邊緣計算產業進入了穩健發展階段,具體表現為其服務提供商逐漸多元化,市場規模不斷擴大,應用領域進一步拓展。在市場規模上,IDC跟蹤報告數據顯示,2021年中國邊緣計算服務器整體市場規模達到33.1億美元,預計2020~2025年中國邊緣計算服務器整體市場規模年復增長率將達到22.2%。沙利文預測中國邊緣計算的市場規模預計在2027年將達到2509億元人民幣,2023年至2027年的復合年增長率為36.1%。
邊緣計算的興起,源于產業數字化過程中對于計算、通信實時性、安全性的切實需求。本文來自“2023邊緣計算市場調研報告”。
邊緣計算產業鏈圖譜與分析
邊緣計算本質是一種賦能應用場景智能化升級、降本增效的工具,但由于國內許多業務場景還未完成數字化升級,因而在業務落地時需要針對場景痛點進行定制化改造,提供綜合解決方案。目前處于爆發初期,產業成熟度相對不高,上下游具備資源稟賦的公司先后入局,產業鏈上的業務邊界相對模糊。
邊緣計算產業鏈劃分為芯片廠商、算法廠商、硬件設備制造商和解決方案提供商等。芯片廠商大多研發從端側到邊側再到云側的算力芯片,除邊緣側芯片外,還研發加速卡以及配套的軟件開發平臺。
算法廠商以計算機視覺算法為核心,打造通用或者定制算法,亦有打造算法商城或者訓推平臺為主的企業。
設備廠商積極投入,邊緣計算產品形態不斷豐富,逐步形成了從芯片到整機的邊緣計算產品全棧。解決方案商針對特定行業,提供軟件或者軟硬一體的解決方案。
1、AI芯片
算力前置是行業發展的重要趨勢,在邊緣側,設備不僅需要完成AI相關的推理計算任務,還要具備通用計算、信號處理、實時控制、人機交互、存儲通信等功能。邊緣端計算需要做到低功耗、低時延,既要符合場景的應用需求,同時還需要保障數據的安全。當前,國內的芯片企業通過自定義指令集、處理器架構及工具鏈的協同設計,實現算法芯片化。RISC-V具有架構永久開源、指令集精簡且高效、CPU微架構模塊化、架構擴展性強等特征,完美契合物聯網領域設備多元化、碎片化的場景。
當前國內芯片企業大多研發從端側到邊側再到云側的算力芯片,體現在產品上,主要以算力大小而論,芯片廠商除了研發邊緣側芯片外,還研發加速卡以及配套的軟件開發平臺。
寒武紀自2020年邊緣產品線量產,思元220系列是其主打邊緣計算加速卡。算能脫胎于比特大陸,專注于人工智能領域,擁有算豐BM智算芯片系列等邊緣側芯片。
瑞芯微的旗艦芯片RK3588是目前國內市場同類產品的最高水平之一,RK3588正式版SDK于2022年發布。
登臨科技的Goldwasser-L系列和Goldwasser-UL系列推理卡是基于登臨科技GPU+計算架構的通用人工智能處理器。
云天勵飛新一代邊緣計算芯片DeepEdge10系列2022年流片成功,可應用于AIoT邊緣視頻、移動機器人等場景,提供12Tops算力。
鯤云科技推出數據流AI芯片CAISA,以及面向邊緣端的推斷加速卡星空X3和星空X9。
英偉達作為全球人工智能芯片巨頭,Jetson系列是其主打的邊緣計算設備,每個NVIDIAJetson都是一個完整的系統模組(SOM),其中包括GPU、CPU、內存、電源管理和高速接口等。
2、AI算法
隨著云計算、大數據、計算機視覺技術的快速發展,視頻數據的圖像分析成為解決難題的最佳方案。通過分析機動車、非機動車的結構化(對于車輛,如車型車款、車身顏色、車牌識別等;對于非機動車,如二輪、三輪、騎車人性別等)與半結構化信息(可用于以圖搜圖的向量信息),可廣泛應用于交通、零售、安全生產、大型園區等行業領域。
3、邊緣計算硬件
AI落地應用逐漸增多,對于靠近端側的算力產生了前所未有的需求,邊緣計算盒應用這些需求而生,其本質就是具備AI能力的輕量級邊緣計算設備。邊緣計算盒玩家不乏NVIDIA、研華這樣的傳統硬件巨頭,還有百度、華為這樣的實力選手,也涌現出一批實力強勁的邊緣硬件設備企業,例如英碼信息、鯤云科技、矽遞科技等,其中也有上市公司,如智微智能、云天勵飛、映翰通等。此外一些傳統ICT硬件廠商,諸如聯想、戴爾等也在利用自身能力優勢,積極打造邊緣計算硬件產品和方案。
4、解決方案和SaaS平臺
邊緣計算解決方案商眾多,既有數字化方案商,如當虹科技、萬物云、思謀科技等等,也有ICT廠商,如華為、中國鐵塔等,還有人工智能創新企業。為了充分利用通信鏈路上的計算、存儲和網絡資源處理這些數據,業內已有多家廠商與機構加入了邊緣計算平臺系統的開發中,以實現對資源的統一管理并方便開發者快速部署應用。
新興的邊緣計算部署方案中,用戶可以通過邊緣計算平臺在邊緣設備上安全、便捷地運行本地處理、消息轉發、數據緩存及同步等操作,邊緣計算平臺正獲得越來越多的業內關注和參與。從用戶視角來看,邊緣計算平臺必須滿足互操作性、可伸縮性、可拓展性以及安全性等要求。
5、邊緣計算產業生態
邊緣計算目前處于爆發初期,產業鏈上的業務邊界相對模糊。對于單個廠商而言,既需要考慮與業務場景的融合,又需要從技術層面具備適應業務場景變化的能力,同時還需要保證與硬件設備具有較高的兼容性,以及項目落地的工程能力。
電信運營商關注邊網融合,例如,中國移動構建面向邊緣計算PaaS服務Sigma平臺,為開發者提供170余項API,中國聯通推出CUC-MEC邊緣計算平臺并設計EdgePOD一體化邊緣解決方案,中國電信推出自研MEC平臺,在各行業開展5G+MEC應用合作創新。而中國鐵塔作為全球規模最大的通信鐵塔基礎設施服務提供者,累計承建5G站址170余萬座,自主研發邊緣計算網關,結合客戶業務場景靈活加載智能AI算法,實現本地智能處理和快速響應。
云廠商將公有云服務延伸至邊緣,通過AI+IoT能力無縫擴展至邊緣設備。九州云深度參與了OpenStack Edge Group、StarlingX、Kubernetes、OpenNess和EdgeGallery等邊緣開源社區,推出了符合3GPP和ETSI規范的邊緣全棧解決方案;百度發布DuEdge開源平臺,并建立智能邊緣計算框架BAETYL,同時提供邊緣計算+AI能力;阿里云2020年啟動首個邊緣計算云原生開源項目OpenYurt,深度挖掘“邊緣計算+云原生落地實施”訴求,打造云網邊端一體化的協同計算體系。
垂直領域解決方案商專注于行業解決方案,深耕細分領域客戶市場,例如,順豐科技、菜鳥物流專精于物流快遞領域,優特科技專注于電力市場,百度阿波羅專注于自動駕駛、車路協同,大疆作為全球無人機巨頭,專注于無人機產品和市場。
以新華三、聯想集團等為代表的ICT廠商,將基礎軟硬件及技術服務同邊緣計算場景融合,實現軟硬一體的邊緣計算私有化部署,并力推云網融合,以滿足各類行業智能化應用所急需的新型邊緣側高性能網絡與計算資源。
AI創新企業利用自身對算法和場景的深刻理解,是邊緣計算產業不可忽視的一股力量,自深度學習突破以來,AI視覺進入規模化商業落地的發展階段,迅速賦能安防、泛金融、零售、醫療、自動駕駛、泛工業及泛農業等場景。
邊緣計算開源項目方面,云廠商開源了各自基于Kubernetes的邊緣計算云原生項目,如華為云的KubeEdge,阿里云的OpenYurt,騰訊云的SuperEdge等,Kubernetes由于屏蔽了底層架構的差異性,可以幫助應用平滑地運行在不同的基礎設施上。
此外,2016年11月,由華為、中科院沈陽自動化所、中國信通院、英特爾、ARM和軟通動力聯合倡議發起成立邊緣計算產業聯盟(Edge Computing Consortium,ECC),聯盟橫跨OT、IT、CT多個領域,旨在搭建邊緣計算產業合作平臺,加速邊緣計算在各行業的數字化創新和行業應用落地。
6、邊緣計算相關行業標準
當前,中國邊緣計算標準體系相繼建立,覆蓋邊緣設備、邊緣軟件及解決方案、邊緣安全等層面,加速邊緣計算技術創新與應用落地。此外,工業、電力、交通、智能家居等行業,逐漸出臺針對邊緣計算的相關技術標準。
邊緣設備層面,傳統服務器、網絡、存儲等硬件在邊緣場景面臨部署配置復雜、環境適應性較弱、管理運維復雜等挑戰,《邊緣一體機能力要求第1部分:輕量級邊緣一體機》對物理硬件、云端管理、邊緣自治、邊緣智能、安全等方面進行要求,規范廠商提供邊緣一體機的軟硬件能力,滿足用戶對數據處理實時、安全性、可靠性等方面的需要;《邊緣一體機能力要求第2部分:超融合邊緣一體機》對物理硬件、虛擬化、云端管理、邊緣自治、邊緣智能、安全等方面進行要求,滿足用戶對統一管理運維、云邊協同、邊緣智能等方面的需求。
邊緣軟件及解決方案層面,面對節點分布廣泛、網絡復雜、資源異構、形態多樣等挑戰,邊緣軟件及解決方案提供統一開發和管 理能力,幫助用戶構建邊緣彈性敏捷應用。目前已出臺《邊緣節點管理解決方案能力要求》《邊緣容器技術要求》《邊緣智能通用技術要求》《邊緣中間件 第1部分:邊緣流式數據處理》等行業或團體標準。
邊緣安全層面,國家標準《信息安全技術邊緣計算安全技術要求》2023年5月發布,將于2023年12月01日實施,標準提出邊緣計算安全模型,將邊緣安全問題分解和細化,并分別從應用安全、網絡安全、數據安全、基礎設施安全、物理環境安全、運維安全、安全管理等方面提出具體的技術要求。
公路行業,廣東、浙江、江蘇、四川、重慶、山東、云南、甘肅等省市制定發布了相關的地方標準或建設指南等指導性文件,對智能高速的總體架構、應用場景和具體內容進行了規定,強調了5G、北斗、云計算、高分遙感、人工智能等新一代信息技術在高速公路的應用場景。
工業領域,《工業互聯網邊緣計算總體架構與要求》《工業互聯網邊緣計算 邊緣云技術、要求及測試方法》《工業互聯網邊緣計算 邊緣節點模型與要求 邊緣云》等行業標準已實施。電力行業,當前國內已經立項《面向電力行業的邊緣計算總體架構與要求》,正式啟動電力行業邊緣計算標準體系建設工作。
智能家居行業,行業標準《移動互聯網+智能家居系統 家庭邊緣計算總體技術要求》由中國移動、浪潮、鄭州信大捷安、中國通信標準化協會等公司和組織共同起草,于2023年5月發布,2023年8月1日起實施。
AIoT星圖研究院認為,圍繞工業、電力、智能家居、公路等場景需求,產業界形成了初步的技術共識,在規范化、模型化和標準化方面已經形成了一定的研究基礎,但是現有的標準工作碎片化、重疊化現象嚴重,已發布的標準要求與當前廠商的產品實現存在脫節等諸多問題,整體上看,邊緣計算領域的標準工作仍然處于初級階段。
編輯:黃飛
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原文標題:邊緣計算標準、技術規范、規模與產業鏈(2023)
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