中國邊緣云計算行業(yè)展望研究報告

中國邊緣云計算行業(yè)展望研究匯報關(guān)鍵摘要：概念界定：邊緣云計算構(gòu)筑在位于中心云與終端之間的邊緣基礎(chǔ)設(shè)施之上，是云計算能力由中心向邊緣的下沉，強(qiáng)調(diào)通過云邊的一體化、協(xié)同管理來處理在集中式云計算模式下所無法滿足的業(yè)務(wù)需求。邊緣云按照距中心云從近到遠(yuǎn)，可劃分為區(qū)域、現(xiàn)場和IoT邊緣云三類。驅(qū)動原因：超低時延、海量數(shù)據(jù)、邊緣智能、數(shù)據(jù)安全及云邊協(xié)同的價值是促使企業(yè)選擇邊緣云的重要原因。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)/自動駕駛、智慧交通、云游戲及VR/AR等場景中數(shù)據(jù)傳播及處理量極大，假如不采用邊緣云架構(gòu)，不僅帶寬成本居高不下，更無法滿足對時延的極高規(guī)定。市場規(guī)模：中國邊緣云計算市場規(guī)模為91億元，其中區(qū)域、現(xiàn)場、IoT三類邊緣云市場規(guī)模分別到達(dá)37億元、38億元及16億元。邊緣云計算尚處在發(fā)展的萌芽期，未來成長空間非常廣闊，估計到2030年中國邊緣云計算市場規(guī)模將靠近2500億元。未來展望：現(xiàn)階段邊緣云在投入產(chǎn)出、資源異構(gòu)、云邊協(xié)同、邊緣安全面尚存在落地難點(diǎn)，邊緣云的爆發(fā)既有賴于行業(yè)自身的發(fā)展成熟，也需要關(guān)注下游重點(diǎn)場景的規(guī)模化商用，估計到2030年將會是邊緣云計算從興起到繁華的關(guān)鍵十年。邊緣云概述及驅(qū)動原因邊緣云計算發(fā)展的時代背景以二十年為周期，算力在中心和邊緣之間循環(huán)往復(fù)回憶IT產(chǎn)業(yè)80年的發(fā)展歷史，自通用計算機(jī)誕生至今，算力和處理的分布體現(xiàn)出了在集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)之間交替循環(huán)的特性，每個周期大概是二十年左右的時間。技術(shù)進(jìn)步推進(jìn)性能提高、成本減少，上一代計算模式普及驅(qū)動數(shù)據(jù)量和計算需求增長，打破既有的成本與效益平衡，進(jìn)而進(jìn)入新一輪的周期?；谕瑯拥倪壿嬤M(jìn)行推導(dǎo)，到2030年將會是邊緣云計算從興起到繁華的關(guān)鍵十年。邊緣云計算概念界定構(gòu)筑在邊緣基礎(chǔ)設(shè)施之上，就近提供云計算服務(wù)盡管邊緣計算一詞已經(jīng)被討論了很數(shù)年，但對于“邊緣”的界定業(yè)內(nèi)外尚存在將邊緣側(cè)與端側(cè)混用的狀況。本匯報遵照產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的定義，所指“邊緣”意味靠近數(shù)據(jù)源頭，不包括手機(jī)、PC、攝像頭等終端設(shè)備。邊緣云計算相較邊緣計算，更強(qiáng)調(diào)依托于云計算技術(shù)實現(xiàn)邊緣側(cè)的計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲、安全及各類應(yīng)用能力。從邊緣側(cè)對時延、彈性、分析等方面的需求出發(fā)，云計算架構(gòu)相比老式架構(gòu)的優(yōu)勢明顯，因此絕大部分狀況下業(yè)界所指的邊緣計算即為邊緣云計算。邊緣云計算構(gòu)筑在位于中心云與終端之間的邊緣基礎(chǔ)設(shè)施之上，是云計算能力由中心向邊緣的下沉，強(qiáng)調(diào)通過云邊的一體化、協(xié)同管理來處理在集中式云計算模式下所無法滿足的業(yè)務(wù)需求。本匯報所指的邊緣云計算不包括靠近顧客側(cè)但孤立于中心云的私有云、專有云，邊緣云也不與云計算的布署模式直接掛鉤。邊緣云計算布署的位置根據(jù)邊緣位置的不一樣，可分為區(qū)域、現(xiàn)場和IoT邊緣云三類“邊緣”是一種相對的概念，對時延、帶寬、數(shù)據(jù)量、經(jīng)濟(jì)性等多方面的規(guī)定都會影響邊緣云布署的最佳位置。在GSMA針對移動網(wǎng)絡(luò)邊緣計算布署位置的調(diào)研中，48%的受訪者選擇了傳播網(wǎng)、基站或基站群附近，47%的受訪者選擇當(dāng)?shù)鼗膱鏊?。業(yè)界對于不一樣位置的邊緣云叫法不一，本匯報將根據(jù)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施和承載業(yè)務(wù)的差異，將邊緣云按照距中心云從近到遠(yuǎn)劃分為區(qū)域、現(xiàn)場和IoT三類。自動駕駛、云游戲等共享型業(yè)務(wù)，可布署在市級或區(qū)級的區(qū)域邊緣云上，而面向工廠、港口、園區(qū)等的專享型邊緣云業(yè)務(wù)既可以搭建在客戶現(xiàn)場的邊緣數(shù)據(jù)中心之上，也可以依托于邊緣網(wǎng)關(guān)等更輕量級的設(shè)備來實現(xiàn)。從技術(shù)路線上看，區(qū)域邊緣云和現(xiàn)場邊緣云同是基于邊緣數(shù)據(jù)中心，是通過ICT基礎(chǔ)設(shè)施的下沉實現(xiàn)邊緣云的能力，而IoT邊緣云是對于以工業(yè)場景為代表的各類現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行云化的升級改造。邊緣云計算的定位作為中心云計算的延伸，將計算能力拓展至“最終一公里”邊緣云計算出現(xiàn)的背景是為了彌補(bǔ)集中式云計算能力的局限性，因而討論邊緣云時往往不能獨(dú)立于中心云，應(yīng)當(dāng)放在云-邊-端的整體框架之下，將邊緣云視作中心云在靠近顧客側(cè)的下沉。在邊緣計算領(lǐng)域有一種形象的比方——章魚說，章魚的渾身充斥神經(jīng)元，其腦部僅有40%的神經(jīng)元，而剩余的60%則分布在章魚的八條腿上。章魚“1個大腦+N個小腦”構(gòu)造和中心云+邊緣云的分布式架構(gòu)極為相似，各式各樣的終端采集到海量數(shù)據(jù)后，將需要實時處理的小規(guī)模、局部數(shù)據(jù)就近在邊緣云上完畢，而復(fù)雜、大規(guī)模的全局性任務(wù)則交由中心云匯總和深入分析，中心云與邊緣云統(tǒng)一管控、智能調(diào)度，進(jìn)而實現(xiàn)算力的優(yōu)化分派。邊緣云計算的關(guān)鍵價值對時延和成本的關(guān)注是目前應(yīng)用邊緣云最重要的動力邊緣云相比中心云更靠近顧客，靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生和使用的位置，在網(wǎng)絡(luò)時延和傳播成本方面具有明顯優(yōu)勢，可以緩和中心云的計算負(fù)載和帶寬壓力。但邊緣側(cè)一般物理環(huán)境不夠理想，硬件資源受限，因此邊緣云需要與中心云配合，在云邊協(xié)同的過程中重要服務(wù)于輕量級的小任務(wù)，首先是實目前集中式云計算模式下無法實現(xiàn)的超低延時的數(shù)據(jù)交互與自動反饋，另首先是承擔(dān)數(shù)據(jù)預(yù)處理工作，包括共性和常用數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用等。此外，特定行業(yè)對數(shù)據(jù)安全、隱私保護(hù)的規(guī)定也使邊緣云成為其重要的選項之一。邊緣云計算行業(yè)的驅(qū)動原因數(shù)據(jù)爆炸，集中式云計算捉襟見肘，邊緣剛需場景涌現(xiàn)根據(jù)艾瑞征詢測算，中國物聯(lián)網(wǎng)連接量將從的55億個增長至的148億個，年復(fù)合增長率到達(dá)28.1%。物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)量激增，數(shù)據(jù)類型愈發(fā)復(fù)雜多樣，IDC預(yù)測到2025年中國每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將增長48.6ZB。伴隨智慧都市、自動駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的落地，海量的終端設(shè)備實時產(chǎn)生數(shù)據(jù)，集中式云計算在帶寬負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)延時、數(shù)據(jù)管理成本等方面將愈發(fā)顯得捉襟見肘，難以適應(yīng)數(shù)據(jù)頻繁交互的需求，邊緣側(cè)的價值將深入凸顯。邊緣云計算發(fā)展的支撐條件芯片：FPGA同步滿足邊緣側(cè)對性能、能耗及延遲的規(guī)定與集中式云計算不一樣，邊緣云計算所處的物理環(huán)境復(fù)雜多樣，諸多時候空間、溫度、電源系統(tǒng)都不是最佳的狀態(tài)。但同步，邊緣側(cè)又規(guī)定極高的實時性和計算性能，老式CPU架構(gòu)難以勝任邊緣云的需求。FPGA兼具強(qiáng)大的計算性能和超低的延遲，其低功耗的特性更適合布署在邊緣側(cè)，又不似ASIC般專為某種特定用途而定制，因而應(yīng)可以有效應(yīng)對邊緣云計算帶來的挑戰(zhàn)。英特爾、賽靈思等國際芯片巨頭持續(xù)加碼FPGA芯片，并推出支持CPU+FPGA異構(gòu)計算的硬件平臺，底層芯片產(chǎn)業(yè)的繁華將支撐邊緣云計算在各領(lǐng)域的應(yīng)用，并不停迸發(fā)出新的活力。網(wǎng)絡(luò)：5G強(qiáng)勢加持，Wi-Fi在室內(nèi)場景形成互補(bǔ)5G被公認(rèn)為邊緣計算時代最重要的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其大帶寬、低時延、廣連接的特性與邊緣云場景相契合，尤其在自動駕駛等規(guī)定室外覆蓋、移動性的場景中具有不可替代性。5G顧客面功能UPF下沉實現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的當(dāng)?shù)匦遁d分流，使得邊緣云節(jié)點(diǎn)可以靈活布署在不一樣的網(wǎng)絡(luò)位置。目前中國5G建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入高峰期，工信部數(shù)據(jù)顯示，截至中國已開通5G基站超71.8萬個，實現(xiàn)地級以上都市及重點(diǎn)縣市的覆蓋。但現(xiàn)階段5G終端仍然以手機(jī)為主，行業(yè)終端的數(shù)量尚少，估計邊緣云計算也會伴隨5G行業(yè)應(yīng)用的普及分階段落地。此外，Wi-Fi技術(shù)也在向著更高的吞吐量、更大的覆蓋面積和更低的時延發(fā)展，Wi-Fi在室內(nèi)場景中的優(yōu)勢使其成為5G的重要補(bǔ)充，兩者將共同助力邊緣云應(yīng)用。云計算：企業(yè)上云長期化，云原生下沉實現(xiàn)云邊端一體化根據(jù)艾瑞征詢測算，中國云服務(wù)整體市場規(guī)模到達(dá)1612.4億元，同比增長到達(dá)57.1%，公有云、專有云、私有云等不一樣的布署模式為企業(yè)提供了多樣化的選擇。新冠疫情、上云補(bǔ)助、新基建等一眾外部利好原因深入加速了老式企業(yè)的上云步伐，企業(yè)上云已日漸長期化。近年來云原生的熱度持續(xù)高漲，包括容器、微服務(wù)、DevOps等在內(nèi)的云原生技術(shù)和理念強(qiáng)調(diào)松耦合的架構(gòu)和簡樸便捷的擴(kuò)展能力，意在通過統(tǒng)一原則實現(xiàn)不一樣基礎(chǔ)設(shè)施上一致的云計算體驗。相比于虛擬主機(jī)，云原生更適合邊緣云計算的場景，可認(rèn)為云邊端提供一體化的應(yīng)用分發(fā)與協(xié)同管理，處理邊緣側(cè)大規(guī)模應(yīng)用交付、運(yùn)維、管控的問題。邊緣云計算行業(yè)的政策環(huán)境“新基建”加碼，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等標(biāo)桿應(yīng)用引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)融合“新基建”是十四五規(guī)劃的重點(diǎn)方向，通過優(yōu)化算力資源構(gòu)造，將高頻調(diào)用、低時延業(yè)務(wù)需求分派至邊緣數(shù)據(jù)中心，推進(jìn)5G承載網(wǎng)絡(luò)的邊緣組網(wǎng)建設(shè)，為將算力和網(wǎng)絡(luò)下沉到邊緣發(fā)明條件。同步，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)政策明確提及邊緣計算，推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)研究、原則體系建設(shè)及軟硬件產(chǎn)品研發(fā)，增進(jìn)邊緣云在經(jīng)典產(chǎn)業(yè)的融合應(yīng)用。邊緣云發(fā)展空間和現(xiàn)存痛點(diǎn)邊緣云計算架構(gòu)體系與云計算架構(gòu)類似的，邊緣云計算的架構(gòu)自下而上同樣分為IaaS、PaaS和SaaS三層。其中IaaS層重要是為邊緣云平臺提供的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源，PaaS層既包括位置服務(wù)、流量記錄、身份識別等網(wǎng)絡(luò)能力，也包括人臉識別、音視頻轉(zhuǎn)碼等行業(yè)能力，SaaS層提供各類行業(yè)應(yīng)用。此外，邊緣云需要在業(yè)務(wù)、應(yīng)用管理、數(shù)據(jù)、資源等方面與中心云實現(xiàn)云邊協(xié)同。邊緣云計算市場規(guī)模及預(yù)測估計2025年規(guī)模將超500億元，年復(fù)合增長率達(dá)43.3%信通院5月調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，中國企業(yè)中僅有局限性5%使用了邊緣計算，但計劃使用的比例高達(dá)44.2%?？梢砸姷?，雖然邊緣云計算尚處在發(fā)展的萌芽期，但未來成長空間非常廣闊。根據(jù)艾瑞征詢測算，中國邊緣云計算市場規(guī)模為91億元，其中區(qū)域、現(xiàn)場、IoT三類邊緣云市場規(guī)模分別到達(dá)37億元、38億元及16億元。估計到2025年整體邊緣云規(guī)模將以44.0%的年復(fù)合增長率增長至550億元，其中區(qū)域邊緣云將憑借互動直播、vCDN、車聯(lián)網(wǎng)等率先成熟的場景實現(xiàn)增速領(lǐng)跑。2030年，中國邊緣云計算市場規(guī)模估計到達(dá)靠近2500億元，2025年至2030年的年復(fù)合增長率相比前五年有所下降，現(xiàn)場邊緣云中工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧園區(qū)、智慧物流等場景將在這一期間迅速走向成熟。邊緣云計算的商業(yè)模式融合多種既有商業(yè)模式，在B端服務(wù)基礎(chǔ)上探索C端付費(fèi)邊緣云計算商業(yè)化應(yīng)用時間不長，各類玩家跨界進(jìn)入這一領(lǐng)域，大多沿用既有成熟的商業(yè)模式，導(dǎo)致目前邊緣云領(lǐng)域商業(yè)模式多種多樣。如基礎(chǔ)云廠商重要面向通用型需求針對資源、平臺及能力按使用量收入，具有一定集成背景的廠商（如電信運(yùn)行商、ICT廠商等）以項目制發(fā)售整體處理方案的偏多，OT廠商更傾向于以自有硬件搭載邊緣云平臺并沿用老式的硬件收費(fèi)模式。同步，在車聯(lián)網(wǎng)、云游戲等經(jīng)典的2B2C應(yīng)用中，亦出現(xiàn)了邊緣云廠商參與C端服務(wù)費(fèi)提成的狀況。邊緣云計算應(yīng)用場景總覽應(yīng)對超低延時和海量數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)是企業(yè)客戶選擇應(yīng)用邊緣云的關(guān)鍵需求所在超低時延、海量數(shù)據(jù)、邊緣智能、數(shù)據(jù)安全及云邊協(xié)同的價值是促使企業(yè)選擇邊緣云計算的重要原因，其中又尤以應(yīng)對超低時延和海量數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)時，最能體現(xiàn)出邊緣云相比集中式云計算或老式網(wǎng)關(guān)模式的優(yōu)勢。如右圖所示，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)/自動駕駛、智慧交通、云游戲及VR/AR等場景中，數(shù)據(jù)的傳播及處理量極大，假如不采用邊緣云架構(gòu)，不僅是帶寬成本居高不下，更無法滿足對時延的極高規(guī)定，可以說是天然最適合應(yīng)用邊緣云的場景。邊緣云計算落地難點(diǎn)：投入產(chǎn)出邊緣云面臨布署成本高、產(chǎn)出衡量難、需求不剛性的問題盡管邊緣計算的概念出現(xiàn)已久，在云計算、物聯(lián)網(wǎng)、5G等有關(guān)技術(shù)的加持下，剛需場景開始涌現(xiàn)，因而邊緣云商業(yè)化應(yīng)用的時間不長。從投入產(chǎn)出的角度來看，邊緣云對于多數(shù)場景尚屬于體驗升級型需求，因其布署成本相對較高，產(chǎn)出效果不好衡量或在短期內(nèi)不可見，往往是頭部的前瞻性客戶才會選擇布局邊緣云。邊緣云的規(guī)?；瘧?yīng)用不僅規(guī)定行業(yè)自身技術(shù)的發(fā)展、成本減少、效率提高，更依賴于下游應(yīng)用場景的廣泛鋪開。邊緣云計算落地難點(diǎn)：資源異構(gòu)邊緣計算產(chǎn)業(yè)碎片化，需推進(jìn)硬件原則建設(shè)及軟硬件解耦邊緣側(cè)環(huán)境復(fù)雜，邊緣硬件的計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲資源一般會基于業(yè)務(wù)場景進(jìn)行深度定制。OT領(lǐng)域硬件廠商多樣化商，多代技術(shù)并存，OT與IT割裂的歷史遺留問題長期存在，設(shè)備難以互認(rèn)。邊緣云計算平臺需兼容上述異構(gòu)的邊緣設(shè)備，并進(jìn)行統(tǒng)一的管理和運(yùn)用。目前處理邊緣云資源異構(gòu)問題的思緒重要是兩大類，一是通過加強(qiáng)邊緣基礎(chǔ)設(shè)施的原則化建設(shè)，統(tǒng)一產(chǎn)品規(guī)范，二是基于軟硬件解耦的技術(shù)屏蔽底層硬件差異，實現(xiàn)碎片化產(chǎn)業(yè)的融合。邊緣云計算落地難點(diǎn)：云邊協(xié)同中心云與邊緣云在應(yīng)用、服務(wù)、資源等協(xié)同方面存在挑戰(zhàn)中心云與邊緣云根據(jù)自身特性承擔(dān)不一樣的服務(wù)能力，兩者協(xié)同才能最大化邊緣云的價值。但云邊協(xié)同在應(yīng)用協(xié)同、服務(wù)協(xié)同和資源協(xié)同等方面存在諸多挑戰(zhàn)，包括怎樣保證云端應(yīng)用與邊緣應(yīng)用統(tǒng)一分發(fā)、管理，服務(wù)基于統(tǒng)一開發(fā)框架進(jìn)行接入、發(fā)現(xiàn)、使用和運(yùn)維，底層資源在全局視角下實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度等都需要有關(guān)技術(shù)和原則的支撐。，中國信通院聯(lián)合行業(yè)內(nèi)多家領(lǐng)軍企業(yè)共同成立云邊協(xié)同產(chǎn)業(yè)方陣，開展技術(shù)研究、完善原則體系、搭建合作橋梁，將有望加緊推進(jìn)企業(yè)云邊協(xié)同的服務(wù)水平。邊緣云計算落地難點(diǎn)：邊緣安全海量、異構(gòu)、分布式等特性使得邊緣節(jié)點(diǎn)更易受到襲擊邊緣云具有分布廣、環(huán)境復(fù)雜、數(shù)量龐大的特點(diǎn)，不僅現(xiàn)場人員處理問題的難度加大，數(shù)據(jù)的分散性也使得襲擊者可使用的接觸點(diǎn)數(shù)據(jù)增多，安全襲擊輕易蔓延到整個網(wǎng)絡(luò)。邊緣云在計算和存儲資源方面相比中心云愈加受限，而應(yīng)用又多對實時性規(guī)定極高，老式的安全手段無法很好地適應(yīng)邊緣側(cè)的安全需求，需建立更為有針對性的邊緣安全體系。邊緣云發(fā)展預(yù)判和角色布局邊緣云計算行業(yè)的爆發(fā)原因既有邊緣云自身問題待處理，也依賴于下游應(yīng)用場景的成熟目前邊緣云計算尚處在發(fā)展的初期階段，MEC、邊緣云原生及邊緣AI等關(guān)鍵技術(shù)以及一系列行業(yè)原則仍在演進(jìn)中，伴隨基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)落地以及上層應(yīng)用生態(tài)的完善豐富，邊緣云的投入產(chǎn)出比會持續(xù)優(yōu)化，其對于企業(yè)客戶的價值將深入顯現(xiàn)。除內(nèi)因之外，下游場景的成熟度于邊緣云來說同樣至關(guān)重要。尤其在對邊緣云需求最為剛性的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、云游戲、VR/AR等場景中，技術(shù)、需求、商業(yè)模式或產(chǎn)業(yè)鏈大多存在痛點(diǎn)，因而未能實現(xiàn)大規(guī)模商用。對于這些場景來說，國家政策往往會是一項重要的推進(jìn)原因?？偨Y(jié)來看，基于潛在客戶數(shù)量×滲透率×客單價的等式，邊緣云的爆發(fā)既有賴于行業(yè)自身的發(fā)展成熟，也需要關(guān)注下游重點(diǎn)場景的規(guī)?；逃谩＿吘壴朴嬎阈袠I(yè)的發(fā)展階段站在云計算的肩膀上，隨應(yīng)用場景的落地實現(xiàn)縱深拓展如前所述，邊緣云計算行業(yè)的發(fā)展以應(yīng)用場景的落地為依托。參照云計算的發(fā)展脈絡(luò)，對邊緣云的未來演進(jìn)作出預(yù)判：1）現(xiàn)階段僅少部分剛需場景步入規(guī)?；A段，邊緣云計算整體處在萌芽期；2）