中国边缘数据中心发展现状及前景分析

 中国边缘数据中心发展现状及前景分析

郑覆

复旦大学，上海 200000

摘要：随着云计算、大数据、5G、AR等技术的迅猛发展和物联网形式的广泛应用，边缘数据中心正在迅速走向台前。云数据中心、边缘数据中心以及用户端共同构建云-边-端架构，能够极大程度提升数据处理效能，赋能各个行业数字化转型，对数字经济发展具有重要作用。当前，中国边缘数据中心仍然处于发展初期，本文通过对边缘数据中心在中国的发展背景、现状以及前景分析，对边缘数据中心的发展与规划布局提供参考。

关键词：边缘数据中心；数据中心；数字经济

一、边缘数据中心定义及背景

边缘数据中心是指靠近网络边缘或靠近最终用户和设备的小型数据中心，主要用于提供缓存内容、云计算资源和分析功能。边缘数据中心通常位于托管设施、蜂窝塔底部或其他可以靠近最终用户的位置，它可能是5G天线旁边的一个非常小的计算单元，也可能是一个或两个机架，但它也可以扩展到一个100-200 KW的机房。

近些年，全球各国都在大力发展移动网络通信技术，尤其是在物联网背景下，网络通信技术面临着新的挑战。5G技术的出现，大大提高了数据传输的效率，5G技术与物联网相结合在一起，广泛用于各个领域，比如：远程医疗、现实虚拟、自动无人驾驶汽车、无人机等。这些领域对网络传输系统、网络时延提出了较高要求，需要借助多样的、海量的数据来实现各项业务功能。为此，集中式的计算处理模式已经无法满足当前各个产业发展的需求。

5G时代的到来，为边缘计算模式提供了新的思路与方法，可以解决集中式数据处理存在的局限[1]。边缘计算模式，即为与物体或数据源较为靠近的网络边缘侧，搭建分布式的开放平台，并提供相应的服务，进而实现行业数字化建设的需求，具体包括：数据安全、数据优化、数据智能化应用、实时业务等。

这种模式在新型传递的稳定性、可靠性以及部署层面都具有广泛优势。在网络传输方面，在边缘数据处理模式下，不需要将海量数据上传到云端，这一操作使得数据处理效率更高，并且降低了核心网传输的压力，确保了网络的及时通信，提高了网络数据的传输效率。边缘数据中心是数据的入口，可以实现实时的处理与分析海量数据，同时确保数据处理的可靠性；此外，边缘数据处理中心与信息源较为靠近，采取属地化部署方式，确保了属地用户的需求得到及时响应，其优势在于部署广泛、数量多和规模小。

当前，中国在边缘数据处理领域发展较为迅速，据数据统计，在全球边缘计算市场份额中，中国占比22%，仅次于美国的39%[2]。随着中国物联网产业快速发展，物联网（包括边缘设备）厂商实施交付能力得到了极大提升。物联网的快速发展使得数据量及计算量呈指数爆发，带动边缘数据中心规模不断扩张。根据相关数据显示， 2030年，中国数据原生产业规模将占整个经济总量的15%，数据的总体规模超过4YB，占全球数据总量的30%。

边缘数据中心的建设极大程度提升了上下游行业的数据处理能力，促进了5G商用技术在各个产业的应用及落地。根据观研报告网发布的《中国边缘计算行业发展趋势分析与投资前景预测报告（2022-2029年）》显示，在产业链方面，边缘计算行业上游为设备供应商，从芯片到服务器提供商以及边缘软件架构，主要厂家包括华为、思科、浪潮、艾默生、施耐德等；中游为边缘服务商，主要厂家包括中国电信、中国移动、中国联通、华为等；下游为终端客户，涉及机场、国防、营销、气象、航运、保险等领域。边缘数据中心的建立将通过工业互联网为工业各个垂直行业提供解决方案。

二、中国边缘数据中心的应用及发展

5G新业务的出现，为边缘数据中心提供了支持。因为5G支持的终端密度大，可以带来海量的数据。边缘数据中心让数据资源与用户端更加靠近，大大提高了数据处理的效率。现阶段，我国大力建设边缘数据中心，为人工智能、物联网和5G技术的应用提供了有力支持，同时也加快了这些新技术的应用，催生了一大批的新业务形态。依托边缘数据中和物联网技术、5G技术，交通领域的智能化水平在不断提高，逐步实现智能化驾驶。现实虚拟技术与5G技术的融合，使得远程医疗成为了现实，推动智能医疗服务的发展。

现阶段，我国的边缘数据中心的发展还处于起步阶段，其有着较广的应用范围，各行业也在开始积极布局边缘数据中心。在开放数据中心委员会ODCC（Open Data Center Committee）组办的开放数据中心峰会，各设备厂商、科研院校和运营商对边缘数据中心、边缘计算尤为重视。ODCC在开放数据中心峰会上发布的《边缘数据中心应用场景白皮书》，全面的分析了我国边缘数据中心的发展前景。目前，基础运营商、供应商以及大型互联网公司如华为、阿里巴巴等纷纷展开了对边缘数据中心的布局。我国各省市的基础运营商都在积极加快建设边缘数据中心的步伐；比如我们熟悉的阿里、华为等公司都在积极开放各类边缘计算产品、边缘数据中心和相应的开发测试平台。

目前，我国通过建立大量的边缘数据中心，让各个领域开始广泛应用一些新兴的技术，同时也对5G移动通信技术、车联网、内容分发网CDN以及AR/VR等都起到了推动作用，促进业态持续升级。

（1）5G移动通信技术

边缘数据中心与5G移动通信技术的结合，能够大大降低5G技术的延时性，从而开拓出更多新业务形态。将数据资源建立在基站周边，大大提高数据传递、反馈的效率，从而为用户提供更加优质的数据网络服务。边缘数据中心与物联网、人工智能以及虚拟现实技术的融合，改变了传统业务形态和模式，涌现出了一大批心的业务形态，如：无人驾驶汽车、智慧金融、智能消防、智能教育等等。

基础运营商利用网络功能虚拟化NFV（Network Functions Virtualization）及边缘计算技术MEC（Mobile Edge Computing），将内容分发网络CDN（Content Delivery Network）下层至边缘节点，让数据与终端用户侧更加靠近，并在下一代端局的边缘数据中心部署数据资源，从而最大限度发掘出资源，并且能够降低网络延时，为用户提供更加高效、稳定的服务。

（2）车联网

物联网的发展，催生出车辆物联网，该项技术是以运动的车辆作为信息识别的主体，并依托现代信息通信技术，让车辆、行人、服务平台实现无缝对接，从而提高车辆的智能化水平，实现车辆的智能管理和控制，能够为驾驶员提供更加优质和高效的服务[3]。借助边缘数据中心，可以为车联网数据提供更加便捷的计算、储存、网络和应用能力，提高信息处理的效率，同时降低网络延时的问题。利用运动移动边缘计算应用，可以进一步拓展和开发更加高效、丰富的车联网功能，从而为实现自动驾驶创造有利条件。

（3）内容分发网CDN（Content Delivery Network）

CDN是一种新型网络内容服务体系，而从广义的角度，CDN代表了一种基于网络而构建的高质量、高效率、具有鲜明网络秩序的网络应用服务模式[4]。因为其具备的边缘节点属性，可以充分发挥出其作用，从本质上而言CDN是边缘计算的原始形态，边缘计算模式能够助力CDN更智能、高效和稳定。边缘数据中心的建设能够主力CDN转向边缘计算，或在原有的CDN体系中加入边缘计算的概念，从而提升CDN自身竞争力。通过建立边缘数据中心，并以NFV和MEC技术为依托，实现数据下层至终端用户侧，能够最大化的发掘资源，降低网络延时，为用户带来更加优质和高效的服务。

（4）AR/VR

增强现实（Augmented Reality，AR）技术涵盖了多种新技术、新方法，如多传感器的结合、三维模型搭建、实时控制和实时跟踪，多场景的融合等。增强现实技术（Virtual Reality，VR）是将多种技术融合在一起，如：网络传输、语音输入、广角立体显示、三维图形及技术、跟踪观察对象技术、力学反馈技术、触觉反馈技术等。为提升AR/VR的体验需依托大量的、密集的信息资源，同时对响应时间也提出了较高的要求，现阶段网络架构对AR/VR的发展带来了较大阻力，通过搭建边缘数据中心，能够提高数据处理的效率，减少网络传输时间，从而提高用户体验的满意度。

三、边缘数据中心发展前景分析

目前，我国边缘数据中心的搭建还处于起步阶段，其未来的应用范围将会越来越广，各大互联网企业、通信运营商也在积极加快边缘数据中心的建设。相关统计数据显示预计到2024年，世界各国的边缘数据中心市场规模将会突破120亿美元[5]。随着边缘数据中心基础设施建设步伐加快，其应用涉及到各个行业领域，为此也深受资本市场的青睐。根据调查机构Gartner公司的研究，数据爆炸将对网络和IT基础设施提出巨大的需求，成为新架构范例的主要驱动力，而这种新架构范例就是边缘计算。边缘计算技术的发展正在推进集成化数据中心朝着边缘化数据中心转移。

伴随着5G通信技术的全面应用，互联网的覆盖范围越来越广，由此对边缘数据中心的部署能力提出了更高要求，基于此，边缘数据中心产业未来必然会朝着标准化、模块化、个性化方向发展。具体如下文所述：

（1）模块化

边缘数据中心将朝着模块化部署的方向发展。现阶段，世界上一些知名的边缘数据中心企业均采用了这种部署方式，比如：Vapor IO、Edge Micro和Base Layer；其中，Vapor IO公司将高密度的数据机架半数中内部，通过这种集装箱容器部署方式，能够提供的电力容量可以达到150kw；Edge Micro公司将几百个模块化的数据中心部署在塔楼等位置，从而大大提高了边缘算力的灵活性；Base Layer公司所建立的模块化边缘数据中心，能够实现全球各地的快速部署，其周期仅需4个月就能够完成部署工作。在制冷、配电等系统中，同样可以运用模块化的部署方式。尤其是模块化的配电方式，已经获得了一定的成绩。如：巴拿马电源正是模块化部署的结果。

（2）预制产品化

边缘数据中心还会朝着预制产品化的方向发展。结合云端的位置差异，开发出对应的预制产品。与云端靠近的边缘数据中心，其部署方式主要用到了一体柜产品，其规格分为24U和42U两种，能够容纳多台服务器，且不需占用太多的空间。当预制完成一体柜，结合客户的需求，就能够完成采购、部署和交付各个环节，并及时投入运用，这种方式主要运用在车联网、视频监控、智慧城市等与用户较为靠近的场景之中。现阶段，边缘数据中心一般都是以静态方式部署，今后近端的边缘中心会朝着动态方向发展。如 “ 游牧数据中心（Nomadic Data Centers）”概念的提出，这种边缘数据中心就是小型的、可移动的，其具备了较为完善的子系统，能够实现灭火、供电和制冷等功能，同时拥有一定的冗余，所以这类边缘数据中心产品可以结合业务的需求，通过更加便捷的服务，利用微模块化产品方式来部署近云端的边缘数据中心，建立一个集成的机架群，其主要的部件包括信息设备、监控设备、配电设备、制冷设备等。因此拥有完善的子系统，可涵盖监控、配电、制冷等各项功能。封闭机架集群的冷通道或者热通道，通过建立一个较大的物理环境，隔离开机房与其它集群。微模块化的产品优点包括：上线快、预制化、灵活性、规模化等，因此针对边缘数据中心的部署与运用具有较好的适用性。

（3）标准化

边缘数据中心的预制化发展，必然会形成标准化的方案，这也是边缘数据中心未来发展的必然趋势。例如：规格、配电、制冷、测试评估的标准化，以往在验收和测试数据中心时，均要等到各个系统全部安装结束之后才能进行评测，并且在安全性、可用性方面的测试，都需要等到数据中心能够稳定运行较长时间。而边缘数据中心采取标准化的测试和验收，通过提前制定相应的标准与参数，以确保边缘数据中心各项技术、能力能够统一，即在边缘数据中心安装和运行之前，就可以完成相关的测试评估。除此之外，结合业务的实际需求，用户可以结合相对应的标准，选择最适合的边缘数据中心产品，实现快速部署与运用，这大大提高了边缘数据中心产品的部署效率，为客户提供更加优质高效的服务，提高了客户的满意度。

四、结语

随着5G时代的到来，边缘计算将在各行业获得更深入的应用，并推进边缘数据中心的布局建设不断深入。在中国进行持续推进边缘计算数据中心建设具有重要意义，边缘数据中心解决方案呈现出简单、高效、可靠产品特点，能够全面解决客户对业务运行稳定、建设周期短、管理智能化的需求。随着云计算、大数据、5G、AR等技术的迅猛发展和物联网的广泛应用，边缘数据中心在未来还将得到进一步的发展。

参考文献

[1]边缘计算之家. 5G时代的边缘计算[EB/OL],2021-11-17

[2]观研天下.中国边缘计算行业发展现状 [EB/OL],2022-12-02

[3]廊坊市自然资源和规划局. “脆弱”的车联网[EB/OL],2022-01-14

[4]喔诚办.内容分发网络业务（CDN）介绍[EB/OL],2022-11-03

[5]企业网D1Net.边缘数据中心、人工智能和工作/生活平衡之年[EB/OL],2019-01-18

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