隨著5G時代的到來，為更好地支撐高密度、大帶寬和低時延業(yè)務場景，業(yè)界提出從“核心計算”模式轉化為邊緣計算模式，就近解決網(wǎng)絡傳輸問題。而推廣邊緣計算模式迫切需要基礎設施層面的變革——邊緣數(shù)據(jù)中心成為有效解決方案。目前，邊緣數(shù)據(jù)中心處于發(fā)展初期，但發(fā)展勢頭迅猛，我國基礎運營商、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)巨頭及有實力的IDC服務商紛紛開始技術布局。未來幾年，是邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關鍵時期，迫切需要產(chǎn)業(yè)界進行深入研究與產(chǎn)業(yè)合作，共同推進我國邊緣數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

一、引言

（1）5G時代邊緣計算取代“核心計算”

近年來，我國移動網(wǎng)絡通信技術發(fā)展迅猛，尤其是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展對網(wǎng)絡通信技術提出新的需求，我國從4G時代進入5G時代。5G的傳輸速率大大提升，網(wǎng)絡時延大大降低。未來5G將廣泛應用于生活的各個方面，如自動駕駛汽車、無人機飛行、VR/AR、移動醫(yī)療等。這些業(yè)務場景不僅需要非常低的、確定的網(wǎng)絡時延而且需要海量、異構、多樣性數(shù)據(jù)接入。在此背景下，集中式的計算處理模式將面臨難解的瓶頸和壓力，邊緣計算模式成為有效解決方案。邊緣計算模式是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣側，構建分布式開放平臺，就近提供邊緣智能服務，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷鏈接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。

（2）邊緣計算模式下基礎設施層面需要新的技術支撐——邊緣數(shù)據(jù)中心

在各種新興信息技術發(fā)展歷程中，其最終落地都需要基礎設施層面的支撐，通過數(shù)據(jù)中心領域的變革真正實現(xiàn)推廣應用。隨著云計算技術的推廣，數(shù)據(jù)中心云化，實現(xiàn)了計算、存儲、網(wǎng)絡虛擬化，促使數(shù)據(jù)中心集約化、高密度發(fā)展，資源利用率大大提高。隨著大數(shù)據(jù)技術的推廣，數(shù)據(jù)中心指數(shù)級提高計算能力，進一步集約化、高密度發(fā)展對大數(shù)據(jù)業(yè)務實現(xiàn)基礎設施支撐。隨著邊緣計算模式的推廣，又將對數(shù)據(jù)中心提出怎樣的技術需求呢？

在邊緣計算模式下，為更好地支撐高密度、大帶寬和低時延業(yè)務場景，唯一有效的方式為在靠近用戶的網(wǎng)絡邊緣側構建業(yè)務平臺，提供存儲、計算、網(wǎng)絡等資源，將部分關鍵業(yè)務應用下沉到接入網(wǎng)絡邊緣，以減少網(wǎng)絡傳輸和多級轉發(fā)帶來的帶寬與時延損耗。

這種在網(wǎng)絡邊緣側構建的新型基礎設施區(qū)別于集中化的云數(shù)據(jù)中心，具有以下技術特點：

在網(wǎng)絡傳輸方面：海量的數(shù)據(jù)不再需要上傳至云端進行處理，大大降低了網(wǎng)絡延時;同時，核心網(wǎng)傳輸壓力下降，避免了網(wǎng)絡堵塞，網(wǎng)絡傳輸速率大大增加。

在可靠性方面：邊緣數(shù)據(jù)中心成為數(shù)據(jù)的第一入口，應具備對海量業(yè)務數(shù)據(jù)的實時分析處理能力，以及高性能的數(shù)據(jù)處理及傳輸可靠性。

在部署特點方面：邊緣數(shù)據(jù)中心部署非常靠近信息源，具有屬地化（地級市及以下）部署特點，分布極為廣泛，只滿足屬地用戶需求，具有規(guī)模小、數(shù)量多、分散部署等特點。

業(yè)界將這種在網(wǎng)絡邊緣側部署的新型基礎設施稱為邊緣數(shù)據(jù)中心，即邊緣數(shù)據(jù)中心位于用戶端和集中化的云數(shù)據(jù)中心之間，提供小型化、分布式、貼近用戶的數(shù)據(jù)中心環(huán)境。因此，網(wǎng)絡支撐層次由原來的兩層（集中式云數(shù)據(jù)中心：用戶端）轉變?yōu)?層（集中式云數(shù)據(jù)中心：邊緣數(shù)據(jù)中心：用戶端）。

二、主要技術應用場景

邊緣數(shù)據(jù)中心是為支撐更低延遲的5G新業(yè)務開展而生。由于5G所支持的終端密度非常大，其帶來的數(shù)據(jù)量也會非常驚人。通過邊緣數(shù)據(jù)中心，把云數(shù)據(jù)中心的IT資源遷移到靠近用戶側，將更加靠近此類數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)的處理。同時，邊緣數(shù)據(jù)中心可有效促進5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術的落地，加速新興技術在各傳統(tǒng)領域中的推廣應用，促使新業(yè)務形態(tài)產(chǎn)生。例如，在交通領域中與5G、物聯(lián)網(wǎng)技術融合發(fā)展，促進智能駕駛汽車業(yè)務規(guī)?；l(fā)展;在醫(yī)療領域中與5G、AR/VR技術融合發(fā)展，促使遠程醫(yī)療（包括遠程手術、遠程監(jiān)護等）業(yè)務規(guī)?；l(fā)展。

（1）5G移動通信技術

邊緣數(shù)據(jù)中心的建設有助于支持更低延遲的5G新業(yè)務開展。通過把中心局的IT資源遷移到基站側，將更加靠近用戶，可以有效減少延遲。邊緣數(shù)據(jù)中心與5G通信、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術融合發(fā)展，加速走向規(guī)?；瑢⒋偈剐碌臉I(yè)務形態(tài)產(chǎn)生，如智慧交通（如無人駕駛汽車）、智能金融（如無人值守金融網(wǎng)點）、智慧教育（如未來教室）、智能安防（如平安城市）等。

基礎運營商將借助NFV及MEC技術，將CDN網(wǎng)元云化并下沉到靠近終端用戶側的邊緣節(jié)點，部署到下一代端局中的邊緣數(shù)據(jù)中心里，可以確保資源的彈性和最大化利用，一定程度上將有效緩解網(wǎng)絡壓力，為用戶提供更優(yōu)良的體驗感。

（2）車聯(lián)網(wǎng)

邊緣數(shù)據(jù)中心可以很好地助力車聯(lián)網(wǎng)，通過把車聯(lián)網(wǎng)云“下沉”至邊緣數(shù)據(jù)中心，如通信基站、小基站、匯聚站點的邊緣計算節(jié)點，為車聯(lián)網(wǎng)平臺提供網(wǎng)絡、計算、存儲、應用的核心能力，解決延時、帶寬和計算性能的問題。通過運行移動邊緣計算應用，可以就近提供各種車聯(lián)網(wǎng)功能，實現(xiàn)安全避讓、速度引導、路徑優(yōu)化、區(qū)域交通流量分析等，為最終實現(xiàn)自動駕駛提供服務。

（3）CDN

CDN與生俱來的邊緣節(jié)點屬性令其在邊緣計算市場具備先發(fā)優(yōu)勢，CDN本身就是邊緣計算的雛形。未來的CDN需要大量的邊緣設備，無論是從CDN轉向邊緣計算，還是在原有的CDN體系中加入邊緣計算的概念，利用邊緣計算來提升CDN自身競爭力都是不錯的選擇，邊緣計算模式能夠助力CDN更智能、高效和穩(wěn)定。構建邊緣數(shù)據(jù)中心，借助NFV及MEC技術，將CDN網(wǎng)元云化并下沉到靠近終端用戶側的邊緣節(jié)點，可以確保資源的彈性和最大化利用，一定程度上將有效緩解網(wǎng)絡壓力，為用戶提供更優(yōu)良的體驗感。

（4）AR/VR

增強現(xiàn)實（Augmented Reality，AR）技術包含了多媒體、三維建模、實時視頻顯示及控制、多傳感器融合、實時跟蹤及注冊、場景融合等新技術與新手段。虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality，VR）也是多種技術的綜合，包括實時三維計算機圖形技術、廣角（寬視野）立體顯示技術、對觀察者頭眼和手的跟蹤技術，以及觸覺/力覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡傳輸、語音輸入/輸出技術等。AR/VR體驗是資源密集型的，需要快速的響應時間?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎架構限制了AR/VR的發(fā)展，未來邊緣數(shù)據(jù)中心技術架構增強了AR/VR的運算能力，大大降低了網(wǎng)絡時延，對用戶體驗有很大的提升。

三、技術發(fā)展趨勢

（1）我國邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展現(xiàn)狀

目前，邊緣數(shù)據(jù)中心處于發(fā)展初期，但其應用前景廣闊，我國通信、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)紛紛開始布局。從ODCC 2018年度峰會上看，業(yè)內各科研機構、運營商及設備廠商等均在關注邊緣計算、邊緣數(shù)據(jù)中心。

在峰會上，ODCC發(fā)布的研究成果《邊緣數(shù)據(jù)中心應用場景白皮書》受到行業(yè)極大關注?；A運營商分別開始在全國范圍內大規(guī)模啟動邊緣數(shù)據(jù)中心規(guī)劃建設工作;華為搭建邊緣計算開發(fā)測試平臺，并在工業(yè)無線、數(shù)據(jù)集成、SDN、安全等關鍵領域展開技術研究;阿里等互聯(lián)網(wǎng)巨頭開始推廣針對不同的計算場景的邊緣計算產(chǎn)品;部分有實力的IDC服務商也開始與基礎運營商合建邊緣數(shù)據(jù)中心。

（2）邊緣數(shù)據(jù)中心技術發(fā)展趨勢

未來數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)“邊緣數(shù)據(jù)中心+云數(shù)據(jù)中心”兩極化發(fā)展模式。一方面，受云計算、新型運維等技術推動及市場競爭影響，云數(shù)據(jù)中心資源逐步整合，呈現(xiàn)規(guī)模化、高密度發(fā)展趨勢;另一方面，將涌現(xiàn)大量小型、微型邊緣數(shù)據(jù)中心，以保障邊緣側的時延敏感型業(yè)務。

邊緣數(shù)據(jù)中心將采用分布式架構。物理分散的邊緣數(shù)據(jù)中心在邏輯上形成一個整體，它們之間將會通過更大帶寬的網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)，需要有綜合調度平臺將不同地理位置的邊緣數(shù)據(jù)中心進行統(tǒng)一管理、動態(tài)調度。

未來幾年甚至更長時間內，集中化的云數(shù)據(jù)中心不會消失。集中存儲、數(shù)據(jù)挖掘分析等業(yè)務數(shù)據(jù)量和計算量巨大，仍然需要強大的云平臺對相關業(yè)務進行集中高效處理，將所有計算轉移到邊緣處理會引發(fā)分布的、無擔保的混亂情況出現(xiàn)。

用戶端的能力有限，為更好地支撐業(yè)務推廣，邊緣數(shù)據(jù)中心更勝一籌。以自動駕駛汽車為例，如果不引入邊緣數(shù)據(jù)中心，而是給單一汽車配置足夠的傳感設備、大計算力及大容量的車載計算單元使其具備足夠的處理各種環(huán)境數(shù)據(jù)、及時與其他車輛通信的能力，將面臨大量的車輛軟硬改造及安規(guī)監(jiān)測費用，耗費更多的電力，大大增加機器故障概率，不適合產(chǎn)業(yè)化推廣。

邊緣數(shù)據(jù)中心不僅僅是小型數(shù)據(jù)中心。未來，邊緣數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)的第一入口，且部署環(huán)境往往開放、復雜、惡劣，需要先進制冷、高安全可靠性解決方案、無人值守、自動化運維、分布式架構、指數(shù)級提高的計算能力等技術支撐。

四、我國存在問題分析

邊緣數(shù)據(jù)中心規(guī)模雖小，但數(shù)量多，總量巨大，物理分散，將對我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)造成巨大影響。我國基礎運營商、IDC服務商、設備廠商等紛紛開始布局，但在其技術研究及推廣應用過程中面臨諸多問題。

（1）難以適應現(xiàn)行數(shù)據(jù)中心布局政策及市政管理辦法

目前，國家及各地政府相關數(shù)據(jù)中心布局政策均針對集中式云數(shù)據(jù)中心制定，提倡數(shù)據(jù)中心合理布局、綠色發(fā)展，而邊緣數(shù)據(jù)中心具有規(guī)模小、數(shù)量多等特點難以適應相關政策。以北京地區(qū)為例，在北京市政府公布的《北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄（2015）版》中規(guī)定禁止新建和擴建數(shù)據(jù)中心（PUE值在1.5以下的云計算數(shù)據(jù)中心除外）;在其2018版中將此項更改為禁止新建和擴建數(shù)據(jù)中心。

邊緣數(shù)據(jù)中心根據(jù)業(yè)務需求將有多樣化的部署模式?？梢蕾噦鹘y(tǒng)機房環(huán)境、5G基站、生產(chǎn)車間、樓頂、公園、倉庫等多種空間環(huán)境，在這些空間環(huán)境中大量部署邊緣數(shù)據(jù)中心將帶來市政與環(huán)境、供電、供網(wǎng)、供水等一系列問題。

（2）研究資源難以同向發(fā)力，形成合力

基礎運營商、數(shù)據(jù)中心服務商、通信及大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等各角色企業(yè)在邊緣數(shù)據(jù)中心技術研究及推行方面都有各自優(yōu)勢及資源。但目前基于各自業(yè)務特點，這些企業(yè)對邊緣數(shù)據(jù)中心理解層面各不相同，研究方向各有不同，無法實現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補。

5G、邊緣數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)等新型信息化技術只有實現(xiàn)融合發(fā)展，才能展示其真正的魅力。但從事這些技術的研究單位、團體，所屬領域各不相同，對邊緣數(shù)據(jù)中心理解層面各不相同，缺乏統(tǒng)一的溝通交流平臺。最重要的是，邊緣云與邊緣數(shù)據(jù)中心概念混淆，部分廠商忽略對基礎設施的研究，盲目追求新概念，造成數(shù)據(jù)中心技術無法實現(xiàn)同步發(fā)展，無法真正實現(xiàn)技術落地。

（3）增量建設、存量改造均面臨兩難境地

在增量建設方面，業(yè)務需求難以預估，短期大規(guī)模建設恐造成資源浪費。一是未來業(yè)務發(fā)展很難準確估算，大部分業(yè)務需求，如物聯(lián)網(wǎng)對IT設備的需求還處于理論計算或驗證中，加之IT設備、數(shù)據(jù)中心性能在不斷提高，需求難以準確量化;二是部分業(yè)務會逐步下沉，業(yè)務需求將隨著技術不斷發(fā)展逐步呈現(xiàn)。在某一時期內業(yè)務需求難以準確估算。

在存量改造方面，部分機房建設級別低，改造困難。基礎運營商有大量的電信機房，但不同層級數(shù)據(jù)中心機房條件差異較大，對于地市級、區(qū)縣級數(shù)據(jù)中心，機房條件相對較好。但對于匯聚級和接入級數(shù)據(jù)中心，需求量大但機房面積普遍較小，機房條件相對較差，改造難度較高。

五、未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

（1）建議政府制定切實可行的邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展政策

未來幾年，是構建新一代信息基礎設施的關鍵時期，迫切需要結合我國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)整體綠色發(fā)展目標，在保證現(xiàn)有云數(shù)據(jù)中心相關政策持續(xù)貫徹落實的條件下，制定切實可行的邊緣數(shù)據(jù)中心發(fā)展政策。首先，應基于整體發(fā)展規(guī)劃，鼓勵、支持邊緣數(shù)據(jù)中心技術推廣應用，從政策層面給與相應的扶持，支撐5G網(wǎng)絡基礎設施建設，推動物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。其次，應結合現(xiàn)有數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，促進相關關鍵技術的課題研究，從基礎技術層面推動邊緣數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

（2）建議行業(yè)制定推廣邊緣數(shù)據(jù)中心相關標準

在邊緣數(shù)據(jù)中心方面尚缺乏統(tǒng)一的標準。一是行業(yè)對邊緣數(shù)據(jù)中心缺乏統(tǒng)一的定義，對云數(shù)據(jù)中心與邊緣數(shù)據(jù)中心界限認識不清楚;二是未來邊緣數(shù)據(jù)中心有不同的部署方式，如現(xiàn)有的邊緣數(shù)據(jù)中心類型有電信運營商改造的端局機房數(shù)據(jù)中心，正在大批量建設的小區(qū)物業(yè)數(shù)據(jù)中心，5G基站外置機柜。亟需對不同部署方式的邊緣數(shù)據(jù)中心進行歸類;三是部分邊緣數(shù)據(jù)中心用戶認為邊緣數(shù)據(jù)中心級別不需要很高，如CDN業(yè)務用戶;部分用戶認為邊緣數(shù)據(jù)中心需要較高的級別，如車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務用戶。因此，對邊緣數(shù)據(jù)中心建設、運維和分級標準的編制是目前比較急迫的問題。

（3）建議產(chǎn)業(yè)界進行深入研究與產(chǎn)業(yè)合作

由于邊緣數(shù)據(jù)中心與云數(shù)據(jù)中心技術架構差異較大，需要高安全可靠性解決方案、更嚴格的遠程運維及訪問控制技術、分布式架構實現(xiàn)等，不適用原有云數(shù)據(jù)中心相關的技術路線。因此，一方面建議產(chǎn)業(yè)界開展邊緣數(shù)據(jù)中心相關的技術攻關，內容應包括但不局限于邊緣數(shù)據(jù)中心的能效指標、網(wǎng)絡架構、運維及訪問控制、安全可靠等方面;另一方面建議數(shù)據(jù)中心上下游產(chǎn)業(yè)鏈的各路廠商，包括基礎電信運營商、第三方IDC服務商及IT設備等產(chǎn)業(yè)界廠商進行深入合作，實現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補，產(chǎn)學研用共同推進我國邊緣數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展。