济等领域。 根据查询相关公开信息显示,融合在以上领域培育形成了新的增长点,成为创新发展的重要驱动力。
中国边缘公有云市场的繁荣景象中,阿里云独领风骚,持续稳居领先地位。 根据IDC最新发布的数据,2023年上半年,阿里云的边缘云服务市场份额达到了惊人的17%,展现出强劲的增长势头。 这个市场规模已膨胀至243亿元人民币,预示着边缘云技术正在全球范围内快速拓展,预计到2027年,全球G2000大型企业中,85%将依赖边缘云服务来提升效率与响应速度。 边缘云技术,如分布式边缘分发平台和全站加速DCDN,如同催化剂,推动着边缘计算的繁荣。 阿里云凭借深厚的技术积累和丰富的商业实践,不仅在技术层面引领潮流,更在实际应用中推动了各行各业的边缘智能转型。 据预测,到2025年,高达75%的数据处理将在边缘完成,这标志着边缘算力的重要性日益凸显,成为推动数字时代变革的关键力量。 在这一过程中,中心算力与终端算力的动态平衡,以及新数智空间在边缘的崛起,共同塑造了协同升级的新型格局。 边缘云与中心云、本地终端的无缝协作,使得工作负载得以高效分布,赋予终端更高的智能计算能力。 例如,阿里云的DCDN边缘计算技术,正是通过这样的协同创新,实现了用户体验的显著提升。 实现云、边、端的深度协同,不仅需要广泛的算力、存储和运维能力,更要求弹性与灵活性。 阿里云凭借其弹性云平台,成功应对低时延需求、成本控制、数据安全以及极致的用户体验挑战。 作为市场领军者,阿里云已将这一先进技术广泛应用于传媒、零售、汽车、金融、游戏等多行业,显著提升了行业的协同水平,挖掘出边缘计算的无限潜力。 展望未来,阿里云将继续携手行业伙伴,共同推动边缘云生态的繁荣与发展。 创新合作将成为驱动这一生态演进的强大引擎,我们期待着在更多场景中,阿里云的边缘云服务将如何进一步激发新的价值,为用户和企业创造前所未有的机遇与可能。
随着虚拟人等应用不断发展成熟,对于计算的容量和实时性的要求不断提高。在这种趋势下,我们认为,边缘云计算有望成为元宇宙的重要支撑。作为云计算的延伸,边缘云计算被视为新一轮 科技 革命中必不可少的驱动因素。我们认为,元宇宙对网络传输提出了更大带宽、更低时延、更广覆盖的要求,需要借助边缘计算技术,以保障所有用户获得同样流畅的体验。
1.全球数据增长迅速,集中式云计算已无法全面应对,边缘刚需场景涌现,目前中国物联网连接量将从2019年的55亿个增长至2023年的148亿个,年复合增长率达到28.1%。物联网感知数据量激增,数据类型愈发复杂多样,IDC预测到2025年中国每年产生的数据量将增长48.6ZB。
2.芯片:FPGA同时满足边缘侧对性能、能耗及延迟的要求与集中式云计算不同,边缘云计算所处的物理环境复杂多样,很多时候空间、温度、电源系统都不是最佳的状态。但同时,边缘侧又要求极高的实时性和计算性能,传统CPU架构难以胜任边缘云的需求。英特尔、赛灵思等国际芯片巨头持续加码FPGA芯片,并推出支持CPU+FPGA异构计算的硬件平台,底层芯片产业的繁荣将支撑边缘云计算在各领域的应用,并不断迸发出新的活力。
3.5G技术的升级加码,Wi-Fi在室内场景形成互补,工信部数据显示,截至2020年中国已开通5G基站超71.8万个,实现地级以上城市及重点县市的覆盖。预计边缘云计算也会随着5G行业应用的普及分阶段落地。此外,Wi-Fi技术也在向着更高的吞吐量、更大的覆盖面积和更低的时延发展,Wi-Fi在室内场景中的优势使其成为5G的重要补充,两者将共同助力边缘云应用。
4.云计算:企业上云常态化,云原生下沉实现云边端一体化,近年来云原生的热度持续高涨,包括容器、微服务、DevOps等在内的云原生技术和理念强调松耦合的架构和简单便捷的扩展能力,旨在通过统一标准实现不同基础设施上一致的云计算体验。相比于虚拟主机,云原生更适合边缘云计算的场景,可以为云边端提供一体化的应用分发与协同管理,解决边缘侧大规模应用交付、运维、管控的问题。
5.“新基建”加码,工业互联网等标杆应用引领产业融合,“新基建”是十四五规划的重点方向,通过优化算力资源结构,将高频调用、低时延业务需求分配至边缘数据中心,推动5G承载网络的边缘组网建设,为将算力和网络下沉到边缘创造条件。同时,工业互联网、车联网、远程医疗等产业政策明确提及边缘计算,推动关键技术研究、标准体系建设及软硬件产品研发,促进边缘云在典型产业的融合应用。
应用场景
1.视频加速及 AR/VR 渲染
基于移动边缘计算的智能视频加速可以改善移动内容分发效率低下的情况:于无线接入网移动边缘计算服务器部署无线分析应用(Radio Analyticsapplication),为视频服务器提供无线下行接口的实时吞吐量指标,以助力视频服务器做出更为科学的 TCP(传输控制协议)拥塞控制决策,并确保应用层编码能与无线下行链路的预估容量相匹配。另外,由于 AR/VR 信息(用户位置及摄像头视角)是高度本地化的,对这些信息的实时处理最好是在本地(移动边缘计算服务器)进行而不是在云端集中进行,以最大程度地减小 AR 延迟/时延、提高数据处理的精度。
2.车联网(智能交通)
将移动边缘计算技术应用于车联网之后,可以把车联网云下沉至高度分布式部署的移动通信基站。移动边缘计算应用直接从车载应用(APP)及道路传感器实时接收本地化的数据,然后进行分析,并将结论(危害报警信息)以极低延迟传送给临近区域内的其他联网车辆,整个过程可在毫秒级别时间内完成,使驾驶员可以及时做出决策。
3.工业互联网
边缘计算一直与工业控制系统有密切的关系,具备工业互联网接口的工业控制系统本质上就是一种边缘计算设备,解决工业控制高实时性要求与互联网服务质量的不确定性的矛盾。在基础设施层,通过工业无线和有线网络将现场设备以扁平互联的方式联接到工业数据平台中;在数据平台中,根据产线的工艺和工序模型,通过服务组合对现场设备进行动态管理和组合,并与 MES等系统对接。工业 CPS系统能够支撑生产计划灵活适应产线资源的变化,旧的制造设备快速替换与新设备上线。
(物联网)网关服务
采取边缘计算技术,边缘计算汇聚节点将被部署于接近物联网终端设备的位置,提供传感数据分析及低延迟响应。其中边缘计算服务器的计算能力和存储能力可为以下5个方面提供服务:业务的汇聚及分发;设备消息的分析;基于上述分析结果的决策逻辑;数据库登录;对于终端设备的远程控制和接入控制。
市场规模
预计2025年规模将超500亿元,年复合增长率达43.3%,信通院2020年5月调研数据显示,中国企业中仅有不足5%使用了边缘计算,但计划使用的比例高达44.2%。可以见得,虽然边缘云计算尚处在发展的萌芽期,但未来成长空间非常广阔。根据艾瑞咨询测算,2020年中国边缘云计算市场规模为91亿元,其中区域、现场、IoT三类边缘云市场规模分别达到37亿元、38亿元及16亿元。预计到2025年整体边缘云规模将以44.0%的年复合增长率增长至550亿元,其中区域边缘云将凭借互动直播、vCDN、车联网等率先成熟的场景实现增速领跑。2030年,中国边缘云计算市场规模预计达到接近2500亿元,2025年至2030年的年复合增长率相比前五年有所下降,现场边缘云中工业互联网、智慧园区、智慧物流等场景将在这一期间快速走向成熟。
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中兴通讯面向运营商提供全场景MEC解决方案,打破传统封闭的电信网络架构,将移动接入网与互联网深度融合,在网络边缘满足客户的个性化需求。中兴通讯Common Edge边缘计算解决方案包括MEP能力开放平台、轻量化边缘云及面向边缘的全系列服务器和边缘加速硬件,提供通用硬件、专用集成硬件等多种硬件选择,深度融合OpenStack与Kubernetes,为上层MEC应用提供统一的边缘云管理系统,方便运营商因地制宜部署MEC。
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初灵信息
公司在 5G、AI 技术高速发展的背景下,持续构建以固移智能连接(5G+Fixed)+数据处理(DPI)+AI 为代表的三大边缘计算核心能力。公司多年深耕企业(行业)智能连接网络、垂直行业边缘应用型 DPI(安全、物联网类)、视频及其他行业(企业)的智能应用等技术,初步构成“云边端”协同的边缘计算生态。在市场端,公司除聚焦传统运营商市场外,积极拓展政企行业和大中企业市场,中标多个项目。公司三季度显示,公司与中国联通就边缘计算展开合作,开展了CUNOS在5G环境下的承载能力测试。
引用内容
1. 研报《中国边缘云计算行业展望报告》
2. 研报《边缘计算:算力网络重要环节,产业方兴未艾》
风险提示
1.底层相关技术发展缓慢,边缘计算需求不及预期。
2.5G 进度不达预期。
探索IDC世界:基础术语与服务解析
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