中國邊緣云計算行業(yè)發(fā)展研究報告

中國邊緣云計算行業(yè)發(fā)展研究報告摘要概念界定：邊緣云計算構(gòu)筑在位于中心云與終端之間的邊緣基礎設施之上，是云計算能力由中心向邊緣的下沉，強調(diào)通過云邊的一體化、協(xié)同管理來解決在集中式云計算模式下所無法滿足的業(yè)務需求。邊緣云按照距中心云從近到遠，可劃分為區(qū)域、現(xiàn)場和IoT邊緣云三類。驅(qū)動因素：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)選擇邊緣云的主要因素。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)傳輸及處理量極大，如果不采用邊緣云架構(gòu)，不僅帶寬成本居高不下，更無法滿足對時延的極高要求。市場規(guī)模：2020年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)模分別達到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，預計到2030年中國邊緣云計算市場規(guī)模將接近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、邊緣安全方面尚存在落地難點，邊緣云的爆發(fā)既有賴于行業(yè)自身的發(fā)展成熟，也需要關注下游重點場景的規(guī)?；逃?，預計2020年到2030年將會是邊緣云計算從興起到繁榮的關鍵十年。目錄CONTENTS邊緣云概述及驅(qū)動因素01邊緣云發(fā)展空間和現(xiàn)存痛點02邊緣云發(fā)展預判和角色布局03邊緣云概述及驅(qū)動因素01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)往復回顧IT產(chǎn)業(yè)80年的發(fā)展歷史，自通用計算機誕生至今，算力和處理的分布表現(xiàn)出了在集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)之間交替循環(huán)的特征，每個周期大概是二十年左右的時間。技術(shù)進步推動性能提升、成本降低，上一代計算模式普及驅(qū)動數(shù)據(jù)量和計算需求增加，打破既有的成本與效益平衡，進而進入新一輪的周期?；谕瑯拥倪壿嬤M行推導，2020年到2030年將會是邊緣云計算從興起到繁榮的關鍵十年。邊緣云計算概念界定構(gòu)筑在邊緣基礎設施之上，就近提供云計算服務盡管邊緣計算一詞已經(jīng)被討論了很多年，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)混用的情況。本報告遵循產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、學術(shù)機構(gòu)的定義，所指“邊緣”意味靠近數(shù)據(jù)源頭，不包括手機、PC、攝像頭等終端設備。邊緣云計算相較邊緣計算，更強調(diào)依托于云計算技術(shù)實現(xiàn)邊緣側(cè)的計算、網(wǎng)絡、存儲、安全及各類應用能力。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)相比傳統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)勢明顯，因此絕大部分情況下業(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設施之上，是云計算能力由中心向邊緣的下沉，強調(diào)通過云邊的一體化、協(xié)同管理來解決在集中式云計算模式下所無法滿足的業(yè)務需求。本報告所指的邊緣云計算不包括靠近用戶側(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部署模式直接掛鉤。邊緣云計算部署的位置根據(jù)邊緣位置的不同，可分為區(qū)域、現(xiàn)場和IoT邊緣云三類“邊緣”是一個相對的概念，對時延、帶寬、數(shù)據(jù)量、經(jīng)濟性等多方面的要求都會影響邊緣云部署的最佳位置。在GSMA針對移動網(wǎng)絡邊緣計算部署位置的調(diào)研中，48%的受訪者選擇了傳輸網(wǎng)、基站或基站群附近，47%的受訪者選擇本地化的場所。業(yè)界對于不同位置的邊緣云叫法不一，本報告將根據(jù)邊緣基礎設施和承載業(yè)務的差異，將邊緣云按照距中心云從近到遠劃分為區(qū)域、現(xiàn)場和IoT三類。自動駕駛、云游戲等共享型業(yè)務，可部署在市級或區(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)關等更輕量級的設備來實現(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基礎設施的下沉實現(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)場設備進行云化的升級改造。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“最后一公里”邊緣云計算出現(xiàn)的背景是為了彌補集中式云計算能力的不足，因而討論邊緣云時往往不能獨立于中心云，應當放在云-邊-端的整體框架之下，將邊緣云視作中心云在靠近用戶側(cè)的下沉。在邊緣計算領域有一個形象的比喻——章魚說，章魚的渾身布滿神經(jīng)元，其腦部僅有40%的神經(jīng)元，而剩下的60%則分布在章魚的八條腿上。章魚“1個大腦+N個小腦”結(jié)構(gòu)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)就近在邊緣云上完成，而復雜、大規(guī)模的全局性任務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，進而實現(xiàn)算力的優(yōu)化分配。邊緣云計算的核心價值對時延和成本的關注是當前應用邊緣云最主要的動力

邊緣云相比中心云更靠近用戶，靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生和使用的位置，在網(wǎng)絡時延和傳輸成本方面具有明顯優(yōu)勢，可以緩解中心云的計算負載和帶寬壓力。但邊緣側(cè)通常物理環(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)同的過程中主要服務于輕量級的小任務，一方面是實現(xiàn)在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，另一方面是承擔數(shù)據(jù)預處理工作，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、隱私保護的要求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)動因素數(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)艾瑞咨詢測算，中國物聯(lián)網(wǎng)連接量將從2019年的55億個增長至2023年的148億個，年復合增長率達到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)復雜多樣，IDC預測到2025年中國每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將增長48.6ZB。隨著智慧城市、自動駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應用的落地，海量的終端設備實時產(chǎn)生數(shù)據(jù)，集中式云計算在帶寬負載、網(wǎng)絡延時、數(shù)據(jù)管理成本等方面將愈發(fā)顯得捉襟見肘，難以適應數(shù)據(jù)頻繁交互的需求，邊緣側(cè)的價值將進一步凸顯。邊緣云計算發(fā)展的支撐條件芯片：FPGA同時滿足邊緣側(cè)對性能、能耗及延遲的要求與集中式云計算不同，邊緣云計算所處的物理環(huán)境復雜多樣，很多時候空間、溫度、電源系統(tǒng)都不是最佳的狀態(tài)。但同時，邊緣側(cè)又要求極高的實時性和計算性能，傳統(tǒng)CPU架構(gòu)難以勝任邊緣云的需求。

FPGA兼具強大的計算性能和超低的延遲，其低功耗的特性更適合部署在邊緣側(cè)，又不似ASIC般專為某種特定用途而定制，因而應能夠有效應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)的繁榮將支撐邊緣云計算在各領域的應用，并不斷迸發(fā)出新的活力。邊緣云計算發(fā)展的支撐條件網(wǎng)絡：5G強勢加持，Wi-Fi在室內(nèi)場景形成互補

5G被公認為邊緣計算時代最重要的網(wǎng)絡技術(shù)，其大帶寬、低時延、廣連接的特性與邊緣云場景相契合，尤其在自動駕駛等要求室外覆蓋、移動性的場景中具有不可替代性。5G用戶面功能UPF下沉實現(xiàn)了業(yè)務數(shù)據(jù)的本地卸載分流，使得邊緣云節(jié)點可以靈活部署在不同的網(wǎng)絡位置。目前中國5G建設已經(jīng)進入高峰期，工信部數(shù)據(jù)顯示，截至2020年中國已開通5G基站超71.8萬個，實現(xiàn)地級以上城市及重點縣市的覆蓋。但現(xiàn)階段5G終端仍然以手機為主，行業(yè)終端的數(shù)量尚少，預計邊緣云計算也會隨著5G行業(yè)應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的重要補充，兩者將共同助力邊緣云應用。邊緣云計算發(fā)展的支撐條件云計算：企業(yè)上云常態(tài)化，云原生下沉實現(xiàn)云邊端一體化根據(jù)艾瑞咨詢測算，2019年中國云服務整體市場規(guī)模達到1612.4億元，同比增長達到57.1%，公有云、專有云、私有云等不同的部署模式為企業(yè)提供了多樣化的選擇。新冠疫情、上云補貼、新基建等一眾外部利好因素進一步加速了傳統(tǒng)企業(yè)的上云步伐，企業(yè)上云已日漸常態(tài)化。近年來云原生的熱度持續(xù)高漲，包括容器、微服務、DevOps等在內(nèi)的云原生技術(shù)和理念強調(diào)松耦合的架構(gòu)和簡單便捷的擴展能力，旨在通過統(tǒng)一標準實現(xiàn)不同基礎設施上一致的云計算體驗。相比于虛擬主機，云原生更適合邊緣云計算的場景，可以為云邊端提供一體化的應用分發(fā)與協(xié)同管理，解決邊緣側(cè)大規(guī)模應用交付、運維、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)等標桿應用引領產(chǎn)業(yè)融合“新基建”是十四五規(guī)劃的重點方向，通過優(yōu)化算力資源結(jié)構(gòu)，將高頻調(diào)用、低時延業(yè)務需求分配至邊緣數(shù)據(jù)中心，推動5G承載網(wǎng)絡的邊緣組網(wǎng)建設，為將算力和網(wǎng)絡下沉到邊緣創(chuàng)造條件。同時，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、遠程醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)政策明確提及邊緣計算，推動關鍵技術(shù)研究、標準體系建設及軟硬件產(chǎn)品研發(fā)，促進邊緣云在典型產(chǎn)業(yè)的融合應用。邊緣云發(fā)展空間和現(xiàn)存痛點02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層主要是為邊緣云平臺提供的計算、存儲和網(wǎng)絡資源，PaaS層既包括位置服務、流量統(tǒng)計、身份識別等網(wǎng)絡能力，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)應用。此外，邊緣云需要在業(yè)務、應用管理、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)模及預測預計2025年規(guī)模將超500億元，年復合增長率達43.3%信通院2020年5月調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，中國企業(yè)中僅有不足5%使用了邊緣計算，但計劃使用的比例高達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)艾瑞咨詢測算，2020年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)模分別達到37億元、38億元及16億元。預計到2025年整體邊緣云規(guī)模將以44.0%的年復合增長率增長至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)增速領跑。2030年，中國邊緣云計算市場規(guī)模預計達到接近2500億元，2025年至2030年的年復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快速走向成熟。邊緣云計算的商業(yè)模式融合多種既有商業(yè)模式，在B端服務基礎上探索C端付費邊緣云計算商業(yè)化應用時間不長，各類玩家跨界進入這一領域，大多沿用既有成熟的商業(yè)模式，造成當前邊緣云領域商業(yè)模式多種多樣。如基礎云廠商主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（如電信運營商、ICT廠商等）以項目制出售整體解決方案的偏多，OT廠商更傾向于以自有硬件搭載邊緣云平臺并沿用傳統(tǒng)的硬件收費模式。同時，在車聯(lián)網(wǎng)、云游戲等典型的2B2C應用中，亦出現(xiàn)了邊緣云廠商參與C端服務費分成的情況。邊緣云計算應用場景總覽應對超低延時和海量數(shù)據(jù)帶來的挑戰(zhàn)是企業(yè)客戶選擇應用邊緣云的核心需求所在

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)選擇邊緣云計算的主要因素，其中又尤以應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傳統(tǒng)網(wǎng)關模式的優(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)的傳輸及處理量極大，如果不采用邊緣云架構(gòu)，不僅是帶寬成本居高不下，更無法滿足對時延的極高要求，可以說是天然最適合應用邊緣云的場景。邊緣云計算落地難點：投入產(chǎn)出邊緣云面臨部署成本高、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等相關技術(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，因其部署成本相對較高，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貌粌H要求行業(yè)自身技術(shù)的發(fā)展、成本降低、效率提升，更依賴于下游應用場景的廣泛鋪開。邊緣云計算落地難點：資源異構(gòu)邊緣計算產(chǎn)業(yè)碎片化，需推動硬件標準建設及軟硬件解耦邊緣側(cè)環(huán)境復雜，邊緣硬件的計算、網(wǎng)絡、存儲資源通常會基于業(yè)務場景進行深度定制。OT領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，設備難以互認。邊緣云計算平臺需兼容上述異構(gòu)的邊緣設備，并進行統(tǒng)一的管理和運用。目前解決邊緣云資源異構(gòu)問題的思路主要是兩大類，一是通過加強邊緣基礎設施的標準化建設，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：云邊協(xié)同中心云與邊緣云在應用、服務、資源等協(xié)同方面存在挑戰(zhàn)中心云與邊緣云根據(jù)自身特性承擔不同的服務能力，兩者協(xié)同才能最大化邊緣云的價值。但云邊協(xié)同在應用協(xié)同、服務協(xié)同和資源協(xié)同等方面存在諸多挑戰(zhàn)，包括如何保證云端應用與邊緣應用統(tǒng)一分發(fā)、管理，服務基于統(tǒng)一開發(fā)框架進行接入、發(fā)現(xiàn)、使用和運維，底層資源在全局視角下實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度等都需要相關技術(shù)和標準的支撐。2021年，中國信通院聯(lián)合行業(yè)內(nèi)多家領軍企業(yè)共同成立云邊協(xié)同產(chǎn)業(yè)方陣，開展技術(shù)研究、完善標準體系、搭建合作橋梁，將有望加快推動企業(yè)云邊協(xié)同的服務水平。邊緣云計算落地難點：邊緣安全海量、異構(gòu)、分布式等特征使得邊緣節(jié)點更易受到攻擊邊緣云具有分布廣、環(huán)境復雜、數(shù)量龐大的特點，不僅現(xiàn)場人員處理問題的難度加大，數(shù)據(jù)的分散性也使得攻擊者可使用的接觸點數(shù)據(jù)增多，安全攻擊容易蔓延到整個網(wǎng)絡。邊緣云在計算和存儲資源方面相比中心云更加受限，而應用又多對實時性要求極高，傳統(tǒng)的安全手段無法很好地適應邊緣側(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)展預判和角色布局03邊緣云計算行業(yè)的爆發(fā)因素既有邊緣云自身問題待解決，也依賴于下游應用場景的成熟當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等關鍵技術(shù)以及一系列行業(yè)標準仍在演進中，隨著基礎設施的建設落地以及上層應用生態(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)客戶的價值將進一步顯現(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，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動因素?？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，也需要關注下游重點場景的規(guī)模化商用。邊緣云計算行業(yè)的發(fā)展階段站在云計算的肩膀上，隨應用場景的落地實現(xiàn)縱深拓展如前所述，邊緣云計算行業(yè)的發(fā)展以應用場景的落地為依托。參考云計算的發(fā)展脈絡，對邊緣云的未來演進作出預判：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