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邊緣計算淺析 | 新基建來了!5G邊緣計算如何展現勃勃生機?

最近“新基建”是個熱詞,那麼新基建到底是什麼?與之緊密相關的5G何去何從?這給邊緣計算帶來了什麼機遇?邊緣計算的生态産業鍊條是怎樣的?它的典型特征和經濟效益是什麼?本文将為大家帶來分享。

新基建是什麼?

近日,國家發改委官方首次明确了“新基建”的範圍,包括資訊基礎設施、融合基礎設施、創新基礎設施三個方面。

其中資訊基礎設施主要是指基于新一代資訊技術演化生成的基礎設施,比如,以5G、物聯網、工業網際網路、衛星網際網路為代表的通信網絡基礎設施,以人工智能、雲計算、區塊鍊等為代表的新技術基礎設施,以資料中心、智能計算中心為代表的算力基礎設施等;融合基礎設施主要是指深度應用網際網路、大資料、人工智能等技術,支撐傳統基礎設施轉型更新,進而形成的融合基礎設施,比如,智能交通基礎設施、智慧能源基礎設施等;創新基礎設施主要是指支撐科學研究、技術開發、産品研制的具有公益屬性的基礎設施,比如,重大科技基礎設施、科教基礎設施、産業技術創新基礎設施等内容。

可以看出,“新基建”是以5G、雲計算、物聯網、人工智能等新一代資訊技術為依托,基于新型基礎設施的投入建設,推動面向數字經濟的全面轉型,進而為社會民生、工業和科技等方方面面注入全新活力。

5G應用離不開邊緣計算

作為“新基建”通信網絡基礎設施的重要組成部分,5G的商業化必然會被加速落地。借助于高效的5G網絡,萬物智聯的無縫連接配接基礎才得以保障。

5G包含三大核心應用場景,eMBB增強移動寬帶、URLLC超高可靠超低延遲時間通信和mMTC海量大連接配接物聯網。它們帶來的不止是暢快的連接配接體驗,還有洶湧巨大的應用連接配接量和資料量,這對現有網絡架構的時延、帶寬、安全等方面都帶來了巨大的挑戰。

邊緣計算淺析 | 新基建來了!5G邊緣計算如何展現勃勃生機?

當資料量會越來越大,假設這些資料都在終端形成、積累,傳送到雲端,進行資料處理,再傳回到終端指導業務。這一系列動作将對網絡帶寬産生每秒數百Gbps的超高需求,不僅會存在延遲,還需要面臨弱網卡頓、連接配接成功率低等諸多問題,終端體驗無法保障。同時,大帶寬對回傳網絡、業務中心造成巨大傳輸壓力,也會面臨着巨額的帶寬成本。這意味着集中式的資料存儲和處理模式将面臨難解的瓶頸和壓力。

為了滿足海量資料的超低延時的業務場景需求,5G 通信網絡中會出現大量部署在網絡邊緣側的小規模資料中心,來應對終端請求的本地化處理,邊緣計算的價值愈發凸顯出來,隻有依靠“雲+邊+端”三體協同的處理模式才能夠更好應對。是以,邊緣計算是加速5G落地的核心技術,也是展現5G網絡核心價值的技術助力,為建構萬物智聯世界提供了算力基礎。

邊緣計算可以通過高帶寬業務的本地分流,減少海量資料傳輸對核心網絡的占用與源站的壓力,提升通信服務商網絡的使用率和業務源站可靠性。同時,通過計算能力的下沉,可以将資料的處理與分析在網路邊緣終結,避免時延損耗,更有效地支撐時延敏感型業務。

業界對邊緣計算的了解有這幾種

目前業界對邊緣計算(Edge Computing)有多種了解和定義。

ISO/IEC JTC1/SC38将邊緣計算定義為“一種将主要處理和資料存儲置于網絡邊緣節點的分布式計算形式”。邊緣計算産業聯盟對邊緣計算的定義是“在靠近物或資料源頭的網絡邊緣側,融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平台,就近提供邊緣智能服務,滿足行業數字化在靈活連接配接、實時業務、資料優化、應用智能、安全與隐私保護等方面的關鍵需求”。

國際标準組織ETSI給出的定義是“在移動網絡邊緣提供IT服務環境和計算能力,強調靠近移動使用者,以減少網絡操作和服務傳遞的時延,提高使用者體驗”。

随着5G技術逐漸成熟和落地應用,MEC(Multi-Access Edge Computing,也被稱為Mobile Edge Computing)作為5G的關鍵技術成為行業上下遊生态合作夥伴們共同關注的熱點,其旨在網絡邊緣為應用開放者和内容服務商提供所需的雲端計算功能和IT服務環境。

邊緣計算淺析 | 新基建來了!5G邊緣計算如何展現勃勃生機?

邊緣計算的核心特征是什麼?

邊緣計算能夠在更靠近終端的網絡邊緣側提供服務,它具有諸多特征:

首先,它具有低延遲時間、高速的資料處理和分析能力,可以在更接近資料源頭處進行資料處理,而非外部資料中心或雲端進行,可有效降低延遲時間。

其次,它具有更低的成本,通過邊緣計算,企業在本地裝置的資料管了解決方案開銷比在雲端和資料中心網絡上的開銷會顯著降低。

第三,它可以幫助降低網絡流量的壓力,利用邊緣計算隻需将少量有效資訊上傳到雲端,是以不會占用過多的網絡帶寬。

最後,它可以滿足資料本地存儲和安全處理要求,由于邊緣計算的資料收集和計算都在本地進行,敏感資訊可不經過網絡傳輸至中心雲端,能夠有效避免傳輸過程中的資料洩漏、安全攻擊等。

綜上,邊緣計算是基于雲計算核心技術,構築在邊緣基礎設施之上的新型計算形式,在邊緣位置提供計算、網絡、存儲、安全等彈性能力。邊緣計算作業系統建構在各類邊緣基礎設施資源之上,利用資源虛拟化技術進行資源抽象形成虛拟資源,并對各類邊緣實體和虛拟資源進行統一管理和基礎安全防護。

邊緣計算有哪些經濟效益?

近幾年,得益于技術的飛速發展,邊緣計算産業受到了行業與資本的高度關注,走上風口。其平台的研發、建設和推廣應用,可以為交通、醫療、文娛、工業網際網路等産業帶來可觀的經濟效益,但是自建節點依然會面臨很多挑戰,比如資産重、成本高、彈性能力差、運維難度大、對安全與可靠性的考驗等等,是以選擇具備完整技術體系的雲廠商來快速實作邊緣計算能力,與公共雲一起完整支撐“中心+邊緣”的業務架構需求,避免自建過程中的問題,已經成為絕大多數企業的選擇。這種模式的經濟效益主要包括:

第一, 靈活部署:各種覆寫場景的一站式邊緣計算服務和靈活傳遞。具備開放的運作環境,可靈活部署各類雲服務和應用、線上遠端管理、運作名額可視化監測等。并且十分友善地完成與中心雲系統對接,按業務需求靈活部署各類應用。同時支援多種處理器架構,采用邊緣計算服務後,可以獲得“一分鐘靈活傳遞”的能力。

第二, 降低成本:按需購買,按量付費,實作業務的彈性伸縮需求,節省了自建所需的供應鍊管理、建設及資金投入成本。引入邊緣計算後,大量的處理響應在本地發生,終端到雲的通路頻次将減少80%以上,計算、存儲、網絡等成本可以節省30%以上。

第三,安全穩定:利用雲計算核心技術積累建構安全穩定的邊緣計算核心系統。具備與傳統雲服務一體化的高安全能力,包括DDoS清洗和黑洞防護能力、多租戶隔離、異常流量自動檢測和清洗、中心-邊緣安全管控通道等。支援多作業系統同時隔離運作,内置資訊安全防護功能。

第四,降低延遲時間:空間距離的縮短帶來的好處不隻是縮短了傳輸時延,還減少了複雜網絡中各種路由轉發和網絡裝置處理的時延。由于網絡鍊路争搶的幾率大大減小,能夠明顯降低整體時延,支援毫秒級别響應周期的實時應用場景。

邊緣計算的典型行業應用暢想

目前,邊緣計算的應用場景從覆寫上可以分為全網覆寫類和本地覆寫類兩大類。

全網覆寫類應用的核心要求是從邊緣節點在地區和營運商網絡兩個層面上的覆寫度,來保證就近計算,比如CDN内容分發、互動直播等業務,或者基于足夠多的節點進行網絡鍊路優化,比如SDN/SD-WAN、線上教育互動課堂、實時音視訊通信等。

本地覆寫類應用的核心要求是邊緣節點的本地化,即邊緣節點的接入距離要足夠近(目标<30公裡),時延足夠低(目标<5ms),來支援本地化服務的上雲需求,例如工業、醫療、新零售等行業的視訊資料上雲,連鎖門店等線下行業的IT基礎設施上雲等。這類應用通常具有大帶寬需求,最能展現邊緣計算時延和成本優化等核心優勢。

随着人工智能和大資料的發展,各行各業都在利用科技智能化和大資料分析等前沿科技手段,提升行業應用的科技效率,減低産業數字化系統的運維成本。例如在數字機床和工控領域等行業,可以把AI能力和數字分析能力部署在工業園區内,以實作在邊緣局域範圍内完成實時的工控智能。在機場、車站等人流密集區域,通過把物體識别和視訊上雲能力部署在邊緣側,實作在邊緣側實時處理分析具有特征值的人和物,滿足實時的業務需求。

阿裡雲在邊緣計算領域的投入

雲服務商擁有充足的雲資源和豐富的應用場景,邊緣計算則是對雲計算的延伸和補充。阿裡雲的邊緣節點服務(ENS)基于IDC、營運商邊緣節點和網絡建構,提供“融合、開放、關聯、彈性”的一站式分布式方案,幫助使用者業務下沉至營運商側邊緣,有效降低計算時延和成本。同時,阿裡雲Link IoT Edge平台可部署在不同量級的智能裝置和端側計算節點中,通過定義物模型連接配接不同協定、不同資料格式的裝置,提供安全可靠、低延時、低成本、易擴充的本地計算服務。阿裡雲邊緣計算方案覆寫從雲中心到物聯網終端的異構基礎設施,構築“雲邊端”一體的邊緣計算生态服務體系。

邊緣計算能夠最大程度上與傳統雲計算在架構、接口、管理等關鍵能力上實作統一,并整合邊緣裝置成為雲的一部分。邊緣計算與雲計算的關系,就好比人類的“大腦”與“遍布全身的神經系統”之前的關系,相輔相成,缺一不可。未來為了讓我們的“實體世界”更加智能,需要将我們的邊緣神經系統從“雲”這個大腦開始,層層前移,一觸到底,直達“實體世界”的每一個角落。邊緣計算就是要通過層層前移,深入到每一個計算場景。

最近,阿裡雲宣布未來3年再投2000億的消息刷爆了朋友圈。用來搞新技術、新基建,具體包括雲作業系統、伺服器、晶片、網絡等重大核心技術研發攻堅和面向未來的資料中心建設。

而着眼當下,一場計算體系架構的巨大革命也即将到來。據Gartner預測,2021年将有40%的大型企業在項目中納入邊緣計算原則。而到2022年,邊緣計算将成為所有數字業務的必要需求。聚集了營運商、裝置廠商和雲服務的邊緣計算領域,正在從起步階段向應用落地的裡程碑上加速狂奔,迅速發展。相信在不久之後,邊緣計算将為社會帶來更多驚喜。

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