什么是边缘数据中心？边缘数据中心概念_类型_关键技术

边缘数据中心（Edge Data Centers）是将计算和存储提供到网络的极端，以提高应用程序和服务的性能、运营成本和安全性。因此，边缘数据中心正在启用新的低延迟应用程序，这些应用程序无法将所有数据发送回区域和云数据中心的中央市场。相反，数据是实时处理的，这意味着计算资源需要靠近最终用户——即边缘。

与区域和云数据中心相比，边缘数据中心是较小的分散式设施，可在更靠近数据生成和使用位置的位置提供计算和存储，这些设施通过减少延迟和优化带宽来支持新的应用程序。

在本文中，小编主要介绍下边缘数据中心，包括它们的优势、类型（城域、移动、聚合、访问）、应用特点、市场规模以及需求等内容。此外还简单对比了边缘数据中心与区域数据中心和边缘数据中心与云服务的区别，一起来看看吧。

什么是边缘数据中心？

边缘数据中心是分散式设施，配备了电力和冷却基础设施，可在靠近数据生成和/或使用位置的位置提供计算和存储。因此，边缘数据中心存储、处理和分析最终用户位置周围的数据，而不是将流量路由到最近的主要市场，以便在区域或云数据中心进行处理。

就位置而言，边缘数据中心部署为独立设施或部署在许多不同的环境中，例如电信中心办公室、电缆头端（即本地分配点）、蜂窝塔底部或本地的一个企业。

所以，边缘数据中心是更小的设施，它比区域数据中心更靠近最终用户。区域数据中心和云数据中心是靠近城市人口中心的大型设施。而边缘数据中心是大规模、集中和偏远的设施，位于城市人口中心附近地方，土地和电力相对便宜。通常情况下，边缘数据中心通过光纤连接到更大的区域和云数据中心。

为什么要将数据中心移动到边缘？

将数据中心移动到边缘有四个主要好处，包括延迟、带宽、运营成本和安全性的改进，具体如下：

1. 延迟：边缘数据中心有助于降低延迟，这意味着更快的响应时间。将计算和存储功能定位在更靠近最终用户的位置可以减少数据包需要穿越的物理距离，以及涉及的网络“节点”数量，从而降低到达数据流受损的传输路径的可能性；
2. 带宽：边缘数据中心在本地处理数据，减少流入和流出中央服务器的流量。反过来，用户更广泛网络中的更大带宽变得可用，从而提高整体网络性能；
3. 运营成本：由于边缘数据中心减少了流入和流出中央服务器的流量，它们从本质上降低了数据传输和路由的成本，这对于高带宽应用程序很重要。更具体地说，边缘数据中心通过将计算和存储移至更靠近最终用户的位置，减少了返回区域或云数据中心的必要高成本电路和互连集线器的数量；
4. 安全性：边缘数据中心通过以下方式增强安全性：①减少传输的敏感数据量②限制存储在任何单个位置的数据量，考虑到它们的分散架构，以及③减少更广泛的网络漏洞，漏洞可以被隔离到它们所危害的网络部分。

边缘数据中心有哪些类型？

目前主要有两种主要类型的边缘数据中心，即位于郊区市场的城域边缘设施和部署在C-RAN（云-无线电接入网络）枢纽和蜂窝塔底部的移动边缘设施。此外，在更广泛的移动边缘定义中，位于C-RAN中心的设施可称为聚合边缘，而位于蜂窝塔底部的部署可称为接入边缘。

城域和移动边缘数据中心——中心辐射型

在视觉上，城域边缘数据中心和移动边缘数据中心之间的关系可以通过中心辐射系统来描述。以下面的示例来说，佛罗里达州杰克逊维尔充当枢纽或城域边缘数据中心，而五个较小和邻近的市场，包括佛罗里达州的塔拉哈西、盖恩斯维尔和棕榈海岸，以及佐治亚州的萨凡纳和奥古斯塔，是辐射或移动边缘数据中心。

另外，边缘数据中心的中心辐射架构可以进一步定义如下：

• 集中型：位于郊区市场（例如佛罗里达州杰克逊维尔）的城域边缘数据中心允许客户访问来自电信运营商、互联网服务提供商（ISP）和云服务提供商的连接服务。
• 辐射型：位于较小、服务不足的本地市场（例如佛罗里达州盖恩斯维尔）的移动边缘数据中心为客户的IT基础设施提供托管服务。这些较小的移动边缘数据中心部署在C-RAN中心和蜂窝塔底部，通过光纤连接到较大的城域边缘数据中心。

边缘数据中心——按类型汇总

以下是有关城域边缘数据中心和移动边缘数据中心的更多详细信息，其中包括汇聚边缘（C-RAN集中型）和接入边缘（蜂窝基站）。通常情况下，所谓的微边缘数据中心部署在蜂窝塔的底部以形成此接入边缘。

城域边缘数据中心（郊区市场）

城域边缘数据中心通常包含5兆瓦以上的功率容量和50,000多平方英尺，位于郊区（二级/三级）市场。这些数据中心服务于250千瓦至3兆瓦电力容量范围内的客户部署，可供应25至100个机柜。

城域边缘数据中心促进基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）的聚合、内容交付网络 (CDN）和对等互连公司。例如，包括亚马逊网络服务（AWS）、谷歌云、苹果、Meta Platforms、Netflix和Salesforce在内的云服务提供商和互联网公司已经占用了城域边缘数据中心的容量。

从地理上讲，城域边缘数据中心存在于郊区，就在大城市之外。例如，俄亥俄州克利夫兰；佛罗里达州杰克逊维尔；明尼苏达州明尼阿波利斯；堪萨斯州欧弗兰帕克；得克萨斯州普莱诺；犹他州盐湖城；密苏里州的圣路易斯都是已经部署了城域边缘数据中心的市场。在这些II/III级市场中，边缘数据中心可以将延迟降低到<20ms，这对于许多新兴应用程序来说非常重要。

移动边缘数据中心（基站和C-RAN）

移动边缘数据中心由位于C-RAN中心的设施组成，称为聚合边缘，而位于蜂窝塔底部的部署可称为接入边缘。总的来说，移动边缘数据中心在每个站点数百平方英尺的范围内包含50到150+千瓦的功率容量。

• 汇聚边缘

汇聚边缘位于C-RAN（云-无线电接入网络）中心，它充当支持蜂窝网络的多个无线电通信设备的汇聚点。C-RAN中心位于距多个蜂窝塔一定距离的位置，允许在一个设施中托管多个基带单元（BBU）。总体而言，C-RAN通过将计算转移到更靠近无线运营商的最终用户的位置来减少延迟并提高应用程序的性能。

• 接入边缘

接入边缘位于蜂窝塔的底部，通常采用类似容器的模块化结构形式，称为微边缘数据中心。

将边缘数据中心部署在靠近蜂窝塔的位置，可以最大限度地减少网络的最后部分与位于同一属性的边缘数据中心中的应用程序的主要处理功能之间的物理距离。此外，位于基站底部的边缘数据中心距离最终用户不到10 英里。最终，接入边缘的边缘计算可实现从应用程序到移动用户设备的最低延迟和最高性能——这对于需要接近度的应用程序尤为重要。

什么是微型边缘数据中心？

微型边缘数据中心是类似容器的模块化结构，这些结构是预制的，然后移动到具有必要的房地产、电力和连接性的位置。虽然蜂窝塔的底部是部署微型边缘数据中心的主要位置，但这些设施也可以放置在办公楼、零售店、体育馆/竞技场、大学、停车场和主要光纤路线的交叉点。

在外形尺寸方面，微型边缘数据中心被构建成不同的尺寸、功率容量和冷却规格。尽管如此，这些微型边缘数据中心的组件仍然与大型设施相似，包括配电单元（PDU）和不间断电源（UPS）系统。

示例：EdgePresence的EdgePod

下面是EdgePresence的微型边缘数据中心（称为EdgePod）的图示，它支持100千瓦 (kW) 的可用功率，面积为360平方英尺，长30英尺，高12英尺。一般情况下，该设施的装修包括8个可用柜子，由20个四分之一柜子储物柜（即5个完整柜子的空间）和3个完整柜子组成。

虽然EdgePresence的微型边缘数据中心可以支持每个机柜15+ kW的功率密度，但该公司指出，其平均客户使用量为每个机柜3kW。作为参考点，典型的企业数据中心每个机柜的平均功率密度为6至12kW。最终，鉴于空间稀缺且价格昂贵，功率密度对于微型边缘数据中心可能变得更加重要，价格为每月每千瓦2000元以上。

边缘数据中心公司有哪些

下面提到的边缘数据中心公司包括那些建设和使用边缘数据中心的公司。

谁在建设边缘数据中心？

包括Equinix、Digital Realty、CoreSite和Cyxtera在内的大型数据中心运营商在城市（一级）互连市场运营。根据定义，这些设施位于城域边缘之外、郊区（II/III 级）市场、 C-RAN中心的移动边缘和蜂窝塔底部。

然而，这些大型数据中心运营商以快速覆盖大量人口为前提推销其“边缘”能力。例如，Equinix表示，北美、西欧和大多数亚太大都市地区80%的人口与其数据中心的往返时间在10毫秒以内。而CoreSite在美国的数据中心组合覆盖了75%的美国企业，延迟为5毫秒或更短。

更重要的是，实际建设边缘数据中心（包括城域边缘和移动边缘设施）的公司包括以下运营商：

• 城域边缘： AtlasEdge、Cologix、Compass数据中心、DartPoints、DataBank、EdgeConneX、Evoque、Flexential、Leading Edge数据中心、T5数据中心、TierPoint。
• 移动边缘（微边缘数据中心）： EdgePresence、Vapor IO。

谁在使用边缘数据中心？

边缘数据中心客户因类型和用途而异，以下是一部分比较常见的使用群体和客户：

• 无线运营商： Verizon、AT&T、T-Mobile和DISH Network正在使用边缘数据中心，因为Open RAN (O-RAN) 和虚拟化RAN (vRAN) 在5G中变得越来越重要。
• 云服务提供商 (CSP)： Amazon Web Services (AWS)、Microsoft Azure和Google Cloud正在部署边缘云服务。
• 互联网公司： Apple、Meta Platforms (Facebook)、Netflix、Salesforce。
• 内容分发网络 (CDN)： Akamai、Cloudflare、Fastly、Edgio（前身为Limelight Networks）正在多个站点部署视频缓存等应用程序。
• 连接提供商： Zayo、Lumen Technologies、Cogent Communications、Megaport。
• 裸机提供商： VMware、Rackspace。
• 企业：缺乏本地IT基础设施和/或更愿意访问附近第三方边缘数据中心的企业。

边缘数据中心市场规模

虽然边缘数据中心市场规模无疑在增长，但许多市场参与者试图通过他们的总可寻址市场（TAM）估计来量化这种增长。

American Tower作为其以104亿美元收购CoreSite的一部分，估计到2026年，边缘数据中心的TAM收入将达到约30亿美元，包括来自空间和电力解决方案。更具体地说，这包括移动边缘（TAM收入约为10亿美元）和城域边缘（TAM收入约为20亿美元）。

此外，普华永道预计更广泛的全球边缘数据中心市场将从2017年的40亿美元增长到2024年的135亿美元。同时，全球边缘数据中心市场（包括组件）将在2020年至2025年间增长87亿美元，这意味着复合年增长率为16.7%。

最后，根据相关预测，到2028年，全球将有超过160万台服务器驻留在边缘数据中心。到那时，边缘服务器将支持全球10%的云工作负载，比目前刚刚超过1%有所增加。

边缘数据中心需求的驱动因素

使内容和内容所在的服务器更接近最终用户，推动了对边缘数据中心空间的需求。迄今为止，短视频应用程序（例如TikTok）、视频流服务（例如Netflix）、音频流（例如Spotify）和拼车服务（例如Uber）都推动了对更多边缘数据中心的需求。

预计未来5年，低延迟应用包括人工智能、物联网（IoT）应用、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、远程医疗、实时分析、自动驾驶汽车、视频/直播5G的流媒体和网络功能虚拟化（NFV），都将推动对边缘数据中心的更大需求。

边缘数据中心架构

目前，为了交付应用程序，所有必需的计算都在集中的区域或云数据中心执行，然后数据通过高带宽连接传输回最终用户。或者，边缘数据中心提供分散式解决方案，同时与区域和云数据中心相比体积更小且功耗更低。

边缘数据中心与区域数据中心

边缘数据中心位于更靠近生成和/或使用数据的地方，例如距离最终用户仅10到50英里。相比之下，区域大型数据中心位于较大城市地区并为更大的地理区域提供服务，这意味着它们通常位于距离最终用户100 到200多英里的地方。因此，边缘数据中心更适合服务于具有低延迟要求的应用程序，而区域大型数据中心可以处理存储和分析等对性能不太敏感的功能。

边缘数据中心与云数据中心

云数据中心规模庞大，位于城市地区以外，那里的土地和电力相对便宜。具体来说，云数据中心通常距离最终用户数百或数千英里，增加了数据最终交付地点的延迟。因此，边缘数据中心可以适当地为具有低延迟要求的应用程序提供服务，而云数据中心可以更优化地支持网络和移动应用程序、网站托管和电子商务等用例。

5G是否使用边缘数据中心？

在当前的5G环境中，更多的数据和处理要求正在向网络边缘靠拢，因为无线运营商正在尝试启用低延迟应用程序。因此，5G是边缘数据中心的推动力，边缘数据中心在物理上更靠近生成和使用数据的终端用户设备。

边缘数据中心部署的关键驱动因素之一是减少延迟，即用户从源检索数据所花费的时间。如下所示，在4G/LTE网络中，平均延迟范围在50到100毫秒 (ms) 之间，包括核心/云、传输和空中接口延迟。而在5G网络中，延迟可以减少到总共10毫秒 (ms)，不包括传输延迟只有2到3毫秒。减少传输延迟需要将核心计算和云接口移动到更靠近边缘的位置，进而靠近最终用户。

总结

简单来说，边缘数据中心是指位于网络边缘、靠近终端设备的数据处理和存储设施。它们旨在提供低延迟、高带宽的服务，以满足快速增长的边缘计算需求。以下是一些关键技术，用于支持边缘数据中心的功能和性能，具体概况为：

1. 边缘计算：通过将计算资源靠近数据源和终端设备来实现边缘计算。这使得数据能够在就近位置进行处理，减少了传输延迟和网络拥塞，并提高了应用程序的响应速度。
2. 低延迟通信：边缘数据中心依赖于快速、低延迟的通信网络，以便迅速传输数据。为此，一些关键技术包括5G和物联网（IoT）通信技术、网络切片、多路径传输和近场通信（NFC）等。
3. 数据缓存和预取：边缘数据中心可以使用缓存和预取技术来存储和管理数据。通过在边缘位置缓存常用数据，可以减少数据传输和访问时间，提高数据处理的效率。
4. 虚拟化和容器化：允许在边缘数据中心中灵活地部署和管理应用程序和服务。它们可以实现资源的高效利用，简化管理和维护，并支持快速的应用程序部署和扩展。
5. 安全和隐私保护：边缘数据中心需要采取一系列安全措施来保护数据和网络。这包括访问控制、身份认证、数据加密、安全传输协议等技术，以确保数据在传输和存储过程中的机密性、完整性和可用性。
6. 自动化和远程管理：由于边缘数据中心的分布式特性，自动化和远程管理是必要的。这包括远程监控、配置管理、故障检测和修复、资源调度和负载平衡等技术，以实现高效的运营和管理。
7. 边缘分析和人工智能：边缘数据中心通常需要支持实时的数据分析和决策。边缘分析和人工智能技术可以在边缘位置对数据进行实时处理和分析，提供即时的洞察和响应能力。
8. 边缘网络管理：边缘数据中心需要有效地管理边缘网络，以确保网络的稳定性和性能。这包括网络拓扑设计、流量管理、路由和负载均衡等技术，以实现高可用性和可靠性的网络连接。
9. 容错和冗余：为了保证边缘数据中心的高可靠性和可用性，容错和冗余技术是关键的。这包括硬件冗余（如冗余电源、冗余存储）、数据备份和恢复机制、容灾和故障转移等技术，以减少系统故障对业务的影响。
10. 跨边缘协同：通常以分布式方式部署，需要跨边缘之间的协同工作。跨边缘协同技术包括数据同步和共享、任务协同和调度、跨边缘资源调配等，以实现边缘数据中心的整体性能优化。
11. 数据治理和合规性：需要遵守数据治理和合规性要求，特别是涉及敏感数据的场景。这包括数据分类和标记、访问控制和权限管理、数据保护和隐私保护等技术，以确保数据的合规性和安全性。
12. 自适应资源管理：需要根据需求和环境条件动态地管理和分配资源。自适应资源管理技术包括资源监测和评估、资源调度和优化、负载均衡和弹性伸缩等，以适应不断变化的工作负载和资源需求。
13. 边缘设备管理：边缘数据中心通常涉及大量的边缘设备，需要有效地管理和监控这些设备。边缘设备管理技术包括设备发现和注册、配置管理、远程监控和维护等，以确保设备的可用性和性能。

所以，以上这些技术共同支持边缘数据中心的运行和提供高效的边缘计算服务。随着技术的不断发展和创新，边缘数据中心将继续演进和改进，以满足不断增长的边缘计算需求。