?1  概述

邊緣計算是指將IT資源（計算、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，實現(xiàn)更低的數(shù)據(jù)交互時延、節(jié)省網(wǎng)絡流量，從而為用戶提供低延時、高穩(wěn)定性的IT解決方案。邊緣計算依賴邊緣數(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。需要低延時和節(jié)省帶寬的場景可以采用邊緣的解決方案；時延不敏感、對帶寬消耗不大的傳統(tǒng)業(yè)務仍然可以采用傳統(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用的業(yè)務需求，二者有效互補。

2  需求分析

2.1  5G的需求

20世紀末至21世紀初，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，三大運營商共在全國開通5G基站約15.6萬個。3月6日，中國移動發(fā)布2020年5G二期無線網(wǎng)主設備集中采購公告，正式啟動旗下28個省、自治區(qū)、直轄市共232143個基站的采購招標。近日，中國信息通信研究院副院長王志勤在《加快5G網(wǎng)絡建設 點燃數(shù)字化轉(zhuǎn)型新引擎》一文中預測，“到年底全國范圍內(nèi)將累計開通5G基站超過55萬個”。

未來，這55萬（數(shù)字還會持續(xù)增長）個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見，5G時代的數(shù)據(jù)計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設施去處理更多對時延要求更高的業(yè)務。

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行：邊緣、設備本身、本地網(wǎng)關(guān)或集中式云。一些沒有嚴格延遲需求的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)和運輸?shù)难舆t敏感、數(shù)據(jù)密集型技術(shù)，這些應用不太適合傳統(tǒng)云環(huán)境。例如大型移動機械和工廠裝配線、自動駕駛車輛和飛機維護、災難恢復系統(tǒng)或向技術(shù)人員發(fā)出警報以進行預防性維修等等。前英特爾CEO在一次演講中提到，由于安裝有數(shù)百個車上傳感器，因此每行駛8小時車輛將生成大約40TB的數(shù)據(jù)，相當于同期3000個人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總和。由于需要低時延的處理，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)生的影響將難以預料。

最保守的預測也認為20年后將會有超過1000億的設備連接在互聯(lián)網(wǎng)上。這些設備包括了移動設備、可穿戴設備、家用電器、醫(yī)療設備、工業(yè)探測器、監(jiān)控攝像頭、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，聯(lián)網(wǎng)設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)連接了大量的設備，它增加了跨越不同區(qū)域的設備的數(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)成了一個熱點話題。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)邊緣服務器和存儲組成的專用網(wǎng)絡來緩存人們使用很頻繁的內(nèi)容。根據(jù)思科發(fā)布的研究報告，到2022年CDN將會承載72%以上的互聯(lián)網(wǎng)流量，遠高于2017年的56%。目前許多CDN流量都在區(qū)域核心網(wǎng)絡上，由于城域網(wǎng)絡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，預計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)務需求。而且，隨著對更廣泛的接入和更好的客戶體驗的追求，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很大的機遇。

2.4  小結(jié)

網(wǎng)絡推動了應用的發(fā)展，應用實現(xiàn)了網(wǎng)絡的更多場景。不管是5G、IoT還是CDN，它們帶來的都是海量的需要低時延處理的邊緣數(shù)據(jù)。無疑，在基礎設施領(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器、網(wǎng)絡設備、制冷等一系列基礎設施。邊緣計算業(yè)務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)務規(guī)模隨著用戶動態(tài)靈活擴展和收縮，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：高密度的計算和存儲能力、在更小的空間下操作和維護的能力、更高的可靠性（適應惡劣環(huán)境的穩(wěn)定運行能力）、自散熱能力等。 

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

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算服務，但是邊緣計算節(jié)點并不是數(shù)據(jù)孤島，邊緣數(shù)據(jù)中心根據(jù)不同的業(yè)務需求需要和遠端數(shù)據(jù)中心進行數(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)務服務。

邊云協(xié)同的主要作用和價值，首先是實現(xiàn)多邊緣數(shù)據(jù)中心的負荷分擔和智能調(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)務整合能力，滿足應用快速移動業(yè)務的應用需求。例如：車聯(lián)網(wǎng)應用中，如果僅僅了解一個邊緣數(shù)據(jù)中心覆蓋范圍的交通信息是遠遠不夠的，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)中心針對多個邊緣的節(jié)點的信息做匯總，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)務后臺實現(xiàn)。人工智能和大數(shù)據(jù)業(yè)務都需要大量的數(shù)據(jù)進行運算，邊緣提取出的有價值信息，都需要同步到數(shù)據(jù)中心進行更加深入的模型訓練。

3.3  邊邊協(xié)同

邊緣數(shù)據(jù)中心除了和中心節(jié)點需要做數(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）場景使用邊緣計算業(yè)務，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)絡架構(gòu)將會是一個關(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、省級CDN內(nèi)容中心和CDN省級管理中心接入省會節(jié)點IDC，省會IDC連接骨干網(wǎng)。在邊邊協(xié)同的場景下，需要CDN之間進行更短路徑的連接，這對于未來的網(wǎng)絡架構(gòu)設計提出了更高的要求。

4 展望

邊緣是個相對的概念，互聯(lián)網(wǎng)之于傳統(tǒng)電信網(wǎng)，云計算之于互聯(lián)網(wǎng)，私有云之于公有云都可以被認為是邊緣計算。在對邊緣計算尚沒有明確定義的時候，對于基礎設施來說就存在著各種發(fā)展可能。毫無疑問，隨著對機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)絡這樣的網(wǎng)絡技術(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，將成為與云計算平分秋色的新興市場，廣闊市場空間將帶給整個數(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)展機遇。