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5G边缘云计算：规划、实施、运维 
定 价：79 元
9 7 3 8 9 7 3 1 3 2 5 1 8  本书通过展现国内外5G边缘云计算一线的实际案例，从经济价值、商业模式、网络拓扑、系统框架、安全防护、人员能力和后续运维管理多个维度，以及基础设施、中间件、重点应用等多个层面进行系统阐述，将5G边缘云计算概念落地。本书聚焦于5G带来的移动接入端网络的进步，同时特别强调这些进步也在倒逼整个大网的升级改造，建成面向服务的未来网络；5G带来的不仅仅是边缘计算能力的提升，更是计算范式的变化，合众计算范式的联邦计算（Federated Computing）将会成为主流并保持相当长的时间；5G的云计算内涵就是边缘计算。本书按照“云层（Cloud Layer）、雾层（Fog Layer）、薄雾层（Mist Layer）、器件层（Device Layer）”的分层架构逐层递进，阐述5G边缘云计算密切相关的课题，给出从规划到实施再到后续运维的完整路线图。本书同时重点介绍5G边缘云计算在新媒体、云游戏、智慧医疗、智能制造、城市治理等典型行业中的应用，为消费互联网的升级、产业互联网快速发展提供了丰富翔实的案例。附录部分给出了亚马逊边缘云解决方案，介绍了如何搭建基于开源的边缘云计算平台，以及用于边缘云运维的常用工具。 适读人群 ：本书读者对象为5G边缘云计算产业政策制定者、从业者和分析师，包括政府与企业IT负责人、首席信息官（CIO）、IT架构师、IT产业从业者和分析师、网络与系统管理人员、应用开发人员，以及高校或研究院所教师、学生、其他研究人员等。 本书聚焦于5G带来的移动接入端网络的进步，同时特别强调这些进步也在倒逼整个大网的升级改造，建成面向服务的未来网络；5G带来的不仅仅是边缘计算能力的提升，更是计算范式的变化，合众计算范式的联邦计算（Federated Computing）将会成为主流并保持相当长的时间；5G的云计算内涵就是边缘计算。 前言 5G来了。 云计算方兴未艾，边缘云计算还未具雏形，在5G元年的当口，把5G和边缘云计算放在了一起，笔者是不是在赶时髦？当完成《云计算：规划、实施、运维》和《大数据：规划、实施、运维》两本书的时候，虽觉得颇有乐趣，却也深感吃力，曾发誓不再写这类书了。云计算的本意是资源的复用，以提高效率，然而现在看到的却是数据中心越建越多，各种“烟囱云”拔地而起，笔者内心感到十分惊讶，甚至有些痛惜。不仅如此，目力所及相关作品的水准，往往停留在朋友圈分享文章的层面上，正应了评论互联网时常说的：只有链接没有答案（All cross references no answers）。面对这种状况，笔者只能挽起袖子再次操刀了。 事实上，无论是5G，还是边缘云计算，媒体都有着过高的渲染，以致对2022年市场规模给出了10多万亿元的惊人估值。不仅充斥着5G=IT的味道，甚至唱出了5G改变社会的高调，使得各路玩家绞尽脑汁地想要在5G边缘云计算业务中开拓新市场。再极端一些，可能还会出现面对新东西的“国王的新衣综合征”。在此大胆地引用笔者的朋友William Webb的说法：“5G是一个现实与愿望脱节的‘Myth’，其支持者都是为了各自的利益：学术界希望借此得到更多的科研经费；厂家借机来提升价格；运营商担心如果他不做会丧失竞争力；各国政府则以此作为政治噱头……谁都不愿把这‘Myth’说穿。” 这里，我们先试着探讨5G究竟是什么、5G能做什么。在人们通常理解的5G带来的移动端大带宽、低时延、泛连接的背后，还隐藏着什么秘密？云计算、大数据、人工智能和区块链等新技术一波接着一波，5G边缘云计算和这些技术是什么关系？5G会对哪些行业带来深刻的影响？甚至，5G和读者你之间会有怎样的关系？ 5G边缘云计算系统的自治能力以及与其他系统的接口尤为重要，系统的架构及任务分工（Tasks Partition）与协同编排（Orchestration）会使中心云与边缘云出现紧耦合、松耦合和半松半紧耦合这些不同程度的耦合，并催生出一种全新的合众计算范式（Computing Paradigm），即联邦计算（Federated Computing）。5G的到来，不仅仅促进了移动接入侧网络的进步，更是在倒逼整个大网的升级改造，建成面向服务的未来网络；不仅仅是边缘算力的提升，更是计算范式的变化，合众的联邦计算将会成为主流并保持相当长的时间；5G时代云计算的多数创新必然会出现在边缘计算上，不夸张地说，5G时代的云计算就是边缘云计算。 在技术层面上，相较于4G，试商用的5G频率在高频段提高到了28GHz附近，频率的提高导致波长变短，进入了毫米波的范围。5G将4G的大规模天线阵列技术和波束赋形与毫米波配合使用，从而提升了天线增益。5G的同时同频全双工技术使得频谱资源的使用更加灵活，而终端直通技术（Device to Device，D2D）则实现了终端之间的直接通信。5G采用低密度奇偶校验（LDPC）信道编码，提高了数据传输速率，以C-RAN（Centralized Radio Access Network）架构实现了集中化处理，使得5G系统的峰值速率提升了10~20倍，达到10~20Gbps；用户体验速率提升了10~100倍，达到0.1~1Gbps；流量密度提升了100倍，达到10Tbps/km2；连接数密度提升了10倍，可接入设备数量达到100万个/km2。可以说，在移动应用场景下，5G的优越性是显而易见的。但与此同时，5G场景也带来了诸多新的挑战。泛连接的终端将产生海量的数据，使得原有的大数据变得更大，从而对数据的处理能力提出了新的要求；从中心，到边缘，再到器件的分层结构所形成的复杂性，对运维提出了更高的要求，并使得采用人工智能（AI）的方式来实现组网、重构和运维成为必然趋势；安全作为一直存在的问题，对5G网络边缘而言，显得格外突出，急需制定边缘侧的安全技术标准和规范，而区块链技术或将成为使能者。 边缘计算（Edge Computing，EC）可谓是一个老话题。在云计算兴起之前，几乎所有的IT系统都是客户侧（On Premise）—贴近企业的计算。随着端（User Equipment，UE）的“动中通”能力的提升，就有了移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）。随着端的接入技术的多元化，进而有了多接入边缘计算，同样保留了英文缩写MEC，但字母M代表的是多接入（Multi-access）。其中的接入方式可以为有线方式，也可以为无线的Lora、NB-IoT、Wi-Fi、4G等。5G边缘云计算则是以5G为接入技术，以云的范式进行的边缘计算，即“Run edge computing in a cloud fashion”。 5G边缘云计算将给产业互联网带来诸多优越性。5G具有增强型移动宽带（eMBB）、大规模机器类型通信（mMTC）、超高可靠和低时延通信（uRLLC）的特性，可以惠及当前各行各业，如新媒体、云游戏、智慧医疗、智能制造、智慧城市等。而要想让5G真正发挥出优势，又离不开与云计算、大数据、人工智能等技术的深度融合。由此呈现出了“云就是网，网就是云，云网一体”的云联网格局。这也再一次印证了笔者在美国工作过的Sun公司所倡导的“The Network is the computer”。可以认为，5G技术既是边缘侧无线通信技术的进步，更是对核心网的挑战。产业互联网应用正逼迫着整个网络由IP“尽力而为”（Best Effort）的网络向需要QoS（Quality of Service，服务质量）保证的“确定性”网络的方向升级改造。 在新媒体领域，不同于传统的语音业务和常规数据业务，更要求网络能够提供大带宽、低时延、“动中通”的移动网络。例如，在2019年两会期间，中央广播电视总台首次使用专业级4K超高清视频直播技术，并结合5G网络资源及边缘计算技术，确保满足4K超高清视频信号的传输要求，完成了画质更清晰、互动更流畅的会议报道。新的技术让制作人员不仅可以回传采访的超高清视频，还可以在云平台上进行节目内容的直接编排与制作。 在游戏领域，通信网络连接游戏终端的“最后一公里”成为云游戏的瓶颈。5G采用大规模天线阵列技术建造本地基站解决了“最后一公里”的连接问题，由边缘机房中的云计算服务器承载云游戏服务端程序，保证了足够高的数据传输速率和足够短的响应时间。云游戏有了5G边缘云的助力，将会带动消费互联网的升级。消费者说的“建了半天的5G，就是打了个游戏”虽像是戏言，但云游戏确实最有可能成为率先具有清晰商业模式的领域。 在智慧医疗领域，以中国联通为例，他们借助5G通信技术，成功实现了心脏介入手术的跨国展示，使得远在巴勒斯坦的医疗工作者可以在大屏幕上实时观看青岛阜外医院进行的心血管手术。整个直播期间画面清晰无卡顿。更重要的是，5G边缘云计算技术使得智慧健康真正上升为智慧医疗。它一方面提升了医疗供给，实现了患者和医疗资源的信息连接，更大程度地提高了医疗资源利用效率；另一方面，医疗数据的价值也将会被进一步挖掘出来，产生新的基于5G边缘云计算技术的移动医疗服务。 在智能制造领域，工业互联网需要将传感器、大数据、云计算等新一代信息技术与制造业进行深度的融合，而5G边缘云计算技术非常适应制造领域的大体量、毫秒级时延要求。例如，潍柴集团搭建的数字工厂，利用5G及相关技术，打造了无人生产车间，将生产设备、物品直接连接到网络中，实现了对生产现场的实时数据采集。与此同时，5G边缘云计算技术也促进了生产系统（Manufacture Execution System，MES）、供应链系统（Supply Chain Management，SCM）、客户关系管理系统（Customer Relationship Management，CRM）、企业资源计划系统（Enterprise Resource Planning，ERP）等的重新分工与协同。 在智慧城市领域，5G边缘云计算作为智慧城市发展的新引擎，将会推动城市现代化治理与运营升级。城市中的人、物、景都将成为智能个体而被连接起来。5G边缘云计算为城市智能个体提供随时随地的连接能力，进而构成了城市“数字孪生”。新加坡是智慧城市的典范，其以3C与3I，即“连接（Connect）、收集（Collect）和理解（Comprehend）”与“创新（Innovation）、整合（Integration）和国际化（Internationalization）”，作为建设原则。在5G边缘云计算推动下，将有望出现更多的“虚拟新加坡”，通过先进的建模技术为3C与3I注入静态和动态的城市信息，赋能城市运营，并形成多服务的闭环，为快速发展数字经济，助力智慧城市升级打下基础。 离开应用场景谈技术是没有意义的，而且把一种技术局限于某个例应用上，也很难称其为一个时代。事实上，类似上述列举的案例还有很多，但必须指出，这些应用还是比较初级的，5G边缘云计算的商业模式需要我们进一步认真探索，其技术潜能尚有待释放。技术促生新的应用场景，新的应用场景产生新的需求，新需求对技术提出更高的要求，倒逼着技术进一步的发展，由此，技术和应用就像是一对孪生子，两者手拉手，相互促进。 5G网络中，毫米级波段的电磁波在介质中的衰减加剧，波的绕射能力变差，这样一来，现存的4G天线将不适用于5G网络。为了获得比较好的覆盖和连接效果，5G的基站将越来越密集，这意味着大量的资金投入，这正应了那句话：天下没有免费的午餐（Good stuff comes with a great price）。国内要建设完整的5G网络需要数百万个5G宏站及上千万个基站。即便将来5G基站的成本会下降，投资也要在万亿元级规模。为了达到端到端的效果，5G网络部署中的传输网折合到单个基站上的成本也在万元级。面对如此巨大的投资成本，非常需要对5G边缘云的应用场景进行细致 谢朝阳，美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学博士，***\"****”特聘专家。于美国硅谷工作20余载，历任Sun、英特尔、索尼等公司研发和技术管理高级职务。履历涵盖了信息技术领域内的产品研发、工程实践、市场推广等多个环节。曾是DMTF国际标准WS-Management、WS-CIM的主要贡献者。曾任中国数据中心联盟云计算专家委员会主任委员及大数据专家委员会副主任委员，领导组建了中国电信云计算公司并担任首任总经理。现任中国电子科技集团软件信息服务有限公司首席科学家，上海华讯网络系统有限公司董事高级副总裁兼CTO。 第1篇 导 论 篇
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