边缘计算行业专题报告：边缘计算与5G同行，开拓蓝海新市场.pdf

通信 | 证券研究报告 行业深度 2019 年 4 月 10 日 Table_Industr yRank 强于大市 公司名称 股票代码 股价 (人民币 ) 评级 中兴通讯 000063.SZ 31.50 买入 网宿科技 300017.SZ 13.04 未有评级 顺网科技 300113.SZ 18.18 买入 数据港 603881.SH 39.15 未有评级 资料来源：万得，中银 国际 证券 以 2019 年 4月 10 日当地货币收市价为标准 主要催化剂 /事件 运营商 5G 临时 牌照 与正式牌照将相继 发放 ，5G 网络即将进入全面建设阶段，而边缘计算正是 5G 网络的重要组成部分 互联网企业开拓 新 应用 的蓝海 市场，需要将核心云平台的能力延伸到边缘部分 我国对安防监控、 工业互联网 等重点项目 的持续推进 将提升端级边缘计算的硬件需求 国家政策 推动 车联网 ，需要完善边缘计算 相关研究报告 Table_relatedreport 通信行业 2019 年年度策略 2018.12.24 中银国际证券股 份有限公司 具备证券投资咨询业务资格 Table_Industry 通信 Table_Analyser 程燊彦 (8621) 20328305 shenyan.chengbocichina 证券投资咨询业务证书编号 ： S1300517080004 Table_Title 边缘计算 行业专题报告 边缘计算与 5G 同行，开拓 蓝海新市场 Table_Summary 随着日渐成熟的 SDN/NFV、大数据、人工智能等技术， 5G 网络将成为各行业数字化转型 的关键基础设施。边缘计算 技术 作为 5G 网络架构中核心的一环，顺随运营商边缘机房智能化改造的趋势，致力于解决 5G 网络对于低时延、大带宽、海量物联的硬性要求，正在成为各大运营商 与行业相关企业 占据 5G 发展快速道、把握未来全新业务形态 、开拓蓝海市场 的关键。 支撑评级的要点 ： 发力网络边缘侧，边缘计算开拓蓝海新市场。 边缘计算指的是在网络边缘侧即靠近终端的位臵提供业务场景所需的计算服务 。边缘计算天生具备分布式特征，根据具体业务场景的个性化需求，边缘计算平台可以灵活部署在网络中的各个位臵， 概括起来主要有 两种，一种部署在网络 的接入侧，即与不同级别的宏基站联合部署；另一种则直接部署于设备现场，就近提供计算服务。边缘计算与云计算相互协同合作， 云计算负责全局性、非实时、长周期的大数据处理与分析，而边缘计算则 面向网络边缘侧全新业务形态，根据业务 需求对局部性、实时、短周期数据的处理与分析。 与 5G 同行 ， 多方 共同打造 MEC 产业生态 。 网络 侧多接入 边缘计算 MEC是一种基于 通信网络的全新分布式计算方式 ，已经被 3GPP SA2 列为 5G网络 架构的关键技术。 通过部署在一定的计算存储能力部署在 RAN 端 、构建 接入网 云服务环境 ， 使得一部分的网络服务与网络功 能在脱离核心网的情况下进行 ， 从而大幅度的减少数据传输的时延 ， 节省带宽 ， 降低网络负载 ， 同时还能够保证数据的安全性 。 MEC 具备丰富的应用场景 ，典型的如 智能驾驶、 AR/VR、 超高清视频等等 。 基于运营商的部署规划 ，5G 时期 MEC 建设将会为市场带来 约 1485 亿元 的海量硬件需求 ， 而 随着更多层次 MEC 建设的推进 ，相关 厂商将会从中获益 。 借力产业升级趋势，端级边缘计算迎来 海量需求 。 端级边缘计算实际上就是将计算能力完全下沉到最底层，以智能芯片的形式与终端设备深度融合，使得终端设备具备一定计算能力，从而能够完全或者预处理自身所 产生的数据信息，指导自身生产运行。目前端级边缘计算在工业制造领域、智慧安防、智能家居领域已经有相关应用，一些 OT 厂商也已经有了完整的解决方案 。 随着国家对于产业智能化的进一步推进 ， 基于边缘计算技术的行业应用也将会迎来爆发 ， 国内的相关芯片厂商及相关元器件供应商也将迎来一波机遇 。因此新增的蓝海市场有望带来超过 1.7万亿的 巨大 空间。 重点推荐 ： 随着 5G 组网建设的推进， 我们认为 边缘计算的应用市场将迎来高速发展时代，产业链上的相关企业将 先后受益 。 推荐 ： 具备包含边缘计算方案在内的 5G 完整建设 方案供应商的 中兴通讯 ； 在细 分行业领域已经落地边缘计算应用的 顺网科技 ； 关注 ： 携手运营商建设网络侧边缘计算的 网宿科技 ；协助阿里云提供云数据中心解决方案的 数据港 等。 评级面临的主要风险 ： 运营商投入不及预期；商业模式不清晰；边缘计算标准不完善等。 Table_Companyname 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 2 目录 关于边缘计算的概述 . 5 边缘计算的概念 . 5 边缘计算与云计算的关系 . 6 边缘计算的类别划分 . 8 网络 侧多接入边缘计算，与 5G 同行 . 10 MEC 的推动因素 . 10 MEC 部署方案 . 12 MEC 生态圈 . 14 MEC 典型用例 . 20 现场侧端级边缘计算，催生应用新蓝海 . 22 端级边缘计算在智慧安防领域的应用 . 22 端级边缘计算在工业互联网领域的应用 . 24 端级边缘计算在智能家居领域的应用 . 26 重点企业 . 28 中兴通讯： 5G 边缘计算完整解决方 案的提供者 . 28 网宿科技：携手运营商，建设边缘计算网络 . 28 顺网科技：专注网吧细分市场，落地边缘计算应用 . 29 数据港：助力阿里云拓展边缘计算体系 . 30 风险提示 . 31 运营商投入不及预期 . 31 商业模式不清晰 . 31 边缘计算标准不完善 . 31 披露声明 . 33 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 3 图表 目录 图表 1. 边缘计算的概念 . 5 图表 2. 边缘计算参考框架 . 6 图表 3. 边缘计算所具备的特点与属性 . 6 图表 4. 云计算的不足之处 . 7 图表 5. 传统云计算模型与边缘计算模型 . 7 图表 6. 边缘计算与云计算的关系 . 8 图表 7. 边缘计算平台部署位臵 . 8 图表 8. MEC 基础 架构 . 10 图表 9. 世界物联网设备接入数量预测 . 11 图表 10. 各业务场景网络需求 . 11 图表 11. 2013-2018 年电信收入结构（语音和 非语音）情况 . 12 图表 12. 5G 网络组网及 MEC 部署策略 . 13 图表 13. 4G 网络典型传输时延（单向） . 13 图表 14. 边缘设备部署需要考 虑的因素 . 14 图表 15. MEC 产业链 . 15 图表 16. 多接入边缘计算 PaaS 功能视图 . 15 图表 17. 多接入边缘计算 IaaS 功能视图 . 16 图表 18. 中国移动边缘计算应用案例 . 16 图表 19. 中国联通边缘计算应用案例 . 16 图表 20. 浪潮 OTII 边缘计算服务器 NE5260M5 . 17 图表 21. CDN 系统架构 . 18 图表 22. 基于 MEC 的视频业务端到端流程 . 18 图表 23. MEC 建设规模测算 . 19 图表 24. 2016-2023 全球边缘计算硬件需求规模 . 19 图表 25. 基于 MEC 平台的智能驾驶系统框架 . 20 图表 26. 基于 MEC 平台的增强现实应用 . 21 图表 27. 基于 MEC 平台的 VR 直播 . 21 图表 28. 本地级边缘计算框架 . 22 图表 29. 边缘计算在视频监控行业的应用 . 23 图表 30. 我国安防行业市场规模变化及预测 . 23 图表 31. 工业互联网系统三层架构 . 24 图表 32. 验布机传统架构 . 24 图表 33. 验布机边缘云架构 . 25 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 4 图表 34. 我国智能制造行业市场规模变化及预测 . 25 图表 35. 物联网智能家居示意图 . 26 图表 36. 我国智能家电行业市场规模变化及预测 . 26 图表 37. 中兴通讯 MEC 解决方案 . 28 图表 38. 基于边缘云的智能监控解决方案 . 29 图表 39. 顺网云示意图 . 29 图表 40. 顺网云特性 . 30 图表 41. 阿里云物联网平台产品架构 . 30 附录图表 42. 报告中提及上市公司估值表 . 32 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 5 关于 边缘计算 的概述 边缘计算的概念 按照边缘计算产业联盟的定义，边缘计算是指 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， 充分利用整个路径上各种设备的处理能力，就地存储 处理隐私和冗余数据，降低网络带宽占用，提高系统实时性和可用性，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与 隐私等方面的关键需求。 通俗来说，边缘计算就是将云端的计算存储能力下沉到网络边缘，用分布式的计算与存储在本地直接处理或解决特定的业务需求，用以满足不断出现的新业态对于网络高带宽、低延迟的硬性要求。 图表 1. 边缘计算 的概念 资料来源： C114, 中银国际证券 边缘计算 其实 早在 2002 年就已提出，近些年来，随着 SDN/NFV 等先进网络技术的日渐成熟 ，各大网络标准化组织才逐渐意识到边缘计算对于网络功能的巨大提升； 并于 2016 年 4 月，将之列为 5G 网络 架构的关键技术。 2016 年 11 月，华为、英特尔、 ARM、中 国科 学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院和软通动力发起成立了 边缘计算产业联盟 (ECC)， 致力于边缘计算在各行业的数字化创新与行业应用落地 。 根据 ECC 发布的边缘计算参考架构 ，整个系统被分为三层，即现场层、边缘层、云端。其中边缘层又划分为边缘管理器和边缘节点两部分，边缘节点是具有计算和存储能力的功能模块，包括负责处理和转换网络协议的边缘网关，负责闭环控制业务的边缘控制器，负责大规模数据处理的边缘云以及负责信息采集与简单处理的边缘传感器；而边缘管理器则主要是实现对边缘节点的各项功能进行统一管理和调度。 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 6 图表 2. 边缘计 算参考框架 资料来源：边缘计算参考框架 3.0 , 中银国际证券 整个框架强调了云 边 端一体化的要求，边缘传感器将设备端基础数据汇集到边缘云平台，在平台上对数据进行分析处理，得到的即时结果反馈到设备端； 而边缘管理器则负责数据的统一调配 ，与云端建立联系 ， 将业务相关数据传输到云端进行更加深入的分析 ，而后再对边缘侧算法进行优化，从而灵活高效的指导生产实践。 边缘计算是云与端连接的桥梁，其所处的地理位臵与具备的功能定位决定了它自身所必然具备的特点与属性： 图表 3. 边缘计算所具备的特点与属性 特点 属性 数据第 一入口 边缘计算平台部署于网络边缘靠近终端设备的位臵，因而面临着大量的实时、完整 的第一手数据。 连接性 边缘计算面对的下游场景丰富，因而需要具备丰富的连接功能，如各种网络接口、网络协议等。 分布性 边缘计算实际部署天然具备分布式特征，因此必须支持分布式计算与存储，实现分布式资源的动态调度与统一管理，支持分布式智能，具备分布式安全等能力。 约束性 边缘计算设备处于网络的边缘，将面临相对恶劣的工作条件与运行环境，因而边缘计算产品需要通过软硬件的集成与优化来匹配各种条件约束。 融合性 边缘计算是 OT 技术 与 ICT 技术融合的基础，需要支持在联接、数据、管理、控制、应用、安全等方面的协同。 资料来源：边缘计算参考框架 3.0 中银国际证券 边缘计算与云计算 的关系 与边缘计算相比，云计算有诸多劣势。 首先是实时性，传感器接收到数据以 后，云计算需要通过网络传输到数据中心，经过分析处理后再由网络反馈到终端设备，这样数据来回传传输就造成了较高时延。其次 云计算对带宽的要求也越来越大， 例如 在公共安全领域，每一个高清摄像头都需要 2M 的带宽来传输视频，这样的一个摄像头一天就可以产生 10几个 G 的数据，如果这样的数据全部传到数据中心 进行 分析存储的话，对带宽的消耗 非常大。第三是能耗方面，现在 数据中心的能耗在业界已经占据了非常高的比例 ，国家也不断对数据中心的能耗指标作出要求。最后是 数据安全和隐私 方面，数据经由网络上传到云端经历了众多环节，每个环节数据都有可能被泄露 。 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 7 图表 4. 云计算的不足之处 资料来源： 中国 知网 ，中银国际证券 而边缘计算则可以完美的解决以上诸多问题，边缘计算就部署在接入网，在网络边缘就可以完成对数据的分析处理，数据甚至都不必上传至云端，这样就大幅降低了数据传输时间，减轻了通信网络的带宽压力，数据在边缘处理存储也更加高 效安全。 图表 5. 传统云计算模型与边缘计算模型 资料来源： 强川科技，中银国际证券 实际上，云计算与边缘计算的关系更像是人体的神经网络系统，大脑即为云计算中心，而神经中枢与神经元则代表了下沉到不同程度的边缘计算。传感器从边缘设备对数据进行初始的采集，到边缘层进行一部分实时的处理，再传输到核心层进行深度的计算分析，最后再将分析结果回馈到边缘，对边缘智能进行优化完善。两者构成了一套完整的系统，云计算负责 全局性、非实时、长周期的大数据处理与分析 ，而边缘计算则根据特定的需求对 局部性、实时、短周期数据的处理与分析 。 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 8 图表 6. 边缘计算与云计算的关系 资料来源： 浪潮，中银国际证券 边缘计算 的 类别划分 就像人体的神经网络一样， 神经中枢与神经元都具有一定程度的 “计算”能力，但究竟在什么情况下用哪个还是得依据人体各部分具体的机能来定。同样的，不同的行业具体的业务需求不同，对于边缘计算中“边缘”的位臵理解也不同。典型的如 OT 领域 ， 有的 工业设备可能仅仅需要处理简单的数据，不需要进行复杂的运算，但是机器设备对于加工精度有着比较高的要求，对时间延迟十分敏感；这种情况下， 主流公司 就采用 现场 设备智能化升级的方案，通过向现场设备部署 SDK 的方式 来应对具体的业务需求 。 另一种典型的如自动驾驶，行驶中的汽车需要根据周围复杂的环境信息运算得出下一步的驾驶指令，由于汽车驾驶过程中产生的数据量十分巨大，所进行的复杂运算也需要专业的服务器才能完成，这时就需要借助网络将运算迁移到最近的边缘计算平台上来进行。以上两种场景实际上代表了边缘计算部署的两种模式，一种是将算力直接部署在设备终端旁，最大限度的发挥边缘计算的优势；另一种则是将边缘计算平台部署在终端附近，一个平台负责一片区域内的业务需求。 图表 7. 边缘计算平台部署位臵 资料来源： 中国移动边缘计算技术白皮书 , 中银国际证券 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 9 目前市场上边缘计算的建设主体主要有电信运营商、第三方厂商、 OT 厂商等 ， 电信运营商采用 MEC多接入 边缘计算的形式将边缘计算部署在网络的边缘 ， 一般是在宏基站的机房内或者多个宏基站的汇聚点 。第三方 厂商则需要借助运营商 MEC 平台开放底层资源来推出自己个性化服务 ， 一般是自身云计算业务的在边缘处的延伸 。而 OT 厂商则聚焦于边缘设备 ， 对其进行智能化改造 ，让终端设备具备一定的计算能力，用以满足自身业务需求。 由于 以上两类边缘计算应用形式 面向 的客户场景不同，体现的客户价值也 不同，所以 各建设主体对于边缘 计算的理解 、 用到的 关键技术等都有较大的区别。 各参与者根据自己的优劣势，在不同的业务形态中担任不同的角色。需要说明的是， 在实际部署的商业用例中，上述 两种边缘计算应用 可以 独立存在，也可以 两者相互融合 互补并存。 2019 年 4 月 10 日 边缘计算行业专题报告 10 网络侧 多接入 边缘计算 ， 与 5G 同行 网络侧的 多接入 边缘计算 MEC（ Multi-Access Edge Computing） 是一种基于 通信网络的全新分布式计算方式 ， 包含了原先移动边缘计算（ Mobile Edge Computing）的核心理念并予以升级，它在新一代通信网络中 已经被 3GPP SA2 列为 5G 网络 架构的关键技术。 技术上，通过部署 一定的计算存储能力部署在 无线接入网 端 ， 在 接入网 端构建一个云服务环境 ， 使得一部分的网络服务与网络功能在脱离核心网的情况下进行 ， 从而大幅度的减少数据传输的时延 ， 节省带宽 ， 降低网络负载 ， 同时还能够保证数据的安全性 。 图表 8. MEC 基础架构 资料来源： 中国知网 , 中银国际证券 MEC 的推动因素 MEC 之所以能得到运营商及市场的认可，我们认为，主要是基于两个原因：一方面是客观上 5G 三大应用场景，即 eMBB （增强移动宽带）、 mMTC（海量机器类通信）和 uRLLC（超可靠低 时延通信）对 MEC 的 迫切需求；另一方面则是运营商主观上认为 MEC 是 摆脱自身网络沦为低附加值管道的一个机遇。 MEC 助力 5G 腾飞 随着 5G 时代来临 ，一方面， 5G 将会为用户提供 4K/8K 视频 、 AR/VR 等 更加真切的业务体验 ， 人机交互方式面临着再次升级 ； 另一方面 ， 以物联网 、 智慧城市等为代表的典型应用场景与移动通信网络深度融合 ， 海量的机器设备将会接入 5G 网络 。全新的业务形态在带给用户更好的体验的同时，通信网络的承载负担无疑也被大大加重。 根据 知名市场研究机构 IOT ANALYTICS 的 数据 ， 2018 年物联网连接数已 经达到了 70 亿 ， 到 2020 年，活跃的物联网设备数量预计将增加到 100 亿个，到 2025 年将增加到 220 亿个：