5G、云计算、物联网与边缘计算之间是怎样相互联系的

2019年10月31日，工信部与三大运营商正式宣布启动5G业务，中国正式进入了5G商用时代。5G跟云计算是什么关系？5G时代商业创新可能有哪些新的模式？物联网和边缘计算在5G和云计算时代处地什么位置？本文试图对这些问题做一个梳理。

通过云计算实现5G核心网络的创新

5G技术提高数据传输带宽和速度，提高了设备接入的规模，这就意味着更大的系统容量，意味着数据流量的惊人增长，需要更大规模的核心网络与之相适应。

在4G时代，核心网通常都使用专用硬件。进入5G时代，就像企业网经历了从专用服务器向X86服务器虚拟化转变、向云计算转变一样，数据通信的核心网也步入虚拟化时代，用X86服务器等通用设备替代专用的硬件。这种技术有一个专门的名称叫vEPC（Virtualized Evolved Packet Core，虚拟演进的分组核）。

进一步，直接利用云计算来构建核心网，更加方便、快捷、低成本。因为世界上已经有相当规模的云基础设施，可以按需使用，规模可伸可缩。

在美国有一家叫Afirmed Networks的公司，提供了在AWS上搭建核心网的解决方案，赢得了产品创新大奖。Transatel是一家法国的移动虚拟网络提供商/集成商，在物联网连接技术方面非常领先，已经在美国、西欧和日本提供商业化的物联网连接技术，覆盖消费电子物联网、网联汽车和工业物联网多个领域。这家公司今年刚刚被NTT通信集团收购到旗下。Transatel公司首席执行副官（Deputy CEO）Bertrand Salomon对Afirmed Networks公司的vEPC方案评价说：“利用Affirmed Networks公司业界领先的、基于AWS的、互联网规模的移动核心网解决方案，将改写行业规则。”

之所以说改写行业规则，是因为有了这样的方案。不需要传统运营商那样大规模的基础设施投入，就可以组织运营商级别的核心网，而且可以根据用户规模按需缩放。

通过5G和云计算组建边缘网络

另一家叫Athonet的公司。它基于5G和云计算组建边缘网络，可以说是另一个颠覆性的创新。Athonet为用户提供本地部署的Athonet边缘节点。用户可以利用Athonet边缘结点，基于5G网络组建自己的边缘网络。

Athonet边缘节点是跟AWS云连接的，通过AWS云进行管理。Athonet边缘节点为本地LTE基站群供电，并允许边缘网络内所有的流量在本地、在防火墙之内路由，这样可以缩短延时，减少网络抖动（网络不会忽快忽慢），安全性增加，更经济，支持苛刻的边缘计算场景。边缘网络通过连接到AWS云，可以实现更复杂的功能，例如身份验证、移动性和漫游等等。

以上两种技术的颠覆性在于，如果不考虑准入问题，或者在运营商没有覆盖的地方，企业可以组织自己的网络。如果有准入的问题，也可以由持牌的运营商为企业提供这样的业务。

Athonet已经在AWS Marketplace推出了名为BubbleCloud（气泡云）的SaaS服务，用户可以按使用量付费。

通过5G和云服务实现物联网业务

通过5G可以连接大量的设备，因此5G网络成为物联网的重要连接技术。而以AWS为代表的云服务商，推出了一系列适用于物联网设备的云服务。举例来说，像AWS IoT Core、AWS IoT Device Management、AWS IoT Events、AWS IoT Device Defender、AWS IoT Greengrass、AWS IoT Analytics、AWS IoT Greengrass ML Inference at Edge等等这些云服务，提供了物联网设备组网、设备管理、设备控制、安全保护、数据采集、数据分析、机器学习推理等功能。将这些物联网服务部署在设备端，既可以节省带宽资源，改善用户体验，又可以将计算能力安排到网络边缘位置，为第三方应用集成创造了新的空间。

5G网络之外云端和边缘通过多种方式协同

任何一种网络都不是万能的，5G也不例外。在一些数据非常大、或者网络覆盖不到的场合，可能5G也无能为力，可能需要考虑专门的边缘计算。边缘计算跟物联网的类似之处在于，在网络连接方面都有可能不是实时的，需要先在端侧进行一些计算处理，然后将处理的结果同步到云端。它们的不同在于，在谈到边缘计算的时候，其计算能力通常比物联网设备更强大。但是广义地说，物联网设备所进行的计算处理，或许也可以称作边缘计算。

从AWS来看，目前主要有三种支撑边缘计算的云服务。一是AWS的数据迁移设备Amazon Snowball Edge。它是一个便携式的设备，配置数十TB的存储能力和较强的计算能力，支持存储和计算等方面的云服务。使用它可以将大量的数据高效地迁移到云上。例如针对船舶、风车和远程工厂等没有网络连接的环境，可以将数十TB的数据高效地传输到Amazon Snowball Edge，再将Amazon Snowball Edge设备运输到AWS云数据中心区域，向云端传输数据。二是AWS Outpost。它跟Amazon Snowball Edge类似，不同之处在于，AWS Outpost支持的云服务更多，它支持AWS绝大多数的云服务。AWS Outpost可以部署在企业自己的数据中心或托管机房，当然也可以部署在没有网络连接的地方，例如矿山、远程工厂。在企业本地使用AWS Outpost，就像使用AWS云一样，运行应用，处理数据，然后以适当的频率将AWS Outpost的处理结果与云端同步。三是AWS独特的卫星地面站服务Amazon Ground StaTIon。它可以在AWS云数据中心的位置、也就是AWS全球骨干网的边缘，通过卫星网络接收特定客户的数据，就近传输到AWS的云数据中心进行处理。

通过云计算分析5G时代的大量数据

5G时代会产生大量的数据。根据麦肯锡的报告，到2020年，通信服务提供商将为5G和物联网的应用产生多达44ZB的数据。这些数据，只有通过基于云计算的大数据存储和分析、使用人工智能深度学习的数据分析手段，才能够得到及时有效的处理。

麦肯锡还指出，使用基于人工智能的电子客服，将为电信运营商节约30%的成本。人工智能、机器学习将帮助电信企业分析数据，确定更好的运营策略，优化和自动化业务流程，为产品和服务创建更好的客户体验。以AWS为代表的云服务，在大数据分析、机器学习方面开发了大量的云服务，极大地降低了大数据分析和机器学习的技术门槛，提高了工作效率。

以上分析了5G、云计算、物联网与边缘计算的关系，搞清楚这些关系，有利于我们进一步思索、探求5G时代的创新应用。总体来说，5G技术将基于云计算和边缘计算，通过万物互联，把智能感应、数据分析和深度学习的能力整合在一起，全面实现云时代的移动智能物联。通过将这些新技术应用到智能交通、智能家居、智能生产、工业管理物联网、智慧农业、智慧医疗、智慧物流、智慧社会服务等多个领域，构建高效率的公共服务和社会运作体系，对人们生活的方方面面加以改善。