齊卿
移動(dòng)技術(shù)的變化一直在驅(qū)動(dòng)商業(yè)技術(shù)與商業(yè)模式的變化。3G/4G時(shí)代實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)智能設(shè)備(智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、GPS等)大量接入網(wǎng)絡(luò),企業(yè)需要處理的數(shù)據(jù)量出現(xiàn)劇增。一時(shí)間,企業(yè)將數(shù)據(jù)集中交付云計(jì)算服務(wù)商,集約化地處理數(shù)據(jù),云服務(wù)強(qiáng)大的運(yùn)算能力,可以幫助企業(yè)更好地利用大數(shù)據(jù)提升企業(yè)運(yùn)營效率。
如物流企業(yè),運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)輸貨物進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合,并優(yōu)化運(yùn)輸路徑,以提高物流的效率,降低物流成本。亞馬遜曾將部分地區(qū)配送車輛的運(yùn)輸路線改為盡量右轉(zhuǎn),以避免左轉(zhuǎn)需要等紅燈的情況,雖然增加了一些行駛路程,但節(jié)約了等紅燈的時(shí)間,以及車輛因頻繁停車-啟動(dòng)所增加的油耗。更進(jìn)一步,4G時(shí)代數(shù)十毫秒的時(shí)延,可以讓物流企業(yè)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛更為精準(zhǔn)的檢測(cè),例如監(jiān)測(cè)車輛駕駛員的剎車動(dòng)作、轉(zhuǎn)彎幅度等數(shù)據(jù),可以對(duì)車輛安全駕駛、行動(dòng)軌跡進(jìn)行更為精確的監(jiān)測(cè)和控制。
但云計(jì)算對(duì)數(shù)據(jù)的分析,需要匯總到后臺(tái)后進(jìn)行運(yùn)算,存在一定的滯后性,不能進(jìn)行更精確的控制,應(yīng)用的場(chǎng)景受到一定的限制。如物流企業(yè)每次裝車的時(shí)候,如何根據(jù)貨物大小和車廂空間優(yōu)化貨物裝運(yùn),充分利用每一寸車廂空間。在駕駛員出現(xiàn)疲勞駕駛或危險(xiǎn)駕駛的時(shí)候,及時(shí)通過遠(yuǎn)程操作進(jìn)行干預(yù),甚至實(shí)現(xiàn)無人駕駛,這些操作僅靠云計(jì)算有一定問題,這需要在業(yè)務(wù)的現(xiàn)場(chǎng),即業(yè)務(wù)的“邊緣”進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)算,以達(dá)到需求。
三大技術(shù)場(chǎng)景催生邊緣計(jì)算
5G技術(shù)的升級(jí),使得邊緣計(jì)算成為可能。5G技術(shù)升級(jí)主要體現(xiàn)在大帶寬、大連接、高可靠和低時(shí)延的三大技術(shù)場(chǎng)景。阿里云智能研究中心主任田豐認(rèn)為,5G時(shí)代是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),5G技術(shù)帶來各連接點(diǎn)之間,計(jì)算量更為優(yōu)化的動(dòng)態(tài)分配,這將會(huì)在技術(shù)模式、商業(yè)模式上產(chǎn)生全新的應(yīng)用。
從目前5G技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看,第一階段也就是未來的2~3年,5G更多地解決大帶寬的問題。第二個(gè)階段5G要著重解決大連接的問題。在4G時(shí)代,網(wǎng)絡(luò)支持的連接密度較為有限,所以現(xiàn)在主要是計(jì)算終端如手機(jī)、電腦、電視、智能音箱等設(shè)備實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)。5G的連接密度可以達(dá)到4G的10倍以上,這就支持讓更多的設(shè)備連入互聯(lián)網(wǎng)。大連接的第一步可能實(shí)現(xiàn)家庭中冰箱、微波爐等設(shè)備的智能化、聯(lián)網(wǎng)化。而在工業(yè)領(lǐng)域,5G網(wǎng)絡(luò)帶來的大連接,可以使工廠所有的生產(chǎn)設(shè)備都能夠接入網(wǎng)絡(luò),這會(huì)對(duì)制造業(yè)帶來一次質(zhì)的提升。
第三個(gè)階段5G要解決的是低時(shí)延的問題,這也是5G帶來的一個(gè)非常重大的改變。低時(shí)延帶來的一個(gè)直接的變革就是推動(dòng)邊緣計(jì)算的出現(xiàn)。在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,生產(chǎn)設(shè)備對(duì)實(shí)時(shí)性的要求是非常之高?,F(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域一般采用“云-端”二級(jí)連接結(jié)構(gòu),端進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,然后通過云的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行處理,這個(gè)時(shí)間通常會(huì)有200~300毫秒的延遲,這種延遲對(duì)于重度工業(yè)場(chǎng)景是不可接受的。所以真正的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng),需要同時(shí)解決高可靠和低時(shí)延的問題。
5G技術(shù)的應(yīng)用,可以將計(jì)算能力下沉到基站側(cè),通俗地說就是可以在鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊、企業(yè)附近的通信機(jī)房就可以實(shí)現(xiàn)部分計(jì)算,這樣就把過去由云中心實(shí)現(xiàn)的計(jì)算,分配到了企業(yè)的邊緣,在通信網(wǎng)的前端實(shí)現(xiàn)計(jì)算,實(shí)時(shí)性得到了提高,也就解決了高可靠和低時(shí)延的問題。
邊緣計(jì)算聯(lián)盟(ECC)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(AII)對(duì)邊緣計(jì)算的定義是:“連接物理世界與數(shù)字世界間的橋梁,邊緣計(jì)算具有連接性、約束性、分布性、融合性和數(shù)據(jù)第一入口等基本特點(diǎn)和屬性,并擁有顯著的連接的海量與異構(gòu)、業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)的優(yōu)化、應(yīng)用的智能性以及安全與隱私保護(hù)價(jià)值?!蓖ㄋ椎慕忉屖牵瑢⒃驹谠茩C(jī)房中實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算、存儲(chǔ)能力分配一部分,下沉到數(shù)據(jù)產(chǎn)生的源頭,在網(wǎng)絡(luò)的邊緣實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)算(圖 1)。
邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈
邊緣計(jì)算的產(chǎn)業(yè)鏈如圖 2所示,主要包括設(shè)備制造商、運(yùn)營商、第三方服務(wù)商、最終用戶等四個(gè)組成部分。
設(shè)備制造商,主要包括5G相關(guān)的天線、交換機(jī)、路由器、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)等。邊緣計(jì)算的節(jié)點(diǎn)相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心機(jī)房更加分散、個(gè)體規(guī)模更小、環(huán)境的溫度和濕度差異大。因此對(duì)設(shè)備的可靠性、功耗要求更高。主要的設(shè)備制造商依然是傳統(tǒng)的電信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商,包括諾基亞、愛立信、思科等。值得注意的是,中國企業(yè)在5G設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域話語權(quán)在逐漸增強(qiáng)。如在5G必要專利的聲明中,華為在數(shù)量上已位居第一。
邊緣計(jì)算需要電信運(yùn)營商進(jìn)行底層網(wǎng)絡(luò)的架設(shè),提供基礎(chǔ)的5G網(wǎng)絡(luò)支持,以及邊緣計(jì)算的機(jī)房規(guī)劃和部署。由于邊緣計(jì)算需要與企業(yè)業(yè)務(wù)密切結(jié)合,運(yùn)營商開放邊緣計(jì)算端口與第三方服務(wù)商合作,共同開發(fā)面對(duì)商業(yè)場(chǎng)景的解決方案。第三方服務(wù)商依然以目前云計(jì)算的巨頭為主,國內(nèi)的阿里云、騰訊云、百度云,國外的微軟、亞馬遜等都在積極部署邊緣計(jì)算業(yè)務(wù)。
最終用戶是指運(yùn)用邊緣計(jì)算的企業(yè)用戶,如車聯(lián)網(wǎng)的汽車企業(yè)、高清視頻提供商等。邊緣計(jì)算帶給用戶的是技術(shù)范式和商業(yè)模式的變化,企業(yè)可以更加專注業(yè)務(wù)創(chuàng)新,海量的計(jì)算需求、實(shí)時(shí)的反饋則交由邊緣計(jì)算第三方服務(wù)商解決。
邊緣計(jì)算廠商的戰(zhàn)略布局
在近期邊緣計(jì)算影響最直接的可能是運(yùn)營商將重新獲得增長(zhǎng);邊緣計(jì)算與人工智能的結(jié)合,以及深耕垂直行業(yè),成為云計(jì)算巨頭們角逐的新戰(zhàn)場(chǎng)。
運(yùn)營商重獲增長(zhǎng) 3G/4G時(shí)代,運(yùn)營商陷入了比拼流量和資費(fèi)同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的局面。雖然運(yùn)營商流量業(yè)務(wù)獲得了高速增長(zhǎng),但由于第三方增值服務(wù)商提供基于網(wǎng)絡(luò)的即時(shí)語音、視頻、文字通信等業(yè)務(wù)(如微信語音、釘釘電話會(huì)議等),嚴(yán)重?cái)D壓了電信運(yùn)營商傳統(tǒng)的語音通話、短信業(yè)務(wù),使得電信運(yùn)營商的收入增長(zhǎng)幾乎陷入了停滯(圖 3)。
邊緣計(jì)算按照從云計(jì)算的中心向外擴(kuò)散,可以分為三層架構(gòu)。第一層是IDC(數(shù)據(jù)中心)外的邊緣,通常分布在各省、直轄市、地級(jí)市這種傳統(tǒng)的IDC機(jī)房邊緣。第二層是運(yùn)營商的邊緣,就是5G+MEC(Mobile Edge Computing移動(dòng)邊緣計(jì)算),把運(yùn)營商在區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)的機(jī)房,以及鐵塔基站系統(tǒng)、電子機(jī)房,從傳統(tǒng)的通信機(jī)房變成IP機(jī)房,具備計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)等功能。第三層客戶側(cè)邊緣計(jì)算,可以深入到工廠、工業(yè)園區(qū)甚至家庭中。客戶側(cè)的邊緣計(jì)算不在公共位置,而是屬于某一個(gè)客戶。
其中第二類邊緣計(jì)算為運(yùn)營商帶來新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)場(chǎng)景。這類邊緣計(jì)算,需要根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置機(jī)房,第三方服務(wù)商需要與運(yùn)營商的核心網(wǎng)絡(luò)深度結(jié)合。邊緣計(jì)算將會(huì)使運(yùn)營商與第三方服務(wù)商的關(guān)系更為緊密,開拓出更多增值服務(wù),擺脫“提速降費(fèi)”同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的困境。目前三大運(yùn)營商以及鐵塔公司都已展開邊緣計(jì)算的布局,并積極吸納外部合作伙伴,共同打造邊緣計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。
中國移動(dòng)在2019年世界移動(dòng)通信大會(huì)上發(fā)布Pioneer 300先鋒行動(dòng),聚焦邊緣計(jì)算的總體架構(gòu)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和開源項(xiàng)目的研究,并聯(lián)合34家合作伙伴成立邊緣計(jì)算開放實(shí)驗(yàn)室,探索邊緣計(jì)算的行業(yè)解決方案。
中國聯(lián)通在天津、上海、杭州、廣州、重慶、成都6個(gè)城市開展MEC試點(diǎn)工作,并建成全球最大的邊緣云虛擬化平臺(tái)測(cè)試床,生態(tài)合作伙伴超過50家。中國聯(lián)通主導(dǎo)的“IoT requirements for Edge computing”國際標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目成功立項(xiàng),其應(yīng)用聚焦在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等垂直行業(yè)領(lǐng)域。
中國電信則聚焦在自身CDN(內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)上。目前中國電信利用1800個(gè)CDN節(jié)點(diǎn),在網(wǎng)關(guān)和設(shè)備的邊緣引入邊緣計(jì)算。在平臺(tái)開發(fā)上,中國電信重點(diǎn)打造ECOP平臺(tái),目前已有12家合作伙伴加入該平臺(tái)。
邊緣計(jì)算的另一個(gè)重要參與方是鐵塔公司。目前中國境內(nèi)擁有190多萬臺(tái)鐵塔基站,基本上可以達(dá)到村級(jí)覆蓋,未來車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的接入點(diǎn)都需要接入鐵塔的基站,這是邊緣計(jì)算另一個(gè)重要的應(yīng)用場(chǎng)景。
云計(jì)算廠商角逐新場(chǎng)景 邊緣計(jì)算是云計(jì)算的一個(gè)補(bǔ)充,在技術(shù)上具有一定的范圍經(jīng)濟(jì)性。因此,傳統(tǒng)云計(jì)算廠商也在集合自身優(yōu)勢(shì)積極探索邊緣計(jì)算的場(chǎng)景。
亞馬遜依然借助AWS平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),發(fā)布了Greengrass軟件,將AWS平臺(tái)的功能,擴(kuò)展到本地設(shè)備上。用戶可以通過該軟件,構(gòu)建在本地進(jìn)行數(shù)據(jù)操作,在云端進(jìn)行長(zhǎng)期存儲(chǔ)和分析的設(shè)備。例如車聯(lián)網(wǎng)企業(yè),可以利用Greengrass強(qiáng)化汽車邊緣的運(yùn)算能力,強(qiáng)化汽車端的運(yùn)算能力,監(jiān)測(cè)駕駛員的行為狀態(tài)、避免危險(xiǎn)駕駛,甚至進(jìn)行自動(dòng)駕駛的訓(xùn)練等。
微軟的邊緣計(jì)算圍繞其在人工智能、開發(fā)工具、客戶端上的優(yōu)勢(shì)展開,希望打造一個(gè)“云-端”的產(chǎn)品通道。將人工智能的各項(xiàng)能力輸出邊緣計(jì)算的產(chǎn)品中。2018年微軟開源了邊緣計(jì)算平臺(tái) Azure IoT Edge Runtime,這是一個(gè)連接云和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的開發(fā)框架。開發(fā)者通過這個(gè)框架可以直接在設(shè)備端開發(fā)擁有機(jī)器學(xué)習(xí)能力的應(yīng)用。第一批合作伙伴中的大疆,就利用這個(gè)框架實(shí)現(xiàn)無人機(jī)本地的圖像識(shí)別功能。
惠普企業(yè)推出了Edgeline Converged Edge Systems,其主要客戶群體是工業(yè)領(lǐng)域,包括油田、煤礦等特殊行業(yè),這些行業(yè)的工作環(huán)境里,無法滿足云端數(shù)據(jù)的處理?xiàng)l件,需要在邊緣構(gòu)建強(qiáng)大的計(jì)算能力。例如石油鉆井平臺(tái)、工廠或銅礦能夠在不依賴云數(shù)據(jù)中心的環(huán)境下,迅速生成部分關(guān)鍵分析結(jié)果。
國內(nèi)云計(jì)算的領(lǐng)先企業(yè),阿里云的邊緣計(jì)算戰(zhàn)略可以歸納為AIoT(人工智能+物聯(lián)網(wǎng)),其服務(wù)范圍較為全面,推出了“云(機(jī)房)-邊(企業(yè)邊緣機(jī)房)-端(用戶設(shè)備)”全覆蓋的業(yè)務(wù)體系。在“云”上,阿里云搭建能夠覆蓋全球的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。目前阿里云在全球18個(gè)地域開放了49個(gè)可用區(qū),為200多個(gè)國家和地區(qū)的企業(yè)提供服務(wù)。在“邊”上,阿里云與移動(dòng)、聯(lián)通等運(yùn)營商合作,提升“邊”的覆蓋能力。在“端”上,阿里在消費(fèi)和商用兩大場(chǎng)景均有布局。在消費(fèi)領(lǐng)域,阿里的邊緣計(jì)算主要聚焦在新零售和AI-Life生活場(chǎng)景。新零售方面,阿里通過邊緣計(jì)算降低AR/VR技術(shù)的傳輸時(shí)延減少眩暈感,運(yùn)用在天貓等虛擬購物場(chǎng)所,為消費(fèi)者創(chuàng)建一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)景體驗(yàn)的線上購物平臺(tái),彌補(bǔ)線上消費(fèi)體驗(yàn)不足的缺陷。在盒馬鮮生等線下店面,阿里運(yùn)用邊緣計(jì)算,通過攝像頭實(shí)時(shí)捕捉客戶活動(dòng)軌跡等信息,優(yōu)化超市布局。在AI-Life為生活場(chǎng)景中,以天貓精靈為主體,構(gòu)建智能家居的入口,實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居的語音控制,打通家庭場(chǎng)景和阿里系的線上服務(wù)。在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,阿里的“端”主要包括“車”和“城市”。在“車”端,主要通過AliOS實(shí)現(xiàn)智能化。隨著5G的逐步滲透,車載互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)有豐富的想象空間,自動(dòng)駕駛、智能交通等技術(shù)都需要相關(guān)支持。而阿里與上汽合資成立的斑馬網(wǎng)絡(luò)也是對(duì)該領(lǐng)域的重要探索之一。在“城市”端阿里的主要業(yè)務(wù)是“城市大腦”。目前城市大腦的應(yīng)用主要在交通的智能優(yōu)化上,優(yōu)化交通需要接入海量的攝像頭來分析車流量。每個(gè)路口的車輛都在實(shí)時(shí)變化,依靠在城市區(qū)域部署邊緣計(jì)算設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)過去云機(jī)房無法實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)調(diào)度功能。城市大腦試運(yùn)行期間,杭州部分長(zhǎng)期擁堵路段車流量?jī)粼?1%,區(qū)域通行時(shí)間減少15.3%,蕭山120救護(hù)車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間大幅縮短50%。
如果說3G/4G時(shí)代云計(jì)算帶動(dòng)了消費(fèi)場(chǎng)景的繁榮,5G時(shí)代的邊緣計(jì)算將會(huì)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域帶來新的變革,未來新的產(chǎn)業(yè)風(fēng)口,很可能在工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生。
除了技術(shù)上的變革,邊緣計(jì)算對(duì)企業(yè)管理也提出了新的挑戰(zhàn)。過去,企業(yè)通過海量數(shù)據(jù)的分析,實(shí)現(xiàn)了更為精確的管理的洞察。但決策的過程依然滯后于數(shù)據(jù)的產(chǎn)生,依然是事后決策。而邊緣計(jì)算,將數(shù)據(jù)洞察下沉到企業(yè)的邊緣或一線,企業(yè)的管理將更加動(dòng)態(tài)化和實(shí)時(shí)化,企業(yè)可能面臨實(shí)時(shí)決策的挑戰(zhàn)。企業(yè)的管理方式能否適應(yīng)這種變化,企業(yè)如何解決中心和一線的授權(quán)管理問題,企業(yè)的組織模式是否需要針對(duì)“邊緣”業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)整,人工智能技術(shù)能否輔助企業(yè)的實(shí)時(shí)決策?
邊緣計(jì)算的時(shí)代,企業(yè)在關(guān)注技術(shù)變革的同時(shí),可能也需要關(guān)注管理范式的轉(zhuǎn)變,以適應(yīng)新的商業(yè)時(shí)代。