2021年云边协同关键技术态势研究报告.pdf

云 边 协 同 关 键 技 术 态 势研 究 报 告（ 2021年 ）云 边 协 同 产 业 方 阵 云 计 算 开 源 产 业 联 盟2021年 6月 版 权 声 明本 报 告 版 权 属 于 编 写 单 位 ， 并 受 法 律 保 护 。 转 载 、 摘 编 或利 用 其 它 方 式 使 用 本 调 查 报 告 文 字 或 者 观 点 的 ， 应 注 明 来 源 。违 反 上 述 声 明 者 ， 将 追 究 其 相 关 法 律 责 任 。 编 写 说 明牵 头 单 位 ：中 国 信 息 通 信 研 究 院参 与 单 位 （ 排 名 不 分 先 后 ） ：华 为 云 技 术 有 限 公 司 、 中 移 （ 苏 州 ） 软 件 技 术 有 限 公 司 、 中 国 移 动 杭 州 研 发 中 心 、 新 华 三技 术 有 限 公 司 、 中 兴 通 讯 股 份 有 限 公 司 、 九 州 云 信 息 科 技 有 限 公 司 、 飞 诺 门 阵 （ 北 京 ） 科技 有 限 公 司编 写 人 ：栗 蔚 、 徐 恩 庆 、 李 昂 、 董 恩 然 、 罗 欧 、 张 琳 琳 、 车 昕 、 孙 宗 哲 、 刘 思 颖 、 何 川 、 祖 子 月 、齐 飞 、 高 巍 、 赵 立 芬 、 王 伟 、 陈 亮 、 罗 建 孝 、 刘 旭 、 时 帅 兵 、 扆 立 仁 、 袁 智 、 刘 小 华 、 李 响 、 胡 卫 国 、 李 爱 雄 、 葛 强 前 言2021 年 ， 中 华 人 民 共 和 国 国 民 经 济 和 社 会 发 展 第 十 四 个 五 年规 划 和 二 三 五 年 远 景 目 标 纲 要 中 提 出 要 “ 协 同 发 展 云 服 务 与 边缘 计 算 服 务 ” 。 云 计 算 从 上 一 个 快 速 发 展 的 十 年 进 入 到 下 一 个 普 惠发 展 的 黄 金 十 年 ， 边 缘 计 算 作 为 一 项 新 兴 技 术 伴 随 5G、 工 业 互 联 网等 快 速 发 展 愈 发 受 到 关 注 。 打 造 云 边 协 同 的 新 型 基 础 设 施 将 是 实 现分 布 式 资 源 灵 活 调 度 、 全 域 数 据 高 速 互 联 以 及 智 能 应 用 渗 透 边 缘 的重 要 途 径 。云 边 协 同 ， 需 要 靠 实 际 应 用 场 景 来 驱 动 ， 也 在 形 成 日 益 健 壮 的 技 术 生 态 ， 其 应 用 场 景 和 技 术 体 系 是 产 业 界 热 衷 于 探 讨 的 两 大 话 题 ，这 两 方 面 也 在 互 相 交 织 发 展 。 2019 年 ， 依 托 云 计 算 开 源 产 业 联 盟 ，中 国 信 息 通 信 研 究 院 联 合 业 界 专 家 ， 编 写 了 云 计 算 与 边 缘 计 算 协同 九 大 应 用 场 景 白 皮 书 ， 对 云 边 协 同 典 型 应 用 场 景 进 行 了 梳 理 和展 示 。 2021 年 ， 让 我 们 切 换 视 角 ， 将 关 注 重 点 瞄 准 云 边 协 同 关 键 技术 研 究 。本 报 告 以 云 边 协 同 关 键 技 术 态 势 研 究 报 告 为 题 ， 由 中 国 信息 通 信 研 究 院 依 托 云 边 协 同 产 业 方 阵 和 云 计 算 开 源 产 业 联 盟 ， 继 续联 合 产 业 多 方 撰 写 ， 旨 在 梳 理 云 边 协 同 关 键 技 术 点 呈 现 出 的 发 展 态 势 ， 为 云 边 协 同 产 业 发 展 提 供 参 考 。 目 录版权声明. 2一 、 云 边 协 同 发 展 总 体 态 势 .1（ 一 ） 看 云 边 协 同 的 战 略 高 度 ： “ 十 四 五 ” 新 词 用 意 深 远 . 1（ 二 ） 谈 云 边 协 同 的 关 注 热 度 ： Gartner热 词 反 复 聚 焦 . 2（ 三 ） 观 云 边 协 同 的 应 用 进 度 ： 赋 能 千 行 百 业 的 大 戏 已 开 唱 . 3（ 四 ） 思 云 边 协 同 的 技 术 成 熟 度 ： 恰 同 学 少 年 ,涉 世 未 深 ， 体 系 渐 全 . 4二 、 云 边 协 同 全 局 管 理 能 力 逐 步 完 善 ， 促 进 计 算 资 源 分 布 式 发 展 . 5（ 一 ） 整 体 背 景 ： 云 边 协 同 全 局 管 理 是 计 算 资 源 分 布 式 发 展 的 基 础 . 5（ 二 ） 技 术 洞 察 ： 云 边 协 同 全 局 管 理 平 台 为 边 缘 节 点 管 理 保 驾 护 航 . 5（ 三 ） 发 展 态 势 ： 全 局 智 能 协 同 管 理 成 为 云 边 协 同 管 理 演 进 方 向 . 6三 、 云 原 生 技 术 向 边 缘 下 沉 ， 边 缘 容 器 加 速 云 边 协 同 发 展 . 7 （ 一 ） 整 体 背 景 ： 轻 量 灵 活 的 容 器 技 术 天 然 匹 配 边 缘 场 景 需 求 . 7（ 二 ） 技 术 洞 察 ： 边 缘 容 器 产 品 普 遍 呈 现 “ 青 出 于 蓝 而 胜 于 蓝 ” 样 貌 . 7（ 三 ） 发 展 态 势 ： 更 轻 部 署 、 软 硬 一 体 化 、 新 兴 技 术 融 合 . 8四 、 云 边 数 据 协 同 分 析 和 处 理 ， 有 效 提 升 数 据 使 用 效 率 . 9（ 一 ） 整 体 背 景 ： 万 物 互 联 时 代 下 边 缘 数 据 分 析 处 理 成 为 刚 需 . 9（ 二 ） 技 术 洞 察 ： 多 维 技 术 有 效 应 对 边 缘 数 据 处 理 全 新 挑 战 . 9（ 三 ） 发 展 态 势 ： 融 合 深 度 学 习 的 智 能 分 析 将 进 一 步 提 升 数 据 应 用 效 果 . 11五 、 人 工 智 能 与 边 缘 计 算 逐 步 融 合 ， 边 缘 智 能 成 为 核 心 应 用 . 12（ 一 ） 整 体 背 景 ： AI 能 力 逐 步 下 沉 ， 边 缘 智 能 应 运 而 生 . 12（ 二 ） 技 术 洞 察 ： 边 缘 智 能 技 术 体 系 初 露 头 角 .13（ 三 ） 发 展 趋 势 ： 技 术 融 合 推 动 边 缘 智 能 迈 向 新 发 展 阶 段 . 15六 、 MEC 从 概 念 走 向 落 地 ， 加 速 5G 时 代 边 缘 计 算 发 展 . 15（ 一 ） 整 体 背 景 ： MEC成 为 5G 网 络 边 缘 侧 部 署 的 最 优 选 择 . 15 （ 二 ） 技 术 洞 察 ： MEC边 缘 云 技 术 能 力 逐 渐 清 晰 .16（ 三 ） 发 展 态 势 ： MEC边 缘 云 各 参 与 方 融 合 发 展 .18七 、 安 全 防 护 边 界 不 断 延 伸 ， 云 边 一 体 化 安 全 体 系 成 为 重 要 保 障 . 18（ 一 ） 整 体 背 景 ： 服 务 向 边 缘 侧 延 展 引 入 全 新 安 全 防 护 需 求 . 18（ 二 ） 技 术 洞 察 ： 全 方 位 安 全 能 力 筑 牢 云 边 协 同 防 护 屏 障 . 19（ 三 ） 发 展 态 势 ： “ 零 信 任 ” 时 代 需 更 加 精 细 化 的 安 全 体 系 . 21八 、 边 缘 物 理 设 备 技 术 成 熟 ， 加 速 构 建 场 景 化 边 缘 基 础 设 施 . 21（ 一 ） 整 体 背 景 ： 边 缘 物 理 设 备 成 为 云 边 协 同 向 用 户 侧 拓 展 的 新 风 口 . 21（ 二 ） 技 术 洞 察 ： 多 样 的 边 缘 物 理 设 备 解 决 不 同 应 用 场 景 的 基 础 设 施 建 设 .22（ 三 ） 发 展 态 势 ： 面 向 应 用 场 景 加 速 构 建 边 缘 基 础 设 施 . 24九 、 开 源 边 缘 计 算 平 台 百 家 争 鸣 ， 加 速 整 合 碎 片 化 生 态 . 25（ 一 ） 整 体 背 景 ： 开 源 路 线 是 推 进 边 缘 计 算 产 业 壮 大 的 优 选 . 25（ 二 ） 技 术 洞 察 ： 主 流 边 缘 计 算 玩 家 全 面 拥 抱 开 源 . 25 （ 三 ） 发 展 态 势 ： 兼 容 Kubernetes 成 各 开 源 架 构 演 进 趋 势 . 27 云边协同关键技术态势研究报告 1 一 、 云 边 协 同 发 展 总 体 态 势（ 一 ） 看 云 边 协 同 的 战 略 高 度 ： “ 十 四 五 ” 新 词 用 意 深 远 中 华 人 民 共 和 国 国 民 经 济 和 社 会 发 展 第 十 四 个 五 年 规 划 和 二 三 五 年 远 景 目 标 纲 要 中 提 出 要 “ 协 同 发 展 云 服 务 与 边 缘 计 算 服 务 ” 。在 国 家 顶 层 规 划 文 件 中 ， 提 出 云 与 边 协 同 发 展 ， 高 屋 建 瓴 ， 立 意 深 远 。过 去 十 年 是 云 计 算 突 飞 猛 进 的 十 年 ， 全 球 云 计 算 市 场 规 模 增 长 数倍 ， 我 国 云 计 算 市 场 从 最 初 的 十 几 亿 增 长 到 现 在 的 千 亿 规 模 ， 全 球 各国 政 府 纷 纷 推 出 “ 云 优 先 ” 策 略 ， 我 国 云 计 算 政 策 环 境 日 趋 完 善 ， 云 计 算 技 术 不 断 发 展 成 熟 ， 云 计 算 应 用 从 互 联 网 行 业 向 政 务 、 金 融 、 工业 、 医 疗 等 传 统 行 业 加 速 渗 透 。 未 来 ， 云 计 算 仍 将 迎 来 下 一 个 黄 金 十年 ， 进 入 普 惠 发 展 期 。 一 是 随 着 新 基 建 的 推 进 ， 云 计 算 将 加 快 应 用 落地 进 程 ， 在 互 联 网 、 政 务 、 金 融 、 交 通 、 物 流 、 教 育 等 不 同 领 域 实 现快 速 发 展 。 二 是 全 球 数 字 经 济 背 景 下 ， 云 计 算 成 为 企 业 数 字 化 转 型 的必 然 选 择 ， 企 业 上 云 进 程 将 进 一 步 加 速 。 三 是 新 冠 肺 炎 疫 情 的 出 现 ，加 速 了 远 程 办 公 、 在 线 教 育 等 SaaS 服 务 落 地 ， 推 动 云 计 算 产 业 快 速发 展 。边 缘 计 算 愈 加 备 受 关 注 ， 云 边 协 同 成 为 重 要 趋 势 。 中 国 信 息 通 信 研 究 院 的 云 计 算 发 展 调 查 报 告 显 示 ， 目 前 我 国 有 3.37%的 企 业 已 经应 用 了 边 缘 计 算 ； 计 划 使 用 边 缘 计 算 的 企 业 占 比 达 到 44.23%。 随 着国 家 在 5G、 工 业 互 联 网 等 领 域 的 支 持 力 度 不 断 加 深 ， 预 计 未 来 边 缘计 算 的 使 用 率 将 快 速 增 长 。 随 着 5G、 物 联 网 等 技 术 的 快 速 发 展 和 云 云边协同关键技术态势研究报告 2 服 务 的 推 动 使 得 边 缘 计 算 备 受 产 业 关 注 ， 但 只 有 云 计 算 与 边 缘 计 算 通过 紧 密 协 同 的 方 式 才 能 满 足 各 种 场 景 的 需 求 ， 从 而 最 大 化 体 现 云 计 算与 边 缘 计 算 的 应 用 价 值 。 未 来 ， 随 着 新 基 建 的 不 断 落 地 ， 构 建 端 到 端的 云 边 协 同 架 构 将 是 实 现 全 域 数 据 高 速 互 联 、 应 用 整 合 调 度 分 发 以 及计 算 力 全 覆 盖 的 重 要 途 径 。（ 二 ） 谈 云 边 协 同 的 关 注 热 度 ： Gartner热 词 反 复 聚 焦Gartner 2018 年 十 大 战 略 科 技 发 展 趋 势 列 出 了 从 云 到 边 缘（ CloudtotheEdge） ； Gartner 2019 年 十 大 战 略 科 技 发 展 趋 势 列 出 了 边 缘 赋 能（ EmpoweredEdge） ；Gartner 2020 年 十 大 战 略 科 技 发 展 趋 势 列 出 了 分 布 式 云（ DistributedCloud） 和 边 缘 赋 能 （ TheEmpoweredEdge） ；Gartner 最 新 发 布 的 2021 年 核 心 战 略 技 术 趋 势 继 续 列 出 了 分 布式 云 （ DistributedCloud） 。 并 预 测 ， 到 2025 年 ， 超 过 50%的 组 织将 在 其 选 择 的 地 点 使 用 分 布 式 云 ， 从 而 实 现 转 型 业 务 模 式 。分 布 式 云 是 什 么 ？ 为 了 满 足 视 频 直 播 、 AR/VR、 工 业 互 联 网 等 场景 下 更 广 连 接 、 更 低 时 延 、 更 好 控 制 等 需 求 ， 云 计 算 在 向 一 种 更 加 全 局 化 的 分 布 式 组 合 模 式 进 阶 。 分 布 式 云 或 分 布 式 云 计 算 ， 是 云 计 算 从单 一 数 据 中 心 部 署 向 不 同 物 理 位 置 多 数 据 中 心 部 署 、 从 中 心 化 架 构 向分 布 式 架 构 扩 展 的 新 模 式 。 分 布 式 云 是 未 来 计 算 形 态 的 发 展 趋 势 ， 是整 个 计 算 产 业 未 来 决 胜 的 关 键 方 向 之 一 ， 对 物 联 网 、 5G 等 技 术 的 广泛 应 用 起 到 重 要 支 撑 作 用 。 包 括 电 信 运 营 商 、 互 联 网 云 服 务 商 等 在 内 云边协同关键技术态势研究报告 3 的 各 类 型 厂 家 纷 纷 进 行 相 关 尝 试 ， 利 用 自 身 优 势 资 源 ， 将 云 计 算 服 务逐 步 向 网 络 边 缘 侧 进 行 分 布 式 部 署 。 云 边 协 同 是 分 布 式 云 的 核 心 要 义 。为 了 让 “ 万 物 互 联 ” 的 世 界 更 加 智 能 ， 通 过 将 云 计 算 的 能 力 进 行 拓 展 ，边 缘 云 能 够 深 入 到 传 统 中 心 云 无 法 覆 盖 到 的 边 缘 应 用 场 景 。 同 时 ， 分布 式 云 通 过 云 边 协 同 ， 提 供 了 一 种 更 加 全 局 化 的 弹 性 算 力 资 源 ， 为 边缘 侧 提 供 有 针 对 性 的 算 力 。（ 三 ） 观 云 边 协 同 的 应 用 进 度 ： 赋 能 千 行 百 业 的 大 戏 已 开 唱云 计 算 开 源 产 业 联 盟 云 计 算 与 边 缘 计 算 协 同 九 大 应 用 场 景 （ 2019） 白 皮 书 描 绘 了 云 边 协 同 在 内 容 分 发 网 络 （ CDN） 、 工 业 互联 网 、 能 源 、 智 能 家 庭 、 智 慧 交 通 、 安 防 监 控 、 农 业 生 产 、 医 疗 保 健 、云 游 戏 等 九 个 行 业 的 应 用 场 景 。 但 事 实 上 ， 在 2019 年 之 前 ， 云 边 协同 的 实 际 应 用 案 例 相 对 较 少 ， 产 业 界 还 在 预 热 。进 入 到 2020 年 之 后 ， 相 关 云 边 协 同 应 用 场 景 逐 渐 明 晰 ， 一 些 实际 应 用 案 例 开 始 崭 露 头 角 。 可 以 看 一 下 中 国 信 通 院 在 2020 年 和 2021年 征 集 的 分 布 式 云 与 云 边 协 同 应 用 创 新 十 佳 案 例 。 表 1. 2020分 布 式 云 与 云 边 协 同 十 佳 实 践 案 例案例名称行业类型新 凤 鸣 5G 智 慧 云 链 工 业 互 联 网 平 台 工 业融 合 金 融 风 险 管 控 的 智 慧 畜 牧 应 急 响 应 系 统 农 业海 尔 基 于 5G+边 缘 计 算 的 云 边 协 同 解 决 方 案 工 业联 想 物 联 网 平 台 电 子 行 业 SMT产 线 应 用 工 业中 移 在 线 容 器 云 边 协 同 平 台 项 目 通 信天 猫 精 灵 基 于 边 缘 云 ENS 系 统 的 终 端 云 化 解 决 方 案 娱 乐上 海 申 通 地 铁 集 团 车 辆 运 维 系 统 交 通视 频 图 像 智 能 分 析 系 统 和 稽 查 数 据 分 析 应 用 项 目 交 通全 国 高 速 取 消 省 界 收 费 站 项 目 交 通 云边协同关键技术态势研究报告 4 广 西 工 业 互 联 网 平 台 工 业表 2. 2021分 布 式 云 与 云 边 协 同 十 佳 实 践 案 例案例名称行业类型申 通 IoT 云 边 端 一 体 化 项 目 交 通人 工 智 能 平 台 云 边 协 同 组 件 建 设 项 目 能 源钢 铁 云 边 端 协 同 应 用 案 例 工 业基 于 智 能 边 缘 小 站 IES 的 全 景 新 阅 读 解 决 方 案 娱 乐基 于 云 边 协 同 的 智 能 电 网 应 用 能 源章 丘 智 慧 社 区 项 目 其 它基 于 容 器 的 下 一 代 车 云 协 同 架 构 工 业 中 国 外 运 E 拼 分 布 式 云 边 融 合 项 目 交 通重 庆 交 控 智 能 运 维 项 目 交 通中 国 移 动 智 能 组 网 云 边 协 同 运 维 支 撑 平 台 通 信可 以 看 出 ， 相 关 案 例 已 经 覆 盖 了 工 业 、 能 源 、 交 通 、 通 信 等 多 个行 业 。 这 些 案 例 大 概 反 映 出 了 云 边 协 同 的 典 型 赋 能 特 点 ： 有 的 场 景 是因 为 业 务 低 时 延 需 求 ， 在 业 务 系 统 云 端 部 署 的 同 时 将 部 分 时 延 敏 感 实时 处 理 任 务 下 沉 到 边 缘 ； 有 的 是 着 眼 于 降 低 云 端 计 算 压 力 和 网 络 带 宽成 本 ； 有 的 是 利 用 云 边 在 智 能 应 用 上 的 协 同 优 势 ； 有 的 则 综 合 时 延 、成 本 、 性 能 、 可 靠 性 等 。 伴 随 数 字 化 转 型 浪 潮 的 快 速 推 进 ， 云 边 协 同 赋 能 千 行 百 业 的 时 代 已 经 到 来 。（ 四 ） 思 云 边 协 同 的 技 术 成 熟 度 ： 恰 同 学 少 年 ,涉 世 未 深 ， 体 系渐 全 随 着 云 边 协 同 相 关 技 术 的 不 断 发 展 ， 以 资 源 协 同 、 数 据 协 同 、 服务 协 同 、 应 用 协 同 、 运 维 协 同 、 安 全 协 同 等 为 基 础 的 分 布 式 云 体 系 架构 已 经 逐 渐 成 熟 ， 而 以 云 服 务 商 为 主 的 云 边 协 同 体 系 建 设 者 们 则 发 挥各 自 优 势 ， 继 续 完 善 云 边 协 同 技 术 体 系 架 构 。 云边协同关键技术态势研究报告 5 纵 观 整 个 技 术 路 线 领 域 ， 覆 盖 了 从 硬 到 软 的 全 体 系 技 术 点 ， 从 全局 化 管 理 平 台 到 轻 量 化 部 署 技 术 ， 从 底 层 设 备 到 上 层 数 据 与 智 能 的 协同 方 向 ， 再 看 MEC 边 缘 云 、 一 体 化 安 全 等 关 键 要 点 ， 以 及 整 体 技 术框 架 的 开 源 趋 势 ， 本 报 告 的 主 体 部 分 会 阐 述 这 些 技 术 路 线 的 发 展 态 势 。整 体 看 ， 云 边 协 同 的 技 术 体 系 已 经 日 渐 丰 满 ， 在 每 条 细 分 的 技 术 赛 道上 也 都 呈 现 出 蓄 势 待 发 之 势 ， 在 与 日 俱 增 的 场 景 需 求 的 带 动 下 ， 云 边协 同 的 技 术 生 态 必 要 愈 发 健 壮 、 繁 荣 。二 、 云 边 协 同 全 局 管 理 能 力 逐 步 完 善 ， 促 进 计 算 资 源 分布 式 发 展 （ 一 ） 整 体 背 景 ： 云 边 协 同 全 局 管 理 是 计 算 资 源 分 布 式 发 展 的 基础 分 布 式 云 时 代 的 到 来 ， 边 缘 计 算 节 点 数 量 迅 速 增 加 ， 分 散 的 边 缘计 算 资 源 管 理 、 边 缘 计 算 节 点 严 重 异 构 、 边 缘 应 用 统 一 运 维 管 理 成 为计 算 资 源 分 布 式 发 展 的 主 要 挑 战 。 通 过 在 云 端 搭 建 云 边 协 同 全 局 管 理平 台 ， 对 边 缘 计 算 节 点 进 行 统 一 纳 管 ， 从 资 源 、 数 据 、 服 务 、 应 用 、安 全 、 运 维 等 方 面 实 现 云 端 与 边 缘 计 算 节 点 间 的 协 同 ， 是 分 布 式 云 模式 下 计 算 资 源 分 布 式 发 展 的 基 础 。 （ 二 ） 技 术 洞 察 ： 云 边 协 同 全 局 管 理 平 台 为 边 缘 节 点 管 理 保 驾 护航 云 边 协 同 管 理 通 过 在 云 端 搭 建 统 一 的 全 局 管 理 平 台 ， 对 边 缘 计 算节 点 进 行 统 一 纳 管 ， 保 证 X86、 ARM、 GPU 等 异 构 硬 件 能 够 接 入 到 云 云边协同关键技术态势研究报告 6 端 ， 联 动 云 端 与 边 缘 计 算 节 点 间 的 数 据 ， 并 通 过 云 边 协 同 将 AI、 大数 据 等 应 用 能 力 部 署 到 边 缘 计 算 节 点 ， 对 边 缘 计 算 资 源 进 行 远 程 管 控 、数 据 处 理 、 分 析 决 策 、 智 能 部 署 等 操 作 。 图 1. 云 边 协 同 全 局 管 理 平 台 框 架 图华 为 云 基 于 KubeEdge 构 建 的 智 能 边 缘 平 台 IEF， 能 够 在 云 端 对边 缘 应 用 全 生 命 周 期 进 行 管 理 ， 支 持 海 量 边 缘 节 点 接 入 ， 并 在 云 端 进行 管 理 、 监 控 和 运 维 ； 阿 里 云 物 联 网 边 缘 计 算 服 务 具 备 通 过 云 端 控 制台 对 边 缘 节 点 进 行 统 一 管 理 的 能 力 ， 实 现 对 边 缘 应 用 、 终 端 设 备 、 告警 事 件 、 远 程 服 务 等 进 行 管 理 控 制 ， 支 持 对 云 端 与 边 缘 节 点 之 间 的 资源 和 配 置 进 行 同 步 。 中 移 苏 研 智 能 边 缘 服 务 平 台 E-EISP 能 够 支 持 多种 异 构 硬 件 接 入 ， 提 供 边 缘 业 务 高 可 靠 性 机 制 ， 保 证 应 用 数 据 安 全 传输 至 云 端 ， 解 决 边 缘 节 点 按 需 接 入 、 云 边 数 据 互 传 联 动 等 问 题 。 （ 三 ） 发 展 态 势 ： 全 局 智 能 协 同 管 理 成 为 云 边 协 同 管 理 演 进 方 向云 边 协 同 应 用 场 景 越 来 越 丰 富 ， 场 景 内 容 越 来 越 复 杂 ， 要 求 云 边协 同 全 局 管 理 能 够 快 速 反 应 ， 快 速 部 署 ， 获 得 最 优 的 业 务 体 验 ， 全 局智 能 协 同 管 理 将 会 是 未 来 云 边 协 同 管 理 的 演 进 方 向 。 利 用 容 器 、 微 服务 等 技 术 快 速 部 署 和 升 级 应 用 ， 并 对 边 缘 应 用 进 行 管 理 和 运 维 ； 通 过 云边协同关键技术态势研究报告 7 云 端 训 练 -边 缘 推 理 的 模 式 实 现 云 边 协 同 的 AI 处 理 ， 支 持 多 种 模 型 发布 、 更 新 、 推 进 ， 形 成 完 整 的 模 型 闭 环 ； 提 供 边 缘 业 务 高 可 靠 性 机 制 ，保 证 边 缘 节 点 应 用 数 据 安 全 传 输 到 云 端 。三 、 云 原 生 技 术 向 边 缘 下 沉 ， 边 缘 容 器 加 速 云 边 协 同 发展 （ 一 ） 整 体 背 景 ： 轻 量 灵 活 的 容 器 技 术 天 然 匹 配 边 缘 场 景 需 求在 工 业 、 能 源 、 交 通 等 典 型 行 业 的 云 边 协 同 应 用 场 景 下 ， 往 往 面临 海 量 设 备 接 入 、 边 缘 资 源 受 限 、 资 源 严 重 异 构 、 网 络 通 信 质 量 不 稳 定 、 统 一 运 维 管 理 复 杂 、 安 全 风 险 控 制 难 度 高 等 主 要 挑 战 ， 阻 碍 了 云边 协 同 生 态 和 产 业 的 发 展 。 将 容 器 技 术 从 云 端 下 沉 到 边 缘 侧 ， 为 上 述诸 多 挑 战 提 供 了 解 决 思 路 ： 容 器 技 术 相 较 于 传 统 部 署 模 式 的 物 理 机 和虚 拟 机 ， 具 备 轻 量 化 、 部 署 简 单 、 规 范 统 一 、 多 环 境 兼 容 、 快 速 启 动 、易 扩 容 易 迁 移 等 显 著 特 点 ， 为 应 对 当 前 边 缘 环 境 资 源 紧 张 、 边 缘 设 备异 构 严 重 、 服 务 管 理 需 求 复 杂 等 问 题 提 供 了 最 佳 解 决 方 案 。（ 二 ） 技 术 洞 察 ： 边 缘 容 器 产 品 普 遍 呈 现 “ 青 出 于 蓝 而 胜 于 蓝 ”样 貌 Kubernetes 作 为 目 前 最 主 流 的 容 器 编 排 调 度 解 决 方 案 ， 在 云 端 环境 下 已 经 得 到 了 广 泛 验 证 ， 权 威 性 毋 庸 置 疑 。 然 而 ， Kubernetes 原 意是 针 对 集 中 式 资 源 场 景 而 设 计 ， 直 接 照 搬 到 资 源 受 限 、 环 境 不 稳 定 的边 缘 侧 明 显 行 不 通 。 因 此 ， 各 边 缘 容 器 服 务 商 在 重 视 对 原 生Kubernetes 无 侵 入 性 的 同 时 ， 各 显 神 通 叠 加 自 己 的 能 力 ， 以 尽 量 少 的 云边协同关键技术态势研究报告 8 改 动 使 原 生 Kubernetes 支 持 边 缘 侧 应 用 场 景 。 图 2. 边 缘 容 器 典 型 部 署 场 景阿 里 云 边 缘 容 器 服 务 ACKEdge 在 原 生 Kubernetes 的 基 础 之 上 ，增 强 了 诸 如 边 缘 自 治 、 边 缘 单 元 化 管 理 、 边 缘 流 量 拓 扑 、 边 缘 算 力 状态 监 测 等 能 力 ， 同 时 在 云 边 通 信 通 道 中 增 加 多 链 路 热 备 、 安 全 加 密 通道 等 方 案 ， 保 障 边 缘 节 点 和 云 边 通 信 的 高 可 靠 性 ； 腾 讯 云 边 缘 容 器 服务 TKEEdge 针 对 边 缘 计 算 场 景 ， 基 于 Kubernetes 原 生 能 力 ， 在 单 集群 节 点 跨 地 域 部 署 、 边 缘 节 点 自 治 、 边 缘 节 点 健 康 监 测 、 内 网 穿 透 等方 面 进 行 补 强 。 （ 三 ） 发 展 态 势 ： 更 轻 部 署 、 软 硬 一 体 化 、 新 兴 技 术 融 合随 着 云 原 生 技 术 、 边 缘 物 理 设 备 等 软 硬 件 技 术 架 构 的 持 续 升 级 发展 ， 边 缘 容 器 将 迎 来 全 新 升 级 发 展 ： 伴 随 云 原 生 能 力 不 断 从 云 端 向 边缘 侧 下 沉 ， 边 缘 容 器 将 进 一 步 与 Serverless 等 技 术 相 结 合 ， 根 据 用 户 云边协同关键技术态势研究报告 9 在 不 同 业 务 场 景 中 对 容 器 编 排 和 函 数 计 算 的 不 同 需 求 ， 在 边 缘 侧 按 需为 用 户 提 供 “ 边 缘 容 器 +Serverless” 的 融 合 服 务 ； 边 缘 容 器 一 体 机 通过 软 硬 一 体 化 的 模 式 ， 将 高 性 能 物 理 设 备 的 计 算 能 力 和 边 缘 容 器 的 管控 调 度 能 力 有 机 结 合 ， 为 智 慧 交 通 、 智 慧 城 市 、 智 能 制 造 等 场 景 提 供近 场 级 别 的 高 效 边 缘 计 算 服 务 ； 通 过 边 缘 容 器 承 载 人 工 智 能 、 区 块 链等 新 兴 技 术 应 用 ， 在 推 动 边 缘 容 器 技 术 迭 代 升 级 的 同 时 ， 进 一 步 催 生全 新 的 融 合 业 务 应 用 模 式 。四 、 云 边 数 据 协 同 分 析 和 处 理 ， 有 效 提 升 数 据 使 用 效 率 （ 一 ） 整 体 背 景 ： 万 物 互 联 时 代 下 边 缘 数 据 分 析 处 理 成 为 刚 需随 着 5G、 物 联 网 等 技 术 的 发 展 ， 当 前 已 经 进 入 了 不 折 不 扣 的 万物 互 联 时 代 ， 边 缘 侧 产 生 的 数 据 量 几 乎 每 天 都 在 破 纪 录 地 爆 炸 式 增 长 。根 据 IDC 的 相 关 统 计 数 据 显 示 ， 2020 年 全 球 有 超 过 500 亿 的 终 端 和设 备 联 网 ， 其 中 全 球 物 联 网 设 备 产 生 的 数 据 总 量 超 过 16ZB， 如 此 庞大 的 数 据 量 对 边 缘 侧 的 数 据 处 理 能 力 提 出 新 的 要 求 。 此 外 ， 伴 随 智 能制 造 、 自 动 驾 驶 、 云 游 戏 、 超 高 清 视 频 等 云 边 协 同 场 景 的 逐 渐 落 地 ，相 关 业 务 和 应 用 对 于 异 构 设 备 数 据 的 准 确 接 入 采 集 ， 海 量 数 据 的 快 速 、高 效 和 安 全 处 理 提 出 了 更 多 的 需 求 。 （ 二 ） 技 术 洞 察 ： 多 维 技 术 有 效 应 对 边 缘 数 据 处 理 全 新 挑 战面 对 各 类 不 同 应 用 场 景 对 边 缘 数 据 分 析 处 理 提 出 的 全 新 要 求 ， 时序 数 据 库 、 边 缘 流 数 据 分 析 、 异 构 计 算 等 技 术 可 以 不 同 程 度 上 予 以 回应 解 决 。 云边协同关键技术态势研究报告 10 1.时 序 数 据 库边 缘 侧 数 据 的 来 源 和 类 型 具 有 多 样 化 的 特 征 ， 这 些 数 据 包 括 各 类传 感 器 采 集 的 时 间 序 列 数 据 、 摄 像 头 采 集 的 图 片 视 频 数 据 、 车 载 激 光雷 达 （ LiDAR） 扫 描 获 取 的 点 云 数 据 等 。 上 述 数 据 大 多 具 有 时 空 属 性 ，构 建 一 个 针 对 边 缘 时 序 数 据 进 行 处 理 、 分 析 、 存 储 、 管 理 平 台 的 重 要性 显 而 易 见 。 时 序 数 据 库 TSDB（ TimeSeriesDatabase） 支 持 时 序 数据 的 快 速 写 入 和 持 久 化 ， 可 以 有 效 解 决 边 缘 计 算 场 景 下 海 量 时 序 数 据写 入 、 读 取 和 存 储 成 本 等 问 题 和 挑 战 ， 是 打 通 IT 与 OT 领 域 数 据 链 路 ，开 展 异 构 时 序 数 据 边 缘 侧 处 理 分 析 的 重 要 支 撑 。 图 3. DB-Engines Ranking中 时 序 数 据 库 排 名 情 况 （ 2021.05数 据 ）2.流 式 数 据 处 理所 谓 流 式 数 据 是 指 一 组 顺 序 、 大 量 、 快 速 、 连 续 的 数 据 序 列 ， 一般 情 况 下 流 数 据 可 被 视 为 一 个 随 时 间 延 续 而 无 限 增 长 的 动 态 数 据 集合 。 物 联 网 场 景 下 的 边 缘 计 算 很 大 一 部 分 是 指 在 边 缘 侧 进 行 流 式 数 据的 处 理 ， 流 式 数 据 在 边 缘 侧 的 快 速 采 集 、 清 洗 、 加 工 、 处 理 ， 可 以 快 云边协同关键技术态势研究报告 11 速 响 应 物 联 网 设 备 产 生 的 事 件 和 不 断 变 化 的 边 缘 业 务 需 求 ， 帮 助 用 户实 时 了 解 终 端 系 统 设 备 的 状 态 ， 并 对 异 常 情 况 作 出 快 速 响 应 。3.协 议 转 换 、 数 据 预 处 理 等 技 术基 于 OPC UA 协 议 设 计 边 缘 控 制 器 、 边 缘 网 关 等 设 备 ， 可 将 各 种现 场 设 备 、 装 置 所 采 用 的 私 有 通 信 协 议 转 化 成 标 准 化 OPCUA 协 议 ，实 现 异 构 设 备 的 接 入 和 数 据 采 集 ； 通 过 轻 量 级 计 算 框 架 和 相 关 算 法 ，在 边 缘 侧 对 数 据 进 行 清 洗 、 格 式 转 换 等 预 处 理 操 作 ， 在 边 缘 侧 产 生 的海 量 数 据 中 有 效 剔 除 冗 余 数 据 ， 减 轻 上 传 至 云 端 的 数 据 量 级 ， 降 低 云平 台 负 载 和 传 输 带 宽 压 力 。 图 4. 边 缘 数 据 分 析 处 理 架 构 示 意（ 三 ） 发 展 态 势 ： 融 合 深 度 学 习 的 智 能 分 析 将 进 一 步 提 升 数 据 应用 效 果边 缘 设 备 时 刻 都 在 产 生 海 量 的 数 据 ， 随 着 数 据 量 越 来 越 大 、 数 据种 类 越 来 越 丰 富 ， 传 统 的 “ 数 据 采 集 -数 据 预 处 理 -数 据 分 析 ” 三 板 斧已 经 无 法 满 足 各 类 应 用 场 景 对 边 缘 数 据 处 理 在 准 确 性 、 安 全 性 、 及 时 云边协同关键技术态势研究报告 12 性 等 方 面 越 来 越 严 苛 的 要 求 。 融 合 机 器 学 习 、 深 度 学 习 技 术 的 “ 云 端训 练 +边 缘 推 理 ” 智 能 边 缘 数 据 分 析 是 大 势 所 趋 ： 边 缘 侧 采 集 海 量 数据 后 ， 在 本 地 进 行 清 洗 预 处 理 后 上 传 至 云 端 ， 借 助 云 端 强 大 的 算 力 进行 AI 模 型 训 练 ； 云 端 在 完 成 训 练 后 将 模 型 下 发 至 边 缘 侧 用 于 本 地 智能 推 理 决 策 ， 提 升 边 缘 侧 数 据 分 析 处 理 的 准 确 性 和 效 率 ， 保 障 训 练 数据 集 的 精 准 采 集 和 数 据 预 处 理 质 量 ， 从 而 形 成 良 性 循 环 ， 进 一 步 提 升数 据 应 用 效 果 。五 、 人 工 智 能 与 边 缘 计 算 逐 步 融 合 ， 边 缘 智 能 成 为 核 心应 用 （ 一 ） 整 体 背 景 ： AI 能 力 逐 步 下 沉 ， 边 缘 智 能 应 运 而 生受 益 于 算 法 、 算 力 和 数 据 集 等 方 面 的 发 展 ， 人 工 智 能 技 术 得 到 了突 飞 猛 进 的 发 展 ， 在 安 防 、 交 通 、 工 业 、 农 业 等 各 行 业 得 到 广 泛 应 用 。随 着 5G、 物 联 网 时 代 的 到 来 ， 为 借