边缘数据中心的产品化发展分析

1、边缘数据中心的产品化发展分析Productization Exploration of Edge Data Center边缘数据中心的诞生Thebirthof theedgedata center 011998年Akamai公司提出的内 容分发网络（CDN）2005年美国韦恩州立大学提出功能缓 存的概念运用到邮箱以节省延迟和带宽2009年Satyanarayanan等提出Cloudlet概念 强调将云服务器上的功能下行至边缘服 务器Molina提出海计算概念，指的是智能 设备的前端处理2010年提出移动边缘计算。服务于移动 用户，提升移动用户体验2012年思科公司提出雾计算中国科学院提出“海云

2、计算”。把人类本身、物 理世界的设备和子系统组成的终端称为海端，更 关注终端连接2013年美国太平洋西北国家实验室首次 提出边缘计算（EC）资料来源：工业互联网产业联盟、Gartner、互联网资料研究边缘计算的定义边缘计算的诞生组织/机构边缘计算定义共识ISO/IEC/JTC 1/SC38将主要数据处理和数据存储放在网络的边缘节点的 分布式计算形式ETSI在移动网络边缘提供 IT 服务环境和计算能力在更靠近终端的网络 边缘上 提供计ECC靠近物或数据源源头的网络边缘侧，融合网络、计 算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边 缘智能服务算服务Gartner一种计算拓扑，在这种拓扑结构中，信息

3、处理、内 容收集与交付更加靠近这些端点边缘计算的范围Endpoints：边缘处理设备，包括 IOT 设备、网关、服务器（边缘DC）等中的 一种或多种，可根据本地需求进行数据处理Communications：边缘智能网络服务，网络按业务灵活编排3边缘云边缘终端边缘-核心间网络边缘网关 边缘网络雾计算边缘云间网络云骨干网中心核心云海计算边 缘 计 算汇聚核心云MECMEC固定网络、移动通信网 、工业互联网/物联网.云计算边缘计算雾计算 海计算MEC关键组成演进关系核心要义计算能力下沉关注水平融合海量终端连接 及计算移动网络能力 下沉边缘网关及服 务器边缘互联网络 及协作平台AI芯片嵌入 及控制平台

4、网络能力开 放平台边缘计算与 雾计算融合设备智能化与5G协同演 进1 各类计算类型 的示意图界定资料来源：工业互联网产业联盟、中科院、思科、互联网资料研究、华信咨询各类计算类型的定义界定4场景方案架构1：设备-网关-云/IDC数据采集、传送数据聚合、解码、过 滤、标准化、传送数据处理分析资料来源：Gartner、GSMA、华信咨询传感器网关/边缘路由器中心云DC传感器网关/边缘路由器数据采集、数据聚合、解码、过 传送滤、标准化、传送边缘云DC数据处理分 析和控制中心云DC数据处理分析2021年2022边缘计算十大典型场景时延要求(ms)带宽要求(M)布局位置需求自动驾驶汽车年（4级和5级）15

5、0接入级DC远程驾驶（遥控）110300接入级DC柔性制造1110现场级DC远程手术指导1050接入级DC现场工业机器人1110现场级DC联网车辆1010接入级DC智慧园区101024现场级DC安全、治安和监视2010县区级DC年交通管理2010县区级DC 游戏和电竞201024县区级DC场景方案架构2：设备-网关-边缘DC-云/IDC2023年2025初具 商用 规模实时处理应用实时性处理要求高，边缘DC的预处理输出带宽成本 数据源到中心的 距离过远导致带 宽成本过高算力要求 简单事件处理、 事件流处理、复 杂事件处理或批处理存储成本数据量大导致云中心存 储成本较大本地要求对数据不出区域、

6、数据安全等考虑5网络架构变革需要：物联网发展推动城域网变革，要求形成 云边端算力模式变革需要：云&端发展瓶颈驱动算力去中心化距离容量安全弹性5G难以在远距离和多跳中 实现极低时延数据量和传输距离大幅降低， 减少回传压力，降低存储敏感数据本地化、类局域网 更安全分布式网络提供更好网络韧性作用一：解决集中式云计算发展瓶颈构建瘦终端、宽管道、 云应用新业务模式，迎 接 Cloud AR/VR诞生原有 业务 升级创造 新业 务模 式资料来源：华信咨询、“SDN/NFV技术与应用创新”论坛华为分享、互联网资料研究内容自上而下推动骨干网变革，数据自下而上推动城域网变革作用二：释放终端计算的压力降低终端成本

7、、能耗， 延长终端使用寿命边缘计算本质在于实现算力负载均衡的优化6边缘计算 服务器区域云数据 中心核心云数据 中心边缘网关边缘云数据 中心接入汇聚核心LTE/NR30公里（深边缘-乡镇级）100公里（浅边缘-区县级）250公里（核心云-地市级）1ms（10公里）2ms5ms8-10msCDNCDNCDN边缘计算基础架构示意图及应用场景典 型 场 景智慧园区车联网VR/云游戏智慧医疗智慧城市CDN/视频智慧农业无人零售边缘数据中心：在近用户的100公里内网络边缘侧，规模小于500个、以6kW20kW的高功率为主的智能化、分布式、高可 靠、异构计算的新型基础设施按资源下沉深度可分为浅边缘和深边缘，

8、浅边缘一般是区县级的边缘DC，面向一定范围内客户提供相对标准化的边缘云服务， 深边缘则是乡镇级DC，在近客户现场侧面向特定场景提供定制化边缘云服务资料来源：ETSI，中银国际证券，华信咨询机房规模关键技术DC与用户的距离，满足不同场景对时延、安全要求 深边缘：30公里，乡镇级DC，定制化需求居多 浅边缘：100公里，区县级DC，相对标准需求覆盖范围小型边缘DC 600kW1000kW中型边缘DC 1000kW2000kW注：参照国外部署经验600kWIT容量边缘数据中心 小型数据中心异构计算（异构终端、多样性计算）边缘智能高安全可靠性解决方案分布式架构无人值守、自动化运维技术微型边缘DC 以6

9、kW20kW的高功率为主7边缘数据中心市场价值Thevalueof theedgedata center 02国家层面加快边缘数据中心技 术场景研究及规范 制定省市层面借势新基建，大力 规划边缘数据中心建 设政策/规范发布时间/主体重点内容边缘数据中心产业发展简析及 应用场景白皮书解读2018年10月ODCC开放数据中心峰会推动边缘数据中心架构方案、接口技术、访问控制、安全可靠 等技术规范研究及数据中心评估测试等标准制定“新基建”发展白皮书2020年3月信通院“新基建”建设目标包括：到2025年，建成一定数量的大型、 超大型数据中心和边缘数据中心“工业互联网+安全生产”行动 计划（2021-2

10、023年）山东省人民政府办公厅关于山东 省数字基础设施建设的指导意见2020年10月工业和信息化部2020年3月山东省政府推进边缘云和5G+边缘计算能力建设，下沉计算能力，实现精 准预测、智能预警和超前预警到2020年年底，全省建设50个以上边缘计算资源池节点，到2022年年底，全省边缘计算资源池节点数达到200个以上上海市推进新型基础设施建设行 动方案（2020-2022年）2020年5月上海市政府合理考虑边缘计算建设标准和布局；2018年的行动方案中提出 计划三年内打造30个边缘节点北京市加快新型基础设施建设行动 方案(2020-2022年)2020年6月北京市政府研究制定边缘计算数据中心

11、建设规范，加快形成技术超前、规 模适度的边缘计算节点布局探索推进氢燃料电池、液体冷却等绿色先进技术在特定边缘数 据中心试点应用深圳市人民政府关于加快推进新型 基础设施建设的实施意见（2020 2025年）2020年7月深圳市人民政府分布布局PUE值小于1.25的适用于低时延类业务和边缘计算类 业务的中小型数据中心。推进存算一体的边缘计算资源池建设浙江省新型基础设施建设三年行 动计划(20202022年)2020年7月浙江省人民政府办公厅数据量大、时延要求高的应用场景集中区域部署边缘计算9 设施9资料来源：华信咨询政策分析网络：TSN、PLC-IOT、工业SDN等设施：微模块、EPC、锂电池、新

12、型制冷弹性基础设施类学术界/企业/产业联盟共同推动EC在理论/标准/行业应用纵深演进时间组织/机构主要参与者成果/目标学术研究2016.10IEEE/ACMSymposium on Edge ComputingIEEEACM研究边缘计算应用价值2018.518年边缘计算技术研 讨会高校科研机构梳理边缘计算开发者需求2018.8边缘计算小范围讨论会华为/海尔/国家电网ECSMB探讨边缘计算应用2019全国边缘计算学术研 讨会高校/科研机构/企业展示先进成果促进产业落地和生态构 建企业标准2018.12边缘云计算技术及 标准化白皮书（2018）阿里云中国电子技术标准化 研究院阐述了边缘云相关技术2

13、019ODCC 2020开放数据 中心峰会工信部/通信标准化协 会/各大业界TOP厂商边缘数据中心在矿山、 工业制造等落地应用2019华为面向5G的边缘数据中心基础设施数 据中心能源白皮书华为5G下边缘数据中心建 设需求2019边缘计算IT基础设 施白皮书1.0边缘计算IT基础设施 推进工作组ECII定义了边缘服务器的需 求、技术方案和产业生 态产业联盟2016.11边缘计算产业联盟华为/软通/ARM中科院沈阳自动研究所/信通院2017Edge Computing TG全球性产业组织工业互联网联盟IIC定义边缘计算参考架构2018.10ECC200+成员，含研究机 构/运营商/生产制造/ 智慧

14、城市，能源/电力2019欧洲边缘计算产业联盟（ECCE）华为及多家合作伙伴提供边缘计算产业合作平台边缘计算预计在2-5年内爆发物理设施类边缘AI芯片、虚拟化技术等轻量级EC-PaaS类流分析、AI、数据与应 用生命周期管理等资料来源：Gartner、互联网资料研究、边缘计算产业联盟(ECC)、工业互联网产业联盟(AII)边缘计算DevOps 5G自然语言技术RPA软件智能运维SD-WAN托管服务行业云窄宽物联网 超融合设备工业互联网区块链技术电商平台工作流协作 中台架构数据中台 容器云零信任网络访问多云环境 直播电商隐私 云安全技术增强型数据分析自主移动机器人期 望时间 技术萌芽期期望膨胀期泡

15、沫破裂低谷期 稳步爬升复苏期达到生产成熟期需要的时间：少于2年2-5年5-10年关键技术Gartner:2020年中国ICT技术成熟度曲线10边缘数据中心与5G边缘数据中心与5G相辅相成，5G的发展推动边缘基础设施加速成熟边缘计算（尤其MEC）与5G深度融合（右图），5G组网演进将推动MEC演进 网络架构的融合：原4G核心网经云化拆分成5G核心控制面和核心用户面，用户面与MEC一 同下沉，实现边缘侧的融合 5G对MEC的推动作用：a. UPF功能 实现本地流量的疏导；b. 三种SSC模式 支持边缘计 算的移动连续性体验；c. NEF 开放给边缘计算，支撑其实现业务性能和用户网络资源的 智能配置

16、与优化5G小基站成为MEC的新载体，推动边缘基础设施部署（灯杆5G小基站等）边缘数据中心与AIAI助力边缘设备智能化，将推动边缘数据中心加速落地边缘AI芯片支撑边缘设备智能实时计算 边缘AI芯片特点：高性能、体积小、功耗低、一般聚焦有限的AI应用 边缘AI芯片进入抢滩战：英伟达、英特尔、谷歌、高通、华为、寒武纪、地平线等都在 近两年推出边缘AI芯片边缘AI服务器成为AI芯片的主流载体 边缘AI服务器特点：高密、高性能之外，还需耐受高温、高湿、高尘等恶劣环境 典型厂商：中兴发布ES600S MEC、浪潮发布NE5260M5和NF5280M5等资料来源：中国联通边缘计算技术白皮书、中国移动边缘计算

17、技术白皮书、SK telecom、互联网资料研究图例：边缘基础设施与5G网络深度融合RRUBBU前传4G网络AAU边缘云应用4G核心网 CP+UP回传5G网络应用5G核心-CP5G核心-UPMECCU5G核心-UP回传前传核心云11产业环节玩家类别玩家名称代表产品产品类型上层应用云计算巨头微软混合云解决方案Azure Stack提供边缘计算服务边缘计算平台AWS边缘计算平台 Greengrass边缘计算平台Google边缘计算独立Android系统、全球移动边缘云计算平台边缘计算系统、边缘计算平台阿里云首个IoT边缘计算产品Link Edge边缘计算平台百度智能边缘BIE边缘计算平台IT巨头华

18、为+GE工业物联网（Industrial IoT）云平台Predix边缘计算平台VMware智能监视边缘解决方案边缘监视应用Intel最新一代的Xeon D处理器边缘处理器Linux基金会EdgeXFoundry项目，IoT计算和可互操作的组件构建一套开放的框架物联网设备互操作框架CDN巨头网宿升级原有CDN网络为边缘计算网络，逐步搭建边缘计算平台边缘网络，正在建设平台CloudFlareCloudFlare Workers边缘网络及平台运营商移动MEC应用试点（联合华为），MEC预制5G中边缘网络电信ECOP、MEC+CDN边缘网络，边缘云平台试点联通MEC边缘云、MEC+CDN边缘网络，建

19、设平台中AT&T与微软合作,将网络边缘计算功能与其5G网络和Azure云服务集成边缘网络专业服务商九州云工业制造边缘云测试床（联合中国联通、格力电器）、基于OpenStack的刀具监测 与寿命预测智能管理边缘计算平台（联合西格数据这一工业大数据服务商）工业互联网边缘计算平台赛特斯三款边缘网络产品：边缘网关(FlexEGW)、边缘云(FlexEstack)、边缘云管理平台（FlexECO)，主打柔性边缘网络及计算以边缘网络为核心的边缘计算 平台视界云自研边缘计算网络平台，以边缘计算网络为核心的行业解决方案边缘计算网络平台Rancher领先的容器管理软件提供商，轻量级Kubernetes发行版K3

20、s边缘容器管理平台zenlayer全球边缘云服务商，构建全球边缘计算及连接平台以边缘网络为核心的边缘计算 平台Affirmed Networks全球边缘网络平台服务商，面向电信行业的边缘网络连接及管理平台电信行业边缘计算网络平台中层设施边缘IDC服 务商edgeconnex全球知名边缘IDC服务商，成立三年在全球布局40+边缘IDC边缘数据中心Vapor全球知名边缘IDC及平台服务商，提供托管及Kinetic Edge平台服务边缘数据中心及平台服务下层设备设备供应商施耐德全球知名预制模块化服务商，提供全定制化、半定制化、微型数据中心三种类型预制模块化数据中心华为国内知名预制模块化服务商，主推集

21、装箱、微模块等产品集装箱式数据中心科华恒盛国内知名UPS厂商，多元化发展，提供预制模块化服务模块化电源、模块化数据中心12国际规模及增速：18-22年CAGR超30%（综合拓墣产业研究院和Research and Market 预测）；2023 年全球边缘计算市场有望达到 340 亿美元（据 CB Insights 预测）。产业投入：美国 2017 年至 2026 年间边缘计算方面的支出将达到870 亿美元（5G基建投入将达204亿美元），欧洲则为 1850 亿美元。（来源：2017 年美国计算机社区联盟的边缘计算重大挑战研讨会报告）国内未来5年内边缘计算规模万亿级赛迪顾问预测18年国内边缘计

22、算市场规模77亿元，增长率55.39%；IDC圈预测国内边缘计算市场潜力将达万亿级9121417212017201820192020202131405267单位：ZB/Y85数据中心流量边缘计算空间最大存储公司希捷预测，到 2025年，实时数据占总数 据量的比例将超过20%思科全球云指数数据生成可用数据IDC预测20年全球物联网数据总量16ZB；我国物联网数据占比达 22%，落到边缘数据容量需求在1.6ZB, 折算带宽需求为431T， 需40005000个边缘计算机房（百度预测）边缘计算需求旺盛：IDC预测20年全球将有超过50%的物联网数据在边缘处理边缘计算市场规模复合年均增长率超 30 %

23、据Global MarketInsights预测，美国边缘数据中心规模将从 17年的40亿美元增值24年的130亿美元海量数据的边缘处理的诉求，推动边缘计算市场高速增长，23年全球规模达340亿美元，国内未来5年边缘计算潜力达万亿级作为业务承载底座的边缘DC前景广阔，美国24年边缘DC市场规模达130亿美元，国内未来5年至少需10万个边缘DC边缘DC市场 切入路径美国边缘数据中心市场规模（百万美元）200015001000500020172024金融IDC能源政府医疗制造电信其他金融、IDC服务商、电信业是核心需求方10万个如何选择建设模式？ 如何设计商业模式？ 13边缘数据中心运作模式03T

24、he businessmodel of theedgedatacenter建设模式：围绕网络优化推进现有机房改造以传统工程建设为主，自上而下改造省公司根据MEC布局提供MEC机房配套和网络改造云公司提供MEC IAAS资源建设5G研发中心提供MEC业务管理平台、汇聚平台、服务平台内容服务器（中心云）MEC APP（SaaS）云基础设施（IaaS+PaaS）管道PoP 空间出租终端 A:管道模式 连接体验保障出租机房给OTTC: 管道+连接+业务 一站式集成B管道+边缘基础设施IaaS&PaaS：容器虚机出租或出售PaaS：承载第三方应用多云平台：打通自有云、国内外公有云、 提供服务运营商云2B

25、 & 2H ：自建内容或者第 三方内容集成统一计费统一账户管理能力开放实现管道和应用协同OTT厂商优势领域运营商优势领域VS布局规划：数据驱动，MEC前瞻战略布局根据MEC热力指数前瞻布局现场级按需部署发展战略：由资源向上延伸平台服务，强调资源利旧和专业整合需求侧供给侧1运营模式：ROOMaaS（管道+分流，出租机房）、 IaaS+PaaS（平台，承载公有云为主）、 SaaS（业务，混合IT方案）2优势分析：接入、存量、渠道优势接入网络是运营商独有优势边缘机房是运营商存量优势政企业务渠道是争夺主战场4G/5G接入NB-IoT接入 Wi-Fi接入 固定接入（家庭） 固定接入（企业） 云服务生态是

26、OTT核心优势 315业务模式：直接服务为主，与OTT集成为辅尽量避免出租机房和只做管道研发边缘业务服务平台（MEP）借助业务网元云化的积累资料来源：华信咨询2无法高效满足定制化需求需求更具多样性，包括现有条件（空间，配电容量，空调制 冷）、机房等级、功率、运维保障等，定制化设计要求高; 且传统工程与客户本身的建筑匹配度高，定制化成本更低耐用性有待验证3集装箱数据中心和预制的模块化数据中心能在多大程度上经 受时间和天气的考验，目前还有待验证1尚未形成全面认识5缺乏工作空间预制模块化方式运用的案例不多，政企客户对其了解的不全面 大多数模块化数据中心，特别是集装箱数据中心，其设计是用来容纳设备、而

27、不是容纳人的6厂商强制捆绑被厂商锁定，许多预制模块化数据中心产品要求只能使用特 定厂商的硬件或解决方案7室外安全性差孤立的集装箱数据中心或预制单位比普通大楼更容易被闯入 或捣毁暴露在室外的预制化模块将受诸如恶劣天气、蓄意破坏、车 辆进出（如放在停车场里）以及动物/昆虫骚扰的影响在选择部署预制化模块前，应对其场地做风险评估在这些情况下，还必须对其他支持系统（例如发电机、冷水 机或冷凝机）加以考虑需求侧供给侧预制模块化方式与传统工程建设模式相比，在客户认知度、高效定制化、供应链掌控力等方面存在痛点，当前应用案例少164服务可用性待提升为放置在边远地区的集装箱数据中心和预制单位提供水电和 网络资源的

28、难度大、费用高资料来源：华信调研分析在北美、南美和欧洲共建立了40个边缘数据中心，还部署了3000个较小（几个机柜）的边 缘单元和网络接入点（PoP）分层次多场景服务大城市高阶边缘服务小规模多点边缘DC满足超低 时延应用，并在2021年底前 在美国实现Kinetic Edge平 台大规模部署来源：UPS应用网、中国IDC圈、华信咨询托管服务：聚焦主要大城市，为潜在客 户提供边缘计算托管服务平台服务：部署自研的软硬件一体化平 台（kinetic Edge）网络服务：全方位互联服务，包括最后一英里网络、区域数据中心、大城市汇 聚点和对等中心以及公有云和私有数据中心的访问，并配备专用虚拟边缘网络工业

29、制造（物联网传感器）、自动驾驶、智慧城市：对低时延要求最高，部署数量多，规模为1MW以下（100机柜）增强现实：解决实时AI推理和渲染，实时内容生成和存储等难题（100机柜）分布式AI（自动驾驶、物联网机器人）：满足工厂自动化、遥测控制、核心存储 等低时延需求（100机柜）分布式互通互联实现整体管理： 选取无线、有线网络交叉点，蜂 窝塔底部或无线聚合中心，以环 形排列（10-20公里互联）部分预制模块化：整合合作伙伴 模块化技术；合作推出高效散热 的创新设计500个机柜以内的中型边缘数据中心多采用工程定制化解决方案；针对更小边缘单元（几个机柜），则更多应用模块化部署国外典型专业服务商需求场景及特性建设模式商业模式需求侧供给侧17客群需求场景需求特性及建设模式金融媒 体分支信息化、 快速上线业 务高科技型：规模相对较大、创新技 术采纳积极、高标准高可靠高扩展预制微模块政府教 育办公室内数 据中心部署样板型：较小规模、绿色节能、便 捷运维、定制化喷涂预制微模块能源 开采现场生产信 息化需求高可靠型：小规模可移动、极端环 境耐抗性小型集装箱1部分预制化 数据中心2全预制化 数据中心3预制化功能模块+传统现场施工系统适用于改造下定制化需求，便捷扩容电源+制冷+IT各