边缘云计算技术及标准化 白皮书(2018) 编写单位:阿里云计算有限公司 中国电子技术标准化研究院 等 2018 年 12 月 12 日联合发布 内容摘要 随着 5G、物联网时代的到来以及云计算应用的逐渐增加,传统的云计算技 术已经无法满足终端侧“大连接,低时延,大带宽”的需求。随着边缘计算技 术的出现,云计算将必然发展到下一个技术阶段,将云计算的能力拓展至距离 终端最近的边缘侧,并通过云边端的统一管控实现云计算服务的下沉,提供端 到端的云服务,由此产生了边缘云计算的概念。为了积极引导边缘云计算技术 和应用发展,以及边缘云计算相关标准的制定,我们编写本白皮书,其主要内 容包括: 一、定义边缘云计算的概念。首先梳理了目前边缘计算的概念;其次对边 缘云计算进行了定义和详细的描述;然后阐述了对边缘计算与边缘云计算之间 的关系。 二、边缘云计算的典型应用场景。通过列举边缘云计算的典型应用场景, 分析了边缘云计算技术在各个应用场景中关键成功因素。 三、边缘云计算的技术特点。边缘云计算具备 6 大特点,包括低延时、自 组织、可定义、可调度、高安全和标准开放。 四、边缘云计算标准化需求以及标准化建议。通过对边缘云技术的分析, 给出相应的标准化建议,包括 5 大类标准:基础标准、技术标准、管理标准、 安全标准和行业及应用标准。 编写单位(排名不分先后) 阿里云计算有限公司 中国电子技术标准化研究院(工业和信息化部电子工业标准化研究院) 中国联合网络通信有限公司研究院 中移(苏州)软件技术有限公司 广州虎牙信息科技有限公司 参编人员 白常明 朱 松 张大江 陈志峰 杨丽蕴 王泽胜 陈 行 高 莹 姜 倩 刘 晨 杨 鹏 赵越鹏 赵娇娇 张瑞增 徐 雷 毋 涛 侯 乐 赵 怡 辛 盛 刘亚丹 杨智林 于新林 周 升 曹维国 董陈强 李静远 王广芳 曾林青 张毅萍 熊 鹰 王文娟 高俊富 王政惠 何云飞 朱照远 杨敬宇 版权声明 本白皮书版权属于中国电子技术标准化研究院和阿里云计算有限公司,并受法 律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的,应注明“来 源:边缘云计算技术及标准化白皮书(2018) ” 。违反上述声明者,将追究其相 关法律责任。 目 录 一、边缘云计算简介.................................................. 1 1.1 边缘计算概念................................................ 1 1.2 边缘云计算概念.............................................. 2 1.3 边缘计算与边缘云计算的关系.................................. 5 1.4 相关术语 ................................................... 7 1.5 缩略语 ..................................................... 7 二、边缘云计算典型应用场景.......................................... 8 2.1 边缘云计算应用场景综述...................................... 8 2.2 场景一:互动直播中的边缘云计算应用.......................... 9 2.3 场景二:智慧城市中的边缘云计算应用......................... 10 2.4 场景三:新零售中的边缘云计算应用........................... 12 三、边缘云计算技术特点............................................. 14 四、边缘云计算标准化需求........................................... 16 五、边缘云计算标准化建议........................................... 19 六、结束语......................................................... 21 一、边缘云计算简介 1.1 边缘计算概念 和云计算出现的时候一样,目前业界对边缘计算(Edge Computing)的定义 和说法有很多种。ISO/IEC JTC1/SC38 对边缘计算给出的定义:边缘计算是一种 将主要处理和数据存储放在网络的边缘节点的分布式计算形式。边缘计算产业联 盟对边缘计算的定义是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、 存储、应用核心能力的开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏 捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。 国际标准组织 ETSI 的定义为在移动网络边缘提供 IT 服务环境和计算能力,强调 靠近移动用户,以减少网络操作和服务交付的时延,提高用户体验。随着 5G 技 术的逐步成熟,MEC( Multi-Access Edge Computing,也被称为 Mobile Edge Computing )作为 5G 的一项关键技术成为行业上下游生态合作伙伴们共同关注 的热点。目前,ETSI 对 MEC 的定义是指在网络边缘为应用开放者和内容服务商 提供所需的云端计算功能和 IT 服务环境。 上述边缘计算的各种定义虽然表述上各有差异,但基本都在表达一个共识: 在更靠近终端的网络边缘上提供服务。 从技术的角度看,“人联网”时代“云端二体协同”是一种基本的技术组合 形态。而在“物联网”时代,数以千亿计的各种设备将会联网,大量的“摄像头, 传感器”将会成为物联网世界的眼睛,是“智慧化”服务的基础。万物互联时代 的基本需求是“低时延,大带宽,大连接,本地化” 。 目前的“云端二体协同计 算”已经无法满足“低时延,低成本”的需求。带宽成本和传输时延都是个大问 题,需要引入边缘计算来解决这个问题。所以,“云边端三体协同”是物联网时 1 代的计算组合形态,边缘计算是物联网时代不可或缺的基础设施之一。边缘计算 逐步发展成为“全球覆盖,无处不在”的通用基础设施。 未来边缘计算和云计算是相辅相成,相互配合,边缘计算的定位是拓展云的 边界,能够把计算力拓展到离“万物”一公里以内的位置。将边缘计算和云计算 相结合,目前业界有很多尝试,也是技术研究的一大热点。 1.2 边缘云计算概念 要定义边缘云计算的概念,首先需要明确云计算的概念。现阶段广为接受的 云计算定义是 ISO/IEC 17788《信息技术 云计算 概览与词汇》 的定义:云计 算是一种将可伸缩、弹性、共享的物理和虚拟资源池以按需自服务的方式供应和 管理,并提供网络访问的模式。云计算模式由关键特征、云计算角色和活动、云 能力类型和云服务类别、云部署模型、云计算共同关注点组成。 。 但目前对云计算的概念都是基于集中式的资源管控来提出的,即使采用多个 数据中心互联互通形式,依然将所有的软硬件资源视为统一的资源进行管理,调 度和售卖。随着 5G、物联网时代的到来以及云计算应用的逐渐增加,集中式的 云已经无法满足终端侧“大连接,低时延,大带宽”的云资源需求。结合边缘计 算的概念,云计算将必然发展到下一个技术阶段,就是将云计算的能力拓展至距 离终端更近的边缘侧,并通过云边端的统一管控实现云计算服务的下沉,提供端 到端的云服务,边缘云计算的概念也随之产生。 本文给出的边缘云计算定义为:边缘云计算,简称边缘云,是基于云计算技 术的核心和边缘计算的能力,构筑在边缘基础设施之上的云计算平台。形成边缘 位置的计算、网络、存储、安全等能力全面的弹性云平台,并与中心云和物联网 终端形成“云边端三体协同” 的端到端的技术架构,通过将网络转发、存储、 2 计算,智能化数据分析等工作放在边缘处理,降低响应时延、减轻云端压力、降 低带宽成本,并提供全网调度、算力分发等云服务。 边缘云计算的基础设施包括但不限于:分布式 IDC,运营商通信网络边缘基 础设施,边缘侧客户节点(如边缘网关,家庭网关等)等边缘设备及其对应的网 络环境。 图 1 表述了边缘云计算的基本概念。边缘云作为中心云的延伸,将云的部分 服务或者能力(包括但不限于存储、计算、网络、AI、大数据、安全等)扩展到 边缘基础设施之上。中心云和边缘云相互配合,实现中心-边缘协同、全网算力 调度、全网统一管控等能力,真正实现“无处不在”的云。 图 1 边缘云计算示意图 边缘云计算本质上是基于云计算技术,为“万物互联”的终端提供低时延、 自组织、可定义、可调度、高安全、标准开放的分布式云服务。 边缘云可以最大程度上与中心云采用统一架构、统一接口、统一管理,这样 能够最大程度地降低用户开发和运维成本,真正实现将云计算的范畴拓展至距离 3 数据源产生更近的地方,弥补传统架构的云计算在某些应用场景中的不足之处。 根据所选择的边缘云计算基础设施的不同以及网络环境的差异,边缘云计算 技术适用于以下一些场景: 1. 将云的计算能力延展到离“万物”10 公里的位置,例如将服务覆盖到 “乡镇,街道级十公里范围圈”的计算场景。 2. “物联网云计算平台”能够将云的计算能力延展到“万物”的身边,可 称为“一公里范围圈”,工厂、楼宇等都是这类覆盖的计算场景。 3. 除了网络能够覆盖到的“十公里计算场景”和“一公里计算场景”,边 缘云计算还可以在网络无法覆盖的地域,通常被称之为“网络黑洞”的 区域提供“边缘云计算服务”,例如“

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