關(guān)于邊緣計(jì)算的概述與應(yīng)用場(chǎng)景及與5G的關(guān)聯(lián)

如果要問物聯(lián)網(wǎng)圈最火的概念有哪些？5G與邊緣計(jì)算一定榜上有名，兩者看似風(fēng)馬牛不相及，實(shí)則卻在冥冥之中自有交集。5G時(shí)代，連接設(shè)備數(shù)量會(huì)大量增加，網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)。云計(jì)算雖然可以處理這些問題，但在實(shí)時(shí)性、智能性、安全性和隱私性等方面存在諸多不足，邊緣計(jì)算由此應(yīng)運(yùn)而生。采用邊緣計(jì)算，就可以就近處理海量數(shù)據(jù)，大量設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同工作，諸多問題迎刃而解。

為了詳細(xì)探索邊緣計(jì)算，及其與5G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)，本文中你將看到：

什么是邊緣計(jì)算

邊緣計(jì)算的價(jià)值

邊緣計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景

邊緣計(jì)算與5G的關(guān)聯(lián)

邊緣計(jì)算與5G的前景

什么是邊緣計(jì)算

說(shuō)到邊緣計(jì)算，我們可以借助章魚的生活習(xí)性來(lái)加深理解?！罢卖~”是一種擁有超高智商的無(wú)脊椎動(dòng)物。在捕獵時(shí)，它們動(dòng)作非常靈巧迅速，腕足之間高度配合，從來(lái)不會(huì)纏繞和打結(jié)。這是因?yàn)椋卖~巨量的神經(jīng)元有60％分布在八條腿上，腦部只有40％，是“多個(gè)小腦+一個(gè)大腦”的構(gòu)造，類似于分布式計(jì)算。而邊緣計(jì)算也是一種分布式計(jì)算。它將數(shù)據(jù)資料的處理、應(yīng)用程序的運(yùn)行甚至一些功能服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，由網(wǎng)絡(luò)中心下放到網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn)上，以減少業(yè)務(wù)的多級(jí)傳遞，降低核心網(wǎng)和傳輸?shù)呢?fù)擔(dān)

邊緣計(jì)算聯(lián)盟ECC針對(duì)邊緣計(jì)算，定義的了四個(gè)領(lǐng)域：設(shè)備域（感知與控制層）、網(wǎng)絡(luò)域（連接和網(wǎng)絡(luò)層）、數(shù)據(jù)域（存儲(chǔ)和服務(wù)層）、應(yīng)用域（業(yè)務(wù)和智能層）。這四個(gè)“層域”就是邊緣計(jì)算的計(jì)算對(duì)象。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)（章魚腳）發(fā)起，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求。

邊緣計(jì)算的價(jià)值

邊緣計(jì)算的核心是在靠近數(shù)據(jù)源或用戶的地方提供計(jì)算、存儲(chǔ)等基礎(chǔ)設(shè)施，并為邊緣應(yīng)用提供云服務(wù)和IT 環(huán)境服務(wù)。邊緣計(jì)算不僅是5G網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于3G、4G的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，同時(shí)也是支撐物聯(lián)技術(shù)低延時(shí)、高密度等條件的具體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體現(xiàn)形式，具有場(chǎng)景定制化強(qiáng)等特點(diǎn)。

相比于集中部署的云計(jì)算而言，邊緣計(jì)算不僅解決了時(shí)延過長(zhǎng)、匯聚流量過大等問題，同時(shí)為實(shí)時(shí)性和帶寬密集型的業(yè)務(wù)提供更好的支持。綜合來(lái)看，具有以下優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)勢(shì)一：安全性更高邊緣計(jì)算中的數(shù)據(jù)僅在源數(shù)據(jù)設(shè)備和邊緣設(shè)備之間交換，不再全部上傳至云計(jì)算平臺(tái)，防范了數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)勢(shì)二：低時(shí)延據(jù)運(yùn)營(yíng)商估算，若業(yè)務(wù)經(jīng)由部署在接入點(diǎn)的 MEC 完成處理和轉(zhuǎn)發(fā)，則時(shí)延有望控制在 1ms 之內(nèi)；若業(yè)務(wù)在接入網(wǎng)的中心處理網(wǎng)元上完成處理和轉(zhuǎn)發(fā)，則時(shí)延約在 2~5ms 之間；即使是經(jīng)過邊緣數(shù)據(jù)中心內(nèi)的 MEC 處理，時(shí)延也能控制在 10ms 之內(nèi)，對(duì)于時(shí)延要求高的場(chǎng)景，如自動(dòng)駕駛，邊緣計(jì)算更靠近數(shù)據(jù)源，可快速處理數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)做出判斷，充分保障乘客安全。優(yōu)勢(shì)三：減少帶寬成本邊緣計(jì)算支持?jǐn)?shù)據(jù)本地處理，大流量業(yè)務(wù)本地卸載可以減輕回傳壓力，有效降低成本。譬如，一些連接的傳感器（例如相機(jī)或在引擎中工作的聚合傳感器）會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，在這些情況下，將所有這些信息發(fā)送到云計(jì)算中心將花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間和過高的成本，如若采用邊緣計(jì)算處理，將減少大量帶寬成本。

由此可看，5G推動(dòng)社會(huì)從人聯(lián)時(shí)代走向物聯(lián)時(shí)代，連接數(shù)的大量增長(zhǎng)，疊加邊緣計(jì)算自身優(yōu)勢(shì)，將成為5G時(shí)代不可或缺的一部分。同時(shí)，由邊緣計(jì)算帶來(lái)的算力需求將成為5G時(shí)代重要增量部分。

邊緣計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)發(fā)布的《中國(guó)移動(dòng)邊緣計(jì)算白皮書》，目前智能制造、智慧城市、直播游戲和車聯(lián)網(wǎng) 4 個(gè)垂直領(lǐng)域?qū)吘売?jì)算的需求最為明確。在智能制造領(lǐng)域，工廠利用邊緣計(jì)算智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾、清洗等實(shí)時(shí)處理。同時(shí)邊緣計(jì)算還可以提供跨層協(xié)議轉(zhuǎn)換的能力，實(shí)現(xiàn)碎片化工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一接入。

在智慧城市領(lǐng)域，應(yīng)用主要集中在智慧樓宇、物流和視頻監(jiān)控幾個(gè)場(chǎng)景。邊緣計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樓宇各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)采集分析，并提供預(yù)測(cè)性維護(hù)的能力；對(duì)冷鏈運(yùn)輸?shù)能囕v和貨物進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警；利用本地部署的 GPU 服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的人臉識(shí)別、物體識(shí)別等智能圖像分析。在直播游戲領(lǐng)域，邊緣計(jì)算可以為 CDN 提供豐富的存儲(chǔ)資源，并在更加靠近用戶的位置提供音視頻的渲染能力，讓云桌面，云游戲等新型業(yè)務(wù)模式成為可能。

特別在 AR/VR 場(chǎng)景中，邊緣計(jì)算的引入可以大幅降低AR/VR 終端設(shè)備的復(fù)雜度，從而降低成本，促進(jìn)整體產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的需求非常苛刻，邊緣計(jì)算可以為防碰撞、編隊(duì)等自動(dòng)/輔助駕駛業(yè)務(wù)提供毫秒級(jí)的時(shí)延保證，同時(shí)可以在基站本地提供算力，支撐高精度地圖的相關(guān)數(shù)據(jù)處理和分析，更好地支持視線盲區(qū)的預(yù)警業(yè)務(wù)。

邊緣計(jì)算與5G有何關(guān)聯(lián)

邊緣計(jì)算與5G的關(guān)系可以用一個(gè)詞來(lái)總結(jié)：互為犄角。

“犄角”：可解釋為牛羊鹿等長(zhǎng)的角以一定距離相對(duì)而生，因此將作戰(zhàn)時(shí)分兵占據(jù)的兩個(gè)不同地方遙相呼應(yīng)的態(tài)勢(shì)形象化。邊緣計(jì)算與5G的關(guān)系大抵如此，一方面邊緣計(jì)算對(duì)5G的發(fā)展起到重要的支持作用，另一方面5G的發(fā)展也反作用推動(dòng)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)的繁榮。

邊緣計(jì)算使5G成為可能

眾所周知，在5G網(wǎng)絡(luò)在誕生之初，便定義了三大應(yīng)用場(chǎng)景：eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、mMTC （海量機(jī)器類通信）和 uRLLC（超可靠低時(shí)延通信），相應(yīng)的為滿足高清視頻、智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)需求提供技術(shù)支持。但值得關(guān)注的是，每個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景都有其自身所面臨的一些挑戰(zhàn)。例如，eMBB將對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬產(chǎn)生數(shù)百Gbps的超高需求，從而對(duì)回傳網(wǎng)絡(luò)造成巨大傳輸壓力，單方面投資擴(kuò)容匯聚與城域網(wǎng)絡(luò)將大幅提高單位媒體流傳輸成本，無(wú)法實(shí)現(xiàn)投資收益；uRLLC需要端到端1ms級(jí)超低時(shí)延支撐，僅僅依賴無(wú)線與固網(wǎng)物理層與傳輸層技術(shù)進(jìn)步，無(wú)法滿足苛刻的時(shí)延需求；mMTC將產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)管理的巨大挑戰(zhàn)，僅僅由云端集中統(tǒng)一監(jiān)控?zé)o法支撐如此復(fù)雜的物聯(lián)系統(tǒng)。邊緣計(jì)算恰好可以為這些問題帶來(lái)解決方案。首先，邊緣計(jì)算設(shè)備將為新的和現(xiàn)有的邊緣設(shè)備提供連接和保護(hù)；其次，盡管5G將為基于云的應(yīng)用程序提供更好的連接性和更低的延遲，但仍然存在處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的成本?；旌线吘売?jì)算/5G解決方案將降低這些成本；最后，邊緣計(jì)算可以讓更多應(yīng)用程序在邊緣運(yùn)行，例如分析，網(wǎng)絡(luò)安全或合規(guī)性/監(jiān)管應(yīng)用程序，減短了由數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬限制所帶來(lái)的延時(shí)，并可對(duì)本地?cái)?shù)據(jù)做初步分析，為云分擔(dān)了一部分工作。

5G“催熟”邊緣計(jì)算

不只是邊緣計(jì)算對(duì)5G有推動(dòng)作用，5G與邊緣計(jì)算一定程度上是相輔相成的。一方面，得益于5G自身發(fā)展，將對(duì)邊緣計(jì)算的發(fā)展起到直接促進(jìn)作用；另一方面，由于5G對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有促進(jìn)作用，也將間接促進(jìn)邊緣計(jì)算。前面我們已經(jīng)講到，5G的發(fā)展雖然仍然存在些許挑戰(zhàn)，但邊緣計(jì)算能夠解決這些問題。因此，由于目前5G處在商用前的最后一公里，相關(guān)企業(yè)將對(duì)相關(guān)重要支撐技術(shù)投入更多精力與資源，邊緣計(jì)算也就能夠“借東風(fēng)”得到大力發(fā)展。

另外，5G對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的促進(jìn)作用也是明顯的。得益于5G技術(shù)的支持，智能家居、智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域都將迎來(lái)大發(fā)展，相應(yīng)的，也就會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)海量的數(shù)據(jù)。海量數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理的特性對(duì)數(shù)據(jù)處理的技術(shù)手段提出新的要求，現(xiàn)行的數(shù)據(jù)處理方式不足以滿足需求，邊緣計(jì)算的出現(xiàn)則為這個(gè)難題帶來(lái)了很多好處。

5G與邊緣計(jì)算的發(fā)展

盡管5G是目前的熱門話題，邊緣計(jì)算也一度成為熱點(diǎn)，但正如華為任正非所講的那樣——5G可能被炒作過熱，眼下5G與邊緣計(jì)算的不足也是客觀存在的：即5G建設(shè)規(guī)模及進(jìn)程不及預(yù)期、邊緣計(jì)算技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期、運(yùn)營(yíng)商投資不及預(yù)期。據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，到2022年，完成商用5G部署的通信服務(wù)提供商中將有半數(shù)會(huì)因系統(tǒng)無(wú)法完全滿足5G用例的需求，而難以從后端技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)的投資中獲利。

大部分通信服務(wù)提供商要等到2025年至2030年期間，才能在他們的公共網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)完整的端對(duì)端5G基礎(chǔ)架構(gòu)，因?yàn)樗麄兪紫劝阎匦姆旁?G無(wú)線電通信上，然后才是核心網(wǎng)絡(luò)切片和邊緣計(jì)算。邊緣計(jì)算的部署主要靠業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)，受時(shí)延和帶寬限制，其中時(shí)延因素是剛性限制因素。雖然5G有望解決相關(guān)領(lǐng)域的一些問題，但邊緣計(jì)算的發(fā)展仍然需要深入了解客戶及業(yè)務(wù)需求，也需要整體產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。由此可見，由于5G與邊緣計(jì)算相輔相成，在5G發(fā)展未達(dá)預(yù)期時(shí)，邊緣計(jì)算也很難達(dá)到我們所期望的狀態(tài)。兩者發(fā)展密不可分，市場(chǎng)繁榮仍需時(shí)日。

編輯：lyn