深耕边缘计算 揭秘阿里云边缘云网一体化的技术实践

简介: 过去两年,5G和边缘计算技术作为一种新型基础设施受到产学研用各界的广泛关注,何种超级应用场景会随之出现并率先得到规模化应用,成为产业最热议的话题。“应用的规模化一定与5G与边缘计算的技术特性强相关。”在2020云栖大会边缘计算技术应用创新专场上,阿里云资深技术专家杨敬宇表示。

过去两年,5G和边缘计算技术作为一种新型基础设施受到产学研用各界的广泛关注,何种超级应用场景会随之出现并率先得到规模化应用,成为产业最热议的话题。“应用的规模化一定与5G与边缘计算的技术特性强相关。”在2020云栖大会边缘计算技术应用创新专场上,阿里云资深技术专家杨敬宇表示。

消费和产业视频场景 双轮驱动边缘计算

与3G、4G相比,5G突出的技术特性是大带宽,大连接,低时延高可靠,核心网支持云上部署,同时支持网络切片和终端流量边缘分流,原生适合部署边缘计算(MEC)。在这样技术特征之下的5G时代,视频体验的升级将率先被激活。没有了网速的束缚,视频消费体验与产业应用的进程将迎来跃进式发展。

在消费侧,更高清、大容量、交互式的视频媒体形式将快速得以应用,4K/8K超高清视频、VR/AR沉浸式体验、3A大作的超真实云游戏等走进大众生活;在产业侧,视频数据在交通、教育、新零售、工业、城市治理等各个行业的应用加速规模化落地。

5G将是一个基于交互式视频、高清视频的时代,在这个时代,视频的大带宽、低延时的特点给云计算基础设施提出了新的挑战,如何让计算在边缘和中心结构化分布、以体验为基础进行应用计算架构设计、最大化降低核心网的传输成本,是5G时代每个场景都需要去思考和解决的问题。

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杨敬宇认为:作为5G的孪生技术,边缘计算具备节点数量多、分布广泛、距离终端更近、访问延时低、弹性伸缩等特点,是应对视频大规模应用的最佳解决方案,可以广泛适配当下各个行业海量视频数据的计算和分发需求。

CDN on ENS:一路进阶的阿里云边缘计算

边缘节点服务(ENS)是阿里云在2017开始研发的一款边缘计算产品,基于全球2800多个CDN节点,阿里云逐步将CDN节点设施进行技术升级,通过CDN跑在ENS上,阿里云边缘设施从加速型业务逐步向边缘云网一体化服务演进。目前,阿里云边缘计算已经实现了300+节点在全国省会城市以及热门地区三线城市的全域覆盖,将计算的时延控制在10毫秒以内。

一年前的2019杭州云栖大会上,阿里云曾定义边缘计算为城市计算,其核心理念就是以城市为单位逐步部署ENS节点,并与阿里公共云基础设施和生态应用打通,侧重提供本地消费应用和产业计算服务。一年后的今天,阿里云CDN系统、RTC系统、城市物联网、工业互联网平台、云游戏、云桌面以及达摩院的视觉计算平台等一批PaaS平台及应用已经平滑地部署和运行在ENS之上

杨敬宇在演讲中分享道:目前,ENS已经具备多种计算形态(虚机、容器、安全容器、数字孪生计算)、多种存储服务(高可用块存储、文件存储、边缘视图缓存、CDN缓存)、多种网络服务(互联网IP、VPC网络、互联网IP+VPC混合网络)以及融合安全(节点安全、网络安全、系统安全)等全方位能力,继承了阿里云自主知识产权的飞天系统的很多优秀技术特性。

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此外,ENS不仅在安全性、可靠性方面完整继承中心云的特征,而且可以根据需要随时进行生产和扩容。在应用层,基于垂直化场景对节点的计算能力进行调度,CDN负责分发,RTC系统提供业界领先的音视频能力。在边缘,大量部署视频直播点播PaaS平台,使流量的成本降到最低。这套体系和中心云、飞天IoT操作系统进行有效协同,实现了云-边-端的完整计算体系和框架,提供了阿里云无所不在的计算能力,可以广泛应用到各种场景中。

聚焦云网一体化 ENS基础设施全面升级

边缘计算作为中心云计算的延伸,天然具有分散部署、广域覆盖、环境复杂等特性,也正因为这些特性,边缘计算和边缘网络必须形成云网一体才能让计算变得更灵活,适用于更多的应用场景。会上,杨敬宇介绍了阿里云边缘计算云网一体化基础技术研究的两个方向。

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协同网络:优化节点、中心云与终端网络的数据互通

基于广泛的节点能力,阿里云构建了ENS协同网络,实现了终端-边缘、边缘-边缘、边缘-中心的一体化协同,为上层业务应用屏蔽复杂的网络环境,为边缘计算、中心计算之间提供优质、安全的网络连接能力,提升数据互通效率。

例如,在线教育,网络直播等诸多应用场景中都存在节点间实例内部数据交互、与中心云及终端园区网络的实例数据互通需求,ENS的协同网络基于边缘组网、安全加速与网络切片三大技术特征,帮助上述场景完美应对挑战。其中,边缘组网可以根据自身需求将边缘节点间的实例私网打通,形成可软件定义的VPC网络;安全加速具备多径加速功能,同时通过隧道技术实现了承载网的信息安全,有效抗击节点间的互联网、网络抖动和跨网等问题;网络切片则是ENS提供一种软件定义的专网服务,有效保障通信质量,未来当5G网络切片服务开放后,ENS切片网络可以跟5G切片服务打通,最终为客户提供端到端的网络切片服务。

协同计算:为终端数字孪生计算场景提供简单易用的边缘云

随着5G和边缘计算等新技术逐步解决了传输带宽,传输时延等技术问题,终端的计算云化就成为一种可能。杨敬宇表示:未来的新型终端将主要用于物理世界到数字世界的信息转换,键鼠、显示器等传统的人机交互功能都属于这一范畴,终端会朝3D感知、沉浸式体验方向进一步发展。而每个物理终端在数字世界都会创建数字孪生计算体,用于完成终端的计算部分。

ENS协同计算为终端数字孪生计算场景而生,云游戏云桌面PaaS平台只需在ENS上对应注册创建一个数字孪生计算体,并与物理终端的身份ID进行配对后,即可实现与手机使用基站相似的体验,完成就近的孪生计算服务,无需关心数字孪生体具体部署在哪里,这一切都由ENS来完成。

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ENS协同网络与协同计算能力,可以解决云边端及边缘节点间的系统协同问题,使用户免于部署和维护复杂的分布式计算设施,实现真正的简单易用。

深耕城市场景 边缘计算+城市应用正当时

依托阿里巴巴丰富的生态应用优势,阿里云边缘计算不断探索和试点,已经在新交通、传媒、教育、家庭娱乐、生产制造等多个本地化城市场景中有了很好的落地实践。

在智慧交通领域,阿里云边缘计算叠加AI能力,为甘肃公交建集团搭建了智慧高速系统,实现高速视频的点播、直播,智能检测、数据可视化,让交通视频就近上云处理,视频延时降低到10毫秒级,交通事件视频AI计算响应时间提升70%,让公路安全事件处理效率提升80%,真正做到了交通全域态势感知,让高速更加智慧,服务水平得到了极大的提升。

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在车联网领域,阿里云边缘计算为首汽约车提供实时视频流、编解码、音频回传转码、直播转发、图片抓取等业务的就近分发与调度,大幅减少资源消耗,提升AI业务效费比,利用天然的地域可靠性优势,不仅能支撑车路协同、车联网等业务迅速落地,同时是发挥5G下V2X应用的最佳选择,打通决策、感知、分析链路。

在新零售领域,阿里云边缘计算与盒马联合打造了新零售视频大数据系统,使得盒马上云建设成本降低了50%以上,提升门店管理效率,同时让消费者享受更便捷的购物环境,助力新零售行业数字化升级。

在教育领域,阿里云边缘计算和好未来共建智慧教室、智慧课堂,数万路教育视频联网快速上云,系统搭建周期缩短至2天以内,快速实现教育场景的互联网数字化应用升级,在疫情期间支持‘停课不停学’,全面提升教育领域的授课覆盖率和课堂效率。

在广电传媒领域,华数传媒以阿里云边缘节点服务(ENS)为平台底座,打造了一张全国广电的内网CDN,进行灵活扩容和便捷运维,同时基于ENS边缘直播转码能力优化流媒体直播体验。此外,依托ENS的边缘算力、边缘存储能力,华数传媒与阿里云协同组建智慧广电城市云,将为智慧社区、智慧园区、市政管理、智慧校园等应用提供城市级云基础设施。

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在IoT智能终端领域,天猫精灵基于阿里云边缘计算节点的终端云化能力,通过毫秒级实时连接,将终端本地应用迁移至阿里云边缘云端,实现了更低的终端硬件成本、更丰富的云应用种类、更平滑的用户体验,加速打造泛娱乐应用生态。

除此之外,阿里云也在智慧工地、明厨亮灶、家庭娱乐、云游戏等垂直领域拓展了诸多5G边缘计算的应用创新。杨敬宇表示:未来,阿里云将继续以城市为单位,加速部署边缘云基础设施,打造离用户更近的计算,为城市计算的应用场景赋能,携手产业伙伴共同迎接数智经济时代的到来。

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