6.1　網絡能力要求

邊緣計算在接近數據源的網絡邊緣提供計算、存儲、網絡能力，需要整合現場大量的網絡接入設備。同時由于網絡邊緣的計算等資源受限，其往往只能對數據進行初步的處理分析，進一步的大規模數據分析則需要傳輸到云端進行處理，實現邊云融合。在現場網絡環境復雜、需要實現云邊協同的背景要求下，網絡能力成為邊緣計算的關鍵能力之一。

邊緣計算的部署位置既可以是通信運營商的地市級機房，也可以是用戶的生產現場，因此在帶寬、時延等方面對多域的網絡提出新的需求和挑戰。考慮到邊緣節點與云數據中心的互聯，邊緣網絡應包括接入網絡、現場邊緣網絡和傳輸承載網絡。本節將從這三方面入手，介紹邊緣計算對網絡能力的要求。

6.1.1　接入網絡

面對邊緣計算的多種應用場景，邊緣計算網絡應能支持移動接入和固網接入的融合接入，為不同行業應用提供滿足帶寬、時延需求的網絡接入方式。

移動接入充分利用移動網絡的靈活性、可擴展性、易于部署等優勢，在距離用戶最近的位置就近提供邊緣網絡接入服務，能夠克服特定場景下固網對場地的限制。固網接入能夠將邊緣節點和固網設備部署在一起，將計算能力遍布在云、邊、端的各個環境中，實現業務的本地化處理，降低業務響應時延，同時減小傳往核心網的流量規模，縮減帶寬成本消耗。固移融合的接入方式能夠豐富邊緣計算的網絡接入方式，滿足眾多邊緣計算場景對移動接入和固網接入的需求。

邊緣計算對固移融合接入的主要網絡要求體現在業務接入、異常切換、云邊協同等方面。在業務接入方面，需要支持同一個業務在移動網絡和固網下的同時接入，實現同一業務的數據同步，并對不同網絡接入的協同性、實時性、穩定性提出新的需求。在異常切換方面，需要在業務發生故障時快速實現網絡切換，避免使用異常邊緣節點進行業務處理。在云邊協同方面，需要實現邊緣計算平臺與云計算平臺資源的協同，提供邊緣云和中心云之間的資源、安全、應用、業務及地域等多方面的協同。

6.1.2　現場邊緣網絡

邊緣計算通過在接近生產現場的位置布置計算資源，完成時延敏感的數據采集、業務控制、大帶寬數據存儲等功能。現場邊緣網絡屬于在生產現場部署的邊緣計算技術體系，能夠在生產現場為業務提供智能化的網絡接入服務及大帶寬、低時延的網絡承載服務。一般在現場邊緣計算中，生產業務、生產數據等大都在本地運行處理，涉及外網的業務較少。

當前制造企業的網絡多采用多層級的部署方式，從上到下劃分為企業辦公網絡、生產管理網絡、過程控制網絡及數據采集網絡。各層級網絡使用不同的網絡協議，通過網關等設備實現層級間的互通。企業辦公網絡通常運行郵件系統、ERP 系統等企業管理軟件，生產管理網絡主要用于交換生產調度和執行信息。這兩種網絡通信主要使用現有TCP/IP 網絡協議承載，主要關注的性能指標是網絡帶寬，對網絡實時性及可靠性的需求并不是特別高。因此現場邊緣網絡需求主要關注過程控制網絡和數據采集網絡。

過程控制網絡主要為工業生產控制系統提供網絡基礎設施服務。這部分是邊緣計算的主要執行層，對網絡的可靠性、實時性、準確性提出了較高的要求，一般采用工業互聯網及現場總線協議建設。常見的工業控制系統包括分布式控制系統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、分布式數控系統（DNC）等。工業互聯網通常提供實時業務通道和非實時業務通道。實時業務通道針對實時性要求較高的業務傳輸控制指令等，非實時業務通道針對實時性要求較低的業務傳輸配置指令等。

數據采集網絡主要用來采集生產現場數據，對網絡的實時性和可靠性有非常高的要求，同時對帶寬的要求也在逐步提升。其一般使用現場總線協議、無線傳感器網絡、工業互聯網等網絡協議構建網絡。數據采集網絡由于是異構網絡，通常需要使用網關實現與標準以太網的互聯。

現場邊緣計算對網絡的要求主要包括以下三點。

① 異構網絡接入

為滿足生產需求，現場使用的設備可能多種多樣。現場邊緣網絡需要支持多種類的設備接口及網關設備，為現場設備提供通暢的網絡接入服務。

② 時延及帶寬

工業生產控制系統對時延的要求非常嚴格。對于某些關鍵應用，極小的時延都可能會引起很嚴重的后果。工業生產控制系統對時延的要求通常在ms 級別，關鍵系統的時延要求在1ms 級別，其他工業生產控制系統的時延要求通常在10～100ms 級別。在帶寬方面，隨著機器視覺等技術的發展，對高清圖像、視頻的傳輸存在帶寬要求，通常在100mbps以上。對于一般數據采集，通常帶寬要求在100kbps 以上。

③ 可靠性

數據的可靠性對工業等場景非常重要。根據不同業務的要求，數據的丟包率應控制在10-6～10-9之間。

6.1.3　傳輸承載網

國內通信運營商啟動了面向未來可運營的新一代網絡架構的研究，正在進行傳輸承載網架構重構。傳統網絡架構正在向IT 網絡架構靠攏，并逐漸向輕資產轉型。

由于IPRAN（IP Radio Access Network）、本地CE（Customer Edge）網等網絡的建設、管理和維護分屬不同專業、不同部門，造成現有傳輸承載網結構較為復雜，存在多網并行的情況。具體表現為，移動回傳業務接入的層級較多，存在多跳轉接、跨域復雜互通、投資浪費等問題，承載效率低下。通過對單個4G/5G 用戶流量流向的分析，可以發現，單條業務達到了10跳，其中IPRAN（AS3）3跳、本地CE 網（AS2）2跳、B 網（AS1）3跳、省會CE 網（AS4）2跳，并且經過了4個自治域（AS，Autonomous System，也稱自治系統），包括AS3、AS2、AS1、AS4，這造成大量背靠背端口資源的浪費，如圖6-1所示。

近年來，國內通信運營商提出了適應本地網絡穩定、長期發展演進的傳輸承載網本地基礎網絡架構，在保證網絡適度安全的基礎上提高了投資效率、提升了競爭能力。

本地基礎網絡架構全面梳理了本地網內各類網絡的組網模式，明確了城域網BRAS（Broadband Remote Access Server，寬帶接入服務器）/SR（Service Router，全業務路由器），以及承載網一級匯聚節點等應部署在匯聚機房，OLT（Optical Line Terminal，光線路終端）和BBU 集中點原則上應圍繞綜合業務接入點進行建設，強調了光纜建設、系統建設、設備布局應圍繞架構節點的建設思路，并且通過多專業協同大力推廣RRU（Remote Radio Unit，射頻拉遠單元）級聯拉遠模式以節約投資。

本地基礎網絡架構的提出在業界獲得了強烈的反響，國內通信運營商都在向基礎網絡架構靠攏。基礎網絡架構在滿足業務快速接入的前提下保證了網絡的穩定性，架構形成后可以較好地兼容5G 網絡部署和DC 化布局。根據網絡DC 化布局目標，通信行業云平臺預計會采用三級架構，即區域DC、本地DC 和邊緣DC，其中邊緣DC 的定位和匯聚機房的定位完全契合。條件較好的綜合業務接入點可以作為5G CU 下沉機房使用。