华为对边缘计算的思考与理解

华为对边缘计算的思考与理解,第1张

作者:黄还青;华为高级产业发展经理,ECC需求与总体组副主席。

首先我们认为边缘计算的兴起应该是在过去三四年,之所以兴起大背景是因为实体经济的数字化转型。这波实体经济数字化以万物感知、万物互联、万物智能为特征,这三方面的特征仅仅依靠云计算是没办法特别好的解决,比如实时性、带宽、安全、隐私等等一些问题,在这样背景下,边缘计算逐渐兴起。
我们分享几个行业对于边缘计算的需求特征和大背景下浮现出来关于边缘计算的机会。先看一下工业,1工业40以及智能制造大背景下,推动了工业界原来传统的架构重构:云+边缘+设备三层扁平互联架构。在这个过程中,边缘计算为什么有价值?边缘计算核心是解决了传统五层架构里面网络孤岛、数据孤岛与业务孤岛的问题,同时更好的支撑柔性制造,并且带来从技术到商业各个方面价值创新的能力。
2OPC-UA overTSN向下渗透,边缘计算碎片化的问题在工业界尤其明显。比如工业界目前一个比较好的解决方案,能解决边缘计算碎片化的方案。OPC-UA over TSN 原来更多是在PLC之间及以上的层次。去年11月份在 OPC基金会下面成立FLC工作组,工作组目的是 PLC以下的层次如何利用OPC UA over TSN 技术需求,研究明白,协议规范,定义清楚。
其实,工业界大背景下,施耐德这样的巨头已经围绕大的趋势,展开一些 探索 ,我们看到施耐德已经明确了要基于 云+边缘控制+产品 三个层次去重构原有的架构,特意强调边缘控制层的智能化是非常核心的点,提到了边缘计算的主要形态,包括本地设备和边缘云;同时和华为开展持续深入的合作。
智慧城市,从08年IBM提出了智慧地球概念后,智慧城市的建设在全球成为了个热点;17年中国发布了数字中国战略,引爆了新一轮智慧城市的建设,边缘侧拥有最全的诉求,所以新一轮智慧城市的建设需要边缘智能、边缘协同、边缘能力的支撑;同时,5G的发展会极大推动城市的万物互联,这也将极大促进边缘计算产业发展。例如河长巡河场景下,利用边缘计算实时采集河湖动态信息,通过AI辅助进行监测数据处理,污染预警溯源;智慧路灯场景下,借助边缘计算实时监控路灯运行状态,辅助路灯开、关、亮度管理,本地化运营团队进行针对性维护,精准高效;雪亮工程场景下,边缘计算不仅能够进行边缘预处理,剔除“垃圾”信息,减少上传的视频数据,还能够使边缘设备更加“聪明”。

全球主流运营商看重边缘计算产业机会点,都在拓耕边缘计算领域,从管道经营到算力经营,完善2C业务体验,强化2B市场能力。
中国联通致力于构建一个开放的,开源的Edge-Cloud服务PaaS平台,以灵活分配计算,存储,网络和加速资源,旨在加速边缘服务的孵化和推广。

1、发布CUBE-Edge20白皮书;

2、中国联通将大力发展边缘DC,启动全国范围内15个省市的规模试点;

3、主导的《IoT requirements for Edge computing》国际标准项目立项
中国移动将边缘计算上升为公司战略与5G并列。中移动将边缘计算上升为公司战略与5G并列,推动中国移动未来从管道经营(流量变现)扩展到算力经营(服务变现)”

1、成立中国移动边缘计算开放实验室;

2、发布中国移动边缘计算技术白皮书;

3、宣布Pioneer300计划。
美国电信公司AT&T将边缘计算定位其5G战略三大支柱之一,AT&T已经为移动和固定无线应用接入边缘计算,可以使用LTE或5G连接进行部署。主导发起了Akraino开源,通过开源加快边缘计算生态建设和商用部署。
全球移动通信系统协会,简称GSMA,全球移动通信系统协会(GSMA)成立于1987年,是全球移动通信领域的行业组织,目前其成员已包括220个国家的近800家移动运营商以及230多家更为广泛的移动生态系统中的企业,其中包括手机制造商、软件公司、设备供应商、互联网公司以及金融服务、医疗、媒体、交通和公共事业等领域的企业。GSMA认为边缘计算是运营商未来重要发展方向:

1、Edge Cloud如何帮助运营商Cloud VR/AR等新型业务降低部署成本,加快部署速度;

2、边缘计算如何推动当前智慧城市,智能制造中图像处理能力,

GSMA动态:

1、GSMA在MWC2019发布了边缘计算白皮书:Distributed Edge Cloud: Definitions,

Dynamics AndDrivers,

2、GSMA计划通过推动边缘计算典型PoC来加速边缘计算在运营商的应用。
GSMA定义的2大边缘计算形态

运营商边缘计算核心技术:

1、多形态I硬件(边缘云,一体机形态,异构数据处理云化网关等);

2、轻量级云原生PaaS(微服务,Serveless等);

3、安全(物理安全,平台安全,应用安全等)。

边缘计算技术方向往那些方向走?

边缘计算需要与云计算协同,才能最大化增强实现彼此的应用价值,这个得到产业界的广泛认同,但是边云协同的价值和内涵到底是什么,涉及到那些方面的协同?这些问题在产业界一直缺乏共识。去年,ECC产业联盟试图从主要场景出发,初步梳理了边云协同的全视图,我们认为边云协同大体上会涉及三层六类协同,也就是从IaaS 到 PaaS 到SaaS三个层次,边缘侧三个层次和云侧三个层次一定有相互协同工作,落实到具体场景中,不见得所有业务场景都会包括,我们这个六类应该是目前阶段理解边云协同的全视图。
边缘计算正从10走向20,如果说10更偏向概念定义,主要目的是推动产业共识;20则更加关心技术和能力构建,从而促进边缘计算的实践落地。边缘计算20核心观点包括落地形态,我们认为主要是边缘云和云化网关两种形态,当然细分来说还有很多。

边缘云主要提供近现场的综合计算能力,支撑智慧园区、平安城市、智能制造等场景,将中心云的能力拉近到边缘,是下一步云计算创新突破的增长点。

云化网关是企业/行业数据的汇聚节点,是网关设备基于云计算技术的演进,主要通过多样连接、实时处理、云化管理和人工智能等关键能力,边云协同使能行业数字化。

软件平台,一定是引入云架构、云技术,实现端到端实时、协同式智能、可信赖、可动态重置的能力。

硬件平台:以异构计算为主,需要考虑ARM+X86+GPU+NPU+FPGA异构计算能力的支持。

核心特征:边云协同和边缘智能。
从趋势看,边缘计算发展分为三阶段。

第一阶段,这个阶段时期大致是2015年-2017年,概念孵化,产业共识

产业共识:边缘计算及其价值成为产业共识

概念泛化:雾计算、边缘计算、节点计算、移动边缘计算、开放边缘计算

边界不清:OT认为20年前的工业现场PLC即是、海康威视认为智能摄像头即是、思科认为云之下终端之上。

第二阶段,当前就是在第二阶段,2018年到2020年,主要是进一步聚焦及落地 探索

价值落地场景:从泛化概念,逐步聚焦到云边缘、物联网边缘价值场景。

业务本质:云计算在数据中心之外汇聚节点的延伸和演进。“边云协同、边缘智能”为核心能力。

第三阶段是2020年以后,开始规模发展

带来更丰富的应用场景:增值业务(如预测性维护)到控制系统(如vPLC)

以及更广泛的行业覆盖:从制造/运营商/能源到泛工业(如交通、企业、智慧家居等)

边缘计算已经形成产业共识,正从泛化概念走向进一步聚焦及落地 探索 ,未来3~5年是产业发展关键期。

到 2030 年,物联网将拥有高达 15 万亿美元的市场。

如此蛋糕,怎么不让人惦记

很多人都期待华为鸿蒙OS,可以用于手机。

甚至说,要是搭载鸿蒙OS的手机出货了,一定要买一部!

但正如有时候,基层员工未必能看懂高层决定一样,华为鸿蒙OS用于物联网,实在是因为长远来看,物联网绝对是块肥肉。

华为鸿蒙要做的是,建立物联网标准,让万物互联的门槛降低。

纵观 2019 年 8 月 9 日的华为开发者大会,鸿蒙全程只在讲一件事:如何让物联网设备接入鸿蒙。

为了实现这一目标,华为为鸿蒙的物联网接口,建设了许多方便易用的“代码集”。

按照更准确的说法,也可以理解为,鸿蒙正试图以软件和硬件为切入点,用开源的方式建立一套新世界的物联网标准。

就像当年联发科推出SOC(System on Chip,片上系统)一样,鸿蒙的目标是让现有硬件产品能够“零成本”地实现向物联网设备的转身。

鸿蒙OS的物联网路径

根据华为公布的鸿蒙OS的演进路径,华为将在 2020 年,推出鸿蒙OS20,应用于创新国产PC、手表/手环、车机上;

2021 年,将推出鸿蒙OS30,应用于音箱、耳环上; 2022 年将应用在VR眼镜等更多终端设备上。

余承东在大会上还表示,华为同时打造服务和硬件两个生态平台,结构化产品1+8+N,即 1 是智能手机, 8 包括PC、平板、车机、穿戴、AR、VR、智慧大屏、智能音响等。

这 8 个领域是华为参与的自研产品,N是大量的IoT设备,非常广泛的设备,为消费者衣食住行全场景提供智能智慧服务。

其实早在之前华为《 2018 年可持续发展报告》发布会上,华为董事长梁华在谈及鸿蒙系统时就表示,鸿蒙系统是为物联网开发的,用于自动驾驶、远程医疗等低时延场景。

梁华表示,华为手机还是把开放的安卓系统和生态作为首选,如果美国不允许华为使用安卓,华为是否会把鸿蒙发展为手机系统还没有确定。

而物联网并不是一个新名词,它早在 1995 年,就已经出现在比尔盖茨的《未来之路》一书当中。

物联网(IoT,Internet of things),即“万物相连的互联网”,是互联网基础上的延伸和扩展的网络,将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通。

2003 年,美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

可乐公司竟然也在拥抱物联网

事实上,很多人都爱喝的可乐,其背后的公司都在拥抱物联网。

以百事可乐公司为例。作为一家领先的软饮料生产商,百事可乐公司转向物联网的原因非常基本和简单,而且他们还发现了一个非常有效的解决方案。

和很多企业一样,这家公司的IT和OT基础设施非常低效,而且几乎没有什么作用,其工厂内部只有非常有限的IT和OT资源。

百事公司的内部,也同样出现了服务器散乱,即每一台服务器仅支撑生产负荷中一个非常小的部分。

百事可乐公司花了很高的成本,购买并支撑着一个由未加充分利用的服务器、 *** 作系统以及其他网络资产组成的正在不断扩张的IT基础设施。

其结果是:资金的使用效率极低,可以说处于最小化。甚至更糟的是,效率极低的网络,阻碍了原本能够推动工厂生产率提升的数据采集。

百事可乐只花一个月租赁费,斩获IaaS平台!

当百事可乐公司决定采用物联网时,它选择了与罗克韦尔自动化公司合作,以替换它原有的基础设施,并因此创造出今天我们熟知的基础设施即服务(IaaS)模式。

这家公司采用了虚拟工业服务器、以及一整套标准的网络基础设施,它所采用的解决方案包括所有的硬件、软件以及专为支持百事可乐公司生产线而预配置的网络链接。

这一方案同时改善了工厂生产系统的可靠性,并降低了生产设备的停工检修时间以及支持成本。

物联网使得负责系统设备支持的员工,可以通过不间断的远程监控,与所有的基础设施组件进行通信。

这使得技术人员们,在任何问题有机会对生产造成影响之前,就能够对这些问题作出积极响应。

无论何时,当某一家工厂需要技术支持时,该工厂的经理,都能拨打一个全天候的呼叫中心电话,并且保证能在 10 分钟之内就收到回复。

有了这种层次的技术支持后,每一家百事可乐的工厂,实际上都配备了一支高度熟练的、对生产线非常熟悉的技术支持团队,这确保了机器的停工检修、或者各种技术上的挑战,可以得到及时高效的处理,也因此减少了可能对生产计划造成的冲击。

按照罗克韦尔自动化公司内部一份“百事可乐公司基础设施即服务”的资料,所有这些改变,带来的几乎是即时的回报。

只花了一个月的租赁费,百事可乐公司现在已经拥有了一个统一的、完全支持的平台,这个平台上现在正运行着它所有的生产制造应用。这一方案简单、灵活,而且不再会有任何其他的烦恼。

NB-IoT基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
移动通信正在从人和人的连接,向人与物以及物与物的连接迈进,万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上,相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术,移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性,能够带来更加丰富的应用场景,理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术,45G除了具有高达1Gbps的峰值速率,还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数,支持海量M2M连接以及更低时延,将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。
对于电信运营商而言,车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生海量连接,远远超过人与人之间的通信需求。
NB-IoT具备四大特点:一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。[1]
NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IOT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。[4]
因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势,使其可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。3GPP标准的首个版本预计在今年6月发布,到时候将有一批测试网络和小规模商用网络出现。
目前包括我国运营商在内诸多运营商在开展NB-IoT和研究。就NB-IoT的发展现状,余泉详细阐述了三个精彩观点:一是NB-IoT是蜂窝产业应对万物互联的一个重要机会。二是NB-IoT要成功必须要建立开放产业平台。三是2016年是NB-IoT产业非常关键的一年,标准、芯片、网络以及商用应用场景都会走向成熟。
转向窄带物联网
对于LPWA网络所用到的窄带物联网(NB-IoT),运营商业已达成共识,应使用授权频谱,采用带内、防护频带独立部署。这一新兴技术可以提供广域网络覆盖,旨在为吞吐量、成本、能耗都很低的海量物联网设备提供支撑。
2015年11月,数家全球主流运营商联合设备商、芯片厂商和相关国际组织,在香港举办NB-IoT论坛筹备会,旨在加速窄带物联网生态系统的发展,成员包括中国移动、中国联通、Etisalat、LG Uplus、意大利电信、Telefonica、沃达丰、GSMA、GTI、华为、爱立信、诺基亚、高通和英特尔。六家运营商成员还宣布,将在全球成立六个窄带物联网开放实验室,聚焦窄带物联网业务创新、行业发展、互 *** 作性测试和产品兼容验证。
目前,运营商已经在客户中展开预标准NB-IoT技术试点工作。例如,德国电信和沃达丰已经采取行动,利用现有基站进行预部署试点,预计试商用部署在2016年下半年进行,正式商用将从2017年初开始。
沃达丰的Ibbetson表示,对3GPP标准的整合充满信心,但他也指出这一过程缓慢而艰难。“希望窄带物联网能在2016年3月份前成为独立标准,同时我们需要尽快决定使用哪个频段。”
华为也希望相关标准能尽快得到确认,这样行业才能启动大规模的物联网部署。胡厚昆指出:“华为在技术方面已经准备就绪,希望能尽快抓住窄带物联网的机遇。”
窄带物联网具有四大优势:电池寿命长(超过十年)、成本低(每个模块不足5美元)、容量大(单个小区能支持10万连接)、覆盖广(能覆盖到地下)。
Ibbetson认为:“如果产业链不能将单模块成本降到两三美元以下,实现大规模应用,NB-IoT市场就做不起来。我们需要从全局角度出发,以极低的成本将物联网模块嵌入设备中。”
胡厚昆也认为,要想刺激NB-IoT大规模发展,通信模块成本必须低于5美元。如果成本降到1美元以内,则会带来爆发式增长。
即将步入爆发期
随着网络连接、云服务、大数据分析和低成本传感器等所有核心技术的就绪,物联网已经从萌芽期步入迅速发展的阶段,大多数分析师对此都表示认可。
埃森哲亚太区高科技和电子产业主管David Sovie指出,每个CIO都应尽快制定物联网发展策略,否则将会在竞争中落败。IBM研究院物联网全球战略计划主管Wei Sun表示,IBM各行各业的大客户都在探索物联网产品和服务。
越来越多的行业已经在使用物联网技术提高效率,提升客户满意度并降低运营成本。例如,汽车零部件、家用电器及安全系统制造商博世已经将很多产品线连接起来,并从移动互联技术,尤其是车联网领域的崛起中直接获益。
在医疗领域,飞利浦已经开发了多款电子医疗应用,包括一款供慢性病患者使用的贴片。该贴片使用传感器实时收集患者健康数据,并传输到云平台,医护人员可以对数据进行监控,并适时采取医疗干预措施。
飞利浦数字加速项目主管Alberto Prado指出,设备和系统的互 *** 作性是数字医疗行业崛起的关键。随着协作护理模式日益盛行,未来的医疗必然将整合所有资源,并以主动预防为主。
为了迎接物联网领域的巨大机遇,整个产业不仅需要推动技术创新,还需要推动商业模式创新和跨行业协作。由于用例、应用和商业模式纷繁多样,物联网市场将比移动市场更加碎片化。
胡厚昆表示:“这将有赖于产业链上不同的利益相关者精诚合作。在物联网时代,运营商需要将关注的重点由管理技术扩展至管理整个生态系统。整个行业正处在紧要关头,运营商需要立即行动起来,抓住这一新的蓝海机遇。”[4]
NB-IoT亟需开放的平台
“NB-IoT产业生态系统正在快速成长,它更需要运营商与IoT相关产业参与者精诚合作,携手共进。”谈及NB-IoT落地的挑战,余泉介绍。
就在MWC2016举办前一天,GSMA联合企业各方举办全球首届NB-IoT峰会,并在会上成立NB-IoT forum。该联盟成员包括全球主流运营商、网络设备厂家以及主要芯片模组厂家等诸多产业链企业。
余泉强调,有超过20家垂直行业企业参加了此次峰会,这是非常可喜的开端。“当然垂直行业供应商可能不是几十家,而是几千家,业界还有很多的工作要做。”余泉以智能抄表行业为例表示,目前家庭拥有水表、电表、煤气表以及暖气表等很多表,这些背后的企业很多。
如此多的参与方,会出现大量协同方面的问题,业界需要一个开放的平台加速产业的前进步伐。而且,新标准制定需要开放平台去推动。
对此,诸多运营商联合包括华为在内的电信设备商一起搭建了Open Lab。据悉,借助Open Lab,垂直行业厂家就能很轻松地在实际现网上验证自身的物联网应用、网络以及商业模式。


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