近年来,我国移动网络通信技术发展迅猛,尤其是物联网(IoT)的发展对网络通信技术提出新的需求,我国从4G时代进入5G时代。5G的传输速率大大提升,网络时延大大降低。未来5G将广泛应用于生活的各个方面,如自动驾驶汽车、无人机飞行、VR/AR、移动医疗等。这些业务场景不仅需要非常低的、确定的网络时延而且需要海量、异构、多样性数据接入。在此背景下,集中式的计算处理模式将面临难解的瓶颈和压力,边缘计算模式成为有效解决方案。
在边缘计算模式下,为更好地支撑高密度、大带宽和低时延业务场景,唯一有效的方式为在靠近用户的网络边缘侧构建业务平台,提供存储、计算、网络等资源,将部分关键业务应用下沉到接入网络边缘,以减少网络传输和多级转发带来的带宽与时延损耗。
这种在网络边缘侧构建的新型基础设施区别于集中化的云数据中心,具有以下技术特点:
在网络传输方面:海量的数据不再需要上传至云端进行处理,大大降低了网络延时;同时,核心网传输压力下降,避免了网络堵塞,网络传输速率大大增加。
在可靠性方面:边缘数据中心成为数据的第一入口,应具备对海量业务数据的实时分析处理能力,以及高性能的数据处理及传输可靠性。
在部署特点方面:边缘数据中心部署非常靠近信息源,具有属地化(地级市及以下)部署特点,分布极为广泛,只满足属地用户需求,具有规模小、数量多、分散部署等特点。
业界将这种在网络边缘侧部署的新型基础设施称为边缘数据中心,即边缘数据中心位于用户端和集中化的云数据中心之间,提供小型化、分布式、贴近用户的数据中心环境。因此,网络支撑层次由原来的两层(集中式云数据中心:用户端)转变为3层(集中式云数据中心:边缘数据中心:用户端)。
边缘数据中心是为支撑更低延迟的5G新业务开展而生。由于5G所支持的终端密度非常大,其带来的数据量也会非常惊人。通过边缘数据中心,把云数据中心的IT资源迁移到靠近用户侧,将更加靠近此类数据,方便数据的处理。同时,边缘数据中心可有效促进5G、人工智能、物联网等新兴技术的落地,加速新兴技术在各传统领域中的推广应用,促使新业务形态产生。例如,在交通领域中与5G、物联网技术融合发展,促进智能驾驶汽车业务规模化发展;在医疗领域中与5G、AR/VR技术融合发展,促使远程医疗(包括远程手术、远程监护等)业务规模化发展。
(1)5G移动通信技术
边缘数据中心的建设有助于支持更低延迟的5G新业务开展。通过把中心局的IT资源迁移到基站侧,将更加靠近用户,可以有效减少延迟。边缘数据中心与5G通信、物联网、人工智能等新兴技术融合发展,加速走向规模化,将促使新的业务形态产生,如智慧交通(如无人驾驶汽车)、智能金融(如无人值守金融网点)、智慧教育(如未来教室)、智能安防(如平安城市)等。
基础运营商将借助NFV及MEC技术,将CDN网元云化并下沉到靠近终端用户侧的边缘节点,部署到下一代端局中的边缘数据中心里,可以确保资源的弹性和最大化利用,一定程度上将有效缓解网络压力,为用户提供更优良的体验感。
(2)车联网
边缘数据中心可以很好地助力车联网,通过把车联网云“下沉”至边缘数据中心,如通信基站、小基站、汇聚站点的边缘计算节点,为车联网平台提供网络、计算、存储、应用的核心能力,解决延时、带宽和计算性能的问题。通过运行移动边缘计算应用,可以就近提供各种车联网功能,实现安全避让、速度引导、路径优化、区域交通流量分析等,为最终实现自动驾驶提供服务。
(3)AR/VR
增强现实(Augmented Reality,AR)技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。虚拟现实技术(Virtual Reality,VR)也是多种技术的综合,包括实时三维计算机图形技术、广角(宽视野)立体显示技术、对观察者头眼和手的跟踪技术,以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入/输出技术等。AR/VR体验是资源密集型的,需要快速的响应时间。现有的网络基础架构限制了AR/VR的发展,未来边缘数据中心技术架构增强了AR/VR的运算能力,大大降低了网络时延,对用户体验有很大的提升。
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