5G邊緣計算驅動智能物聯新時代

吳友文 林溪聲 易景明

當前全球正處在5G網絡建設的起點上，這也是人聯和物聯時代分界線的歷史起點。理解5G邊緣計算從技術到產業的影響，將有助于人們把握未來的產業投資機會。

5G已經成為全球領先國家和地區的戰略競爭目標，是決定未來智能物聯時代產業競爭力的基礎設施。5G技術相比3G/4G等，更加全方位地提升了頻譜的利用效率，使得網絡在關鍵指標上實現了從量變到質變的飛躍，更能滿足物聯網發展的需求。

5G時代，邊緣計算MEC（Mobile Edge Computing）是其無線網絡架構變化的關鍵特征，邊緣網絡第一次出現在無線網絡標準體系中，將推動5G網絡建設、支撐、運營鏈條的革命性重構。未來物聯業務將高度依賴邊緣網絡的部署能力，來實現高帶寬、低延時、高密度連接等技術需求，產業鏈價值分配將在新的技術體系下重新定義。

在5G邊緣計算體系下，智能物聯時代商業模式發展也將區別于桌面互聯網以及3G/4G為代表的移動互聯網時代，著重體現以物聯為特征的商業模式需求，與5G之前的人聯網時代有著本質差異。

一、5G是人聯與物聯發展的分界線，是新時代的信息高速公路

當前5G網絡創新在智能物聯時代的作用，類似于20世紀90年代信息高速公路在人聯網時代所扮演的驅動角色，因此從產業發展的戰略意義、政策導向、產投價值來看，美國信息高速公路的發展歷程都具備很好的歷史借鑒意義。從技術能力來看，5G是人聯網和物聯網發展的分界線，是智能物聯新時代的信息高速公路。

5G技術對三大核心應用場景eMMB（增強移動帶寬應用）、mMTC（海量物聯終端通信）、uRLLC（超可靠低時延通信）的定義，決定其關鍵技術指標特征，包括低延時（空口時延1ms）、高密度連接（連接密度100萬設備/平方公里）、高帶寬（峰值速率10Gbps、用戶體驗100M-1Gbit/s）、移動性（支持速度500KM/h）等。通信技術標準第一次以充分滿足物聯網的技術需求為導向。過去的桌面互聯網、3G/4G技術從技術需求和成本的角度來看，無法滿足智能物聯業務的需求，典型如智能駕駛對低時延的要求、VR/AR對高帶寬和低時延的要求、萬物互聯對連接量和成本的需求。過去的有線技術與無線技術如3G/4G標準，其主要目標是指向人聯需求，如4G技術主要受移動互聯的需求推動，技術目標指向移動互聯網業務的流量滿足而非物聯網。

20世紀90年代啟動的美國信息高速公路，驅動了人聯網也即互聯網時代的爆發，而5G則是智能物聯新時代的創新起點。在1993年克林頓提出美國信息高速公路戰略之后，美國的信息產業全面啟動并引領全球高速發展 []。美國信息高速公路在光纖網絡基礎設施超前投資、超前發展的基礎上，帶動主機服務器以及個人電腦的快速部署和普及，為2000年前后互聯網創新的啟動鋪墊了堅實的基礎，促進了美國經濟的高速增長并鞏固了其信息產業的全球競爭力。5G的當前階段與美國信息高速公路的起點非常相似，主要體現在：第一，均為下一階段創新進行基礎設施擴張建設和升級;第二，對應產業已經過一段時間發展，具備基礎雛形，在技術上出現關鍵性的創新，互聯網時代為光纖網絡，物聯網時代為5G網絡;第三，全球各國對5G戰略非常重視，類似于1993年美國提出信息高速公路戰略后，日歐韓以及中國的反應。

5G作為智能物聯新時代的基礎設施創新，將對全球信息產業在物聯網時代的競爭格局產生深遠影響，對中國而言也具備戰略意義。

二、5G邊緣計算助力智能物聯時代核心技術需求

5G邊緣計算是指區別于云計算中心的模式，在更接近于終端的網絡位置實現計算、存儲、交互等資源功能，是5G網絡實現支撐物聯網技術需求的重要特征。多接入邊緣計算（Multi-access Edge Computing，MEC）的概念最初于2013年出現時，被稱為移動邊緣計算（Mobile Edge Computing），將云計算平臺從核心網網元遷移到無線接入網靠近終端的邊緣。2016年后，MEC內涵正式擴展為多接入邊緣計算，即應用場景從移動蜂窩網絡延伸至其他接入網絡，泛指IT或云平臺能力向靠近終端的方向下沉。

（一）5G邊緣計算與云計算的本質差異是處理層級的變化

與云計算中心一樣，5G邊緣計算也融合了網絡、計算、存儲和應用等關鍵能力的開放平臺，所不同的是5G邊緣計算部署在靠近人、物的數據源頭，為的是就近提供面向網絡邊緣側的服務。

邊緣計算與云計算的本質差異是在處理層級上的分化，這種分化可以形成協同互補，有助于整個系統的效能提升：云計算部署在核心數據中心機房，處于樞紐地位，對全局性業務進行統籌，負責長周期的大數據分析，能夠穩定地維護和處理海量和高層級的數據，以輔助業務決策;邊緣計算既著眼于實時性強的數據分析，及時處理執行本地業務，也向云端上傳經過預處理后的數據，支撐云端的大數據分析，云計算也相應地基于大數據分析向邊緣輸出調整規則，以便邊緣計算進行優化。

5G邊緣計算系統與云計算相同，基于通用服務器，保證系統的開放性、易部署和可拓展性。在電信網中，5G邊緣計算可以部署在基站內部，作為接入點的輔助處理單元，也可部署在無線接入網（RAN）邊緣的云設施中，這樣的云設施可以面向電信網提供公有云服務，也可面向政企提供私有云服務。

（二）電信網向開放體系和扁平化演進，邊緣計算“并不邊緣”

4G LTE網絡以高帶寬和大連接數來應對移動互聯的應用需求，設計場景僅面向MBB，主要針對人聯網高帶寬的需求，而5G則是整套全新的基礎網絡架構，以未來移動化的接入方式為錨點，定義了涵蓋人人連接、物物連接和人物連接三個層次的需求。因此要在整網架構和效能的高度理解5G。業務上的多樣性，要求5G網絡必然更靈活、更智能、更易于適配場景和拓展。

帶寬和時延，是5G邊緣計算緩解的兩大網絡業務痛點。根據IDC報告顯示，到2020年將有超500億的終端和設備聯網，而在2018年就有50%的網絡面臨帶寬的限制，40%的數據需要在網絡邊緣側分析、處理和存儲[]。邊緣計算于是被確立為5G關鍵技術，將配套移動接入網搭建貼近用戶和終端的處理平臺，提供IT或者云的能力，以減少業務的多級傳遞，降低核心網和傳輸的負擔。從大應用場景來看：在eMBB高帶寬場景中，4K/8K視頻、3D視頻、AR/VR等對用戶峰值速率、流量密度和實時性的要求空前提高，回傳網絡和傳輸網絡都面臨沉重壓力，因此需要將內容和業務盡可能向用戶方向下沉，盡可能部署在接入側，使得大流量集中在邊緣計算所轄范圍內進行轉發，以實現業務的分流，減輕核心網和傳輸網的負擔;在uRLLC超可靠低時延場景中，期望的時延往往必須控制在毫秒級，而目前4G中任意端到端的數據都需要回傳到核心網再完成轉發，因此時延往往高達幾十乃至上百毫秒，為智能駕駛、工業遠程控制等低時延業務所不能接受。而5G邊緣計算因為減少多層級轉發，在本地完成處理并貼近數據源響應，大大減少了網絡時延，適應了物聯業務的需求。

根據運營商給出的大致估算，若業務經由部署在接入點基站端的邊緣計算網絡完成處理和轉發，則時延有望控制在1ms之內;若業務在接入網的邊緣計算中心處理網元上完成處理和轉發，則時延約在2ms?5ms之間;即使是經過邊緣數據中心內的處理，時延也能控制在10ms之內。5G邊緣計算帶來的這種網絡效能的提升，是不單純依賴于網絡現有的基礎設施條件的，更多和平臺的開放性和可拓展性相關。

（三）5G邊緣計算可滿足多重需求，將成為核心變革點

4G之前的封閉體系設備架構越來越難以適應移動互聯業務的爆發，曾經在電信網改造中被鋪墊很久的NFV、SDN概念將很可能在5G落地，打破設備封閉體系，將構建起專用芯片+通用設備+開源操作系統+應用層的開放式體系，網絡架構走向扁平，同時控制面與業務面分離，運營商得以依據開放接口對網絡進行編排、分配和使能。

3GPP已經將邊緣計算納入到5G架構中，成為標準化工作的重要部分，電信網絡設備的扁平化與開放化大趨勢已經體現，在滿足用戶對于流量、時延的差異化和極致體驗過程中，在與垂直行業、場景深入融合的過程中，率先發生變革的將是部署在接入點的邊緣計算網絡。

三、5G邊緣計算將推動網絡產業鏈價值重構和需求創新

5G邊緣計算MEC的出現，將推動無線網絡運營的價值主導方的多元化。智能物聯的多元化、特異化場景需求，將主要依托邊緣計算來實現，結合5G切片網絡的特點，形成類似于邊緣計算應用子網的概念，推動5G時代從網絡到應用價值界線的重構。產業價值重構將影響以下三個層面。

（一）網絡建設投資層面從運營商統一建設走向眾籌建設

在3G、4G時代，無線網絡由運營商統一規劃、統一投資建設，而5G時代邊緣計算使得邊緣網絡資源既能面向電信網提供公有云服務，也可面向政企提供私有云服務，同時其建設必須按照未來智能物聯場景的需求按需進行，具備差異化規劃設計的特點，網絡的使用方也將成為網絡建設投資的重要主題。對電信運營商來說，有助于緩解其資本開支壓力，增強5G布局積極性，對政企客戶來說，能夠按需參與建網，充分滿足自身差異化的業務需求，共生網絡運營價值。

（二）網絡運維服務層面從運營商統一管理走向包產到戶

以往的無線網絡體系，由電信運營商通信管理運維一張從省干線網絡到基站接入點的龐大網絡。而5G邊緣計算將推動運維模式的化整為零、包產到戶，企業用戶負責管理運維好自身的邊緣計算網絡，更精細化更及時地響應智能物聯業務場景需求，而電信運營商則著重關注核心網及以上網元，包括鑒權計費、安全隱私、增值服務管理等功能。對電信運營商來說，5G邊緣計算將大幅減輕網絡運營開支壓力，而企業則對自身業務網絡體系有更大管理權限，能夠更好地支撐業務。

（三）智能物聯業務經營價值主導方的多元化

5G邊緣計算使得電信運營商、網絡運營管理服務商、業務經營主導方、智能物聯終端廠商都成為物聯場景業務經營價值的重要參與者。電信運營商有望走出傳統流量經營管道化，參與智能物聯業務價值分成，并提供基于增值業務的數字與內容經營;網絡運維管理服務商，特別是在某些特定應用場景，比如視頻監控廠商掌控大量業主客戶資源，有望形成橫向價值整合，成為5G邊緣計算時代新的價值整合者;業務經營主導方也是5G邊緣計算網絡資源的業主，能夠有效獲得智能物聯業務經營的收入分成，強化網絡建設參與積極性;智能物聯終端廠商，為行業、企業定制基于物聯網業務不同場景需求的差異化終端，將其與邊緣計算網絡建設的需求緊密結合。5G邊緣計算推動智能物聯時代的應用價值產生全新的劃分模式，而這種趨勢將對物聯網時代產業發展路徑產生深遠影響。

5G邊緣計算推動的新的網絡架構體系，結合智能物聯場景的差異化特征，對邊緣計算體系的技術提出了新的產業創新需求，主要包括：

1.小基站作為靈活接入點的創新

5G邊緣計算要適配智能物聯場景靈活部署和按需建設的特點，就必須在接入設備端具有必要的便利性，助力應用的快速部署和推進。

2.邊緣服務器和以FPGA為代表的定制化算力技術創新

智能物聯場景在邊緣端的主要資源體現為存儲和計算，典型如智能駕駛場景，為實現輔助算力，邊緣計算網絡必須配置適當的算力。而智能物聯應用場景的跨行業、跨企業全面差異化，使得算力需求呈現場景定制化特征，以FPGA為代表的可定制化算力芯片技術有望成為邊緣服務器配置主流。

3.配套應用需求的智能化技術創新

5G和邊緣計算滿足了智能物聯時代業務應用從網絡基礎設施到資源需求上的要求，但實現智能物聯仍然需要大量的智能化技術創新，無論是VR/AR、智能駕駛、工業控制物聯、傳感網絡，都需要從大數據能力、AI能力上大幅提升，從而最終兌現智能物聯新時代的產業應用價值。

四、智能物聯時代的BAT商業模式與人聯網時代有本質差異

工信部部長苗圩在2019年博鰲亞洲論壇曾明確指出，20%左右的5G設施將用于人和人之間的通信，80%將用于物和物之間的通信，也就是物聯網，比如無人駕駛汽車[]。在當前4G背景下，我們預估物物、人物連接的數據量應該少于20%。如果從數據體量線性推理產業價值的體量，也即意味著當前不足人聯網產業價值1/4的物聯網價值，在未來將達到人聯網價值的4倍以上，而網絡產業具備規模效應，也就是說實際倍數會遠超于此，智能物聯產業蘊含了巨大的發展空間。

無論是參照20世紀90年代信息高速公路出現之后的信息產業發展歷程，還是基于移動互聯網創新的產業發展歷程，都經歷了網絡創新、終端創新、應用創新的管云端創新的節奏，對于智能物聯網來說同樣如此。而未來智能物聯時代的BAT將會以何種形式出現，5G邊緣計算研究的啟示有助于人們對未來的判斷。從5G邊緣計算引發的產業價值重構特性來看，未來智能物聯時代的商業模式與互聯網時代有著本質差異（見表），智能物聯時代的BAT也將遵循不同的發展路徑，這對于我們未來定位產投政策具有非常重要的參考意義。

5G開啟了智能物聯時代的新起點，而5G邊緣計算則具體定義了智能物聯新時代的技術特征、業務特征。當前世界正處在5G網絡建設的起點，也是人聯和物聯時代分界線的歷史起點，理解5G邊緣計算從技術到產業的影響，將有助于我們把握未來的產業投資機會。當然，5G邊緣計算的應用正處于初期階段，未來對技術的具體需求、對應用場景的支撐能力，仍然有待具體實施的驗證和改進，但5G邊緣計算驅動的智能物聯新時代已經到來。

（作者吳友文系中泰證券研究所執行總經理、通信和科技首席分析師;林溪聲系復旦大學新聞學院副教授;易景明系中泰證券研究所通信和科技資深分析師。中泰證券研究所通信和科技資深分析師陳寧玉、中泰證券研究所通信和科技研究員周鈴雅對本文亦有貢獻）