邊緣雲丨研究報告
核心摘要：
概念界定：邊緣雲計算構築在位于中心雲與終端之間的邊緣基礎設施之上，是雲計算能力由中心向邊緣的下沉，強調通過雲邊的一體化、協同管理來解決在集中式雲計算模式下所無法滿足的業務需求。邊緣雲按照距中心雲從近到遠，可劃分為區域、現場和IoT邊緣雲三類。
驅動因素：超低延遲時間、海量資料、邊緣智能、資料安全及雲邊協同的價值是促使企業選擇邊緣雲的主要因素。工業網際網路、車聯網/自動駕駛、智慧交通、雲遊戲及VR/AR等場景中資料傳輸及處理量極大，如果不采用邊緣雲架構，不僅帶寬成本居高不下，更無法滿足對時延的極高要求。
市場規模：2020年中國邊緣雲計算市場規模為91億元，其中區域、現場、IoT三類邊緣雲市場規模分别達到37億元、38億元及16億元。邊緣雲計算尚處在發展的萌芽期，未來成長空間非常廣闊，預計到2030年中國邊緣雲計算市場規模将接近2500億元。
未來展望：現階段邊緣雲在投入産出、資源異構、雲邊協同、邊緣安全方面尚存在落地難點，邊緣雲的爆發既有賴于行業自身的發展成熟，也需要關注下遊重點場景的規模化商用，預計2020年到2030年将會是邊緣雲計算從興起到繁榮的關鍵十年。
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邊緣雲概述及驅動因素
邊緣雲計算發展的時代背景
以二十年為周期，算力在中心和邊緣之間循環往複
回顧IT産業80年的發展曆史，自通用計算機誕生至今，算力和處理的分布表現出了在集中式架構和分布式架構之間交替循環的特征，每個周期大概是二十年左右的時間。技術進步推動性能提升、成本降低，上一代計算模式普及驅動資料量和計算需求增加，打破既有的成本與效益平衡，進而進入新一輪的周期。基于同樣的邏輯進行推導，2020年到2030年将會是邊緣雲計算從興起到繁榮的關鍵十年。
邊緣雲計算概念界定
構築在邊緣基礎設施之上，就近提供雲計算服務
盡管邊緣計算一詞已經被讨論了很多年，但對于“邊緣”的界定業内外尚存在将邊緣側與端側混用的情況。本報告遵循産業聯盟、學術機構的定義，所指“邊緣”意味靠近資料源頭，不包括手機、PC、攝像頭等終端裝置。
邊緣雲計算相較邊緣計算，更強調依托于雲計算技術實作邊緣側的計算、網絡、存儲、安全及各類應用能力。從邊緣側對時延、彈性、分析等方面的需求出發，雲計算架構相比傳統架構的優勢明顯，是以絕大部分情況下業界所指的邊緣計算即為邊緣雲計算。
邊緣雲計算構築在位于中心雲與終端之間的邊緣基礎設施之上，是雲計算能力由中心向邊緣的下沉，強調通過雲邊的一體化、協同管理來解決在集中式雲計算模式下所無法滿足的業務需求。本報告所指的邊緣雲計算不包括靠近使用者側但孤立于中心雲的私有雲、專有雲，邊緣雲也不與雲計算的部署模式直接挂鈎。
邊緣雲計算部署的位置
根據邊緣位置的不同，可分為區域、現場和IoT邊緣雲三類
“邊緣”是一個相對的概念，對時延、帶寬、資料量、經濟性等多方面的要求都會影響邊緣雲部署的最佳位置。在GSMA針對移動網絡邊緣計算部署位置的調研中，48%的受訪者選擇了傳輸網、基站或基站群附近，47%的受訪者選擇本地化的場所。業界對于不同位置的邊緣雲叫法不一，本報告将根據邊緣基礎設施和承載業務的差異，将邊緣雲按照距中心雲從近到遠劃分為區域、現場和IoT三類。
自動駕駛、雲遊戲等共享型業務，可部署在市級或區級的區域邊緣雲上，而面向工廠、港口、園區等的專享型邊緣雲業務既可以搭建在客戶現場的邊緣資料中心之上，也可以依托于邊緣網關等更輕量級的裝置來實作。從技術路線上看，區域邊緣雲和現場邊緣雲同是基于邊緣資料中心，是通過ICT基礎設施的下沉實作邊緣雲的能力，而IoT邊緣雲是對于以工業場景為代表的各類現場裝置進行雲化的更新改造。
邊緣雲計算的定位
作為中心雲計算的延伸，将計算能力拓展至“最後一公裡”
邊緣雲計算出現的背景是為了彌補集中式雲計算能力的不足，因而讨論邊緣雲時往往不能獨立于中心雲，應當放在雲-邊-端的整體架構之下，将邊緣雲視作中心雲在靠近使用者側的下沉。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元，其腦部僅有40%的神經元，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”結構和中心雲+邊緣雲的分布式架構極為相似，各式各樣的終端采集到海量資料後，将需要實時處理的小規模、局部資料就近在邊緣雲上完成，而複雜、大規模的全局性任務則交由中心雲彙總和深入分析，中心雲與邊緣雲統一管控、智能排程，進而實作算力的優化配置設定。
邊緣雲計算的核心價值
對時延和成本的關注是目前應用邊緣雲最主要的動力
邊緣雲相比中心雲更靠近使用者，靠近資料産生和使用的位置，在網絡時延和傳輸成本方面具有明顯優勢，可以緩解中心雲的計算負載和帶寬壓力。但邊緣側通常實體環境不夠理想，硬體資源受限，是以邊緣雲需要與中心雲配合，在雲邊協同的過程中主要服務于輕量級的小任務，一方面是實作在集中式雲計算模式下無法實作的超低延時的資料互動與自動回報，另一方面是承擔資料預處理工作，包括共性和常用資料的存儲和調用等。此外，特定行業對資料安全、隐私保護的要求也使邊緣雲成為其重要的選項之一。
邊緣雲計算行業的驅動因素
資料爆炸，集中式雲計算捉襟見肘，邊緣剛需場景湧現
根據艾瑞咨詢測算，中國物聯網連接配接量将從2019年的55億個增長至2023年的148億個，年複合增長率達到28.1%。物聯網感覺資料量激增，資料類型愈發複雜多樣，IDC預測到2025年中國每年産生的資料量将增長48.6ZB。随着智慧城市、自動駕駛、工業網際網路等應用的落地，海量的終端裝置實時産生資料，集中式雲計算在帶寬負載、網絡延時、資料管理成本等方面将愈發顯得捉襟見肘，難以适應資料頻繁互動的需求，邊緣側的價值将進一步凸顯。
邊緣雲計算發展的支撐條件
晶片：FPGA同時滿足邊緣側對性能、能耗及延遲的要求
與集中式雲計算不同，邊緣雲計算所處的實體環境複雜多樣，很多時候空間、溫度、電源系統都不是最佳的狀态。但同時，邊緣側又要求極高的實時性和計算性能，傳統CPU架構難以勝任邊緣雲的需求。
FPGA兼具強大的計算性能和超低的延遲，其低功耗的特性更适合部署在邊緣側，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雲計算帶來的挑戰。英特爾、賽靈思等國際晶片巨頭持續加碼FPGA晶片，并推出支援CPU+FPGA異構計算的硬體平台，底層晶片産業的繁榮将支撐邊緣雲計算在各領域的應用，并不斷迸發出新的活力。
網絡：5G強勢加持，Wi-Fi在室内場景形成互補
5G被公認為邊緣計算時代最重要的網絡技術，其大帶寬、低延遲時間、廣連接配接的特性與邊緣雲場景相契合，尤其在自動駕駛等要求室外覆寫、移動性的場景中具有不可替代性。5G使用者面功能UPF下沉實作了業務資料的本地解除安裝分流，使得邊緣雲節點可以靈活部署在不同的網絡位置。目前中國5G建設已經進入高峰期，工信部資料顯示，截至2020年中國已開通5G基站超71.8萬個，實作地級以上城市及重點縣市的覆寫。但現階段5G終端仍然以手機為主，行業終端的數量尚少，預計邊緣雲計算也會随着5G行業應用的普及分階段落地。此外，Wi-Fi技術也在向着更高的吞吐量、更大的覆寫面積和更低的時延發展，Wi-Fi在室内場景中的優勢使其成為5G的重要補充，兩者将共同助力邊緣雲應用。
雲計算：企業上雲常态化，雲原生下沉實作雲邊端一體化
根據艾瑞咨詢測算，2019年中國雲服務整體市場規模達到1612.4億元，同比增長達到57.1%，公有雲、專有雲、私有雲等不同的部署模式為企業提供了多樣化的選擇。新冠疫情、上雲補貼、新基建等一衆外部利好因素進一步加速了傳統企業的上雲步伐，企業上雲已日漸常态化。
近年來雲原生的熱度持續高漲，包括容器、微服務、DevOps等在内的雲原生技術和理念強調松耦合的架構和簡單便捷的擴充能力，旨在通過統一标準實作不同基礎設施上一緻的雲計算體驗。相比于虛拟主機，雲原生更适合邊緣雲計算的場景，可以為雲邊端提供一體化的應用分發與協同管理，解決邊緣側大規模應用傳遞、運維、管控的問題。
邊緣雲計算行業的政策環境
“新基建”加碼，工業網際網路等标杆應用引領産業融合
“新基建”是十四五規劃的重點方向，通過優化算力資源結構，将高頻調用、低延遲時間業務需求配置設定至邊緣資料中心，推動5G承載網絡的邊緣組網建設，為将算力和網絡下沉到邊緣創造條件。同時，工業網際網路、車聯網、遠端醫療等産業政策明确提及邊緣計算，推動關鍵技術研究、标準體系建設及軟硬體産品研發，促進邊緣雲在典型産業的融合應用。
邊緣雲發展空間和現存痛點
邊緣雲計算架構體系
與雲計算架構類似的，邊緣雲計算的架構自下而上同樣分為IaaS、PaaS和SaaS三層。其中IaaS層主要是為邊緣雲平台提供的計算、存儲和網絡資源，PaaS層既包括位置服務、流量統計、身份識别等網絡能力，也包括人臉識别、音視訊轉碼等行業能力，SaaS層提供各類行業應用。此外，邊緣雲需要在業務、應用管理、資料、資源等方面與中心雲實作雲邊協同。
邊緣雲計算市場規模及預測
預計2025年規模将超500億元，年複合增長率達43.3%
信通院2020年5月調研資料顯示，中國企業中僅有不足5%使用了邊緣計算，但計劃使用的比例高達44.2%。可以見得，雖然邊緣雲計算尚處在發展的萌芽期，但未來成長空間非常廣闊。根據艾瑞咨詢測算，2020年中國邊緣雲計算市場規模為91億元，其中區域、現場、IoT三類邊緣雲市場規模分别達到37億元、38億元及16億元。預計到2025年整體邊緣雲規模将以44.0%的年複合增長率增長至550億元，其中區域邊緣雲将憑借互動直播、vCDN、車聯網等率先成熟的場景實作增速領跑。2030年，中國邊緣雲計算市場規模預計達到接近2500億元，2025年至2030年的年複合增長率相比前五年有所下降，現場邊緣雲中工業網際網路、智慧園區、智慧物流等場景将在這一期間快速走向成熟。
邊緣雲計算的商業模式
融合多種既有商業模式，在B端服務基礎上探索C端付費
邊緣雲計算商業化應用時間不長，各類玩家跨界進入這一領域，大多沿用既有成熟的商業模式，造成目前邊緣雲領域商業模式多種多樣。如基礎雲廠商主要面向通用型需求針對資源、平台及能力按使用量收入，具有一定內建背景的廠商（如電信營運商、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體搭載邊緣雲平台并沿用傳統的硬體收費模式。同時，在車聯網、雲遊戲等典型的2B2C應用中，亦出現了邊緣雲廠商參與C端服務費分成的情況。
邊緣雲計算應用場景總覽
應對超低延時和海量資料帶來的挑戰是企業客戶選擇應用邊緣雲的核心需求所在
超低延遲時間、海量資料、邊緣智能、資料安全及雲邊協同的價值是促使企業選擇邊緣雲計算的主要因素，其中又尤以應對超低延遲時間和海量資料的挑戰時，最能展現出邊緣雲相比集中式雲計算或傳統網關模式的優勢。如右圖所示，在工業網際網路、車聯網/自動駕駛、智慧交通、雲遊戲及VR/AR等場景中，資料的傳輸及處理量極大，如果不采用邊緣雲架構，不僅是帶寬成本居高不下，更無法滿足對時延的極高要求，可以說是天然最适合應用邊緣雲的場景。
邊緣雲計算落地難點：投入産出
邊緣雲面臨部署成本高、産出衡量難、需求不剛性的問題
盡管邊緣計算的概念出現已久，在雲計算、物聯網、5G等相關技術的加持下，剛需場景開始湧現，因而邊緣雲商業化應用的時間不長。從投入産出的角度來看，邊緣雲對于多數場景尚屬于體驗更新型需求，因其部署成本相對較高，産出效果不好衡量或在短期内不可見，往往是頭部的前瞻性客戶才會選擇布局邊緣雲。邊緣雲的規模化應用不僅要求行業自身技術的發展、成本降低、效率提升，更依賴于下遊應用場景的廣泛鋪開。
邊緣雲計算落地難點：資源異構
邊緣計算産業碎片化，需推動硬體标準建設及軟硬體解耦
邊緣側環境複雜，邊緣硬體的計算、網絡、存儲資源通常會基于業務場景進行深度定制。OT領域硬體廠商多樣化商，多代技術并存，OT與IT割裂的曆史遺留問題長期存在，裝置難以互認。邊緣雲計算平台需相容上述異構的邊緣裝置，并進行統一的管理和運用。目前解決邊緣雲資源異構問題的思路主要是兩大類，一是通過加強邊緣基礎設施的标準化建設，統一産品規範，二是基于軟硬體解耦的技術屏蔽底層硬體差異，實作碎片化産業的融合。
邊緣雲計算落地難點：雲邊協同
中心雲與邊緣雲在應用、服務、資源等協同方面存在挑戰
中心雲與邊緣雲根據自身特性承擔不同的服務能力，兩者協同才能最大化邊緣雲的價值。但雲邊協同在應用協同、服務協同和資源協同等方面存在諸多挑戰，包括如何保證雲端應用與邊緣應用統一分發、管理，服務基于統一開發架構進行接入、發現、使用和運維，底層資源在全局視角下實作優化排程等都需要相關技術和标準的支撐。2021年，中國信通院聯合行業内多家領軍企業共同成立雲邊協同産業方陣，開展技術研究、完善标準體系、搭建合作橋梁，将有望加快推動企業雲邊協同的服務水準。
邊緣雲計算落地難點：邊緣安全
海量、異構、分布式等特征使得邊緣節點更易受到攻擊
邊緣雲具有分布廣、環境複雜、數量龐大的特點，不僅現場人員處理問題的難度加大，資料的分散性也使得攻擊者可使用的接觸點資料增多，安全攻擊容易蔓延到整個網絡。邊緣雲在計算和存儲資源方面相比中心雲更加受限，而應用又多對實時性要求極高，傳統的安全手段無法很好地适應邊緣側的安全需求，需建立更為有針對性的邊緣安全體系。
邊緣雲發展預判和角色布局
邊緣雲計算行業的爆發因素
既有邊緣雲自身問題待解決，也依賴于下遊應用場景的成熟
目前邊緣雲計算尚處在發展的初期階段，MEC、邊緣雲原生及邊緣AI等關鍵技術以及一系列行業标準仍在演進中，随着基礎設施的建設落地以及上層應用生态的完善豐富，邊緣雲的投入産出比會持續優化，其對于企業客戶的價值将進一步顯現。除内因之外，下遊場景的成熟度于邊緣雲來說同樣至關重要。尤其在對邊緣雲需求最為剛性的工業物聯網、自動駕駛、雲遊戲、VR/AR等場景中，技術、需求、商業模式或産業鍊大多存在痛點，因而未能實作大規模商用。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。總結來看，基于潛在客戶數量×滲透率×客單價的等式，邊緣雲的爆發既有賴于行業自身的發展成熟，也需要關注下遊重點場景的規模化商用。
邊緣雲計算行業的發展階段
站在雲計算的肩膀上，随應用場景的落地實作縱深拓展
如前所述，邊緣雲計算行業的發展以應用場景的落地為依托。參考雲計算的發展脈絡，對邊緣雲的未來演進作出預判：1）現階段僅少部分剛需場景步入規模化階段，邊緣雲計算整體處在萌芽期；2）當越來越多的場景剛需顯現，廠商競争日趨激烈，邊緣雲将步入快速成長期；3）邊緣雲滲透進各主要應用場景，邊緣雲+中心雲的雲邊協同體系成為基礎設施，行業發展進入深水區。有雲計算過去十年的市場培育加持，邊緣雲預計将可以縮短從萌芽期到成熟期的生命周期。
邊緣雲計算産業鍊及産業圖譜
邊緣雲計算行業的競争要素
玩家類型多樣，圍繞既有核心能力滲透邊緣雲市場
跨界進入邊緣雲領域的玩家衆多，造成了目前市場碎片化的局面。但總體來看，各類廠商基本還是在圍繞自身的核心能力進行業務拓展。落在邊緣雲産業鍊上的能力構成了不同類型廠商的競争要素，決定了廠商邊緣雲的業務邊界。如電信營運商基于5G網絡優勢聯合合作夥伴落地5G MEC項目，綜合型IaaS廠商在CDN之上做能力更新，主攻區域邊緣雲。
邊緣雲計算産業格局展望
生态合作将長期是邊緣雲計算領域的主旋律
由于邊緣雲的價值高度依賴于上層應用的落地，現階段IaaS、PaaS層的玩家大多采取聚焦核心能力範疇并積極搭建生态的政策。電信營運商獨占網絡優勢，各類廠商無法繞過，綜合型IaaS廠商即使布局自有邊緣雲節點，也不排斥和MEC的打通。同時，電信營運商不願僅淪為網絡管道，希望更多面向場景提供服務能力，這就給了MEC解決方案商機會。典型的MEC解決方案商中一類是ICT廠商，長期以來是電信營運商的重要合作夥伴，一類是來自私有雲、SDN、開源等相關領域的創新型邊緣雲廠商，公司體量較小，但往往有技術和服務優勢。OT廠商占據IoT邊緣雲優勢，因與其他類型廠商能力差異較大，同樣合作多于競争。
邊緣計算社群公衆号背景回複關鍵字“630”，即可下載下傳48頁PDF完整版報告
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