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依托 5 G 服务实现边缘 发展 发布者赞助者 2 摘要 在规划和建设 5 G 基础设施的同时，移动网络运营商 ( MNO) 也面临着选择新业务方向的 问题。今天，大多数移动网络运营商都服务于横向大众市场，致力于为企业和消费者提 供语音和宽带数据服务。即使网络从 2 G 演进到 3 G 再到 4 G，该业务仍然具有很强的竞 争力。与此同时， Netflix、 Google、 Apple 和 Amazon 等顶级玩家已凭借更快的网络速 度获得了最大份额的服务收入。 然而，5 G网络正在为网络运营商创造新的机会。5 G 网络旨在通过网络切片等功能提供 安全的行业 B2B 服务，为制造业、医疗健康、金融、零售和媒体等行业带来新的服务 机会。同时，低延迟、高速的 5 G 网络将使计算能力能够非常靠近网络边缘的设备，这 些设备包括自动驾驶汽车中的传感器、用于制造的物联网 ( IoT) 设备、医疗健康设备、 智慧城市视频网络，以及消费领域的沉浸式游戏耳机。 5G 和边缘计算与 AI 相结合，是推动下一阶段数字化转型的力量。在这个阶段，传感器 和事物将生成大量数据，并在边缘使用 AI 进行处理。 电信行业已经在做准备以应对5G带来的服务、网络使用和架构的变化。例如，全球最 大的几家移动运营商正在通过 GSMA 支持的计划 1 开展合作，以创建可互操作的电信边 缘架构，为应用开发者提供一致的平台。该架构被命名为电信边缘云 ( TEC)，它将向应 用开发者和软件供应商开放边缘设备和能力（如延迟、计算和存储），以便新的应用和 服务能够满足企业客户不断变化的需求。 运营商不仅在构建自己的基础设施和能力来探索新的边缘服务，而且还在与云服务商合 作，从而充分发挥彼此的优势。超大规模云服务商 Amazon Web Services、 Microsoft Azure 和 Google 希望利用 5 G 的能力，使计算能力从物理上更靠近企业和消费者设备所 在的网络边缘。对于运营商而言，携手合作使其能够访问遍布全球的、基于云的计算环 境。 然而，并非每个移动运营商都会以同样的热情来提供垂直化服务，或采用相同的方法来 构建和提供网络边缘服务。 可以明确的是，5 G 将改变运营商的服务模式（从每月的语音、数据和短信套餐转变为 针对特定客户需求进行调整且具有更高价值的服务），同时也势必会越来越多地用到边 缘计算。 在本白皮书中，我们探讨了移动运营商如何开发生态系统和部署基础设施，以便使他们 从提供新的边缘计算服务中受益。 白皮书 1 依托 5 G 服务实现边缘发展 3 精心规划，提升敏捷性 大规模 5 G 基础设施建设正在如火 如荼地进行。根据 GSMA 发布的 移动经济( Mobile Economy) 系 列亚太版报告，2020 至 2025 年， 仅仅是亚太地区的移动运营商的网 络投资就将超过 4000 亿美元，其 中 3310 亿美元将用于 5 G 部署。 2 但是，随着 5 G 部署的增长，在未 来 5 到 10 年甚至更久的时间里， 运营商将如何利用 5 G 塑造其商业 模式仍然是个问题。移动网络运营 商现在所做的基础设施和架构选择 及其培育应用程序和服务生态系统 的方式，将决定他们未来是否可以 轻松创造新的收入来源，并适应技 术和客户使用方式的变化。 到目前为止，每一代移动技术的推 出都主要是为了给消费者和企业提 供更高的带宽和更快的速度。尤其 是 4 G 的问世，催生了移动宽带、 语音和信息套餐的大众市场。顶级 服务提供商以及支持丰富应用环境 的手机操作系统都从中受益匪浅。 与此同时，在高度商品化且价格敏 感的横向市场中，移动运营商也在 语音和数据套餐方面进行着激烈的 竞争。 而 5 G，旨在铸就不同。对于企业 客户，5 G 将使运营商能够按需提 供差异化的延迟和可变比特率，或 者使用网络切片技术为垂直行业和 专用网络提供定制化服务。 2020 年 7 月发布的 5 G 标准（ 3GPP Release 16 3 版）引入了一系 列功能，使 5 G 成为企业有线网络 、 LTE 和 Wi-Fi 网络的高性能替代 方案。5 G 的最新可用优势之一是 超可靠低延迟通信 ( uRLLC)。 uRLLC 旨在提供 1 毫秒的目标延迟 ，将支持多种应用，包括提升虚拟 现实 ( VR)、增强现实 ( AR) 和视频应 用的性能，以及支持紧密同步、延 迟敏感的自动化制造流程。3 GPP 还定义了海量物联网通信 ( mMTC) 。借助 mMTC，运营商可以实现极 高的连接密度，形成工业规模的物 联网，每平方公里可以连接多达 100 万个 IoT 传感器和设备。 这两项技术将与 3 GPP Release 15 中定义的增强型移动宽带 (eMBB) 协同工作，承诺实现高达 20 Gbps 的传输速度。 超低延迟、高传输速度和显著提升 的连接密度相结合，使计算和存储 功能延伸到网络的边缘成为可能， 并可供企业使用以改善客户体验和 运营效率。 简介： 依托 5 G 服务实现边缘发展 2 3 3gpp/newsevents/2129sweet_rel_16 4 白皮书 4 5 6 7 支持边缘计算的能力是 5 G 最大的 优势之一，尤其是在服务 B2B 市场 方面。通过将 IT 功能应用到具有 低延迟和高速网络的边缘，企业不 仅可以创建由实时 AI 驱动的高度 可靠且自动化的 IoT，还可以降低 数据在生成点、捕获点和使用点之 间的传输成本。 研究公司 IDC 预测，到 2023 年， 超过 50% 的新建企业 IT 基础设施 将位于边缘而不是企业数据中心， 而 2020 年这一比例还不到 10% 4 。 5G 边缘计算的发展也与制造业数 字化转型投资的增长保持一致。 普华永道在其数字化工厂 2020 ( Digital Factories 2020) 报告中 概述了对德国工业的一项调查，他 们发现 98% 的工业企业期望通过 MES（制造执行系统）、增强现实 或预测性维护等数字技术提高效率 。 5G 边缘计算将使各行各业都能够 使用 AI 来分析现场摄像头系统记 录的实时数据。借助 NVIDIA Metropolis 平台 5 和智能视频分析 (IVA)，零售商可以准确实时洞察客 户访问其商店的过程，城市可以通 过自动管理十字路口信号和设计更 合理的道路来改善交通路况，航空 公司可以改善地面运营并缩短飞机 的周转时间。超低延迟连接将使从 制造和医疗保健到零售和采矿业的 各个行业都能使用 AR 和 VR 应用程 序，每当用户的头部或头戴式显示 器移动时，这些应用程序都会呈现 出新的高质量图像。 事实上，制造商已经在工厂车间利 用增强现实并从中受益。例如，宝 马集团 6 宣布，正在使用新的增强 现实 ( AR) 应用，将车辆概念和原型 设计的速度加快 12 个月。宝马在 慕尼黑的汽车试验工厂部署了 AR 应用，该工厂主要致力于研究基于 云的可视化和智能物体识别。 据宝马称， AR 护目镜可以让车身 上真实的物理几何形状与比例正确 的全息 3 D 模型重叠。这可为员工 提供所需的信息，然后更有效地评 估汽车组装的最佳方法。 与此同时，在荷兰的港口城市鹿特 丹，5 G 连接的超高清摄像头实现 了 16 万公里管网的视觉检测 7 。 自动驾驶汽车还需要由 uRLLC 和 5G 的多接入边缘计算 ( MEC) 来支 持极高程度的本地化分析，以便车 辆能够实时相互共享数据，并接收 和分析来自周围环境的信息。 将数据处理技术应用于边缘 依托 5 G 服务实现边缘发展 5 5G 网络运营商很有可能会成为地 方政府的重要合作伙伴，无论是帮 助发展智慧城市、为紧急服务提供 解决问题所需的信息，还是支持教 育服务方面。 全球许多城市中心已经开始创建智 慧城市，但进一步发展需要 MEC 和 mMTC 相结合，这样城市才能 够汇总和分析来自 IoT 数据采集地 点附近的数以百万计的联网设备的 数据。随着 5 G 技术助力 AI 在网络 边缘发挥作用，有关部门可以实现 决策自动化并快速采取行动（这些 决策会影响到从路灯、停车、交通 控制到个人安全和空气、水质等方 方面面），而无需与中央服务器之 间来来回回传输大量数据。 已经有一些示例表明，将 AI 视频 分析与 5 G 的高速度和低延迟相结 合，可以使紧急服务更安全、更快 地对快速演变的自然或人为灾难做 出反应。 例如，在中国，中国移动利用其 5G 网络帮助当局应对森林火灾。 配备高分辨率摄像头和红外检测技 术的无人机通过 5G 网络将火灾镜 头传输到应急调度指挥部。指挥部 的专家随后使用在 NVIDIA GPU 上 运行的 AI 图像算法对视频进行快 速解析。 通过这种方式，他们无需等待无人 机返回即可分析情况并制定响应计 划 8 。 其他多项分析视频的计划也都在同 步进行。在澳大利亚利物浦，城市 与研究人员合作，将该市闭路电视 捕捉的视频数据转化为信息，在不 损害数据安全和公民隐私的前提下 将这些信息用于改善城市管理 9 。 同样，鹿特丹市计划将增强现实技 术用于城市发展。应用领域包括使 人们可以通过在建筑附近观察并对 其进行可视化处理以评估建筑计划 将如何影响环境 10 。 5G 还将推动消费者对视频的前沿 应用。在英国，由国家运营商 BT 领导的联盟正在研究如何使用 XR （ VR、 AR 和混合现实的组合）从 几乎任何设备、任何角度观看体育 赛事，营造身临其境之感 11 。 Grid Factory 是一家位于伦敦的 GPU 加速产品和服务提供商，是英 国政府资助的 5 G Create 联盟的一 员 12 。该提供商致力于打造身临其 境的运动体验，包括拳击比赛和赛 车运动。 Grid Factory 将使用 NVIDIA 技术将 XR 引入 5 G，所用 技术主要包括 NVIDIA RTX GPU、 虚拟化软件和 NVIDIA CloudXR 13 。 CloudXR 是一款解决方案，用于 从远程服务器上的任何 OpenVR XR 应用以视频流的方式传输虚拟现实 (VR)、增强现实 ( AR) 和混合现实 (MR) 内容。 8 9 10 11 12 gov.uk/guidance/5gcreate#about5gcreate 13 打造智慧城市的关键 6 白皮书 从为大众市场提供 SIM 卡和网络转 向为拥有不同需求和复杂 IT 环境 的企业、医疗服务和政府提供网络 转型解决方案，必将导致移动网络 运营商的商业模式发生重大转变。 其中一种方式是专注于为单个或有 限数量的部门发展行业销售、服务 和技术专业知识，可以参照加拿大 Telus Communications 建立 Telus Health 部门的做法，该部门专门提 供基于通信的健康解决方案。 14 此时，运营商可能会认为，他们无 法在为特定行业提供 IT 和连接解 决方案时以经济高效的方式进行规 模化竞争。他们可以选择展示网络 能力，推动不同垂直行业的企业开 发和部署能利用 5 G 特定优势的新 应用。 另外，他们还必须考虑他们想在提 供 5 G 专网方面扮演什么角色。许 多大型工业公司可能会选择在现场 运行 5 G 专网（单独使用或在运营 商的支持下使用），体验其所带来 的安全性和可控性。这些 5 G 专网 将支持无线连接的 IoT 传感器的连 接和处理，实现最高级别的自动化 。它还将 AI 引入运维，不仅通过 智能视频分析系统增强工厂的质量 控制等关键流程，而且使员工能够 利用 AR/VR 通过辅助装配提高生产 力。 移动网络运营商可以使用其专业知 识提供和管理 5 G 专用网络，支持 5G 网络与公共网络之间的安全数 据交换，或将边缘 AI 计算定位至 实际位置靠近企业站点的公共网络 。为缺乏内部专业知识和资源来运 行自己系统的中小型公司提供 5 G 专用网络，这也将是移动网络运营 商的一个新机会。 塑造新的商业实现 14 依托 5 G 服务实现边缘发展 7 无论采用何种业务战略，移动网络 运营商都需保持敏捷灵活才能充分 利用 5 G 支持的新服务。例如，为 软件开发者提供一组标准化的 API （无论是用于企业应用还是网络功 能）是至关重要的。 运营商还必须建立合作伙伴关系， 引入他们提供新的 B2B 和消费者 服务所需的专业知识、服务和基础 设施。包括 AT&T、 Orange、 Verizon、 Vodafone、 SK Telecom 、 Telecom Italia 和 Telstra 在内 的许多公司已经宣布与云超大规模 供应商 Microsoft、 AWS 和 Google Cloud 的合作计划。 电信公司可以将自身优势与云提供 商的能力相结合，在实现多云解决 方案方面发挥自身优势。此外，电 信公司将能够同时利用云设施和开 发者生态系统服务企业客户。例如 ， Telstra 认为与 Microsoft Azure 的合作使其能够接触“开发者和独 立软件供应商 ( ISV)，因为他们正 在开发利用 AI、低延迟和增强弹 性的解决方案”。 Telstra 和 Microsoft 希望利用 IoT 、 AI、边缘计算和数字孪生功能携 手开发行业解决方案，包括资产跟 踪、供应链管理和远程信息处理。 例如， Microsoft Azure 的 IoT Edge 设备，将为部署针对 EGX 兼 容硬件的 AI 工作负载的客户提供 NVIDIA EGX 边缘平台支持。 移动网络运营商还采用并行方法创 建开放式生态系统，以充分利用其 5G 边缘资产。全球多家移动网络 运营商（包括中国联通、 Deutsche Telekom、 EE、 KDDI、 Orange、 Singtel、 SK Telecom 和 Telefonica）已联手开发边缘计算 架构框架和参考平台。 GSMA 正在 通过其运营商平台项目 ( Operator Platform Project) 来支持这一由运 营商主导的计划。 15 该平台旨在将 语音、短信、 IP 数据服务、计费 安全和身份管理等现有资产和功能 与边缘云和网络切片等新功能结合 起来。 电信公司的边缘计算计划将使本地 运营商的资产和能力（如延迟、计 算和存储）可供应用开发者和软件 供应商使用，重点是企业应用领域 。电信公司的目标是实现全球覆盖 ，使企业在遵守当地法规和数据保 护法的同时开展国际化运营。 创新者将利用尖端技术不断推出新 的边缘应用。例如，利用 AI 和深 度学习分析视频流并基于分析提供 洞察的应用。 这类应用提供商的生态系统正在不 断发展壮大，零售、制造和医疗健 康等多个行业均受益于 GSMA 计 划，而且其服务可通过 Telco Edge 基础设施实现全球扩展。 另一个新兴应用生态系统与 AR 和 VR 有关，可通过 5G 以视频流方 式从边缘传输至设备，从而提供更 好的用户体验。 对于企业和消费者而言， AR/VR 依 托于 5 G 提供的吞吐量和低延迟， 是一种极具吸引力的 5 G 应用，可 使电信公司在利用边缘计算方面处 于优势地位。 精诚合作，共建新生态系统 15 8 白皮书 5G、 AI 和边缘为商业创新打造新平台 5G 和 AI 的融合正在开启企业数字 化转型的下一阶段，各种激动人心 的新案例汇聚在一起推动着行业的 变革。 5G 实现了全新的连接架构，能够 支持 AR/VR 等要求严苛的新服务以 及连接设备的爆炸式发展。人工智 能带来了一种新的计算模式，其中 算法可以从数据中学习，然后再高 效地处理传感器产生的越来越多的 信息。 5G、 AI 和边缘已成为商业创新的新 平台。与其他平台一样，它也需要 一个充满活力的生态系统以实现蓬 勃发展，而这也是 NVIDIA 为边缘 赋能的方式。 NVIDIA EGX 16 提供了从应用到所需 软件/硬件自上而下的完整边缘平 台。 各大 OEM 和 ODM 厂商均可提供 NVIDIA EGX 服务器。 NVIDIA CUDA 使得 GPU 可编程并可供开发者使 用。 EGX 软件堆栈可简化 GPU 生 命周期管理，并集成到 Kubernetes 等云原生堆栈中。 NVIDIA 应用框架和 SDK 使开发者 能够充分利用我们的平台，在计算 机视觉、 AR/VR、机器人、自然语 言处理等多个领域快速创建新应用 。 NVIDIA NGC 17 是一个软件目录， 提供一系列行业特定的 AI 应用、 工具包和预训练模型。 移动网络运营商仍处于 5 G 发展的 早期阶段。在未来的十年里，其业 务和平台的许多方面都会发生变化 ，无论是销售结构和服务架构的改 变，还是网络和运营的自动化。显 然，随着边缘计算的发展，他们需 要能够随时使用和提供 AI 功能。 无论关注点是什么，拥抱变革都需 要深思熟虑的技术方案以提高灵活 性和成本效益，并使它们发展成为 5G 服务生态系统的中心。 16 17 依托 5 G 服务实现边缘发展 9 2020 Mobile World Live 由移动行业为自身量身打造，所提供的领 先多媒体资源可以让移动专业人士时刻了解影响市场的新闻 和问题。 Mobile World Live 每日播报全球的重大新闻。对商 业领袖的独家视频采访和活动报告可提供对最新发展和关键 问题的全面洞察。 而且，我们的专业解说员团队会对此进行精确的分析。我们 的响应式网站设计可确保读者在任何设备上都能获得最佳阅 读体验，更能随时随地了解最新信息。 我们还发布五份电子期刊，以确保移动行业与时俱进。它们 分别是 Mobile World Live Daily，以及关于移动应用、亚 洲、移动设备和移动货币的周刊。 此外， Mobile World Live 还为所有 GSMA 活动提供网络会议 、发行 Show Daily 出版物并提供 Mobile World Live TV。 Mobile World Live TV 凭借出色的广播服务在移动通信世界大 会上屡获殊荣，业已成为所有 GSMA 活动主题演讲的独家播 放地。 如需了解更多信息，请访问 NVIDIA 发明的 GPU 推动了 PC 游戏市场的发展。 该公司在加速计算方面的开创性工作 加速计算是计算机图 形、高性能计算和人工智能交叉领域的一种超强计算，正在 重塑交通、医疗健康、电信制造业等价值数万亿美元的行业 ，并推动许多刚刚生根的新兴行业。 访问 了解有关 NVIDIA 电信 解决方案的信息。 Disclaimer: The views and opinions expressed in this whitepaper are those of the authors and do not necessarily reflect the official policy or position of the GSMA or its subsidiaries.