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深入探索邊緣計(jì)算:物聯(lián)網(wǎng)與5G時代的技術(shù)趨勢

發(fā)布時間:2019-11-23 00:00:00

邊緣計(jì)算的誕生

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隨著物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的快速增長,集中式的數(shù)據(jù)存儲、處理模式將面臨難解的瓶頸和壓力,此時在靠近數(shù)據(jù)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)邊緣提供數(shù)據(jù)處理的能力和服務(wù),將是推動ICT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的下一個重要驅(qū)動力。

邊緣計(jì)算(Edge Computing)的概念由此而生。邊緣計(jì)算成為新興萬物互聯(lián)應(yīng)用的支撐平臺,目前已是大勢所趨。本文旨在介紹邊緣計(jì)算與云計(jì)算的關(guān)系、基本特點(diǎn)和屬性、參考架構(gòu)、主要應(yīng)用場景,以及在5G通信中的作用。


邊緣

計(jì)算

與云計(jì)算形成互補(bǔ)關(guān)系

根據(jù)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ETSI)的定義,多接入邊緣計(jì)算是在靠近人、物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè),通過融合了網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲、應(yīng)用等核心能力的開放平臺,就近提供邊緣智能服務(wù),來滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。它可以作為聯(lián)接物理和數(shù)字世界的橋梁,使能智能資產(chǎn)、智能網(wǎng)關(guān)、智能系統(tǒng)和智能服務(wù)。

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圖:邊緣計(jì)算成為物理世界和數(shù)字世界間的重要橋梁


在有了云計(jì)算的同時,為什么還需要邊緣計(jì)算?主要存在以下幾點(diǎn)原因:

網(wǎng)絡(luò)帶寬與計(jì)算吞吐量均成為云計(jì)算的性能瓶頸

物聯(lián)網(wǎng)時代數(shù)據(jù)量激增,對數(shù)據(jù)安全提出更高的要求

終端設(shè)備產(chǎn)生海量“小數(shù)據(jù)”,需要實(shí)時處理

如果說“云計(jì)算”所能實(shí)現(xiàn)的是大而全的話,那么“邊緣計(jì)算”更多則是“小而美”,從數(shù)據(jù)源頭入手,以“實(shí)時、快捷”的方式完成與“云計(jì)算”的應(yīng)用互補(bǔ)。比較兩者,云計(jì)算聚焦非實(shí)時、長周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析,能夠?yàn)闃I(yè)務(wù)決策支撐提供依據(jù);邊緣計(jì)算則聚焦實(shí)時、短周期數(shù)據(jù)的分析,能更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實(shí)時智能化處理與執(zhí)行。


邊緣

計(jì)算

基本特點(diǎn)與屬性

參考邊緣計(jì)算聯(lián)盟(ECC)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(AII)在2018年底發(fā)布的白皮書中對邊緣計(jì)算的定義,作為連接物理世界與數(shù)字世界間的橋梁,邊緣計(jì)算具有聯(lián)接性、約束性、分布性、融合性和數(shù)據(jù)第一入口等基本特點(diǎn)與屬性。

聯(lián)接性:聯(lián)接性是邊緣計(jì)算的基礎(chǔ)。所聯(lián)接物理對象的多樣性及應(yīng)用場景的多樣性,需要邊緣計(jì)算具備豐富的聯(lián)接功能。聯(lián)接性需要充分借鑒吸收網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域先進(jìn)研究成果,同時還要考慮與現(xiàn)有各種工業(yè)總線的互聯(lián)、互通、互操作。

數(shù)據(jù)第一入口:邊緣計(jì)算作為物理世界到數(shù)字世界的橋梁,是數(shù)據(jù)的第一入口,擁有大量、實(shí)時、完整的數(shù)據(jù),可基于數(shù)據(jù)全生命周期進(jìn)行管理與價值創(chuàng)造,將更好的支撐預(yù)測性維護(hù)、資產(chǎn)管理與效率提升等創(chuàng)新應(yīng)用;同時,作為數(shù)據(jù)第一入口,邊緣計(jì)算也面臨數(shù)據(jù)實(shí)時性、確定性、完整性、準(zhǔn)確性、多樣性等挑戰(zhàn)。

約束性:邊緣計(jì)算產(chǎn)品需適配工業(yè)現(xiàn)場相對惡劣的工作條件與運(yùn)行環(huán)境。在工業(yè)互聯(lián)場景下,對邊緣計(jì)算設(shè)備的功耗、成本、空間也有較高的要求。邊緣計(jì)算產(chǎn)品需要考慮通過軟硬件集成與優(yōu)化,以適配各種條件約束,支撐行業(yè)數(shù)字化多樣性場景。

分布性:邊緣計(jì)算實(shí)際部署天然具備分布式特征。這要求邊緣計(jì)算支持分布式計(jì)算與存儲、實(shí)現(xiàn)分布式資源的動態(tài)調(diào)度與統(tǒng)一管理、支撐分布式智能、具備分布式安全等能力。

融合性:OT與ICT的融合是行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要基礎(chǔ)。邊緣計(jì)算作為“OICT”融合與協(xié)同的關(guān)鍵承載,需要支持在聯(lián)接、數(shù)據(jù)、管理、控制、應(yīng)用、安全等方面的協(xié)同。

總體而言,云計(jì)算聚焦非實(shí)時、長周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析,能夠?yàn)闃I(yè)務(wù)決策支撐提供依據(jù);邊緣計(jì)算則聚焦實(shí)時、短周期數(shù)據(jù)的分析,能更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實(shí)時智能化處理與執(zhí)行。下面將介紹邊緣計(jì)算聯(lián)盟提出的邊緣計(jì)算參考架構(gòu)和邊緣計(jì)算的主要應(yīng)用場景。


邊緣

計(jì)算

邊云協(xié)同總體參考架構(gòu)

為了支撐上述邊云協(xié)同能力與內(nèi)涵,需要相應(yīng)的參考架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)。參考架構(gòu)需要考慮下述因素:連接能力、信息特征、以及資源約束性。

根據(jù)上述考量,邊云協(xié)同的總體參考架構(gòu)應(yīng)該包括下述模塊與能力:

邊緣側(cè):基礎(chǔ)設(shè)施能力、邊緣平臺能力、管理與安全能力、應(yīng)用與服務(wù)能力。

云端:平臺能力、邊緣開發(fā)測試云。

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圖:邊云協(xié)同總體參考架構(gòu)


邊緣

計(jì)算

主要應(yīng)用場景

從細(xì)分價值市場的維度,邊緣計(jì)算主要分為三類:電信運(yùn)營商邊緣計(jì)算、企業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算、工業(yè)邊緣計(jì)算。

圍繞上述三類邊緣計(jì)算,業(yè)界主要的ICT、OT、OTT、電信運(yùn)營商等玩家紛紛基于自身的優(yōu)勢構(gòu)建相關(guān)能力,布局邊緣計(jì)算,形成了當(dāng)前主要的六種邊緣計(jì)算的業(yè)務(wù)形態(tài):物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算、工業(yè)邊緣計(jì)算、智慧家庭邊緣計(jì)算、廣域接入網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算、邊緣云以及多接入邊緣計(jì)算(MEC)。

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圖:邊緣計(jì)算分類及主要業(yè)務(wù)形態(tài)

物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算主要由電信運(yùn)營商、ICT廠商、OT 廠商提供, 典型的解決方案如華為EC-IoT, 思科Fo g Computing,SAP Leonardo IoT Edge等。

工業(yè)邊緣計(jì)算主要由OT廠商提供,典型的解決方案如西門子Industrial Edge、和利時HoliEdge等。

智慧家庭邊緣計(jì)算主要圍繞智慧家庭網(wǎng)絡(luò)、智慧家居、智慧家庭安防等場景,使能家庭內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)、家電、家具等智能化,改進(jìn)和提升用戶體驗(yàn),深度挖掘并匹配家庭客戶需求與價值。

廣域接入網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算主要為企業(yè)客戶提供靈活彈性的廣域網(wǎng)絡(luò)接入能力(WAN),自動識別區(qū)分企業(yè)客戶的不同業(yè)務(wù)流,并自動匹配相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量保障(QoS);同時支持按需的網(wǎng)絡(luò)增值業(yè)務(wù)自動化部署。

邊緣云主要是由公有云服務(wù)商提供,一般作為其云服務(wù)在邊緣側(cè)的延伸,同時具備實(shí)時響應(yīng)、離線運(yùn)行等能力,從而延伸云服務(wù)的覆蓋領(lǐng)域和范圍。

多接入邊緣計(jì)算(MEC)提供了一個新的生態(tài)和價值鏈。MEC使能電信運(yùn)營商可以在網(wǎng)絡(luò)邊緣分流業(yè)務(wù);向第三方應(yīng)用及服務(wù)開放邊緣網(wǎng)絡(luò)能力。

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圖:歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會關(guān)于MEC的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)度


邊緣

計(jì)算

在5G通信中的作用

5G時代的多元化應(yīng)用催生了邊緣計(jì)算的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心將向邊緣側(cè)延伸,邊緣計(jì)算將加速ICT融合落地。

5G通信時代中邊緣計(jì)算的第一個重要作用是通過部署邊緣計(jì)算服務(wù)器滿足催生的邊緣側(cè)增量需求。

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圖:5G時代的邊緣化應(yīng)用催生了邊緣側(cè)增量需求

在萬物互聯(lián)的5G智能化時代,如果僅采用中心云計(jì)算模式(中心云),已經(jīng)不能滿足高效地處理網(wǎng)絡(luò)邊緣端所產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。因此分布在網(wǎng)絡(luò)邊緣端,提供實(shí)時數(shù)據(jù)處理、分析決策的小規(guī)模云數(shù)據(jù)中心的邊緣云和邊緣計(jì)算服務(wù)器顯得尤其重要。

5G通信時代中邊緣計(jì)算的第二個重要作用是通過新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)——核心網(wǎng)下沉和邊緣數(shù)據(jù)中心滿足5G超低時延、大帶寬和海量連接的需求。

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圖:5G三大應(yīng)用場景均需要邊緣計(jì)算

邊緣計(jì)算的第三大重要作用是通過部署邊緣云和多接入邊緣計(jì)算快速帶動這些重要應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展。

邊緣計(jì)算具有聚焦實(shí)時、短周期數(shù)據(jù)的分析能力,能更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實(shí)時智能化處理與執(zhí)行。作為數(shù)據(jù)的第一入口能夠?qū)崟r、安全、高效地處理工業(yè)自動化中的低延時數(shù)據(jù)處理要求,是能夠同時滿足5G和智能制造發(fā)展需求的關(guān)鍵核心技術(shù)。


企業(yè)數(shù)字化的應(yīng)用時代已經(jīng)全面來臨

攜手新凱迪,實(shí)現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型