換個角度談邊緣計算:電力供給壓力與計算能力佔比率不高,它是過度...

邊緣計算近年來日趨火熱，網際網路公司、電信運營商、設備商等眾多領域都在討論邊緣計算。那麼，邊緣計算的「火爆」現象是市場炒作還是真實需求?國外「Disruptive Analysis」的創始人兼董事Dean Bubley對此發表了看法，以下是他的觀點。

邊緣計算是一個微型數據中心的網狀網絡，可以在本地處理或存儲關鍵數據，並將所有接收的數據推送到中央數據中心或雲存儲庫。

它通常在物聯網用例中被提及，其中邊緣設備收集數據，並全部發送到數據中心或雲進行處理。邊緣計算在本地對數據進行分類，由於其中一些數據在本地處理，從而減少了到中央存儲庫的回程流量。

通常，這是通過IoT設備將數據傳輸到本地設備來完成的，本地設備包括小尺寸的計算、存儲和網絡連接。數據在邊緣處理，它們全部或部分被發送到公司的數據中心、協同定位設施或IaaS雲中的中央處理或存儲庫。

邊緣計算很重要，但它的功能也被誇大了。網絡邊緣計算只是整個雲計算領域的一小部分。由於它很小，它可能只是網絡規模雲平臺的補充(並與之集成)。我們不太可能看到主流的提供商推出「下一代Amazon AWS，僅分發」這樣的名號。

一、從功耗看邊緣計算

為什麼網絡邊緣計算的領域很小?下面從不同的角度來觀察：功率。邊緣計算是計算行業頂端和底端人員使用的指標，但很少被中間的人使用，例如網絡所有者。這意味著它們忽略了幾個數量級。

1. 數據中心的大功率負載

雲計算涉及大量數據，比如伺服器、處理器、標準尺寸設備機架、佔地空間之類的數量指標。但數據中心用戶使用最多的數字可能是以瓦特為單位的功耗，或者更常見的是kW、MW和GW。

功率不僅包括計算CPU和GPU的需求，還包括數據中心的存儲和網絡元素。

粗略地說，全球大數據中心的總功耗約為100GW，典型的數據中心可能有30MW的容量，但是世界上***的數據中心單獨使用的容量已經超過100MW，甚至有計劃擴展到600MW甚至1GW。但它們並非全部都在全力運轉，任何計算平臺都是如此。

這種功耗增長一部分是由於所需伺服器和設備機架數量的增加(這也導致了佔地面積增加)，另一方面也與單個伺服器的功耗有關，因為晶片變得更強大。大多數設備機架使用3-5kW的功率，如果可以提供電源和冷卻，有些可以高達20kW。

因此，為「雲」提供動力需要100GW，並且這個數字正在持續快速增長。我們也看到二線和三線城市的小型區域數據中心有所增長，公司和政府通常也擁有私人數據中心，這些不同區域所需的功率相差很大，通常1-5MW的基準是比較合理的。

2. 「邊緣設備」的功耗

除了數據中心，設備本身及其內部的組件也將消耗功率。特別是對於需要電池供電的設備，將功率控制在瓦特或毫瓦是至關重要的。比如：

• 傳感器在空閒時的使用可能不到10mW，在主動處理數據時可能使用100mW
• Raspberry Pi可能會使用0.5W
• 智慧型手機處理器可能使用1-3W
• 物聯網網關(控制各種本地設備)可能是5-10W
• 一臺筆記本電腦可能需要50W
• 一個不錯的加密設備可能會使用1kW

創新正在改變功耗閾值。一些研究人員正在研究亞毫瓦視覺處理器，比如ARM的設計能夠在功耗極低的設備上運行機器學習算法。

但也許最有趣的「邊緣設備」是未來的高端Nvidia Pegasus主板，針對自動駕駛汽車。它是一臺500W的超級計算機。這可能聽起來很大，但實際上還不到大多數汽車發動機功率的1%。高端的特斯拉P100D以「ludicrous mode」為車輪提供超過500kW的功率，或1000x。汽車空調可能會使用2kW。

當然，邊緣設備計算平臺有很多。當我們擁有數十億的手機、數以億計的車輛以及個人電腦時，潛在的，我們也將會有數十億的傳感器，但大多數並不協調。

3. 網絡中間層的功耗

在分布式計算中，接近網絡邊緣的一端是毫瓦，而在另一端，從設備到雲有千兆瓦。那麼網絡的中間呢?

很多公司都在談論MEC(多接入邊緣計算)和霧計算產品，伺服器設計在蜂窩基站、網絡聚合點、固定網絡節點和其他地方運行。

有些是「微型數據中心」，能夠在***的蜂窩塔附近容納數個伺服器機架。***的可能是50kW的容器大小的單元，但這些是非常罕見的，並且需要專用的電源。

值得注意的是，典型的宏蜂窩塔可能具有1-2kW的功率。因此，如果我們考慮也許其中10%可以用於計算平臺而不是無線(一個慷慨的假設)，理論上我們可以得到100-200W。或者換句話說，一個蜂窩塔邊緣節點的功率還不到單個車載計算機的一半。

其他是較小的伺服器單元，旨在連接到小型蜂窩、家庭網關、電纜街道側機櫃或企業「白盒」，對於這些來說，10-30W更合理。

二、想像一下2023年

想像一下未來5年，屆時，可能會有150GW的大型數據中心，加上相當數量的中型區域數據中心，以及私營企業設施。

我們可能擁有100億部手機、個人電腦、平板電腦和其他小型終端，為分布式邊緣做出貢獻，但顯然它們會在閒置模式下浪費大量時間。我們也可能擁有1000萬輛近乎自動駕駛的車輛，這需要很大的計算量，即使不是完全自動駕駛。

現在，假設我們有1000萬「深度」網絡計算節點，在大大小小的蜂窩站點上，內置到WiFi AP或控制器中，或者在電纜/固定的街邊櫃機中。它們的額定功率可能在10W到300W之間，儘管很少有能夠達到300w的。大多數都選擇100W，以便進行更簡單的計算。(坦白地說，這是一個慷慨的預測，但讓我們先看一下。)

我們添加20000個容器大小的50kW單元，或者重新設置中央辦公室作為數據中心。

換句話說，我們最終可能會有：

• 150GW大型數據中心
• 50GW區域和企業數據中心
• 20000 x 50kW = 1GW大/聚合點「網絡邊緣」迷你DC
• 10m x 100W = 1GW「深度」網絡邊緣節點
• 1bn x 50W = 50GW的PC
• 100億x 1W = 10GW「小」設備邊緣計算節點
• 10m x 500W = 5GW的車載計算節點
• 100億x 100mW = 1GW的傳感器和低端設備

這是一個非常粗略的分析。許多設備大部分時間都處於空閒狀態，可能需要卸載功能以節省電池電量。筆記本電腦通常完全關閉。但同樣，網絡邊緣計算機也不會以100%，24x7運行。

三、邊緣計算1%的計算能力

因此，在粗略的、數量級的水平上，樂觀地講，總體實際「網絡邊緣」佔總的計算能力還不到1%。而悲觀的假設，它可能只有0.1%。

除非對網絡基礎設施的電力供應進行大規模升級，同時安裝5G的回程升級或部署FTTH，否則再也無法供電了。

基於區塊鏈的邊緣「霧」也不可能真正解決這個問題，即使它們也使用分散的、基於區塊鏈的供電和管理。

這0.1%-1%的計算工作量將具有如此重要的作用，它們需要把所有的東西帶入其軌道和間接控制。 「邊緣」真的可以成為新的前沿嗎?

答案是並不能，實際上，情況恰恰相反的可能性更大。基於設備的應用程式會選擇性地把某些工作負載卸載到網絡，或者webscale雲將分發某些功能。其中網絡邊緣是某些垂直或應用程式的控制點。有些安全功能是有意義的，例如，如今CDN的演變。但IoT管理或AI會集中在這些邊緣節點上嗎?這似乎不太可能。

四、結論

未來，網絡邊緣計算架構(如MEC)將變得更加重要。但儘管如此，他們的功能並不像炒作的那樣強大。

幾乎沒有應用程式是僅在網絡邊緣運行的，它將用於特定工作負載或微服務，作為更廣泛的多層應用程式的子集，主要的計算還是在設備上或雲上完成。因此，邊緣計算提供商和行業/網絡規模雲之間的協作是必要的，因為網絡邊緣只是更大解決方案中的組件，並且很少是最重要的組件。

有一件事是肯定的：移動運營商不會成為分布式「準亞馬遜」，它們通過5G連接所有附近汽車或其網絡中的工業4.0機器人進行圖像處理。

MEC節點可以批量託管Amazon Greengrass或其他功能，但很少有開發人員希望在獨立的基礎上直接編寫電信公司的分布式雲API，無論是否有網絡切片或5G QoS機制。

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【責任編輯：

趙寧寧

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