?1  概述

邊緣計(jì)算是指將IT資源（計(jì)算、存儲等）從傳統(tǒng)的云數(shù)據(jù)中心向用戶側(cè)遷移，拉近用戶和IT資源的物理距離，實(shí)現(xiàn)更低的數(shù)據(jù)交互時(shí)延、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量，從而為用戶提供低延時(shí)、高穩(wěn)定性的IT解決方案。邊緣計(jì)算依賴邊緣數(shù)據(jù)中心來完成。邊緣數(shù)據(jù)中心和傳統(tǒng)的云數(shù)據(jù)中心是相輔相成的關(guān)系。需要低延時(shí)和節(jié)省帶寬的場景可以采用邊緣的解決方案；時(shí)延不敏感、對帶寬消耗不大的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)仍然可以采用傳統(tǒng)的云數(shù)據(jù)中心方案解決。邊緣數(shù)據(jù)中心和云數(shù)據(jù)中心分別滿足不同應(yīng)用的業(yè)務(wù)需求，二者有效互補(bǔ)。

2  需求分析

2.1  5G的需求

20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，隨著固網(wǎng)帶寬的提升和技術(shù)的發(fā)展，各類門戶網(wǎng)站、微博開始興起，數(shù)據(jù)量逐漸增大；隨著3G、 4G的使用，微信等社交APP、抖音快手等短視頻APP開始流行，移動互聯(lián)網(wǎng)開始蓬勃發(fā)展。也就是在這個(gè)階段，我國的數(shù)據(jù)中心特別是云數(shù)據(jù)中心迎來了大發(fā)展，全國各地紛紛上馬相關(guān)項(xiàng)目。

2019年6月，工業(yè)和信息化部正式發(fā)布5G商用牌照，截至今年2月初，三大運(yùn)營商共在全國開通5G基站約15.6萬個(gè)。3月6日，中國移動發(fā)布2020年5G二期無線網(wǎng)主設(shè)備集中采購公告，正式啟動旗下28個(gè)省、自治區(qū)、直轄市共232143個(gè)基站的采購招標(biāo)。近日，中國信息通信研究院副院長王志勤在《加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 點(diǎn)燃數(shù)字化轉(zhuǎn)型新引擎》一文中預(yù)測，“到年底全國范圍內(nèi)將累計(jì)開通5G基站超過55萬個(gè)”。

未來，這55萬（數(shù)字還會持續(xù)增長）個(gè)5G基站將會帶來天文數(shù)字的數(shù)據(jù)量，如果都依賴集中存儲和計(jì)算將會給云數(shù)據(jù)中心帶來很大壓力，特別是其中很多物與物之間應(yīng)用場景，譬如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，需要將數(shù)據(jù)處理靠近數(shù)據(jù)源?？梢灶A(yù)見，5G時(shí)代的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲將會采用云數(shù)據(jù)中心和邊緣數(shù)據(jù)中心相結(jié)合的方式，而且，邊緣數(shù)據(jù)中心將會成為理想的承載基礎(chǔ)設(shè)施去處理更多對時(shí)延要求更高的業(yè)務(wù)。

2.2  IoT的需求

IoT產(chǎn)業(yè)界仍在爭論數(shù)據(jù)的分析處理最好在哪里進(jìn)行：邊緣、設(shè)備本身、本地網(wǎng)關(guān)或集中式云。一些沒有嚴(yán)格延遲需求的IoT場景可能會被聚合到云端。然而，目前大部分的IoT場景屬于商業(yè)、工業(yè)和運(yùn)輸?shù)难舆t敏感、數(shù)據(jù)密集型技術(shù)，這些應(yīng)用不太適合傳統(tǒng)云環(huán)境。例如大型移動機(jī)械和工廠裝配線、自動駕駛車輛和飛機(jī)維護(hù)、災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)或向技術(shù)人員發(fā)出警報(bào)以進(jìn)行預(yù)防性維修等等。前英特爾CEO在一次演講中提到，由于安裝有數(shù)百個(gè)車上傳感器，因此每行駛8小時(shí)車輛將生成大約40TB的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于同期3000個(gè)人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總和。由于需要低時(shí)延的處理，那么如果把這么多數(shù)據(jù)傳回云數(shù)據(jù)中心處理后再傳回車輛，對安全行駛產(chǎn)生的影響將難以預(yù)料。

最保守的預(yù)測也認(rèn)為20年后將會有超過1000億的設(shè)備連接在互聯(lián)網(wǎng)上。這些設(shè)備包括了移動設(shè)備、可穿戴設(shè)備、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)探測器、監(jiān)控?cái)z像頭、汽車以及服裝等。它們所創(chuàng)造并分享的數(shù)據(jù)將會給工作和生活帶來一場新的信息革命。人們將可以利用來自物聯(lián)網(wǎng)的信息來加深對世界以及自己生活的了解，并且做出更加合適的決定。與此同時(shí)，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也將把目前許多工作，比如監(jiān)視、管理以及維修等需要人力的工作自動化。物聯(lián)網(wǎng)連接了大量的設(shè)備，它增加了跨越不同區(qū)域的設(shè)備的數(shù)字化和自動化。隨著5G的部署與發(fā)展，是否要和IoT融合已經(jīng)成了一個(gè)熱點(diǎn)話題。但是無論采用什么技術(shù)，IoT帶來的需要就近處理的海量數(shù)據(jù)已是一個(gè)既定趨勢，對邊緣數(shù)據(jù)中心將帶來巨大的需求。

2.3  CDN的需求

第三方CDN提供商利用由數(shù)千臺專業(yè)邊緣服務(wù)器和存儲組成的專用網(wǎng)絡(luò)來緩存人們使用很頻繁的內(nèi)容。根據(jù)思科發(fā)布的研究報(bào)告，到2022年CDN將會承載72%以上的互聯(lián)網(wǎng)流量，遠(yuǎn)高于2017年的56%。目前許多CDN流量都在區(qū)域核心網(wǎng)絡(luò)上，由于城域網(wǎng)絡(luò)容量增長快于核心網(wǎng)容量的增長速度，因此未來CDN將處理更多接近最終用戶的流量。2022年，預(yù)計(jì)將有三分之一的流量在邊緣被處理掉，高于2017年的27%。

目前來看，CDN提供商一般沒有自建的數(shù)據(jù)中心，他們將越來越依賴邊緣數(shù)據(jù)中心來提供不斷增加的空間和電力，以滿足其不斷增長的業(yè)務(wù)需求。而且，隨著對更廣泛的接入和更好的客戶體驗(yàn)的追求，邊緣數(shù)據(jù)中心提供商需要去更多的二三四線城市進(jìn)行部署，這對于未來非一線城市的數(shù)據(jù)中心市場將會帶來一個(gè)很大的機(jī)遇。

2.4  小結(jié)

網(wǎng)絡(luò)推動了應(yīng)用的發(fā)展，應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的更多場景。不管是5G、IoT還是CDN，它們帶來的都是海量的需要低時(shí)延處理的邊緣數(shù)據(jù)。無疑，在基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，隨著各種需求的爆發(fā)式增長，邊緣數(shù)據(jù)中心將會被推上風(fēng)口。

3  核心技術(shù)分析

3.1  邊緣硬件

邊緣硬件主要指邊緣通用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、制冷等一系列基礎(chǔ)設(shè)施。邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)的部署位置往往更加靠近用戶，所以在部署空間相對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心較小，機(jī)房的條件相對傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心也相對較差，部署業(yè)務(wù)規(guī)模隨著用戶動態(tài)靈活擴(kuò)展和收縮，這些都對邊緣硬件提出了更多的新的要求，其中包括但不限于：高密度的計(jì)算和存儲能力、在更小的空間下操作和維護(hù)的能力、更高的可靠性（適應(yīng)惡劣環(huán)境的穩(wěn)定運(yùn)行能力）、自散熱能力等。 

在開放數(shù)據(jù)中心委員會（ODCC），三大運(yùn)營商牽頭提出了OTII項(xiàng)目，這可以認(rèn)為是一種邊緣服務(wù)器的嘗試。此前，一般的思路是讓邊緣機(jī)房的環(huán)境適配現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器設(shè)備，但在這個(gè)過程中為了滿足服務(wù)器的承重、配電以及濕度、溫度等環(huán)境要求，需要在邊緣機(jī)房的改造上下很大的成本。因此， OTII項(xiàng)目換了一個(gè)思路，研發(fā)具有邊緣特色的服務(wù)器設(shè)備，來適配現(xiàn)有的機(jī)房。目前OTII服務(wù)器在中國電信已經(jīng)得到了少量的應(yīng)用部署。

3.2  邊云協(xié)同

邊緣數(shù)據(jù)中心為用戶提供就近的邊緣計(jì)算服務(wù)，但是邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)并不是數(shù)據(jù)孤島，邊緣數(shù)據(jù)中心根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求需要和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通過邊緣和數(shù)據(jù)中心的互動來為客戶提供更好的業(yè)務(wù)服務(wù)。

邊云協(xié)同的主要作用和價(jià)值，首先是實(shí)現(xiàn)多邊緣數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷分擔(dān)和智能調(diào)度?；诓煌倪吘墧?shù)據(jù)中心的資源占用，流量大小，健康狀態(tài)來做更加全局和高效的智能調(diào)度。其次是提供全局的業(yè)務(wù)整合能力，滿足應(yīng)用快速移動業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。例如：車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，如果僅僅了解一個(gè)邊緣數(shù)據(jù)中心覆蓋范圍的交通信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，往往在長途駕駛中需要了解全路徑的交通信息，以規(guī)劃更好的交通線路。這些都需要全據(jù)的數(shù)據(jù)信息，需要數(shù)據(jù)中心針對多個(gè)邊緣的節(jié)點(diǎn)的信息做匯總，做中心統(tǒng)一的智能規(guī)劃。再次，助力AI和大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)后臺實(shí)現(xiàn)。人工智能和大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，邊緣提取出的有價(jià)值信息，都需要同步到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行更加深入的模型訓(xùn)練。

3.3  邊邊協(xié)同

邊緣數(shù)據(jù)中心除了和中心節(jié)點(diǎn)需要做數(shù)據(jù)交互之外，邊緣和邊緣之間的數(shù)據(jù)交互也是非常必要的，邊緣和邊緣協(xié)同有效幫助用戶解決在不同的邊緣之間的流暢切換，例如：用戶在高速移動（駕車或者高鐵等）場景使用邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)，需要能快速在不同的邊緣數(shù)據(jù)中心之間的做狀態(tài)信息的同步，以保證用戶業(yè)務(wù)不受邊緣數(shù)據(jù)中心切換的影響。

邊緣數(shù)據(jù)中心之間的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將會是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)方面。以CDN為例，傳統(tǒng)的CDN接入方式一般是CDN邊緣POP接入城域網(wǎng)，CDN骨干POP點(diǎn)、省級CDN內(nèi)容中心和CDN省級管理中心接入省會節(jié)點(diǎn)IDC，省會IDC連接骨干網(wǎng)。在邊邊協(xié)同的場景下，需要CDN之間進(jìn)行更短路徑的連接，這對于未來的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

4 展望

邊緣是個(gè)相對的概念，互聯(lián)網(wǎng)之于傳統(tǒng)電信網(wǎng)，云計(jì)算之于互聯(lián)網(wǎng)，私有云之于公有云都可以被認(rèn)為是邊緣計(jì)算。在對邊緣計(jì)算尚沒有明確定義的時(shí)候，對于基礎(chǔ)設(shè)施來說就存在著各種發(fā)展可能。毫無疑問，隨著對機(jī)架的爆炸式增長需求，未來數(shù)據(jù)中心行業(yè)需要包括OTII和液冷這樣的創(chuàng)新技術(shù)來提升能效降低能耗；也需要無損網(wǎng)絡(luò)這樣的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來提升數(shù)據(jù)中心內(nèi)和DCI的通道能力，去支持未來更多邊邊協(xié)同場景。未來，邊緣市場規(guī)模超萬億，將成為與云計(jì)算平分秋色的新興市場，廣闊市場空間將帶給整個(gè)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)界帶來無限的想象空間和嶄新的發(fā)展機(jī)遇。