为什么说边缘计算和网络切片助力5G专网与行业应用

边缘计算具备敏捷处理、带宽占用低、数据安全性高、成本低等优势,与物联网应用场景完美契合,未来边缘计算将与物联网协同发展,迎来更大的发展机遇。

1. 专网应用将在 5G 时代大幅拓宽,发展空间广阔

1.1. 5G 专网优势明显,将得到广泛应用

专网区别于公网,是指在特定区域实现网络信号覆盖,为特定用户在组织、指挥、管理、生产、调度等环节提供通信服务的专业网络。5G 专网具有大带宽、 广连接、低时延、安全性高等诸多优势,优化了传统基于窄带物联网、Wi-Fi 网络、专有频段 LTE局域网等网络移灵活性、安全性、稳定性较差等缺陷,将在 5G 时代得到广泛应用。

图 2:5G 专网相比于现有通用技术平台的优势

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1.2. 灵活部署方式满足不同场景应用需求

5G 专网的部署方式大体可划分为两类,可依据需求部署:

5G 独立专网,采用专有无线设备和核心网一体化设备,为行业用户构建一张增强带宽、低时延、物理封闭的基础连接网络,实现用户数据与公网数据完全隔离,不受公网影响。独立专网的主要优势在于:1)与公网完全隔离,保障企业数据的绝对安全;2)超低网络时延,实现低时延应用;3)无需建设到大楼的光纤,部署灵活,速度快;4)网络可控性强。但由于需要全部物理设备的独立建设,5G 独立专网部署成本高,一般小企业无法承担,且后期运维成本高,需培养一批专业运维人员。

5G 混合专网,核心网用户面网元 UPF 为行业用户私有化部署,无线基站、核心网控制面网元根据客户需求灵活部署,为用户提供部分物理独享的 5G 专用网络。混合专网的主要优势在于能够根据需求灵活定制低时延、高安全的专网,且部署和维护成本较低。但由于和公网共享基站等物理资源的特性,混合专网的数据安全性和隐私保护相对较弱,低时延保障取决于边缘云的部署位置。

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1.3. 下游需求强劲,5G 专网应用广阔

5G 专网在性能和成本两方面均有较大提升,下游应用场景也将随之大幅拓宽。制造业、交通物流、能源矿山将替代传统专网需求结构中的公共安全、运输、军队等需求最大的场景,成为 5G 专网需求的主要来源。据 OMDIA 统计,截止 2020 年 3 月全球5G 专网下游应用场景中,其中制造业需求占比 35%,交通物流占比 17%,能源矿山占比 11%,为别位居 5G 专网下游应用需求最大的三大应用场景。

下游应用大幅拓宽下,5G 专网市场空间将快速提升。据 GrandView Research 统计,2020 年全球 5G 专网市场规模将达到 9.20 亿美元,2020 至 2027 年全球专网市场空间CAGR 达到 37.8%。

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图 5:北美 5G 专网应用和服务市场空间预测(单位:百万美元)

2. 切片技术赋能,5G 专网前景大幅拓宽

2.1. 网络切片技术不断成熟,R17 版本进一步增强

5G 虚拟专网是指利用网络切片技术,将一个物理网络进行逻辑分区,从而实现数据隔离的虚拟专有网络。5G 切片技术标准正在不断完善,R15 版本在 2019 年 6 月冻结,对实现网络切片的基本功能和基本流程进行了定义,为第一波 5G 部署和网络切片业务商用奠定了坚实的基础;R16 版本对网络切片功能进行了增强,在 2020 年 7 月冻结;R17 版本标准将于 2021 年 9 月冻结,更全面地为垂直行业应用服务,IIoT、uRLLC、网络切片、边缘计算等关键技术将在该版本中得到进一步增强。

2.2. 网络切片技术拓展 5G 专网前景,下游应用助力 5G 专网快速成长

网络切片技术的主要优势在于:1)使得网络运营商能够灵活选择每个切片所需的特性,例如低延迟、高吞吐量、连接密度、频谱效率、流量容量和网络效率,提高产品灵活性,提升客户体验。2)实现网络资源利用的优化,通过无线时频资源的切割,网络切片技术能够实现时频资源的实时调度和充分利用,保证时频资源利用效率的优化。

根据不同的需求,网络切片技术可以将一张网络切割成高清视频切片、手机切片、海量物联网切片以及人物关键性物联网切片等不同的网络,并利用 NFV 和 SDN 技术实现网络功能的按需部署,从而满足多样化的需求场景。以低时延场景为例,在网络切片时可将 PDCP 功能从原先的 CU 侧下沉到 DU 侧,由于 PDCP 主要负责处理数据包的加密、完整性保护等功能,将 PDCP 功能下沉到 DU 侧可以实现数据访问绕过 CU 直接进入核心网,从而实现时延的下降。

网络切片技术的应用下,5G 专网应用场景将被大幅拓宽,其中关联性较大的应用场景按照成熟时间排序,包括高清视频、VR 直播和游戏、智能制造、车联网、智能驾驶、远程医疗等。随着 5G 应用的逐步拓展,网络切片技术将给 5G 专网带来更好的商业机遇。

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3. 万物互联加速前进,边缘计算迎来更大机遇

3.1. 边缘计算优势明显,将与云计算协同发展

相比于云计算,边缘计算主要具备以下四个方面的优势:1)具备更敏捷的处理能力。边缘计算更靠近终端设备,缩短了数据的传输过程,降低了数据延时。2)对带宽资源占用更少。通过多个微型的边缘计算节点处理数据,大大降低了对带宽的占用。3)数据更加安全。由于数据的采集、存储以及计算均在本地进行而无需传输到云端,降低了数据的泄露风险,更加安全。4)节约成本。边缘计算对网络带宽需求更低,同时对云端存储需求更小。

边缘计算有效弥补云计算的不足,未来边缘计算与云计算将呈现协同发展的态势。

通过边缘计算将数据预处理后再传输至云端,通过云计算进行深度分析,从而形成深度的协同合作,实现:1)资源协同:边缘节点提供计算、存储、网络、虚拟化等基础设施资源,接受并执行云端资源调度管理策略;2)数据协同:边缘节点主要负责现场和终端数据的采集、初步处理与分析以及上传,云端提供海量数据的存储、分析及价值挖掘,形成完整的数据流转路径;3)服务协同:边缘节点按照云端策略实现部分 EC-SaaS 服务,通过 EC-SaaS 与云端 SaaS 的协同实现面向客户的按需 SaaS 服务。

为什么说边缘计算和网络切片助力5G专网与行业应用

3.2. 作为物联网的重要载体,边缘计算空间广阔

基于边缘计算的主要优势,边缘计算将作为物联网的重要载体,在万物互联时代得到较快发展。其一,边缘计算能为物联网提供简单便携的响应:未来物联网间接终端是海量的,边缘计算由于无需将数据传输到云端,就近便可处理,所以不会造成网络堵塞,既减少了网络带宽资源,又提供了快捷的计算处理方案。其二,边缘计算使得时延要求苛刻的物联网应用成为可能:5G 时代,一方面 5G 本身的高速率能够降低网络传输时延,另一方面边缘计算又为车联网、无人驾驶提供了更靠近车辆的处理方式,进一步降低了时延。此外,智能制造等需要实时传输、显示设备运作情况的场景在边缘计算的支持下同样成为可能。其三,边缘计算使得物联网更加安全:在物联网数据向云端传输的过程中,随时存在泄露或者被劫持的风险,而边缘计算使得物联网产生的数据就近便可得到处理,大大降低了安全风险。其四:边缘计算通过降成本的方式进一步促进物联网发展成熟:边缘计算节点往往仅需一两台耐温耐湿的边缘服务器便可提供服务,且更容易部署,这能够大大降低偏远地区的终端设备接入物联网的成本,从而促进全球物联网进一步发展成熟。

为什么说边缘计算和网络切片助力5G专网与行业应用

在物联网快速发展的支撑下,全球边缘计算市场规模快速增长。IDC 预测,到 2024年全球边缘计算市场规模将达到 2506 亿美元,2019 年至 2024 年复合增速达到 12.5%。从市场份额占比来看,2024 年边缘计算市场份额中,服务占比 46.2%,硬件占比 32.2%,软件收入占比 21.6%。

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