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阿里云计算有限公司 中国电子技术标准化研究院

文章作者:今日头条 上传时间:2019-10-08

去年底,中国电子技术标准化研究院、阿里云等单位共同编制并发布了一份《边缘云计算技术与标准化白皮书》,定义了边缘云计算的概念和标准等,白皮书篇幅略长,边缘计算社区将通过几篇文章拆解白皮书。

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全球智能手机的快速发展,推动了移动终端和“边缘计算”的发展。而万物互联、万物感知的智能社会,则是跟物联网发展相伴而生,边缘计算系统也因此应声而出。

随着万物互联的泛在化发展,近年来,边缘计算(Edge Computing)的热度持续上升,大有和云计算分庭抗礼的架势。

边缘计算概念

边缘云计算技术及标准化

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IDC 预计,2020 年全球将有超过 500 亿的终端与设备联网,超过 40% 的数据要在网络边缘侧进行分析、处理与存储。

和云计算出现的时候一样,目前业界对边缘计算(Edge Computing)的定义和说法有很多种。ISO/IEC JTC1/SC38对边缘计算给出的定义:边缘计算是一种将主要处理和数据存储放在网络的边缘节点的分布式计算形式。边缘计算产业联盟对边缘计算的定义是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。 国际标准组织 ETSI 的定义为在移动网络边缘提供 IT 服务环境和计算能力,强调靠近移动用户,以减少网络操作和服务交付的时延,提高用户体验。随着5G 技术的逐步成熟,MEC(Multi-Access Edge Computing,也被称为 Mobile Edge Computing )作为 5G 的一项关键技术成为行业上下游生态合作伙伴们共同关注的热点。目前,ETSI 对 MEC 的定义是指在网络边缘为应用开放者和内容服务商提供所需的云端计算功能和 IT服务环境。

白皮书

边缘计算也是一种分布式计算。它将数据资料的处理、应用程序的运行甚至一些功能服务的实现,由网络中心下放到网络边缘的节点上,以减少业务的多级传递,降低核心网和传输的负担。

那么,这种适用于网络边缘侧的边缘计算究竟是怎样的技术呢?

上述边缘计算的各种定义虽然表述上各有差异,但基本都在表达一个共识: 在更靠近终端的网络边缘上提供服务。

编写单位:阿里云计算有限公司 中国电子技术标准化研究院 等

无论是传统的物联网三层架构,还是新的四层架构,人们都忽略了一个问题,随着未来物联网终端的越来越大量的接入,势必引起物联网数据处理的新问题!目前能有效解决的方法就是加强边缘层处理能力,因此笔者认为边缘计算层将成为物联网体系架构的不可或缺的新组成部分。

公开资料显示,边缘计算是在靠近物或数据源头的一侧,综合了网络、计算、存储、应用等核心能力的开放平台。基本思想是把云计算平台迁移到网络边缘,试图将传统移动通信网、互联网和物联网等业务进行深度融合,减小业务交付中端到端的延迟。

从技术的角度看,“人联网”时代“云端二体协同”是一种基本的技术组合形态。而在“物联网”时代,数以千亿计的各种设备将会联网,大量的“摄像头, 传感器”将会成为物联网世界的眼睛,是“智慧化”服务的基础。万物互联时代 的基本需求是“低时延,大带宽,大连接,本地化”。 目前的“云端二体协同计算”已经无法满足“低时延,低成本”的需求。带宽成本和传输时延都是个大问 题,需要引入边缘计算来解决这个问题。所以,“云边端三体协同”是物联网时代的计算组合形态,边缘计算是物联网时代不可或缺的基础设施之一。边缘计算逐步发展成为“全球覆盖,无处不在”的通用基础设施。未来边缘计算和云计算是相辅相成,相互配合,边缘计算的定位是拓展云的边界,能够把计算力拓展到离“万物”一公里以内的位置。将边缘计算和云计算相结合,目前业界有很多尝试,也是技术研究的一大热点。

2018 年 12 月 12 日联合发布

边缘计算联盟ECC针对边缘计算,定义了四个领域:设备域、网络域、数据域、应用域。这四个“层域”就是边缘计算的计算对象。对物联网而言,边缘计算技术取得突破,意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端,处理过程将在本地边缘计算层完成。这无疑将大大提升处理效率,减轻云端的负荷。由于更加靠近用户,还可为用户提供更快的响应,将需求在边缘端解决。

边缘计算发展至今,已有三种业界广泛认可的技术架构,分别是 MEC ( 多接入边缘计算 ) 、微云和雾计算。很多时候,人们会将这几个概念混淆,下面我们就详细地分析一下这几种边缘计算。

边缘云计算概念

内容摘要

边缘计算的核心是在靠近数据源或用户的地方提供计算、存储等基础设施,并为边缘应用提供云服务和IT 环境服务。边缘计算不仅是5G网络区别于3G、4G的重要标准之一,同时也是支撑物联技术低延时、高密度等条件的具体网络技术体现形式,具有场景定制化强等特点。相比于集中部署的云计算而言,边缘计算不仅解决了时延过长、汇聚流量过大等问题,同时为实时性和带宽密集型的业务提供更好的支持。

MEC

要定义边缘云计算的概念,首先需要明确云计算的概念。现阶段广为接受的云计算定义是 ISO/IEC 17788《信息技术云计算概览与词汇》 的定义:云计算是一种将可伸缩、弹性、共享的物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应和管理,并提供网络访问的模式。云计算模式由关键特征、云计算角色和活动、云能力类型和云服务类别、云部署模型、云计算共同关注点组成。

随着 5G、物联网时代的到来以及云计算应用的逐渐增加,传统的云计算技

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MEC,即多接入边缘计算,其最早是由欧洲电信标准化协会2014 年提出的,ETSI 初创成员包括:惠普、沃达丰、华为、诺基亚、Intel 以及 Viavi 等。MEC 是为移动网络边缘提供 IT 服务环境和云计算能力,通过在移动网络边缘执行部分缓存、数据传输和计算来抵消与回程相关的延迟,最终可以实现毫秒级应用。

但目前对云计算的概念都是基于集中式的资源管控来提出的,即使采用多个数据中心互联互通形式,依然将所有的软硬件资源视为统一的资源进行管理,调 度和售卖。随着5G、物联网时代的到来以及云计算应用的逐渐增加,集中式的云已经无法满足终端侧“大连接,低时延,大带宽”的云资源需求。结合边缘计算的概念,云计算将必然发展到下一个技术阶段,就是将云计算的能力拓展至距 离终端更近的边缘侧,并通过云边端的统一管控实现云计算服务的下沉,提供端到端的云服务,边缘云计算的概念也随之产生。

术已经无法满足终端侧"大连接,低时延,大带宽"的需求。随着边缘计算技

在国外,以思科为代表的网络公司甚至提出了雾计算,思科已经不再成为工业互联网联盟的创立成员,但却集中精力主导OpenFog开放雾联盟。无论是云、雾还是边缘计算,本身只是实现物联网、智能制造等所需要计算技术的一种方法或者模式。严格讲,雾计算和边缘计算本身并没有本质的区别,都是在接近于现场应用端提供的计算。就其本质而言,都是相对于云计算而言的。

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本文给出的边缘云计算定义为:边缘云计算,简称边缘云,是基于云计算技术的核心和边缘计算的能力,构筑在边缘基础设施之上的云计算平台。形成边缘位置的计算、网络、存储、安全等能力全面的弹性云平台,并与中心云和物联网 终端形成“云边端三体协同” 的端到端的技术架构,通过将网络转发、存储、计算,智能化数据分析等工作放在边缘处理,降低响应时延、减轻云端压力、降 低带宽成本,并提供全网调度、算力分发等云服务。边缘云计算的基础设施包括但不限于:分布式 IDC,运营商通信网络边缘基础设施,边缘侧客户节点(如边缘网关,家庭网关等)等边缘设备及其对应的网络环境。

术的出现,云计算将必然发展到下一个技术阶段,将云计算的能力拓展至距离

看来在未来的计算领域将会是像云像雾又像风,其实还有一个新提法~霾计算,听上去很可怕,不过核心原理都是尽量靠近设备,靠近终端去即时处理数据。边缘计算中的数据仅在源数据设备和边缘设备之间交换,不再全部上传至云计算平台,防范了数据泄露的风险。

ETSI 定义的 MEC 基本架构

图 1 表述了边缘云计算的基本概念。边缘云作为中心云的延伸,将云的部分服务或者能力(包括但不限于存储、计算、网络、AI、大数据、安全等)扩展到边缘基础设施之上。中心云和边缘云相互配合,实现中心-边缘协同、全网算力调度、全网统一管控等能力,真正实现“无处不在”的云。

终端最近的边缘侧,并通过云边端的统一管控实现云计算服务的下沉,提供端

据运营商估算,若业务经由部署在接入点的 MEC 完成处理和转发,则时延有望控制在 1ms之内;若业务在接入网的中心处理网元上完成处理和转发,则时延约在 2~5ms 之间;即使是经过边缘数据中心内的 MEC处理,时延也能控制在 10ms之内,对于时延要求高的场景,如自动驾驶,边缘计算更靠近数据源,可快速处理数据、实时做出判断,充分保障乘客安全。由此可见,5G推动社会从人联时代走向物联时代,连接数的大量增长,叠加边缘计算自身优势,将成为5G时代不可或缺的一部分。

宏观来讲,MEC 的基本架构中不同的功能实体可划分为三个层级,网络层(Networks Level)、移动边缘主机层(Mobile Edge Host Level)、移动边缘系统层(Mobile Edge System Level)。此前,雷锋网有对 MEC 的技术架构详细剖析过,此次不再赘述。

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到端的云服务,由此产生了边缘云计算的概念。为了积极引导边缘云计算技术

同时,由边缘计算带来的算力需求将成为5G时代重要增量部分。边缘计算联盟ECC正在努力推动三种技术的融合,也就是OICT的融合(运营Operational、信息Information、通讯Communication Technology)。

而 MEC 的应用场景,雷锋网了解到,其主要有以下几个方面:

边缘云计算本质上是基于云计算技术,为“万物互联”的终端提供低时延、 自组织、可定义、可调度、高安全、标准开放的分布式云服务。

和应用发展,以及边缘云计算相关标准的制定,我们编写本白皮书,其主要内

而其计算对象,则主要定义的了四个领域,第一个是设备域的问题,出现的纯粹的IoT设备,跟自动化的I/O采集相比较而言,有不同但也有重叠部分。那些可以直接用于在顶层优化,而并不参与控制本身的数据,是可以直接放在边缘侧完成处理。

与网络连接和网络能力开放相关的本地边缘服务。比如替代企业 Wi-Fi 网络的移动虚拟专网、基于无线网络定位并与室分结合的室内定位;

边缘云可以最大程度上与中心云采用统一架构、统一接口、统一管理,这样能够最大程度地降低用户开发和运维成本,真正实现将云计算的范畴拓展至距离数据源产生更近的地方,弥补传统架构的云计算在某些应用场景中的不足之处。

容包括:

第二个是网络域。在传输层面,直接的末端IoT数据、与来自自动化产线的数据,其传输方式、机制、协议都会有不同,因此,这里要解决传输的数据标准问题。当然,在OPCUA架构下可以直接的访问底层自动化数据,但是,对于Web数据的交互而言,这里会存在IT与OT之间的协调问题,尽管有一些领先的自动化企业已经提供了针对Web方式数据传输的机制,但是,大部分现场的数据仍然存在这些问题。

边缘就近处理节省回传带宽降低时延的视频边缘服务。比如与 CDN 结合的边缘缓存、面向视频监控的边缘存储和识别分析;

根据所选择的边缘云计算基础设施的不同以及网络环境的差异,边缘云计算 技术适用于以下一些场景:

一、定义边缘云计算的概念。首先梳理了目前边缘计算的概念;其次对边

第三是数据域,数据传输后的数据存储、格式等这些数据域需要解决的问题,也包括数据的查询与数据交互的机制和策略问题都是在这个领域里需要考虑的问题。

面向终端的计算迁移降低终端成本的边缘辅助计算服务。比如面向 AR、VR 和游戏等提供边缘云渲染等。

将云的计算能力延展到离“万物”10 公里的位置,例如将服务覆盖到 “乡镇,街道级十公里范围圈”的计算场景。

缘云计算进行了定义和详细的描述;然后阐述了对边缘计算与边缘云计算之间

最后一个,也是最难的应用域,这个可能是最为难以解决的问题,针对这一领域的应用模型尚未有较多的实际应用。

此外,在智慧园区中,MEC 可帮助园区的视频和 IT 应用减少流量迂回,降低传输时延,提供更安全的数据处理环境;在自动驾驶领域,MEC 平台借助 5G 技术提供给车队高精度地图、视野共享、智能分析及连续切换等功能,辅助自动驾驶,提供更精准、更安全、零中断的驾驶体验。

“物联网云计算平台”能够将云的计算能力延展到“万物”的身边,可称为“一公里范围圈”,工厂、楼宇等都是这类覆盖的计算场景。

的关系。

而从产业价值链整合角度而言,ECC提出了CROSS,即在敏捷联接(Connection)的基础上,实现实时业务(Real-time)、数据优化(DataOptimization)、应用智能、安全与隐私保护,为用户在网络边缘侧带来价值和机会。

MEC 的应用场景很是广泛,除了以上提到的这些,还有更多的物联网垂直应用领域等待 MEC 研究人员来解锁。

除了网络能够覆盖到的“十公里计算场景”和“一公里计算场景”,边缘云计算还可以在网络无法覆盖的地域,通常被称之为“网络黑洞”的区域提供“边缘云计算服务”,例如“山海洞天”(深山、远海航船、 矿井、飞机)等需要计算的场景,在需要的时候将能够处理的数据进行实时处理,联网之后再与中心云协同处理。

二、边缘云计算的典型应用场景。通过列举边缘云计算的典型应用场景,

特别值得关注的是,5G的三大业务场景:eMBB、mMTC 和uRLLC。每个业务场景都有其自身所面临的一些挑战。例如eMBB将对网络带宽产生数百Gbps的超高需求,从而对回传网络造成巨大传输压力,单方面投资扩容汇聚与城域网络将大幅提高单位媒体流传输成本,无法实现投资收益。uRLLC需要端到端1ms级超低时延支撑,仅仅依赖无线与固网物理层与传输层技术进步,无法满足苛刻的时延需求。mMTC将产生海量数据,导致运营管理的巨大挑战,仅仅由云端集中统一监控无法支撑如此复杂的物联系统。而边缘计算恰好可以为这些问题带来解决方案。由此可见边缘计算有成位5G不可或缺的关键手段!

目前,国内三大运营商均开展了 MEC 试点部署,其业务包括 LTE 移动虚拟专网、车联网、边缘缓存、室内定位等。根据《中国联通边缘计算技术白皮书》,中国联通 5G 网络 MEC 部署规划,MEC 部署位置与业务场景具有密切关系,可以按需将 MEC 部署分为无线接入云、边缘云或者汇聚云三种方式。

边缘云计算服务应具备以下特点:

分析了边缘云计算技术在各个应用场景中关键成功因素。

前几天中移动甚至提出了边缘计算即服务的概念。打造领先的“连接+计算”融合基础设施,提供全栈开放的边缘云服务能力。通过构建广覆盖、固移融合的边缘数据中心,推出轻量化、易运维的边缘云平台。发挥5G+边缘计算融合优势,锻造一批行业标杆应用,提供业内领先的一站式建设、运营和交付能力。联合上下游产业伙伴,共同探索合作共赢商业模式。但是,边缘计算/雾计算要落地,尤其是在工业中,“应用”才是最为核心的问题,所谓的IT与OT的融合,更强调在OT侧的应用,即运营的系统所要实现的目标。

总体来说,对于 uRLLC 低时延场景,MEC 需要部署于靠近基站侧的无线接入云;对于 eMBB 场景的大流量热点地区,MEC 可以部署于边缘云;对于 mMTC 场景,MEC 部署于位置较高的汇聚云,能够覆盖更大区域的业务需求。

全覆盖:提供各种覆盖场景的一站式边缘计算服务和敏捷交付能力。

三、边缘云计算的技术特点。边缘云计算具备 6 大特点,包括低延时、自

边缘计算、雾计算虽然说的是低延时,但是其50mS、100mS这种周期对于高精度机床、机器人、高速图文印刷系统的100μS这样的“控制任务”而言,仍然是非常大的延迟的,边缘计算所谓的“实时”,从自动化行业的视角来看——很不幸,依然被归在“非实时”的应用里的。

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弹性伸缩:按需购买,按量付费,实现业务的弹性伸缩需求,节省了自建所需的供应链管理、建设及资金投入成本。

组织、可定义、可调度、高安全和标准开放。

未来边缘计算迟早将会把云计算从中心拉到边缘层,技术演进过程中将会产生巨大的经济效益,不仅仅是网络厂商,对于大多数中小企业都有可能据此产生新的物联网模式。

就无线接入云这种形式来看,MEC 与基站 CU 单元、核心网转发面 UPF 部署于无线接入云。通过在基站侧部署本地业务,为用户提供更短时延的服务。

开放灵活:提供“标准开放”的边缘云计算平台,可方便与中心云系统对接,按业务需求灵活部署各类应用。

四、边缘云计算标准化需求以及标准化建议。通过对边缘云技术的分析,

研究和关注前沿技术是我们物联网企业时刻警醒的问题,亚马逊、微软、Google,阿里等都已经开始自己的布局,边缘计算层将会引起巨大变化这是注定要发生的。未来将是物联世界,让我们相约2019年11月19-21日,相约2019全球物联网大会—寻找思考者!

其中,CU 单元包括 RRC 和 PDCP 层,DU 单元包括 RLC、 MAC 和 PHY 层,且 4G eNB 和 5G gNB 的 CU 单元可以合设。此方式下,MEC 业务覆盖范围较小,适用于移动速度低,甚至不移动但对时延敏感的业务,比如赛场、场馆、景区相关的业务。

安全稳定:利用云计算核心技术积累构建安全稳定的边缘云计算核心系统。

给出相应的标准化建议,包括 5 大类标准:基础标准、技术标准、管理标准、

微云

在使用边缘云计算服务之后,用户可以进一步扩展自身的应用,获得以下收益:

安全标准和行业及应用标准。

和 MEC 相比较,如果说 MEC 更强调 " 边缘 " 这个概念,那么微云更侧重于移动这个概念。

  1. 降低时延:边缘云计算服务可以提供 5ms以下的终端访问时延。

  2. 业务本地化:采用云边端三体协同架构后,大量的处理响应在本地发生, 终端到云的访问频次将减少 80%以上。

  3. 降低成本:引入边缘云计算后,计算、存储、网络等成本可以节省 30% 以上。

  4. 敏捷交付:采用边缘云计算服务后,可以获得“一分钟敏捷交付”的能力。

  5. 高安全:具备与传统云服务一体化的高安全能力,包括DDoS 清洗和黑洞防护能力、多租户隔离、异常流量自动检测和清洗、中心-边缘安全管 控通道等。

编写单位

微云是开放边缘计算(Open Edge Computing,OEC)项目的研究成果,该项目最初由美国卡内基梅隆大学发起,此后受到了华为、英特尔和沃达丰等企业的支持。

6. 开放易用:包括开放的运行环境、灵活部署各类云服务和应用、在线远程管理、运行指标可视化监控等。

阿里云计算有限公司

公开资料显示,它是将移动计算平台和云计算结合起来的边缘计算体系架构,代表了 " 移动终端——微云——云 " 三层架构的中间层,其处在移动终端和云平台之间,是被部署在网络边缘、具有移动性的小型数据中心。

综上所述,边缘云计算具备网络低时延、支持海量数据访问、弹性基础设施等特点。同时,空间距离的缩短带来的好处不只是缩短了传输时延,还减少了复杂网络中各种路由转发和网络设备处理的时延。此外,由于网络链路争抢的几率大大减小,能够明显降低整体时延。边缘云计算给传统云中心增加了分布式能力,在边缘侧部署部分业务逻辑并完成相关的数据处理,可以大大缓解将数据传回中心云的压力。边缘云计算还能够提供基于边缘位置的计算、网络、存储等弹性虚拟化的能力,并能够真正实现“云边协同”。

中国电子技术标准化研究院(工业和信息化部电子工业标准化研究院)

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边缘计算与边缘云计算的关系

中国联合网络通信有限公司研究院

虽然微云本身是位于网络边缘,甚至从直观来讲更靠近用户,但微云主要是用于类似车辆网场景下的移动性增强,能为移动设备提供丰富的计算资源,甚至在飞机和车辆上直接运行。微云,旨在将云部署到离用户更近的地方,可以理解为一个轻量级的 MEC。

传统观点认为,边缘计算和传统云计算是有一定的边界的,在 ISO/IEC JTC1/SC38中,明确确定了边缘层、本地层和云层的界限,其应对的计算场景不同,在应用场景开拓上针对各自优势体现出差异。

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就微云部署的位置来看,其与终端用户的距离为一跳无线连接,比如部署在蜂窝网络基站或者 Wi-Fi 基站上,为终端用户的计算任务提供低时延响应。当多个微云构建成分布式的移动边缘计算环境,拓展用户可用资源,可通过提供类似云平台的动态迁移机制,实现资源的负载均衡。

以“视频场景”为例,收集图像、视频、声音等数据的传感器是智慧城市的感知“器官”。例如,交通系统中数以十万、百万计的视频设备需要 TB 级以上的带宽连续上传监控数据。目前的网络带宽无法承载这样的连续上传,造成云计算的应用受到限制。当我们引入边缘计算技术来处理上述问题时,由于边缘基础设施的差异性大,种类繁多,边缘应用开发、部署、运营、维护都会面临各种问题、困难和风险。

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微云本质上是云,但微云与传统的云相比,两者又有区别,主要表现为以下几个方面:快速配置(Papid Provisioning)、不同微云之间的虚拟机切换(VM Hand-off)以及微云发现(Cloudlet Discovery)。

边缘云计算能够最大程度上与传统云计算在架构、接口、管理等关键能力上实现统一,最终将边缘设备与云进行整合,成为云的一部分。边缘云计算与传统 云计算的关系,类似人类的“大脑”与遍布全身的“神经系统”的关系,相辅相 成。为了让“物理世界”更加智能,边缘云计算将神经系统从“云”这个大脑开 始,层层前移,一触到底,直达“物理世界”的每一个角落。通过将云计算的能 力进行拓展,边缘云计算能够深入到更多之前传统云计算无法覆盖的边缘应用场景。

参编人员

例如快速配置,由于微云主要是针对移动场景而设计的,因此会面临用户终端移动性带来的连接高度动态化问题,因此必须具备灵活的快速配置能力。

边缘云计算还可以通过分布在距离终端最近的基础设施,为终端侧数据源提供具有针对性的算力。这些算力可以将部分数据处理终结在边缘侧,另外一部分则可以处理后再回传至中心云。这样,边缘云计算就提供了一种新的弹性算力资源,通过与中心云的协同和配合,为终端提供满足技术需求的云计算服务。

白常明 朱 松 张大江 陈志峰 杨丽蕴 王泽胜 陈 行

雾计算

在上文提到的“视频场景”中使用边缘云计算不仅能够解决 TB 级甚至更大 的视频流低成本接入的问题,还可以提供丰富的计算能力(如CPU,GPU,FPGA 等), 在边缘完成视频的分析和识别工作后再将结构化的数据快速传递回中心云进行信息融合。边缘云计算不仅实现了“低时延,低成本”的协同,还能有效抵抗网络抖动等不稳定因素,提升系统整体的鲁棒性。

高 莹 姜 倩 刘 晨 杨 鹏 赵越鹏 赵娇娇 张瑞增

雾计算的概念是思科2012 年时提出的,随后,思科联合 Arm、戴尔、英特尔、微软和普林斯顿大学,于 2015 年联合成立了开放雾计算联盟(OpenFog Consortium)。

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徐 雷 毋 涛 侯 乐 赵 怡 辛 盛 刘亚丹 杨智林

相比 MEC 和微云来说,雾计算侧重点在物联网的应用方面。

于新林 周 升 曹维国 董陈强 李静远 王广芳 曾林青

2017 年 2 月,开放雾计算联盟发布了 OpenFog 参考架构,这是一个利用开放的标准方法,将云端的无缝智能与物联网终端联合在一起,旨在支持物联网、5G 和人工智能应用的数据密集型需求的通用技术架构。

张毅萍 熊 鹰 王文娟 高俊富 王政惠 何云飞 朱照远

从传统封闭式系统以及依赖云计算来看,OpenFog 已转变为一种新计算模型。它基于工作负载和设备能力,使计算更加接近网络边缘。雾计算将计算、通信、控制、存储资源和服务分配给用户或分布在靠近用户的设备与系统上,从而将云计算扩展到网络边缘,可以将它理解为位于网络边缘的小型云。

杨敬宇

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版权声明

整个雾网络是由多个雾节点组成的整体,单个雾节点其性能相对较弱,但是地理位置分布广泛。由于其节点地理位置较为分散,不会集中产生大量的热量,因此无需额外的冷却系统,从而减少耗电。

本白皮书版权属于中国电子技术标准化研究院和阿里云计算有限公司,并受法

雷锋网了解到,今年 2 月,美陆军研究实验室向 Technica 公司授出了一份价值 100 万美元的合同,委托该公司为战场士兵开发雾计算平台 SmartFog。该平台在联网的情况下训练机器学习算法,在战场上可融合各种来源的数据并在不连接云的情况下进行离线处理,从而让士兵在断网区域应用人工智能能力。这里,其可以视为单兵设备与云之间的中间层,可以使士兵随时获取计算能力和存储空间。

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三者对比分析

源:边缘云计算技术及标准化白皮书"。违反上述声明者,将追究其相

MEC、微云和雾计算,作为边缘计算的三种具体模式,其在部署位置、应用场景和实时交互方面有诸多相似点,也有不同之处。雷锋网了解到,其主要表现为以下几点:

关法律责任。

就部署位置来看,MEC 是位于终端和数据中心之间,可以和接入点、基站、流量汇聚点、网关等共址;而微云和雾计算的部署位置,和以上提到的 MEC 部署位置一致。此外,微云还可以直接运行在车辆、飞机等终端上。

目 录

就应用场景来看,MEC 主要致力于为应用降低时延,适合物联网、车联网、AR/VR 等多种应用场景;微云适用于移动增强型应用以及物联网等诸多场景;而雾计算,主要是针对需要分布式计算和存储的物联网场景。

一、边缘云计算简介.................................................. 1

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1.1 边缘计算概念................................................ 1

就三者的移动性和不同边缘节点上相同应用的实时交互支持,MEC 只提供终端从一个边缘节点移动到另一个边缘节点情况下的移动性管理;而微云,其是提供虚拟机镜像从一个边缘节点到另一个边缘节点切换的支持;至于雾计算,则是完全支持雾节点分布式应用之间的通信。

1.2 边缘云计算概念.............................................. 2

不管是 MEC、微云,还是雾计算,这几种边缘计算都有各自的特性和适用的场景。根据文章开头所述,如今全球将有 40% 的数据要在网络边缘侧进行处理,不可不说,边缘计算已成为一种重要的计算方式,而这三种边缘计算模式是经过长期的发展演化出来的不同类型,所以对于万物互联行业的发展同样重要。

1.3 边缘计算与边缘云计算的关系.................................. 5

此外,边缘计算和云计算的协同问题也成为关注的焦点,两者可以彼此优化补充,共同使能行业数字化转型。如果说云计算是一个统筹者,它负责长周期数据的大数据分析,那么边缘计算更注重于实时、短周期数据的分析。正如我们所知道的,边缘计算更靠近设备端,因而它为云端数据的采集和大数据分析提供了支持,而云计算,则是通过大数据分析输出指令下发到网络边缘。

1.4 相关术语 ................................................... 7

1.5 缩略语 ..................................................... 7

二、边缘云计算典型应用场景.......................................... 8

2.1 边缘云计算应用场景综述...................................... 8

2.2 场景一:互动直播中的边缘云计算应用.......................... 9

2.3 场景二:智慧城市中的边缘云计算应用......................... 10

2.4 场景三:新零售中的边缘云计算应用........................... 12

三、边缘云计算技术特点............................................. 14

四、边缘云计算标准化需求........................................... 16

五、边缘云计算标准化建议........................................... 19

六、结束语......................................................... 21

1

一、边缘云计算简介

1.1 边缘计算概念

和云计算出现的时候一样,目前业界对边缘计算(Edge Computing)的定义

和说法有很多种。ISO/IEC JTC1/SC38 对边缘计算给出的定义:边缘计算是一种

将主要处理和数据存储放在网络的边缘节点的分布式计算形式。边缘计算产业联

盟对边缘计算的定义是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、

存储、应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏

捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

国际标准组织 ETSI 的定义为在移动网络边缘提供 IT 服务环境和计算能力,强调

靠近移动用户,以减少网络操作和服务交付的时延,提高用户体验。随着 5G 技

术的逐步成熟,MEC( Multi-Access Edge Computing,也被称为 Mobile Edge

Computing )作为 5G 的一项关键技术成为行业上下游生态合作伙伴们共同关注

的热点。目前,ETSI 对 MEC 的定义是指在网络边缘为应用开放者和内容服务商

提供所需的云端计算功能和 IT 服务环境。

上述边缘计算的各种定义虽然表述上各有差异,但基本都在表达一个共识:

在更靠近终端的网络边缘上提供服务。

从技术的角度看,"人联网"时代"云端二体协同"是一种基本的技术组合

形态。而在"物联网"时代,数以千亿计的各种设备将会联网,大量的"摄像头,

传感器"将会成为物联网世界的眼睛,是"智慧化"服务的基础。万物互联时代

的基本需求是"低时延,大带宽,大连接,本地化"。 目前的"云端二体协同计

算"已经无法满足"低时延,低成本"的需求。带宽成本和传输时延都是个大问

题,需要引入边缘计算来解决这个问题。所以,"云边端三体协同"是物联网时

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代的计算组合形态,边缘计算是物联网时代不可或缺的基础设施之一。边缘计算

逐步发展成为"全球覆盖,无处不在"的通用基础设施。

未来边缘计算和云计算是相辅相成,相互配合,边缘计算的定位是拓展云的

边界,能够把计算力拓展到离"万物"一公里以内的位置。将边缘计算和云计算

相结合,目前业界有很多尝试,也是技术研究的一大热点。

1.2 边缘云计算概念

99696大富豪棋牌,要定义边缘云计算的概念,首先需要明确云计算的概念。现阶段广为接受的

云计算定义是 ISO/IEC 17788《信息技术 云计算 概览与词汇》 的定义:云计

算是一种将可伸缩、弹性、共享的物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应和

管理,并提供网络访问的模式。云计算模式由关键特征、云计算角色和活动、云

能力类型和云服务类别、云部署模型、云计算共同关注点组成。。

但目前对云计算的概念都是基于集中式的资源管控来提出的,即使采用多个

数据中心互联互通形式,依然将所有的软硬件资源视为统一的资源进行管理,调

度和售卖。随着 5G、物联网时代的到来以及云计算应用的逐渐增加,集中式的

云已经无法满足终端侧"大连接,低时延,大带宽"的云资源需求。结合边缘计

算的概念,云计算将必然发展到下一个技术阶段,就是将云计算的能力拓展至距

离终端更近的边缘侧,并通过云边端的统一管控实现云计算服务的下沉,提供端

到端的云服务,边缘云计算的概念也随之产生。

本文给出的边缘云计算定义为:边缘云计算,简称边缘云,是基于云计算技

术的核心和边缘计算的能力,构筑在边缘基础设施之上的云计算平台。形成边缘

位置的计算、网络、存储、安全等能力全面的弹性云平台,并与中心云和物联网

终端形成"云边端三体协同" 的端到端的技术架构,通过将网络转发、存储、

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计算,智能化数据分析等工作放在边缘处理,降低响应时延、减轻云端压力、降

低带宽成本,并提供全网调度、算力分发等云服务。

边缘云计算的基础设施包括但不限于:分布式 IDC,运营商通信网络边缘基

础设施,边缘侧客户节点(如边缘网关,家庭网关等)等边缘设备及其对应的网

络环境。

图 1表述了边缘云计算的基本概念。边缘云作为中心云的延伸,将云的部分

服务或者能力(包括但不限于存储、计算、网络、AI、大数据、安全等)扩展到

边缘基础设施之上。中心云和边缘云相互配合,实现中心-边缘协同、全网算力

调度、全网统一管控等能力,真正实现"无处不在"的云。

图 1 边缘云计算示意图

边缘云计算本质上是基于云计算技术,为"万物互联"的终端提供低时延、

自组织、可定义、可调度、高安全、标准开放的分布式云服务。

边缘云可以最大程度上与中心云采用统一架构、统一接口、统一管理,这样

能够最大程度地降低用户开发和运维成本,真正实现将云计算的范畴拓展至距离

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