體工業(yè)的迅猛發(fā)展把算的廣泛應(yīng)用、邊緣計(jì)算面臨的挑戰(zhàn)等多方面，論述了邊緣計(jì)算在縮短數(shù)據(jù)的傳輸距離，消除帶寬延遲問(wèn)題，提升應(yīng)用和服務(wù)的性能和可靠性，降低運(yùn)行成本的作用。人們生活帶到了智能時(shí)代，如:智能手環(huán)、智能手表、智能手機(jī)這樣的隨身玩物，更為整個(gè)工業(yè)世界帶來(lái)了爆發(fā)式增長(zhǎng)的、各類全新的傳感器，世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織( WSTS) 數(shù)據(jù)顯示，上世紀(jì)九十年代初，半導(dǎo)體世界市場(chǎng)規(guī)模僅為約 500 億美元，而 2018 年則增長(zhǎng)至接近 10 倍的4779 億美元。根據(jù) IDC 預(yù)測(cè)，到 2020 年，全球?qū)⒂?500 億終端設(shè)備、2120 億個(gè)傳感器接入互聯(lián)網(wǎng)，每天產(chǎn)生超過(guò) 44ZB 的數(shù)據(jù)大部分來(lái)自它們。海量的設(shè)備和龐大的數(shù)據(jù)量更組成了互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)全新分支———物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián) 5G 網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，以及云基礎(chǔ)設(shè)施上的負(fù)載越來(lái)越大，智能應(yīng)用的數(shù)量劇增，推動(dòng)了邊緣計(jì)算的興起。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理、分析和存儲(chǔ)越來(lái)越多地發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，接近用戶和設(shè)備需要訪問(wèn)信息的地方，邊緣計(jì)算已成了一個(gè)重要的發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展推動(dòng)了邊緣計(jì)算的興起。

邊緣計(jì)算的概念

邊緣計(jì)算是指在智能設(shè)備或數(shù)據(jù)源頭的一端，提供網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、計(jì)算、應(yīng)用等能力，達(dá)到更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，更安全的本地?cái)?shù)據(jù)傳輸。邊緣計(jì)算可以滿足系統(tǒng)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、智能應(yīng)用、安全隱私保護(hù)等方面的要求，為用戶提供本地的智能服務(wù)。

邊緣計(jì)算一般由云端系統(tǒng)、本地核心節(jié)點(diǎn)和普通設(shè)備組成，云端系統(tǒng)負(fù)責(zé)設(shè)備管理、配置設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù)和聯(lián)動(dòng)函數(shù)、設(shè)置消息路由等功能，本地核心節(jié)點(diǎn)一般是計(jì)算能力較強(qiáng)的設(shè)備，如路由器和網(wǎng)關(guān)，提供本地計(jì)算、消息轉(zhuǎn)發(fā)、設(shè)備管理的能力，設(shè)備一般如燈、開關(guān)等輕量級(jí)設(shè)備，可以接收網(wǎng)關(guān)下發(fā)的指令，和上報(bào)數(shù)據(jù)給網(wǎng)關(guān)。

通過(guò)縮短設(shè)備與提供給設(shè)備資源之間的距離，另外減少網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)，邊緣計(jì)算消除了當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)在延遲和帶寬方面的限制，從而帶來(lái)全新的應(yīng)用類別。就邊緣計(jì)算而言，計(jì)算系統(tǒng)和存儲(chǔ)系統(tǒng)也位于邊緣，盡可能接近生成所處理的數(shù)據(jù)的部件、設(shè)備、應(yīng)用或人。思科在 2014 年 1 月推出了其霧計(jì)算，以此將云計(jì)算功能引入到網(wǎng)絡(luò)邊緣。實(shí)際上，霧是標(biāo)準(zhǔn)，邊緣是概念。霧實(shí)現(xiàn)了邊緣計(jì)算概念中的可重復(fù)結(jié)構(gòu)，那樣企業(yè)就可以將計(jì)算推送到集中系統(tǒng)或云之外的地方，以獲得更好的性能和可擴(kuò)展性。

邊緣計(jì)算-物聯(lián)網(wǎng)深度決方案

基數(shù)龐大的傳感器就像人的末梢神經(jīng)，監(jiān)業(yè)機(jī)體的每一臺(tái)設(shè)備、每一個(gè)流程，并將數(shù)據(jù)源源不斷匯集到數(shù)據(jù)中心里，讓企業(yè)能夠通過(guò)數(shù)據(jù)形成新的工業(yè)感知。這種全新的感知不僅能夠極大地提高生產(chǎn)效率，更能催生出自動(dòng)駕駛、智能城市等全新的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景。

2.1 邊緣計(jì)算的形成

隨著海量數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)心內(nèi)的高速匯集，傳統(tǒng)上數(shù)據(jù)中心為核心的 IT 總體架構(gòu)卻遇到了空前的挑戰(zhàn)。各類終端和傳感器必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)匯集到數(shù)據(jù)中心里，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將經(jīng)過(guò)處理的數(shù)據(jù)反饋給終端，從而形成完整的感知和控制回路。

巨大的數(shù)據(jù)量讓整個(gè)數(shù)據(jù)中心的南北向網(wǎng)絡(luò)面臨沉重?fù)?dān)。在以帶寬計(jì)費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)世界中，帶寬太小就無(wú)法滿足工業(yè)對(duì)實(shí)時(shí)感知的現(xiàn)實(shí)需求，而足量的帶寬卻又意味著及其高昂的成本和種種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的限制。顯然，這種以數(shù)據(jù)中心為核心的傳統(tǒng) IT架構(gòu)思路已經(jīng)不能支撐物聯(lián)網(wǎng)的深度發(fā)展。于是，邊緣計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。

2.2 邊緣計(jì)算的可靠性

對(duì)于制造業(yè)、醫(yī)療、公用事和市政等，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展未幾年可能會(huì)得到快速的發(fā)展，無(wú)論是設(shè)備的數(shù)量還是數(shù)據(jù)量都會(huì)呈幾何式增長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致延遲現(xiàn)象，而邊緣計(jì)算解決方案可以幫助增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力，縮短數(shù)據(jù)的傳輸距離，從而消除帶寬和延遲問(wèn)題，最終提升應(yīng)用和服務(wù)的性能和可靠性，并降低運(yùn)行成本，從而進(jìn)一步幫助避免延遲。數(shù)據(jù)處理發(fā)生在距離數(shù)據(jù)來(lái)源最近的地方，這使得用戶更容易實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)洞察到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況。

邊緣計(jì)算的廣泛應(yīng)用

2018 年 9 月在無(wú)錫發(fā)布17-2018 年中國(guó)物發(fā)展年度報(bào)告》顯示，2017 年，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性發(fā)展階段，全年市場(chǎng)規(guī)模突破 1 萬(wàn)億元，預(yù)計(jì) 2021 年，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)支出將位居全球第一。

蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)也給邊緣計(jì)算帶來(lái)了前所未有的新需求。以自動(dòng)駕駛為例，由于自動(dòng)駕駛汽車上遍布各種傳感器，這些傳感器每小時(shí)所采集到的數(shù)據(jù)量就有數(shù)十 TB，汽車正是基于對(duì)這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。問(wèn)題來(lái)了，當(dāng)汽車遭遇突發(fā)狀況時(shí)，系統(tǒng)如何在第一時(shí)間毫不遲疑地做出反應(yīng)呢? 依靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫颂幚?，再下發(fā)指令的方式顯然行不通。

并非只有自動(dòng)駕駛這樣的場(chǎng)景需要邊緣計(jì)算，在醫(yī)療行業(yè)、制造行業(yè)、智能家居行似這樣的應(yīng)用場(chǎng)景同樣大量存在。在這些場(chǎng)景里，邊緣計(jì)算的應(yīng)用可以讓系統(tǒng)做出實(shí)時(shí)響應(yīng)，從而避免網(wǎng)絡(luò)中斷或延遲所造成的負(fù)面影響。研究公司Grand View 表示，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致延遲現(xiàn)象，而邊緣計(jì)算解決方案可以幫助增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力，從而進(jìn)一步幫助避免延遲。數(shù)據(jù)處理發(fā)生在距離數(shù)據(jù)來(lái)源最近的地方，這使得用戶更容易實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)洞察到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況。總之，物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展是推動(dòng)邊緣計(jì)算興起的最大因素之一。

總之，邊緣計(jì)算的時(shí)代來(lái)了。邊緣計(jì)算是一種解決方案，邊緣計(jì)算也是云服務(wù)，是由原來(lái)?yè)?jù)中心慢慢推向了部分用戶側(cè)的邊緣計(jì)算與云計(jì)算的協(xié)和，它是由于用戶的業(yè)務(wù)需求所決定的，邊緣計(jì)算更準(zhǔn)確的是一種 IT 和 CT 更融合的解決方案。

作者簡(jiǎn)介: 蔣志斌( 1967-) ，男，湖南永州人，齊齊哈爾大學(xué)圖書館，副研究館從事圖書情報(bào)研究。

參考文獻(xiàn):

施巍松，張星洲，王一帆，張慶陽(yáng).邊緣計(jì)算: 現(xiàn)狀與展望

林小新.云計(jì)算、緣計(jì)算和霧計(jì)算——了解每種計(jì)算的實(shí)際應(yīng)用

劉啟誠(chéng).邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)進(jìn)入重要機(jī)遇期

李林哲，周佩雷，程鵬，史治國(guó).邊緣計(jì)算綜述: 構(gòu)架、挑戰(zhàn)與應(yīng)用