邊緣數(shù)據(jù)中心邊緣計(jì)算風(fēng)口下數(shù)據(jù)中心的未來

1、邊緣數(shù)據(jù)中心：邊緣計(jì)算風(fēng)口下數(shù)據(jù)中心 的未來作者：朱曉云來源：信息通信技術(shù)與政策2019年第2期摘要：隨著5G時(shí)代的到來，為更好地支撐高密度、大帶寬和低時(shí)延業(yè)務(wù)場景，業(yè)界提出從 “核心計(jì)算”模式轉(zhuǎn)化為邊緣計(jì)算模式，就近解決網(wǎng)絡(luò)傳輸問題。而推廣邊緣計(jì)算模式迫切需 要基礎(chǔ)設(shè)施層面的變革一一邊緣數(shù)據(jù)中心成為有效解決方案。目前，邊緣數(shù)據(jù)中心處于發(fā)展初 期，但發(fā)展勢頭迅猛，我國基礎(chǔ)運(yùn)營商、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)巨頭及有實(shí)力的IDC服務(wù)商紛紛開始技術(shù) 布局。未來幾年，是邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，迫切需要產(chǎn)業(yè)界進(jìn)行深入研究與產(chǎn)業(yè)合作， 共同推進(jìn)我國邊緣數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展。關(guān)鍵詞：5G；邊緣計(jì)算；邊緣數(shù)據(jù)中心1引言（1）

2、5G時(shí)代邊緣計(jì)算取代“核心計(jì)算”近年來，我國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展迅猛，尤其是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展對網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提 出新的需求，我國從4G時(shí)代進(jìn)入5G時(shí)代。5G的傳輸速率大大提升，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延大大降低。未來 5G將廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)方面，如自動(dòng)駕駛汽車、無人機(jī)飛行、VR/AR、移動(dòng)醫(yī)療等。這些 業(yè)務(wù)場景不僅需要非常低的、確定的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延而且需要海量、異構(gòu)、多樣性數(shù)據(jù)接入。在此背 景下，集中式的計(jì)算處理模式將面臨難解的瓶頸和壓力，邊緣計(jì)算模式成為有效解決方案。邊 緣計(jì)算模式是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，構(gòu)建分布式開放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服 務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷鏈接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用

3、智能、安全與隱私保護(hù)等方面的 關(guān)鍵需求。（2）邊緣計(jì)算模式下基礎(chǔ)設(shè)施層面需要新的技術(shù)支撐一一邊緣數(shù)據(jù)中心在各種新興信息技術(shù)發(fā)展歷程中，其最終落地都需要基礎(chǔ)設(shè)施層面的支撐，通過數(shù)據(jù)中心 領(lǐng)域的變革真正實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。隨著云計(jì)算技術(shù)的推廣，數(shù)據(jù)中心云化，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算、存儲(chǔ)、 網(wǎng)絡(luò)虛擬化，促使數(shù)據(jù)中心集約化、高密度發(fā)展，資源利用率大大提高。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的推 廣，數(shù)據(jù)中心指數(shù)級提高計(jì)算能力，進(jìn)一步集約化、高密度發(fā)展對大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施支 撐。隨著邊緣計(jì)算模式的推廣，又將對數(shù)據(jù)中心提出怎樣的技術(shù)需求呢？在邊緣計(jì)算模式下，為更好地支撐高密度、大帶寬和低時(shí)延業(yè)務(wù)場景，唯一有效的方式為 在靠近用戶的網(wǎng)絡(luò)邊緣

4、側(cè)構(gòu)建業(yè)務(wù)平臺(tái)，提供存儲(chǔ)、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等資源，將部分關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用 下沉到接入網(wǎng)絡(luò)邊緣，以減少網(wǎng)絡(luò)傳輸和多級轉(zhuǎn)發(fā)帶來的帶寬與時(shí)延損耗。這種在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)構(gòu)建的新型基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)別于集中化的云數(shù)據(jù)中心，具有以下技術(shù)特點(diǎn)：在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面：海量的數(shù)據(jù)不再需要上傳至云端進(jìn)行處理，大大降低了網(wǎng)絡(luò)延時(shí)；同 時(shí)，核心網(wǎng)傳輸壓力下降，避免了網(wǎng)絡(luò)堵塞，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率大大增加。在可靠性方面：邊緣數(shù)據(jù)中心成為數(shù)據(jù)的第一入口，應(yīng)具備對海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析 處理能力，以及高性能的數(shù)據(jù)處理及傳輸可靠性。在部署特點(diǎn)方面：邊緣數(shù)據(jù)中心部署非?？拷畔⒃?，具有屬地化（地級市及以下）部 署特點(diǎn)，分布極為廣泛，只滿足屬地用戶需求，具有規(guī)模小

5、、數(shù)量多、分散部署等特點(diǎn)。業(yè)界將這種在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)部署的新型基礎(chǔ)設(shè)施稱為邊緣數(shù)據(jù)中心，即邊緣數(shù)據(jù)中心位于用 戶端和集中化的云數(shù)據(jù)中心之間，提供小型化、分布式、貼近用戶的數(shù)據(jù)中心環(huán)境。因此，網(wǎng) 絡(luò)支撐層次由原來的兩層（集中式云數(shù)據(jù)中心：用戶端）轉(zhuǎn)變?yōu)?層（集中式云數(shù)據(jù)中心：邊 緣數(shù)據(jù)中心：用戶端），具體參見圖1。2主要技術(shù)應(yīng)用場景邊緣數(shù)據(jù)中心是為支撐更低延遲的5G新業(yè)務(wù)開展而生。由于5G所支持的終端密度非常大， 其帶來的數(shù)據(jù)量也會(huì)非常驚人。通過邊緣數(shù)據(jù)中心，把云數(shù)據(jù)中心的IT資源遷移到靠近用戶 側(cè)，將更加靠近此類數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)的處理。同時(shí)，邊緣數(shù)據(jù)中心可有效促進(jìn)5G、人工智能、 物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的

6、落地，加速新興技術(shù)在各傳統(tǒng)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用，促使新業(yè)務(wù)形態(tài)產(chǎn)生。 例如，在交通領(lǐng)域中與5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合發(fā)展，促進(jìn)智能駕駛汽車業(yè)務(wù)規(guī)模化發(fā)展；在醫(yī)療 領(lǐng)域中與5G、AR/VR技術(shù)融合發(fā)展，促使遠(yuǎn)程醫(yī)療（包括遠(yuǎn)程手術(shù)、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)等）業(yè)務(wù)規(guī)?；?發(fā)展。（1）5G移動(dòng)通信技術(shù)邊緣數(shù)據(jù)中心的建設(shè)有助于支持更低延遲的5G新業(yè)務(wù)開展。通過把中心局的IT資源遷移 到基站側(cè)，將更加靠近用戶，可以有效減少延遲。邊緣數(shù)據(jù)中心與5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能 等新興技術(shù)融合發(fā)展，加速走向規(guī)模化，將促使新的業(yè)務(wù)形態(tài)產(chǎn)生，如智慧交通（如無人駕駛 汽車）、智能金融（如無人值守金融網(wǎng)點(diǎn)）、智慧教育（如未來教室）、智能安防（如平

7、安城 市）等。基礎(chǔ)運(yùn)營商將借助NFV及MEC技術(shù)，將CDN網(wǎng)元云化并下沉到靠近終端用戶側(cè)的邊緣節(jié)點(diǎn)， 部署到下一代端局中的邊緣數(shù)據(jù)中心里，可以確保資源的彈性和最大化利用，一定程度上將有 效緩解網(wǎng)絡(luò)壓力，為用戶提供更優(yōu)良的體驗(yàn)感。（2）車聯(lián)網(wǎng)邊緣數(shù)據(jù)中心可以很好地助力車聯(lián)網(wǎng)，通過把車聯(lián)網(wǎng)云“下沉”至邊緣數(shù)據(jù)中心，如通信 基站、小基站、匯聚站點(diǎn)的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，為車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用的核心 能力，解決延時(shí)、帶寬和計(jì)算性能的問題。通過運(yùn)行移動(dòng)邊緣計(jì)算應(yīng)用，可以就近提供各種車 聯(lián)網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)安全避讓、速度引導(dǎo)、路徑優(yōu)化、區(qū)域交通流量分析等，為最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛 提供服務(wù)。（3）CDNCDN

8、與生俱來的邊緣節(jié)點(diǎn)屬性令其在邊緣計(jì)算市場具備先發(fā)優(yōu)勢，CDN本身就是邊緣計(jì)算 的雛形。未來的CDN需要大量的邊緣設(shè)備，無論是從CDN轉(zhuǎn)向邊緣計(jì)算，還是在原有的CDN體 系中加入邊緣計(jì)算的概念，利用邊緣計(jì)算來提升CDN自身競爭力都是不錯(cuò)的選擇，邊緣計(jì)算模 式能夠助力CDN更智能、高效和穩(wěn)定。構(gòu)建邊緣數(shù)據(jù)中心，借助NFV及MEC技術(shù)，將CDN網(wǎng)元 云化并下沉到靠近終端用戶側(cè)的邊緣節(jié)點(diǎn)，可以確保資源的彈性和最大化利用，一定程度上將 有效緩解網(wǎng)絡(luò)壓力，為用戶提供更優(yōu)良的體驗(yàn)感。（4）AR/VR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality, AR）技術(shù)包含了多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)視頻顯示及控制、 多傳感

9、器融合、實(shí)時(shí)跟蹤及注冊、場景融合等新技術(shù)與新手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）也是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、廣角（寬視野）立體顯示 技術(shù)、對觀察者頭眼和手的跟蹤技術(shù)，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、語音輸入/輸 出技術(shù)等。AR/VR體驗(yàn)是資源密集型的，需要快速的響應(yīng)時(shí)間?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)限制了 AR/VR的發(fā)展，未來邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)增強(qiáng)7AR/VR的運(yùn)算能力，大大降低了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延， 對用戶體驗(yàn)有很大的提升。3技術(shù)發(fā)展趨勢（1）我國邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展現(xiàn)狀目前，邊緣數(shù)據(jù)中心處于發(fā)展初期，但其應(yīng)用前景廣闊，我國通信、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)紛紛開始 布局。從ODC

10、C2018年度峰會(huì)上看，業(yè)內(nèi)各科研機(jī)構(gòu)、運(yùn)營商及設(shè)備廠商等均在關(guān)注邊緣計(jì)算、 邊緣數(shù)據(jù)中心。在峰會(huì)上，ODCC發(fā)布的研究成果邊緣數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場景白皮書受到行業(yè)極 大關(guān)注?；A(chǔ)運(yùn)營商分別開始在全國范圍內(nèi)大規(guī)模啟動(dòng)邊緣數(shù)據(jù)中心規(guī)劃建設(shè)工作；華為搭建 邊緣計(jì)算開發(fā)測試平臺(tái)，并在工業(yè)無線、數(shù)據(jù)集成、SDN、安全等關(guān)鍵領(lǐng)域展開技術(shù)研究；阿里 等互聯(lián)網(wǎng)巨頭開始推廣針對不同的計(jì)算場景的邊緣計(jì)算產(chǎn)品；部分有實(shí)力的IDC服務(wù)商也開始 與基礎(chǔ)運(yùn)營商合建邊緣數(shù)據(jù)中心。（2）邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)發(fā)展趨勢未來數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)“邊緣數(shù)據(jù)中心+云數(shù)據(jù)中心”兩極化發(fā)展模式。一方面，受云 計(jì)算、新型運(yùn)維等技術(shù)推動(dòng)及市場競爭影響，

11、云數(shù)據(jù)中心資源逐步整合，呈現(xiàn)規(guī)模化、高密度 發(fā)展趨勢；另一方面，將涌現(xiàn)大量小型、微型邊緣數(shù)據(jù)中心，以保障邊緣側(cè)的時(shí)延敏感型業(yè)務(wù)。邊緣數(shù)據(jù)中心將采用分布式架構(gòu)。物理分散的邊緣數(shù)據(jù)中心在邏輯上形成一個(gè)整體，它 們之間將會(huì)通過更大帶寬的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，需要有綜合調(diào)度平臺(tái)將不同地理位置的邊緣數(shù)據(jù)中 心進(jìn)行統(tǒng)一管理、動(dòng)態(tài)調(diào)度。未來幾年甚至更長時(shí)間內(nèi)，集中化的云數(shù)據(jù)中心不會(huì)消失。集中存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘分析等 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量和計(jì)算量巨大，仍然需要強(qiáng)大的云平臺(tái)對相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行集中高效處理，將所有計(jì)算 轉(zhuǎn)移到邊緣處理會(huì)引發(fā)分布的、無擔(dān)保的混亂情況出現(xiàn)。用戶端的能力有限，為更好地支撐業(yè)務(wù)推廣，邊緣數(shù)據(jù)中心更勝一籌。以自動(dòng)駕駛

12、汽車 為例，如果不引入邊緣數(shù)據(jù)中心，而是給單一汽車配置足夠的傳感設(shè)備、大計(jì)算力及大容量的 車載計(jì)算單元使其具備足夠的處理各種環(huán)境數(shù)據(jù)、及時(shí)與其他車輛通信的能力，將面臨大量的 車輛軟硬改造及安規(guī)監(jiān)測費(fèi)用，耗費(fèi)更多的電力，大大增加機(jī)器故障概率，不適合產(chǎn)業(yè)化推廣。邊緣數(shù)據(jù)中心不僅僅是小型數(shù)據(jù)中心。未來，邊緣數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)的第一入口，且部署 環(huán)境往往開放、復(fù)雜、惡劣，需要先進(jìn)制冷、高安全可靠性解決方案、無人值守、自動(dòng)化運(yùn)維、 分布式架構(gòu)、指數(shù)級提高的計(jì)算能力等技術(shù)支撐。4我國存在問題分析邊緣數(shù)據(jù)中心規(guī)模雖小，但數(shù)量多，總量巨大，物理分散，將對我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)造成巨 大影響。我國基礎(chǔ)運(yùn)營商、IDC服務(wù)商

13、、設(shè)備廠商等紛紛開始布局，但在其技術(shù)研究及推廣應(yīng) 用過程中面臨諸多問題。（1）難以適應(yīng)現(xiàn)行數(shù)據(jù)中心布局政策及市政管理辦法目前，國家及各地政府相關(guān)數(shù)據(jù)中心布局政策均針對集中式云數(shù)據(jù)中心制定，提倡數(shù)據(jù) 中心合理布局、綠色發(fā)展，而邊緣數(shù)據(jù)中心具有規(guī)模小、數(shù)量多等特點(diǎn)難以適應(yīng)相關(guān)政策。以 北京地區(qū)為例，在北京市政府公布的北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄（2015）版中規(guī)定 禁止新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心（PUE值在1.5以下的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心除外）；在其2018版中將此 項(xiàng)更改為禁止新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心。邊緣數(shù)據(jù)中心根據(jù)業(yè)務(wù)需求將有多樣化的部署模式?？梢蕾噦鹘y(tǒng)機(jī)房環(huán)境、5G基站、生 產(chǎn)車間、樓頂、公園、倉庫等多種空

14、間環(huán)境，在這些空間環(huán)境中大量部署邊緣數(shù)據(jù)中心將帶來 市政與環(huán)境、供電、供網(wǎng)、供水等一系列問題。（2）研究資源難以同向發(fā)力，形成合力基礎(chǔ)運(yùn)營商、數(shù)據(jù)中心服務(wù)商、通信及大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等各角色企業(yè)在邊緣數(shù)據(jù)中心技 術(shù)研究及推行方面都有各自優(yōu)勢及資源。但目前基于各自業(yè)務(wù)特點(diǎn)，這些企業(yè)對邊緣數(shù)據(jù)中心 理解層面各不相同，研究方向各有不同，無法實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補(bǔ)。5G、邊緣數(shù)據(jù)中心、 物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)等新型信息化技術(shù)只有實(shí)現(xiàn)融合發(fā)展，才能展示其真正的魅力。但 從事這些技術(shù)的研究單位、團(tuán)體，所屬領(lǐng)域各不相同，對邊緣數(shù)據(jù)中心理解層面各不相同，缺 乏統(tǒng)一的溝通交流平臺(tái)。最重要的是，邊緣云與邊緣數(shù)據(jù)中心

15、概念混淆，部分廠商忽略對基礎(chǔ) 設(shè)施的研究，盲目追求新概念，造成數(shù)據(jù)中心技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展，無法真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)落地。（3）增量建設(shè)、存量改造均面臨兩難境地在增量建設(shè)方面，業(yè)務(wù)需求難以預(yù)估，短期大規(guī)模建設(shè)恐造成資源浪費(fèi)。一是未來業(yè)務(wù) 發(fā)展很難準(zhǔn)確估算，大部分業(yè)務(wù)需求，如物聯(lián)網(wǎng)對IT設(shè)備的需求還處于理論計(jì)算或驗(yàn)證中， 加之IT設(shè)備、數(shù)據(jù)中心性能在不斷提高，需求難以準(zhǔn)確量化；二是部分業(yè)務(wù)會(huì)逐步下沉，業(yè) 務(wù)需求將隨著技術(shù)不斷發(fā)展逐步呈現(xiàn)。在某一時(shí)期內(nèi)業(yè)務(wù)需求難以準(zhǔn)確估算。在存量改造方面，部分機(jī)房建設(shè)級別低，改造困難?；A(chǔ)運(yùn)營商有大量的電信機(jī)房，但 不同層級數(shù)據(jù)中心機(jī)房條件差異較大，對于地市級、區(qū)縣級數(shù)據(jù)

16、中心，機(jī)房條件相對較好。但 對于匯聚級和接入級數(shù)據(jù)中心，需求量大但機(jī)房面積普遍較小，機(jī)房條件相對較差，改造難度 較高。5未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議（1）建議政府制定切實(shí)可行的邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展政策未來幾年，是構(gòu)建新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵時(shí)期，迫切需要結(jié)合我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)整體 綠色發(fā)展目標(biāo)，在保證現(xiàn)有云數(shù)據(jù)中心相關(guān)政策持續(xù)貫徹落實(shí)的條件下，制定切實(shí)可行的邊緣 數(shù)據(jù)中心發(fā)展政策。首先，應(yīng)基于整體發(fā)展規(guī)劃，鼓勵(lì)、支持邊緣數(shù)據(jù)中心技術(shù)推廣應(yīng)用，從 政策層面給與相應(yīng)的扶持，支撐5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 其次，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，促進(jìn)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的課題研究，從基礎(chǔ)技術(shù)層面推動(dòng)邊 緣數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。（2）建議行業(yè)制定推廣邊緣數(shù)據(jù)中心相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在邊緣數(shù)據(jù)中心方面尚缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一是行業(yè)對邊緣數(shù)據(jù)中心缺乏統(tǒng)一的定義，對云 數(shù)據(jù)中心與邊緣數(shù)據(jù)中心界限認(rèn)識(shí)不清楚；二是未來邊緣數(shù)據(jù)中心有不同的部署方式，如現(xiàn)有 的邊緣數(shù)據(jù)中心類型有電信運(yùn)營商改造的端局機(jī)房數(shù)據(jù)中心，正在大批量建設(shè)的小區(qū)物業(yè)數(shù)據(jù) 中心，5G基站外置機(jī)柜。亟需對不同部署方式的邊緣數(shù)據(jù)中心進(jìn)行歸類；三是部分邊緣數(shù)據(jù)中 心用戶認(rèn)為邊緣數(shù)據(jù)中心級別不需要很高，如CDN業(yè)務(wù)用戶；部分用戶認(rèn)為邊緣數(shù)據(jù)中心需要 較高的級別，如車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)用戶。因此，對邊緣數(shù)據(jù)中心建設(shè)、運(yùn)維和分級標(biāo)準(zhǔn)的編制是目前 比較急迫的問