边缘云丨研究报告
核心摘要:

概念界定:边缘云计算构筑在位于中心云与终端之间的边缘基础设施之上,是云计算能力由中心向边缘的下沉,强调通过云边的一体化、协同管理来解决在集中式云计算模式下所无法满足的业务需求。边缘云按照距中心云从近到远,可划分为区域、现场和IoT边缘云三类。

驱动因素:超低时延、海量数据、边缘智能、数据安全及云边协同的价值是促使企业选择边缘云的主要因素。工业互联网、车联网/自动驾驶、智慧交通、云游戏及VR/AR等场景中数据传输及处理量极大,如果不采用边缘云架构,不仅带宽成本居高不下,更无法满足对时延的极高要求。

市场规模:2020年中国边缘云计算市场规模为91亿元,其中区域、现场、IoT三类边缘云市场规模分别达到37亿元、38亿元及16亿元。边缘云计算尚处在发展的萌芽期,未来成长空间非常广阔,预计到2030年中国边缘云计算市场规模将接近2500亿元。

未来展望:现阶段边缘云在投入产出、资源异构、云边协同、边缘安全方面尚存在落地难点,边缘云的爆发既有赖于行业自身的发展成熟,也需要关注下游重点场景的规模化商用,预计2020年到2030年将会是边缘云计算从兴起到繁荣的关键十年。
艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元
边缘云概述及驱动因素

边缘云计算发展的时代背景

以二十年为周期,算力在中心和边缘之间循环往复

回顾IT产业80年的发展历史,自通用计算机诞生至今,算力和处理的分布表现出了在集中式架构和分布式架构之间交替循环的特征,每个周期大概是二十年左右的时间。技术进步推动性能提升、成本降低,上一代计算模式普及驱动数据量和计算需求增加,打破既有的成本与效益平衡,进而进入新一轮的周期。基于同样的逻辑进行推导,2020年到2030年将会是边缘云计算从兴起到繁荣的关键十年。

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边缘云计算概念界定

构筑在边缘基础设施之上,就近提供云计算服务

尽管边缘计算一词已经被讨论了很多年,但对于“边缘”的界定业内外尚存在将边缘侧与端侧混用的情况。本报告遵循产业联盟、学术机构的定义,所指“边缘”意味靠近数据源头,不包括手机、PC、摄像头等终端设备。

边缘云计算相较边缘计算,更强调依托于云计算技术实现边缘侧的计算、网络、存储、安全及各类应用能力。从边缘侧对时延、弹性、分析等方面的需求出发,云计算架构相比传统架构的优势明显,因此绝大部分情况下业界所指的边缘计算即为边缘云计算。

边缘云计算构筑在位于中心云与终端之间的边缘基础设施之上,是云计算能力由中心向边缘的下沉,强调通过云边的一体化、协同管理来解决在集中式云计算模式下所无法满足的业务需求。本报告所指的边缘云计算不包括靠近用户侧但孤立于中心云的私有云、专有云,边缘云也不与云计算的部署模式直接挂钩。

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边缘云计算部署的位置

根据边缘位置的不同,可分为区域、现场和IoT边缘云三类

“边缘”是一个相对的概念,对时延、带宽、数据量、经济性等多方面的要求都会影响边缘云部署的最佳位置。在GSMA针对移动网络边缘计算部署位置的调研中,48%的受访者选择了传输网、基站或基站群附近,47%的受访者选择本地化的场所。业界对于不同位置的边缘云叫法不一,本报告将根据边缘基础设施和承载业务的差异,将边缘云按照距中心云从近到远划分为区域、现场和IoT三类。

自动驾驶、云游戏等共享型业务,可部署在市级或区级的区域边缘云上,而面向工厂、港口、园区等的专享型边缘云业务既可以搭建在客户现场的边缘数据中心之上,也可以依托于边缘网关等更轻量级的设备来实现。从技术路线上看,区域边缘云和现场边缘云同是基于边缘数据中心,是通过ICT基础设施的下沉实现边缘云的能力,而IoT边缘云是对于以工业场景为代表的各类现场设备进行云化的升级改造。

艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元

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边缘云计算的定位

作为中心云计算的延伸,将计算能力拓展至“最后一公里”

边缘云计算出现的背景是为了弥补集中式云计算能力的不足,因而讨论边缘云时往往不能独立于中心云,应当放在云-边-端的整体框架之下,将边缘云视作中心云在靠近用户侧的下沉。在边缘计算领域有一个形象的比喻——章鱼说,章鱼的浑身布满神经元,其脑部仅有40%的神经元,而剩下的60%则分布在章鱼的八条腿上。章鱼“1个大脑+N个小脑”结构和中心云+边缘云的分布式架构极为相似,各式各样的终端采集到海量数据后,将需要实时处理的小规模、局部数据就近在边缘云上完成,而复杂、大规模的全局性任务则交由中心云汇总和深入分析,中心云与边缘云统一管控、智能调度,进而实现算力的优化分配。

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边缘云计算的核心价值

对时延和成本的关注是当前应用边缘云最主要的动力

边缘云相比中心云更靠近用户,靠近数据产生和使用的位置,在网络时延和传输成本方面具有明显优势,可以缓解中心云的计算负载和带宽压力。但边缘侧通常物理环境不够理想,硬件资源受限,因此边缘云需要与中心云配合,在云边协同的过程中主要服务于轻量级的小任务,一方面是实现在集中式云计算模式下无法实现的超低延时的数据交互与自动反馈,另一方面是承担数据预处理工作,包括共性和常用数据的存储和调用等。此外,特定行业对数据安全、隐私保护的要求也使边缘云成为其重要的选项之一。

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边缘云计算行业的驱动因素

数据爆炸,集中式云计算捉襟见肘,边缘刚需场景涌现

根据艾瑞咨询测算,中国物联网连接量将从2019年的55亿个增长至2023年的148亿个,年复合增长率达到28.1%。物联网感知数据量激增,数据类型愈发复杂多样,IDC预测到2025年中国每年产生的数据量将增长48.6ZB。随着智慧城市、自动驾驶、工业互联网等应用的落地,海量的终端设备实时产生数据,集中式云计算在带宽负载、网络延时、数据管理成本等方面将愈发显得捉襟见肘,难以适应数据频繁交互的需求,边缘侧的价值将进一步凸显。

艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元
艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元

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边缘云计算发展的支撑条件

芯片:FPGA同时满足边缘侧对性能、能耗及延迟的要求

与集中式云计算不同,边缘云计算所处的物理环境复杂多样,很多时候空间、温度、电源系统都不是最佳的状态。但同时,边缘侧又要求极高的实时性和计算性能,传统CPU架构难以胜任边缘云的需求。

FPGA兼具强大的计算性能和超低的延迟,其低功耗的特性更适合部署在边缘侧,又不似ASIC般专为某种特定用途而定制,因而应能够有效应对边缘云计算带来的挑战。英特尔、赛灵思等国际芯片巨头持续加码FPGA芯片,并推出支持CPU+FPGA异构计算的硬件平台,底层芯片产业的繁荣将支撑边缘云计算在各领域的应用,并不断迸发出新的活力。

艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元

网络:5G强势加持,Wi-Fi在室内场景形成互补

5G被公认为边缘计算时代最重要的网络技术,其大带宽、低时延、广连接的特性与边缘云场景相契合,尤其在自动驾驶等要求室外覆盖、移动性的场景中具有不可替代性。5G用户面功能UPF下沉实现了业务数据的本地卸载分流,使得边缘云节点可以灵活部署在不同的网络位置。目前中国5G建设已经进入高峰期,工信部数据显示,截至2020年中国已开通5G基站超71.8万个,实现地级以上城市及重点县市的覆盖。但现阶段5G终端仍然以手机为主,行业终端的数量尚少,预计边缘云计算也会随着5G行业应用的普及分阶段落地。此外,Wi-Fi技术也在向着更高的吞吐量、更大的覆盖面积和更低的时延发展,Wi-Fi在室内场景中的优势使其成为5G的重要补充,两者将共同助力边缘云应用。

艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元

云计算:企业上云常态化,云原生下沉实现云边端一体化

根据艾瑞咨询测算,2019年中国云服务整体市场规模达到1612.4亿元,同比增长达到57.1%,公有云、专有云、私有云等不同的部署模式为企业提供了多样化的选择。新冠疫情、上云补贴、新基建等一众外部利好因素进一步加速了传统企业的上云步伐,企业上云已日渐常态化。

近年来云原生的热度持续高涨,包括容器、微服务、DevOps等在内的云原生技术和理念强调松耦合的架构和简单便捷的扩展能力,旨在通过统一标准实现不同基础设施上一致的云计算体验。相比于虚拟主机,云原生更适合边缘云计算的场景,可以为云边端提供一体化的应用分发与协同管理,解决边缘侧大规模应用交付、运维、管控的问题。

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边缘云计算行业的政策环境

“新基建”加码,工业互联网等标杆应用引领产业融合

“新基建”是十四五规划的重点方向,通过优化算力资源结构,将高频调用、低时延业务需求分配至边缘数据中心,推动5G承载网络的边缘组网建设,为将算力和网络下沉到边缘创造条件。同时,工业互联网、车联网、远程医疗等产业政策明确提及边缘计算,推动关键技术研究、标准体系建设及软硬件产品研发,促进边缘云在典型产业的融合应用。

艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元

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边缘云发展空间和现存痛点

边缘云计算架构体系

与云计算架构类似的,边缘云计算的架构自下而上同样分为IaaS、PaaS和SaaS三层。其中IaaS层主要是为边缘云平台提供的计算、存储和网络资源,PaaS层既包括位置服务、流量统计、身份识别等网络能力,也包括人脸识别、音视频转码等行业能力,SaaS层提供各类行业应用。此外,边缘云需要在业务、应用管理、数据、资源等方面与中心云实现云边协同。

艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元

边缘云计算市场规模及预测

预计2025年规模将超500亿元,年复合增长率达43.3%

信通院2020年5月调研数据显示,中国企业中仅有不足5%使用了边缘计算,但计划使用的比例高达44.2%。可以见得,虽然边缘云计算尚处在发展的萌芽期,但未来成长空间非常广阔。根据艾瑞咨询测算,2020年中国边缘云计算市场规模为91亿元,其中区域、现场、IoT三类边缘云市场规模分别达到37亿元、38亿元及16亿元。预计到2025年整体边缘云规模将以44.0%的年复合增长率增长至550亿元,其中区域边缘云将凭借互动直播、vCDN、车联网等率先成熟的场景实现增速领跑。2030年,中国边缘云计算市场规模预计达到接近2500亿元,2025年至2030年的年复合增长率相比前五年有所下降,现场边缘云中工业互联网、智慧园区、智慧物流等场景将在这一期间快速走向成熟。

艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元

边缘云计算的商业模式

融合多种既有商业模式,在B端服务基础上探索C端付费

边缘云计算商业化应用时间不长,各类玩家跨界进入这一领域,大多沿用既有成熟的商业模式,造成当前边缘云领域商业模式多种多样。如基础云厂商主要面向通用型需求针对资源、平台及能力按使用量收入,具有一定集成背景的厂商(如电信运营商、ICT厂商等)以项目制出售整体解决方案的偏多,OT厂商更倾向于以自有硬件搭载边缘云平台并沿用传统的硬件收费模式。同时,在车联网、云游戏等典型的2B2C应用中,亦出现了边缘云厂商参与C端服务费分成的情况。

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边缘云计算应用场景总览

应对超低延时和海量数据带来的挑战是企业客户选择应用边缘云的核心需求所在

超低时延、海量数据、边缘智能、数据安全及云边协同的价值是促使企业选择边缘云计算的主要因素,其中又尤以应对超低时延和海量数据的挑战时,最能体现出边缘云相比集中式云计算或传统网关模式的优势。如右图所示,在工业互联网、车联网/自动驾驶、智慧交通、云游戏及VR/AR等场景中,数据的传输及处理量极大,如果不采用边缘云架构,不仅是带宽成本居高不下,更无法满足对时延的极高要求,可以说是天然最适合应用边缘云的场景。

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边缘云计算落地难点:投入产出

边缘云面临部署成本高、产出衡量难、需求不刚性的问题

尽管边缘计算的概念出现已久,在云计算、物联网、5G等相关技术的加持下,刚需场景开始涌现,因而边缘云商业化应用的时间不长。从投入产出的角度来看,边缘云对于多数场景尚属于体验升级型需求,因其部署成本相对较高,产出效果不好衡量或在短期内不可见,往往是头部的前瞻性客户才会选择布局边缘云。边缘云的规模化应用不仅要求行业自身技术的发展、成本降低、效率提升,更依赖于下游应用场景的广泛铺开。

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边缘云计算落地难点:资源异构

边缘计算产业碎片化,需推动硬件标准建设及软硬件解耦

边缘侧环境复杂,边缘硬件的计算、网络、存储资源通常会基于业务场景进行深度定制。OT领域硬件厂商多样化商,多代技术并存,OT与IT割裂的历史遗留问题长期存在,设备难以互认。边缘云计算平台需兼容上述异构的边缘设备,并进行统一的管理和运用。目前解决边缘云资源异构问题的思路主要是两大类,一是通过加强边缘基础设施的标准化建设,统一产品规范,二是基于软硬件解耦的技术屏蔽底层硬件差异,实现碎片化产业的融合。

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边缘云计算落地难点:云边协同

中心云与边缘云在应用、服务、资源等协同方面存在挑战

中心云与边缘云根据自身特性承担不同的服务能力,两者协同才能最大化边缘云的价值。但云边协同在应用协同、服务协同和资源协同等方面存在诸多挑战,包括如何保证云端应用与边缘应用统一分发、管理,服务基于统一开发框架进行接入、发现、使用和运维,底层资源在全局视角下实现优化调度等都需要相关技术和标准的支撑。2021年,中国信通院联合行业内多家领军企业共同成立云边协同产业方阵,开展技术研究、完善标准体系、搭建合作桥梁,将有望加快推动企业云边协同的服务水平。

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边缘云计算落地难点:边缘安全

海量、异构、分布式等特征使得边缘节点更易受到攻击

边缘云具有分布广、环境复杂、数量庞大的特点,不仅现场人员处理问题的难度加大,数据的分散性也使得攻击者可使用的接触点数据增多,安全攻击容易蔓延到整个网络。边缘云在计算和存储资源方面相比中心云更加受限,而应用又多对实时性要求极高,传统的安全手段无法很好地适应边缘侧的安全需求,需建立更为有针对性的边缘安全体系。

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边缘云发展预判和角色布局

边缘云计算行业的爆发因素

既有边缘云自身问题待解决,也依赖于下游应用场景的成熟

当前边缘云计算尚处在发展的初期阶段,MEC、边缘云原生及边缘AI等关键技术以及一系列行业标准仍在演进中,随着基础设施的建设落地以及上层应用生态的完善丰富,边缘云的投入产出比会持续优化,其对于企业客户的价值将进一步显现。除内因之外,下游场景的成熟度于边缘云来说同样至关重要。尤其在对边缘云需求最为刚性的工业物联网、自动驾驶、云游戏、VR/AR等场景中,技术、需求、商业模式或产业链大多存在痛点,因而未能实现大规模商用。对于这些场景来说,国家政策往往会是一项重要的推动因素。总结来看,基于潜在客户数量×渗透率×客单价的等式,边缘云的爆发既有赖于行业自身的发展成熟,也需要关注下游重点场景的规模化商用。

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边缘云计算行业的发展阶段

站在云计算的肩膀上,随应用场景的落地实现纵深拓展

如前所述,边缘云计算行业的发展以应用场景的落地为依托。参考云计算的发展脉络,对边缘云的未来演进作出预判:1)现阶段仅少部分刚需场景步入规模化阶段,边缘云计算整体处在萌芽期;2)当越来越多的场景刚需显现,厂商竞争日趋激烈,边缘云将步入快速成长期;3)边缘云渗透进各主要应用场景,边缘云+中心云的云边协同体系成为基础设施,行业发展进入深水区。有云计算过去十年的市场培育加持,边缘云预计将可以缩短从萌芽期到成熟期的生命周期。

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边缘云计算产业链及产业图谱

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边缘云计算行业的竞争要素

玩家类型多样,围绕既有核心能力渗透边缘云市场

跨界进入边缘云领域的玩家众多,造成了当前市场碎片化的局面。但总体来看,各类厂商基本还是在围绕自身的核心能力进行业务拓展。落在边缘云产业链上的能力构成了不同类型厂商的竞争要素,决定了厂商边缘云的业务边界。如电信运营商基于5G网络优势联合合作伙伴落地5G MEC项目,综合型IaaS厂商在CDN之上做能力升级,主攻区域边缘云。

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边缘云计算产业格局展望

生态合作将长期是边缘云计算领域的主旋律

由于边缘云的价值高度依赖于上层应用的落地,现阶段IaaS、PaaS层的玩家大多采取聚焦核心能力范畴并积极搭建生态的策略。电信运营商独占网络优势,各类厂商无法绕过,综合型IaaS厂商即使布局自有边缘云节点,也不排斥和MEC的打通。同时,电信运营商不愿仅沦为网络管道,希望更多面向场景提供服务能力,这就给了MEC解决方案商机会。典型的MEC解决方案商中一类是ICT厂商,长期以来是电信运营商的重要合作伙伴,一类是来自私有云、SDN、开源等相关领域的创新型边缘云厂商,公司体量较小,但往往有技术和服务优势。OT厂商占据IoT边缘云优势,因与其他类型厂商能力差异较大,同样合作多于竞争。

艾瑞咨询:2030年中国边缘云计算市场规模预计达2500亿元

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九州云成立于2012年,是中国早期从事开放云边基础架构服务的专业公司。公司成立九年,始终秉承“开源·赋能云边变革”的理念,完成了从中心云到边缘云解决方案的拓展和积累,建立了完整的“云+边”生态体系和解决方案。九州云已先后为运营商、政府、金融、能源、制造业、商业、交通、物流、教育、医疗等各大行业的企业级客户提供了高质量的开放云边基础架构服务。目前拥有中国移动、中国电信、中国联通、国家电网、南方电网广东公司、中国人民银行、中国银联、中国人寿、中国资源卫星、eBay、国际陆港集团、万达信息、东风汽车、诺基亚等众多重量级客户。


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