邊緣云概述及驅動因素

邊緣云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復

回顧IT產業80年的發展歷史，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數據量和計算需求增加，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年將會是邊緣云計算從興起到繁榮的關鍵十年。

邊緣云計算概念界定

構筑在邊緣基礎設施之上，就近提供云計算服務

盡管邊緣計算一詞已經被討論了很多年，但對于“邊緣”的界定業內外尚存在將邊緣側與端側混用的情況。本報告遵循產業聯盟、學術機構的定義，所指“邊緣”意味靠近數據源頭，不包括手機、PC、攝像頭等終端設備。

邊緣云計算相較邊緣計算，更強調依托于云計算技術實現邊緣側的計算、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，云計算架構相比傳統架構的優勢明顯，因此絕大部分情況下業界所指的邊緣計算即為邊緣云計算。

邊緣云計算構筑在位于中心云與終端之間的邊緣基礎設施之上，是云計算能力由中心向邊緣的下沉，強調通過云邊的一體化、協同管理來解決在集中式云計算模式下所無法滿足的業務需求。本報告所指的邊緣云計算不包括靠近用戶側但孤立于中心云的私有云、專有云，邊緣云也不與云計算的部署模式直接掛鉤。

邊緣云計算部署的位置

根據邊緣位置的不同，可分為區域、現場和IoT邊緣云三類

“邊緣”是一個相對的概念，對時延、帶寬、數據量、經濟性等多方面的要求都會影響邊緣云部署的最佳位置。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云叫法不一，本報告將根據邊緣基礎設施和承載業務的差異，將邊緣云按照距中心云從近到遠劃分為區域、現場和IoT三類。

自動駕駛、云游戲等共享型業務，可部署在市級或區級的區域邊緣云上，而面向工廠、港口、園區等的專享型邊緣云業務既可以搭建在客戶現場的邊緣數據中心之上，也可以依托于邊緣網關等更輕量級的設備來實現。從技術路線上看，區域邊緣云和現場邊緣云同是基于邊緣數據中心，是通過ICT基礎設施的下沉實現邊緣云的能力，而IoT邊緣云是對于以工業場景為代表的各類現場設備進行云化的升級改造。

邊緣云計算的定位

作為中心云計算的延伸，將計算能力拓展至“最后一公里”

邊緣云計算出現的背景是為了彌補集中式云計算能力的不足，因而討論邊緣云時往往不能獨立于中心云，應當放在云-邊-端的整體框架之下，將邊緣云視作中心云在靠近用戶側的下沉。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”結構和中心云+邊緣云的分布式架構極為相似，各式各樣的終端采集到海量數據后，將需要實時處理的小規模、局部數據就近在邊緣云上完成，而復雜、大規模的全局性任務則交由中心云匯總和深入分析，中心云與邊緣云統一管控、智能調度，進而實現算力的優化分配。

邊緣云計算的核心價值

對時延和成本的關注是當前應用邊緣云最主要的動力

邊緣云相比中心云更靠近用戶，靠近數據產生和使用的位置，在網絡時延和傳輸成本方面具有明顯優勢，可以緩解中心云的計算負載和帶寬壓力。但邊緣側通常物理環境不夠理想，硬件資源受限，因此邊緣云需要與中心云配合，在云邊協同的過程中主要服務于輕量級的小任務，一方面是實現在集中式云計算模式下無法實現的超低延時的數據交互與自動反饋，另一方面是承擔數據預處理工作，包括共性和常用數據的存儲和調用等。此外，特定行業對數據安全、隱私保護的要求也使邊緣云成為其重要的選項之一。

邊緣云計算行業的驅動因素

數據爆炸，集中式云計算捉襟見肘，邊緣剛需場景涌現

根據艾瑞咨詢測算，中國物聯網連接量將從2019年的55億個增長至2023年的148億個，年復合增長率達到28.1%。物聯網感知數據量激增，數據類型愈發復雜多樣，IDC預測到2025年中國每年產生的數據量將增長48.6ZB。隨著智慧城市、自動駕駛、工業互聯網等應用的落地，海量的終端設備實時產生數據，集中式云計算在帶寬負載、網絡延時、數據管理成本等方面將愈發顯得捉襟見肘，難以適應數據頻繁交互的需求，邊緣側的價值將進一步凸顯。

邊緣云計算發展的支撐條件

芯片：FPGA同時滿足邊緣側對性能、能耗及延遲的要求

與集中式云計算不同，邊緣云計算所處的物理環境復雜多樣，很多時候空間、溫度、電源系統都不是最佳的狀態。但同時，邊緣側又要求極高的實時性和計算性能，傳統CPU架構難以勝任邊緣云的需求。

FPGA兼具強大的計算性能和超低的延遲，其低功耗的特性更適合部署在邊緣側，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云計算帶來的挑戰。英特爾、賽靈思等國際芯片巨頭持續加碼FPGA芯片，并推出支持CPU+FPGA異構計算的硬件平臺，底層芯片產業的繁榮將支撐邊緣云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在室內場景形成互補

5G被公認為邊緣計算時代最重要的網絡技術，其大帶寬、低時延、廣連接的特性與邊緣云場景相契合，尤其在自動駕駛等要求室外覆蓋、移動性的場景中具有不可替代性。5G用戶面功能UPF下沉實現了業務數據的本地卸載分流，使得邊緣云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，工信部數據顯示，截至2020年中國已開通5G基站超71.8萬個，實現地級以上城市及重點縣市的覆蓋。但現階段5G終端仍然以手機為主，行業終端的數量尚少，預計邊緣云計算也會隨著5G行業應用的普及分階段落地。此外，Wi-Fi技術也在向著更高的吞吐量、更大的覆蓋面積和更低的時延發展，Wi-Fi在室內場景中的優勢使其成為5G的重要補充，兩者將共同助力邊緣云應用。

云計算：企業上云常態化，云原生下沉實現云邊端一體化

根據艾瑞咨詢測算，2019年中國云服務整體市場規模達到1612.4億元，同比增長達到57.1%，公有云、專有云、私有云等不同的部署模式為企業提供了多樣化的選擇。新冠疫情、上云補貼、新基建等一眾外部利好因素進一步加速了傳統企業的上云步伐，企業上云已日漸常態化。

近年來云原生的熱度持續高漲，包括容器、微服務、DevOps等在內的云原生技術和理念強調松耦合的架構和簡單便捷的擴展能力，旨在通過統一標準實現不同基礎設施上一致的云計算體驗。相比于虛擬主機，云原生更適合邊緣云計算的場景，可以為云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交付、運維、管控的問題。

邊緣云計算行業的政策環境

“新基建”加碼，工業互聯網等標桿應用引領產業融合

“新基建”是十四五規劃的重點方向，通過優化算力資源結構，將高頻調用、低時延業務需求分配至邊緣數據中心，推動5G承載網絡的邊緣組網建設，為將算力和網絡下沉到邊緣創造條件。同時，工業互聯網、車聯網、遠程醫療等產業政策明確提及邊緣計算，推動關鍵技術研究、標準體系建設及軟硬件產品研發，促進邊緣云在典型產業的融合應用。

邊緣云發展空間和現存痛點

邊緣云計算架構體系

與云計算架構類似的，邊緣云計算的架構自下而上同樣分為IaaS、PaaS和SaaS三層。其中IaaS層主要是為邊緣云平臺提供的計算、存儲和網絡資源，PaaS層既包括位置服務、流量統計、身份識別等網絡能力，也包括人臉識別、音視頻轉碼等行業能力，SaaS層提供各類行業應用。此外，邊緣云需要在業務、應用管理、數據、資源等方面與中心云實現云邊協同。

邊緣云計算市場規模及預測

預計2025年規模將超500億元，年復合增長率達43.3%

信通院2020年5月調研數據顯示，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，雖然邊緣云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年中國邊緣云計算市場規模為91億元，其中區域、現場、IoT三類邊緣云市場規模分別達到37億元、38億元及16億元。預計到2025年整體邊緣云規模將以44.0%的年復合增長率增長至550億元，其中區域邊緣云將憑借互動直播、vCDN、車聯網等率先成熟的場景實現增速領跑。2030年，中國邊緣云計算市場規模預計達到接近2500億元，2025年至2030年的年復合增長率相比前五年有所下降，現場邊緣云中工業互聯網、智慧園區、智慧物流等場景將在這一期間快速走向成熟。

邊緣云計算的商業模式

融合多種既有商業模式，在B端服務基礎上探索C端付費

邊緣云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，造成當前邊緣云領域商業模式多種多樣。如基礎云廠商主要面向通用型需求針對資源、平臺及能力按使用量收入，具有一定集成背景的廠商（如電信運營商、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件搭載邊緣云平臺并沿用傳統的硬件收費模式。同時，在車聯網、云游戲等典型的2B2C應用中，亦出現了邊緣云廠商參與C端服務費分成的情況。

邊緣云計算應用場景總覽

應對超低延時和海量數據帶來的挑戰是企業客戶選擇應用邊緣云的核心需求所在

超低時延、海量數據、邊緣智能、數據安全及云邊協同的價值是促使企業選擇邊緣云計算的主要因素，其中又尤以應對超低時延和海量數據的挑戰時，最能體現出邊緣云相比集中式云計算或傳統網關模式的優勢。如右圖所示，在工業互聯網、車聯網/自動駕駛、智慧交通、云游戲及VR/AR等場景中，數據的傳輸及處理量極大，如果不采用邊緣云架構，不僅是帶寬成本居高不下，更無法滿足對時延的極高要求，可以說是天然最適合應用邊緣云的場景。

邊緣云計算落地難點：投入產出

邊緣云面臨部署成本高、產出衡量難、需求不剛性的問題

盡管邊緣計算的概念出現已久，在云計算、物聯網、5G等相關技術的加持下，剛需場景開始涌現，因而邊緣云商業化應用的時間不長。從投入產出的角度來看，邊緣云對于多數場景尚屬于體驗升級型需求，因其部署成本相對較高，產出效果不好衡量或在短期內不可見，往往是頭部的前瞻性客戶才會選擇布局邊緣云。邊緣云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，更依賴于下游應用場景的廣泛鋪開。

邊緣云計算落地難點：資源異構

邊緣計算產業碎片化，需推動硬件標準建設及軟硬件解耦

邊緣側環境復雜，邊緣硬件的計算、網絡、存儲資源通常會基于業務場景進行深度定制。OT領域硬件廠商多樣化商，多代技術并存，OT與IT割裂的歷史遺留問題長期存在，設備難以互認。邊緣云計算平臺需兼容上述異構的邊緣設備，并進行統一的管理和運用。目前解決邊緣云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標準化建設，統一產品規范，二是基于軟硬件解耦的技術屏蔽底層硬件差異，實現碎片化產業的融合。

邊緣云計算落地難點：云邊協同

中心云與邊緣云在應用、服務、資源等協同方面存在挑戰

中心云與邊緣云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云的價值。但云邊協同在應用協同、服務協同和資源協同等方面存在諸多挑戰，包括如何保證云端應用與邊緣應用統一分發、管理，服務基于統一開發框架進行接入、發現、使用和運維，底層資源在全局視角下實現優化調度等都需要相關技術和標準的支撐。2021年，中國信通院聯合行業內多家領軍企業共同成立云邊協同產業方陣，開展技術研究、完善標準體系、搭建合作橋梁，將有望加快推動企業云邊協同的服務水平。

邊緣云計算落地難點：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

邊緣云具有分布廣、環境復雜、數量龐大的特點，不僅現場人員處理問題的難度加大，數據的分散性也使得攻擊者可使用的接觸點數據增多，安全攻擊容易蔓延到整個網絡。邊緣云在計算和存儲資源方面相比中心云更加受限，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適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。

邊緣云發展預判和角色布局

邊緣云計算行業的爆發因素

既有邊緣云自身問題待解決，也依賴于下游應用場景的成熟

當前邊緣云計算尚處在發展的初期階段，MEC、邊緣云原生及邊緣AI等關鍵技術以及一系列行業標準仍在演進中，隨著基礎設施的建設落地以及上層應用生態的完善豐富，邊緣云的投入產出比會持續優化，其對于企業客戶的價值將進一步顯現。除內因之外，下游場景的成熟度于邊緣云來說同樣至關重要。尤其在對邊緣云需求最為剛性的工業物聯網、自動駕駛、云游戲、VR/AR等場景中，技術、需求、商業模式或產業鏈大多存在痛點，因而未能實現大規模商用。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，邊緣云的爆發既有賴于行業自身的發展成熟，也需要關注下游重點場景的規模化商用。

邊緣云計算行業的發展階段

站在云計算的肩膀上，隨應用場景的落地實現縱深拓展

如前所述，邊緣云計算行業的發展以應用場景的落地為依托。參考云計算的發展脈絡，對邊緣云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，邊緣云計算整體處在萌芽期；2）當越來越多的場景剛需顯現，廠商競爭日趨激烈，邊緣云將步入快速成長期；3）邊緣云滲透進各主要應用場景，邊緣云+中心云的云邊協同體系成為基礎設施，行業發展進入深水區。有云計算過去十年的市場培育加持，邊緣云預計將可以縮短從萌芽期到成熟期的生命周期。

邊緣云計算產業鏈及產業圖譜

邊緣云計算行業的競爭要素

玩家類型多樣，圍繞既有核心能力滲透邊緣云市場

跨界進入邊緣云領域的玩家眾多，造成了當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。落在邊緣云產業鏈上的能力構成了不同類型廠商的競爭要素，決定了廠商邊緣云的業務邊界。如電信運營商基于5G網絡優勢聯合合作伙伴落地5G MEC項目，綜合型IaaS廠商在CDN之上做能力升級，主攻區域邊緣云。

邊緣云計算產業格局展望

生態合作將長期是邊緣云計算領域的主旋律

由于邊緣云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范疇并積極搭建生態的策略。電信運營商獨占網絡優勢，各類廠商無法繞過，綜合型IaaS廠商即使布局自有邊緣云節點，也不排斥和MEC的打通。同時，電信運營商不愿僅淪為網絡管道，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，長期以來是電信運營商的重要合作伙伴，一類是來自私有云、SDN、開源等相關領域的創新型邊緣云廠商，公司體量較小，但往往有技術和服務優勢。OT廠商占據IoT邊緣云優勢，因與其他類型廠商能力差異較大，同樣合作多于競爭。