2024边缘算力蓝皮书

参编单位： 中国铁塔股份有限公司中国信息通信研究院 中国联合网络通信集团有限公司中兴通讯股份有限公司 中国移动通信有限公司中国电信股份有限公司 北京研华兴业电子科技有限公司北京交通大学 东南大学 中国科学院计算技术研究所联通智网科技股份有限公司上海天数智芯半导体有限公司 北京城建智控科技股份有限公司上海道客网络科技有限公司 广州市政务服务和数据管理局暨南大学 前言 当前全球数字化浪潮蓬勃兴起，边缘算力通过就近提供计算、网络、智能等关键能力，加速赋能经济转型升级，已逐步成为计算体系的新方向、信息领域的新业态、产业转型的新平台，是垂直行业实现数字化、智能化的重要基础设施。 我国高度重视边缘算力技术创新、产业发展和应用探索。2023年，工信部等六部委联合发布《算力基础设施高质量发展行动计划》，明确提出促进边缘算力协同部署，加快边缘算力建设，支撑工业制造、金融交易、智能电网、云游戏等低时延业务应用，推动“云边端”算力泛在分布、协同发展。 经过全社会的共同努力，我国边缘算力技术体系初步构建，典型应用实践不断涌现，正在从单点、局部应用向多点全面应用演进。目前，边缘算力已经成为国内外经济社会各领域数字化转型和智能化升级的切入点和优先方向，受到了产学研用高度关注。 本蓝皮书分析了边缘算力整体发展态势，具体阐述了边缘算力概念及特征，梳理了边缘算力技术体系，总结了边缘算力典型应用场景，并提出边缘算力未来展望，希望为推进边缘算力技术产业、基础设施建设及应用发展提供参考。 本蓝皮书在编写过程中得到了工业互联网产业联盟、边缘计算产业联盟、中国通信标准化协会边缘计算产业发展及技术标准推进委员会等大力支持。 边缘算力正处于快速发展阶段，本蓝皮书仍有诸多不足，恳请各界批评指正。 I 编写组成员（排名不分先后）： 郭宇辉、闫亚旗、潘三明、魏华、张民贵、冉沛、董玉池、张阔、刘文睿、张文龙、王哲、王涵、朱瑾瑜、刘洋、韩玲、张文博、周光涛、辛亮、徐成杰、许恒斌、尤鸿、邱述洪、梁文昭、束裕、赵孝武、王旭辉、魏彬、黄震宁、马程然、彭涛、陈菲雨、袁方正、仲其伟、曹亚平、姜丽丽、孙颖、李子龙、马萍、张维庭、廖培希、李博睿、王帅、张宗帅、刘诗瑶、彭伟、程伟、姚涛、张辉、张利宽、任超、张红兵、侯玲玉、杨红军、刘国栋、龙赛琴、王泽平 目录 1边缘算力整体发展态势1 1.1算力发展持续加速1 1.2边缘算力政策逐步完善2 1.3边缘算力标准体系初步构建4 1.4边缘算力已成为产业各方布局重点方向4 2边缘算力概念及关键特征5 2.1边缘算力概念5 2.2边缘算力特征6 3边缘算力关键技术7 3.1边缘算力基础设施8 3.2边缘算力网络11 3.3边缘智能15 3.4边缘算力安全22 4边缘算力典型应用场景24 4.1工业互联网24 4.2智慧社区26 4.3智慧能源28 4.4云游戏31 4.5轨道交通33 4.6车联网36 4.7未来产业39 5边缘算力未来展望40 参考文献42 1边缘算力整体发展态势 1.1算力发展持续加速 1.1.1算力是数字经济发展的重要支撑 近年来，数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深前所未有，正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构、改变全球竞争格局的关键力量。党的十八大以来，党中央高度重视发展数字经济，将其上升为国家战略，数字经济的新引擎作用不断凸显。2022年1月，习近平总书记发表题为《不断做强做优做大我国数字经济》的署名文章，进一步深刻阐明发展数字经济意义重大，是把握新一轮科技革命和产业变革新机遇的战略选择[1]。 算力作为数字经济时代的核心生产力，为经济增长提供了智能升级、融合创新的新动力，一方面，算力正加速向政务、工业、交通、医疗等各行业各领域渗透，成为传统产业智能化改造和数字化转型的重要支点。另一方面，以AIGC （ArtificialIntelligenceGeneratedContent）为代表的人工智能应用、大模型训练等新需求、新业务的崛起,推动算力规模快速增长、计算技术多元创新、产业格局加速重构。算力作为数字经济核心产业的重要底座支撑，对上下游软硬件产业的拉动作用日渐凸显，2022年全国电子信息制造业实现营业收入15.4万亿元，同比增长5.5%。软件业收入跃上十万亿元台阶，达10.81万亿元，同比增长11.2%，保持较快增长[2]。 1.1.2边缘算力价值凸显 根据MachinaResearch研究报告显示，2025年全球物联网连接数将增长至 270亿个，联网设备的指数式增长造成网络传输能力及中心云处理能力捉襟见肘。 同时，接入网络的终端每年产生数据达847ZB，增量数据呈现分散性、碎片化的特点，超过50%的数据需要在网络边缘侧分析、处理与存储[3]。而以大型数据中心等为主的集中式算力虽然有强大的数据处理能力，但是在面对海量数据以及有限网络带宽带来的挑战时，无法实现全面计算覆盖。此外，随着AR/VR、云游戏、智能控制等新业务蓬勃发展，产生了大量低时延响应需求，也需要边缘算力完成数据的就近处理和分析，以满足用户的实时性要求。因此，边缘算力已成为支撑IT、CT、OT创新演进的关键基础设施。 （a）IT领域：当前，计算架构的革新和硬件制程的进步推动算力部署模式 从集中式向互联协同的范式转变。多异构芯片集成、Chiplet技术以及新型封装技术等为边缘算力设备提供更强大的计算能力和灵活的定制化选项。此外，数据隐私和安全性受到各方高度关注，边缘算力可以实现数据本地处理分析，以减少数据传输风险，提高安全性。 （b）CT领域：新型网络架构将采用服务化设计，实时感知用户需求，支持资源可按需调用，为不同垂直行业提供快速响应和灵活部署。而实时感知能力需要边缘算力支撑响应，在5G等网络架构中明确定义了边缘算力作为重要组成部分，以实现网络智能化演进。 （c）OT领域：依托算力总量的持续增长和算力类型的不断丰富，工业企业不断加快数字化转型步伐，其中，边缘算力已成为工业数字化转型的关键基础设施之一。基于边缘算力部署的工业应用种类繁多且贯穿于各生产环节，目前已在设计模拟、订单排产、生产制造、运营维护、安环管理、质量追溯、物流库存等重要场景形成一批典型应用。例如，工业生产质检系统基于部署在产线附近的边缘算力节点，实时采集产品图像数据，并利用深度学习模型进行缺陷识别，能够解决传统机器视觉方案中数据传输延迟高、云端处理算力不足的问题，实现毫秒级缺陷检测和实时反馈控制，大幅提升产品良率，降低人工质检成本。 1.2边缘算力政策逐步完善 我国高度重视边缘算力发展，出台了一系列政策措施（参见表1.1）[4-6]，推动边缘算力技术创新、应用推广和产业发展。同时，各级地方政府积极响应，支持边缘算力在工业互联网、车联网等垂直领域的应用试点。 表1.1我国边缘算力相关政策 序号 发布时间 部门/省 政策名称 具体内容 1 2021.7 工信部 《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》 积极构建城市内的边缘算力供给体系，支撑边缘数据的计算、存储和转发，满足极低时延的新型业务应用需求 2 2021.11 工信部 《“十四五”信息通信行业发展规划》 到2025年实现数据与算力设施服务能力显著增强的目标。形成数网协同、数云协同、云边协同、绿色智能的多层次算力设施体系。 3 2022.1 国务院 《关于印发“十四五”数字经济发展规划的通知》 加快实施“东数西算”工程，推进云网协同发展，提升数据中心跨网络、跨地域数据交互能力，加强面向特定场景的边缘计算能力，强化算力统筹和智能调度 4 2023.2 国务院 《数字中国建设整体布局规划》 推进数字技术与经济、政治、文化、社会、生态文明建设“五位一体”深度融合，强调系统优化算力基础设施布局，促进东西部算力高效互补和协同联动，引导通用数据中心、超算中心、智能计算中心、边缘数据中心等合理梯次布局 5 2023.10 工信部、网信办、教育部、卫健委、中国人民银行、国资委 《算力基础设施高质量发展行动计划》 结合算力基础设施产业现状和发展趋势，明确提出促进边缘算力协同部署，加快边缘算力建设，支撑工业制造、金融交易、智能电网、云游戏等低时延业务应用，推动“云边端”算力泛在分布、协同发展 6 2024.5 网信办、市场监管总局、工信部 《信息化标准建设行动计划（2024-2027年）》 建设“算、存、运”一体化算力基础设施标准体系，面向融合共生的技术发展趋势，推进云计算、边缘计算、高性能计算等异构算力中心的共性标准研究。开展算力接入、调度、服务等相关标准研制。开展云网协同标准研制，促进云间互联互通。 7 2022.11 北京 《2023年北京数字经济促进条例》 强化算力统筹、智能调度和多样化供给，提升面向特定场景的边缘计算能力，促进数据、算力、算法和开发平台一体化的生态融合发展 8 2023.1 江西 《江西省未来产业发展中长期规划(2023-2035年)》 加快提升技术创新能力，加强边缘计算、人工智能等新兴技术领域研究。统筹建设协同集约的算力基础设施。科学布局一批算力中心、边缘计算节点、区块链节点等，建设智能高效的融合基础设施，支撑智能发展的行业赋能能力 9 2023.4 河南 《2023年河南省大数据产业发展工作方案》 打造一批新型数据中心和边缘数据中心，探索形成一批大数据产业技术规范和标准，灵活部署边缘计算中心，建设边缘计算城市节点，构建城市内边缘算力供给体系 10 2023.9 上海 关于印发《上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案（2023-2026年）》的通知 加快建成支撑人工智能大模型和区块链创新应用的高性能算力和高质量数据基础设施。建成多元供给、云边协同、随需调度、高效绿色的城市高性能算力网络体系。 1.3边缘算力标准体系初步构建 目前，边缘算力标准化工作主要围绕四个方面开展：一是边缘算力关键设备及组件标准；二是边缘算力平台标准；三是基于边缘算力构建的算力网络、分布式云等相关标准；四是边缘算力应用标准。 中国通信标准化协会CCSATC13针对边缘算力关键设备及组件开展标准研制工作，完成边缘边缘网关、边缘控制器等技术标准近20项[7]，构建了以边缘算力设备功能架构、参考架构、技术要求和测试方法为核心的边缘算力关键设备及组件标准体系，有效推动了边缘算力底层基础设施的标准化进程。 中国通信标准化协会CCSATC5及TC13围绕边缘算力平台开展标准研制工作，完成移动通信网络、工业互联网等领域边缘云等关键技术标准的制定，覆盖资源管理、设备管理、应用管理、运维管理等功能规范，为边缘算力平台的研发方向提供技术指导。 中国通信标准化协会CCSATC1TC3、TC7及TC8围绕基于边缘算力构建的算力网络和分布式云开展标准研制工作，完成算力溯源、算力并网、算力度量、算力可信、算力安全、分布式云安全、分布式云运维管理等技术标准制定，为构建安全、可信、高效的边缘算力网络和分布式云生态体系奠定基础。 中国通信标准化协会CCSATC1及TC13针对边缘算力应用开展标准研制工作，已涵盖公共通信、智能计算中心及工业数据中心等多个领域，为各应用的算力能力要求提供重要参考。 1.4边缘算力已成为产业各方布局重点方向 随着5G规模化应用，5G+边缘算力产业进入快速发展期，基础设施运营商充 分利用自身网络资源，将算力和网络接入端扩展成边缘算力节点，形成边缘算网一体化融合的独特优势。中国移动构建广泛边缘算力节点，并聚焦边缘应用生态构建，基于边缘算网融合能力提供泛在算力一体服务；中国电信自主研发边缘云，赋能低延时、大带宽及数据安全应用需求；中国联通融合5G、通信、大数据能力，构建5G边缘算力体系，面向工业、视频、车联网等领域推出定制化边缘服务；中国铁塔依托遍布全国的站址机房资源优势，积极推进“通信塔”变“数字塔”、“通信机房”变“数据机房”，利用铁塔站址按需网格化部署边缘算力，从基础设施共享、边缘智算服务、算力共享服务等三个层面助力边缘算力建设与发展