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洞察边缘生态与云边端一体化(24页).pdf

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洞察边缘生态与云边端一体化(24页).pdf

1、空白演示空白演示单击输入您的封面副标题洞察边缘生态与云边端一体化发展洞察边缘生态与云边端一体化发展边缘计算市场和用户洞察报告(2022)与云边端一体化发展报告(2022)解读栗蔚中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 副所长边缘计算市场和用户洞察报告(2022)解读边缘计算市场和用户洞察报告(2022)解读政策环境不断完善,边缘计算发展迎新机遇政策环境不断完善,边缘计算发展迎新机遇国家顶层政策国家顶层政策2021年03月2021年03月2021年09月2022年01月中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要2021年09月2022年01月中华人民共和国国民经济

2、和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要提 出 要“协 同 发 展 云 服 务 与 边缘 计 算 服 务”国务院“十四五”数字经济发展规划国务院“十四五”数字经济发展规划指出要“加强面向特定场景的边缘计算能力”工业和信息化部“十四五”信息通信行业发展规划工业和信息化部“十四五”信息通信行业发展规划指 出 构 建 多 层 次 算 力 设 施 体 系,推进 边 缘 计 算 与 C D N 融 合 下 沉 部 署,加 强 边 缘 计 算 与 云 计 算 协 同 部 署重点地区政策重点地区政策北京2022.4北京市数字经济促进条例北京市数字经济促进条例(征求意见稿征求意见稿)建设城市智能计算

3、集群,强化算力统筹、智能调度和多样化供给,提升面向特定场景的边缘计算能力上海2020.5关于进一步加快智慧城市建设的若干意见关于进一步加快智慧城市建设的若干意见优化边缘计算节点规划布局,建设边缘计算节点资源池,实现算力的云边端统筹供给深圳2022.4深圳市推进新型信息基础设施建设行动计划(深圳市推进新型信息基础设施建设行动计划(20222025年)年)面向低时延、高可靠应用场景需求,结合5G、工业互联网、车联网等应用实际,构建城市内的边缘算力供给体系。边缘计算市场稳定增长,未来发展空间广阔边缘计算市场稳定增长,未来发展空间广阔中国信通院通过前期市场调研和用户访谈,2021年,我国边缘计算市场规

4、模达到436.4亿元,其中边缘硬件规模市场为290.2亿元,边缘软件与服务市场规模达146.2亿元,预计未来三年年均增速超过50%,至2024年边缘计算市场整体规模达1803.7亿元,增长空间广阔。2021边缘计算硬件及软件服务规模(亿元)数据来源:中国信通院边缘计算市场和用户洞察报告(2022)数据来源:边缘计算市场和用户洞察报告(2022)边缘形态多样化落地,边缘分类模型正式建立边缘形态多样化落地,边缘分类模型正式建立产业各方对“边缘”有各种各样定义,但基本围绕时延、网络、位置等核心方面去划分边缘类别。中国信通院基于业务对于边缘计算需求,建立边缘分类模型:云区域边缘、网络边缘、数据中心边缘

5、、设备边缘。中心云:集中式云计算云区域边缘:将中心云公有云服务能力延伸和下沉,主要是在骨干网分布点上,提供针对特定区域或是广域覆盖边缘资源,例如互联网边缘云等形态。电信网络边缘:利用运营商网络边缘接入点,根据需求建设资源池规模、服务种类差异化的边缘服务,例如5G MEC、CDN等形态。企业数据中心边缘:根据企业数据中心和托管设施布局,构建边缘计算服务,满足数据安全合规、低延时等要求。设备边缘:根据业务现场或是远程位置,部署在IoT终端设备等边缘位置,本地化实时计算和处理。边缘生态初步建立,产业全景覆盖软硬各环节边缘生态初步建立,产业全景覆盖软硬各环节边缘生态包括云厂商、电信运营商、软件行业解决

6、方案厂商、系统集成商等,边缘计算产业全景图覆盖边缘硬件、物联网边缘、边缘云、边缘软件与工具、边缘应用和边缘安全等各环节要素,助力边缘业务落地。洞见边缘应用现状:企业用户边缘计算应用调研项目洞见边缘应用现状:企业用户边缘计算应用调研项目为进一步深入研究边缘计算在企业用户落地现状及未来规划,2022年中国信通院联合云边协同产业方阵及产业各方启动“企业用户边缘计算应用调研项目”,旨在洞见用户边缘计算应用现状,为未来发展提供实践参考和指引。调研用户所属行业 企业人员规模 企业成立时间数据来源:中国信通院边缘计算市场和用户洞察报告(2022)用户在边缘侧部署类型多样化,开始规模化投入部署用户在边缘侧部署

7、类型多样化,开始规模化投入部署在边缘部署类型方面,受访群体中,企业用户采用私有化边缘云解决方案的比例达到59.4%,其次是公有边缘云服务、IoT边缘计算、边缘软件解决方案。在部署成本方面,在2021年企业IT投入方面,受访群体中,16.5%的企业在2021年边缘计算投入成本占2021年企业IT基础设施支出的5%以内,23.1%的企业在2021投入占比达到5%-10%,34.5%的企业在2021投入占比达到10%-20%,13.2%的企业在2021投入占比达到20-30%,12.7%的企业在2021投入占比达到30%以上。数据来源:中国信通院边缘计算市场和用户洞察报告(2022)数据来源:中国信

8、通院边缘计算市场和用户洞察报告(2022)边缘侧技术应用以数据为主,数据处理和分析、边缘AI、边缘存储备受关注边缘侧技术应用以数据为主,数据处理和分析、边缘AI、边缘存储备受关注在技术应用方面,受访群体中,当前边缘数据处理和分析、边缘虚拟化、边缘存储和边缘网络成为已经落地的占比超过50%的技术,用户在未来关注的技术方面,边缘AI占比达62.7%,成为热点边缘技术领域。在落地场景方面,受访群体中,数据采集、视频监控、物联感知、远程控制实践落地比例靠前,均超过50%,部分新兴场景,例如VRAR、云游戏等,仍处于蓄势待发之势。当前主要采用技术未来重点关注技术数据来源:中国信通院边缘计算市场和用户洞察

9、报告(2022)数据来源:中国信通院边缘计算市场和用户洞察报告(2022)应用成效较为显著,但落地应用仍面临诸多挑战应用成效较为显著,但落地应用仍面临诸多挑战在效益提升方面,受访群体中,提升业务敏捷部署、降低时延、带宽成本节约、数据安全提高成为用户部署边缘计算之后带来的显著成效。边缘计算系统因轻量化特点,可以帮助用户在业务现场灵活部署,满足业务多样化、时延、成本和安全的要求。在应用挑战方面,受访群体中,与现有IT基础设施集成或协同困难、边缘系统管理复杂、维护系统可靠稳定运行成为主要挑战和阻碍。在系统部署体验上,超过60%用户较为满意,37.7%用户认为还需改进。数据来源:中国信通院边缘计算市场

10、和用户洞察报告(2022)用户将在边缘侧持续投入,未来空间广阔用户将在边缘侧持续投入,未来空间广阔在未来投入方面,在受访用户群体当中,超过90%的用户将持续在边缘计算投入,仅有6.5%受访者表示暂无投入计划在投入方向上方面,受访群体中,在边缘云服务、边缘软件及解决方案和边缘硬件设备均超过50%比例。数据来源:中国信通院边缘计算市场和用户洞察报告(2022)数据来源:中国信通院边缘计算市场和用户洞察报告(2022)边缘计算未来展望边缘计算未来展望技术架构行业应用生态融合边缘原生理念兴起,技术创新推动边缘应用落地边缘原生聚焦在分布式异构环境下,软硬件架构设计和开发充分利用边缘特性,包括物理位置、网

11、络环境、轻量弹性等,构建实时动态、弹性敏捷、安全可靠的业务应用。Eclipse Foundation组建成立Edge native工作组,旨在探索边缘原生技术创新 Gartner提出Edge Native概念,并强调边缘原生并不等于云原生。相比于Cloud native利用水平扩展能力实现快速部署,Edge Native更专注在实时和动态化,在硬件、弹性和扩展性、数据、管理等十个方面的差异。边缘计算与行业进一步融合紧密,场景不断拓展案例名称类型案例名称类型基于Local 5G的云上智能驾驶舱工业互联网/智能制造5G专网+边缘计算助力汽车制造行业智慧物流建设智慧物流华北油田云边协同项目工业/能源

12、基于算力网络的省级阳光厨房示范项目视频基于区块链的可信工业分布式云项目工业/金融西安航空大数据中心平台项目工业中国铁塔视联监控平台视频基于5G MEC边边协同和AI的工业制造特定工序自动化应用工业临沂国土空间规划“一张图”项目政务案例名称类型案例名称类型阿里云IoT道路停车云边协同交通中国联通5G+MEC+CDN协同边缘云大视频分发服务平台商用实践视频算力分发在云边AI协同智慧零售的应用智慧零售基于阿里云边缘云节点构建的威尔视觉云游戏服务平台游戏海尔基于5G MEC的云边协同创新实践应用工业中国联通5G+MEC车路协同边缘云服务平台交通咪咕游戏云平台游戏分布式精准云中兴南京滨江工厂项目工业云边

13、协同智慧社区项目智慧社区云边协同交通基础设施建管养一体化平台交通随着用户边缘侧投入不断加大,边缘计算在各行业落地进一步加快。2022云边协同创新实践案例显示,边缘计算已经在工业、物流、视频、政务、交通、零售、社区、能源等行业落地,并取得显著成效,加速各行业数字换转型。边缘开源协同不断深化,加速生态融合序号项目开源方基金会1EdgeX Foundry/LF Edge2Baetyl(原OpenEdge)百度LF Edge3StarlingXIntel、WindRiverOpenStack4KubeEdge华为CNCF5K3SRancher LabsCNCF6OpenYurt阿里CNCF7Super

14、Edge腾讯、Intel等/8FabEdge博云CNCF9KuiperEMQLF Edge开源技术有助于整合边缘计算碎片化生态,聚集产业各方力量,吸纳广大从业者参与到相关技术、平台、社区、生态的研究和运营工作中来,将有力推动边缘计算技术快速发展,推进相关应用场景规模化落地。例如,Linux基金会下设LF Edge组织,旨在为独立于硬件、硅、云或操作系统的边缘计算建立一个开放的、可互操作的框架,促进物联网、电信、企业和云生态系统的跨行业协作、加快组织对边缘计算的采用和创新步伐。Edge Native参考技术架构云边端一体化发展报告(2022)解读云边端一体化发展报告(2022)解读边缘计算方兴未

15、艾,云边端一体化成为重要趋势边缘计算方兴未艾,云边端一体化成为重要趋势在我国“十四五”规划中数字经济重点产业物联网专栏中,提出要“协同发展云服务与边缘计算服务”。中心云中心云区域云区域云区域云区域云边缘云边缘云边缘计算数据处理AI推理云边协同统一资源管理统一网络调度统一应用管理统一智能管理设备连接数据采集设备控制边缘计算数据处理AI推理云边协同统一资源管理统一网络调度统一应用管理统一智能管理设备连接数据采集设备控制区域云区域云边缘节点边缘节点边缘节点边缘节点边缘节点边缘节点边缘节点边缘节点边缘节点边缘节点边缘节点边缘平台边缘平台边缘云边缘节点边缘平台边缘平台边缘云行业定制数据安全行业定制数据安

16、全 随着5G、物联网、工业互联网等产业规模化落地,集中式云计算已无法满足在网络时延、带宽成本、数据安全、业务敏捷等方面需求,大型政企在“上云用云”过程中,区域云、边缘云等部署模式开始发展,覆盖云边端三级的分布式企业IT架构成为建设趋势。在物联网落地过程中,平台层面临海量设备接入、边端资源异构、网络通信不稳定、统一运维管理复杂、安全风险控制难度高等主要挑战,通过构建云边端一体化的物联网平台实现向下屏蔽物联网异构资源的复杂性和差异性,向上为智能物联网场景化应用提供全生命周期支撑,赋能物联网产业规模化发展。云边端一体化内涵不断清晰,从概念走向落地云边端一体化内涵不断清晰,从概念走向落地云边端一体化旨

17、在屏蔽云、边、端分布式异构基础设施资源,提供统一视角资源管理和使用,实现数据自由流通、业务应用统一运行环境,构建立体化安全保障能力,满足多样化、实时敏捷、安全可靠业务需求。抽象分布式异构资源;实现分布式数据管理;赋能业务应用弹性敏捷构建敏捷运维体系;优化资源利用与业务体验;构筑安全防护体系云边端资源一体化,构建统一资源管理和使用方式云边端资源一体化,构建统一资源管理和使用方式内涵:云边端资源一体化是指通过整合和抽象分布广泛、资源异构、形态多样、协议不同的边缘节点、终端设备,实现云边端分布式资源统一视角管理和使用。挑战:信通院云边协同关键技术态势研究报告中提到,云边协同全局管理平台通过边缘容器实

18、现对边缘计算平台统一管理,但IoT终端设备的多样性、通信协议复杂性为云边协同全局管理平台带来更大管理难度。技术架构:1.通过全局管理平台实现对边缘节点的统一管理,2.建立IoT物模型,将设备信息统一映射到边缘节点。e.g.OpenYurt与EdgeX Foundry开源合作通过抽象DeviceProfile、DeviceService、Device三种CRD模型拓展设备管理能力;KubeEdge通过建立DMI(Device Management Interface)优化原先Device Twin流程,实现对接多种边缘计算平台框架云边端数据一体化,加速释放数据要素价值云边端数据一体化,加速释放数

19、据要素价值内涵:云边端数据一体化是指在构建分布式数据采集、处理、汇聚、分析、存储、管理等全环节能力,实现业务生产数据、企业经营和运营管理数据、第三方数据的统一汇聚和分析,发挥数据要素价值。挑战:例如在制造业,面临工业生产设备缺失统一数据标准、采集数据不完整(质量缺少保障)、生产车间网络协议多样化和复杂化等挑战,大量现场数据没有被挖掘分析。技术架构:1.在终端侧:传感器、物联设备实现业务现场生产运行等各类数据源全面感知采集;2.在边缘侧,边缘平台实现异构数据接入、实时处理、边缘存储、数据转发;3.在中心云,统一接入和汇聚设备生产、经营管理、第三方数据等,结合大数据管理、人工智能训练、可视化展示,

20、构建生产、运营、运维等数据统一汇聚集成、大规模存储、智能分析等协同体系,有效提升数据应用水平和能力。云边端应用一体化,帮助构建敏捷弹性分布式应用云边端应用一体化,帮助构建敏捷弹性分布式应用内涵:云边端应用一体化是指构建跨云边端的分布式应用统一开发、部署、调度、管理能力,帮助构建弹性敏捷的分布式应用。挑战:应用不再局限运行于中心云单一资源池,随着边缘节点部署数量增加,业务多样化发展,单一云边集群难以满足所有业务需求,跨地理位置、跨网络环境的分布式应用管理复杂度提高。技术架构:1.应用部署:实现应用按需分布式部署;2.多集群管理:通过集群安全连接,统一管理;3.应用管理:通过部署策略(地理亲和性反

21、亲和性等)、调度策略(资源池、健康状态等)、镜像加速(缓存、P2P等)、数据迁移等,实现跨云边端集群的应用统一管理;4.服务流量治理:通过云边容器网络互通、跨云边集群服务发现、服务智能路由(位置、时延、网络质量等)、流量管理(流量切换、限流、降级、负载均衡等),实现服务统一治理。云边端调度一体化,实现业务体验与资源利用最优平衡云边端调度一体化,实现业务体验与资源利用最优平衡内涵:云边端调度一体化是指通过云边端分布式的资源、流量、应用等方面统一全局调度管理,最大化提升业务体验,提升资源使用效率。挑战:由于业务多样性,调度系统通常需要与实际业务结合,设计指标一般包含资源使用、地理位置、时延要求、带

22、宽成本、服务SLA、数据存储、专用硬件偏好(例如GPU、FPGA)等方面,复杂度高技术架构:1.资源调度:构建全局资源监测和伸缩能力,实现资源监测、弹性伸缩;通过调度算法和策略,在资源使用、时延、位置、成本等指标,实现资源智能化调度;2.流量调度:结合业务特点,预先进行业务流量预测,对云边计算、网络带宽等进行拆分和规划(例如建立专用通道);针对流量接入、回源等方面需求,根据位置、成本等因素,实现流量动态接入和调节;3.应用调度:通过感知业务特定需求(资源硬件、性能指标等),建立应用模型和资源模型,实现应用迁移、弹性扩展等。云边端运维一体化,大幅减少边端部署运维复杂度云边端运维一体化,大幅减少边

23、端部署运维复杂度内涵:云边端运维一体化是指在资源一体化基础上,能够实现对云、边、端分布式资源统一监控、运维,实现统一视角运维能力,最大程度简化用户操作。挑战:与集中式中心云运维相比,边缘节点和终端设备的分布广泛、资源异构性、网络环境复杂性增边侧网络断连、设备离线、大规模更新等挑战,运维难度大大增加。技术架构:1.运维通道:建立云边、边端运维通道;2.本地运维:构建边缘本地运维,实现运维自治;3.自动化部署:实现边缘节点自动化启动配置、数据加载、应用激活等能力,简化手工操作;4.智能化运维:融合AI能力实现边缘节点、终端设备智能化的巡检、告警、治理等能力,有效降低成本云边端安全一体化,构筑立体化

24、安全防护能力云边端安全一体化,构筑立体化安全防护能力内涵:云边端安全一体化旨在基于云边端各节点独立安全防护能力基础之上,构建立体化的安全能力。挑战:与集中式云资源相比,边缘节点、设备终端部署环境复杂多样,并且单个边缘节点、设备受限于资源和成本,安全部署能力较弱,集中式安全防护边界不断延伸,安全边界扩大。技术架构:1.设备安全:安全芯片和加密(PUF)、设备身份标识等技术手段保障设备安全2.边缘安全:节点安全、数据安全、网络安全等;3.端边缘安全,双向身份认证、安全协议、完整性校验4.云边端安全,实现云对边端的统一安全监控、态势感知,构建云边端一体化安全防护体系s云边端一体化仍面临挑战云边端一体

25、化仍面临挑战00404云边端一体化发展挑战云边端一体化发展挑战云边端大规模节点管理稳定性和性能仍有不足云边端大规模节点管理稳定性和性能仍有不足云边端节点通常所处网络环境复杂、终端设备多样性等挑战,在跨网络环境、跨地理位置条件下大规模节点管理仍缺乏稳定性和性能验证云边端技术和应用落地缺乏标准化指引云边端技术和应用落地缺乏标准化指引在技术方面,边缘计算节点在开放接口、数据格式、网络接入等方面缺乏标准化;在应用方面,不同行业对业务现场对数据采集、边缘AI算法等要求各异,目前尚未建立各细分领域的标准参照体系云边端一体化安全防护体系尚需构建云边端一体化安全防护体系尚需构建实际业务场

26、景、预算成本等方面要求多样化,云边端一体化架构下如何动态实现安全风险最小化仍缺少标准化解决方案云边端分布式算力调度复杂性仍较大云边端分布式算力调度复杂性仍较大云边端三者资源规模不同、位置分散,业务对时延、性能、服务质量、成本等方面需求各异,调度能力仍具备优化提升空间。云边端分布式数据管理能力有待提升云边端分布式数据管理能力有待提升在分布式数据管理方面,边缘异构协议适配、实时智能分析、数据质量、云端数据管理等方面仍需加强。在数据赋能方面,如何实现将生产现场数据与企业经营管理、服务等数据深度融合,打破现有各个系统数据割裂状态,实现业务数据共享流通,仍面临挑战。0505云边端一体化发展展望云边端一体

27、化发展展望云边端一体化驱动计算处理向边端扩散,推动算力泛在化发展云边端一体化驱动计算处理向边端扩散,推动算力泛在化发展随着数字经济的蓬勃发展,海量数据的处理与分析需要强有力的算力提供支撑,距离用户不同地理位置、资源规模的算力,呈现云边端三级架构,推动算力泛在化部署发展,满足超高清视频、车联网、工业互联网等场景需求。云边端一体化构建新型数字基础设施操作系统,赋能企业数字化转型云边端一体化构建新型数字基础设施操作系统,赋能企业数字化转型操作系统定义不再局限于面向计算机硬件资源协调和管理,基于云边端一体化的新型分布式操作系统通过整合泛在接入、网络管理、统一调度、人工智能、数据平台、组件开发、生态开放等能力,屏蔽底层异构资源差异,对接企业内部业务系统,为业务场景提供统一应用和运营管理,将成为各行业数字化转型的基础性平台,实现对各行各业数字化转型与智能化升级的深度赋能。交通操作系统穗腾OS支撑轨道交通全生命周期的一体化管理运营谢谢关注谢谢关注

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