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

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。

邊緣計算（Edge Computing）的概念由此而生。邊緣計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算與云計算的關(guān)系、基本特點和屬性、參考架構(gòu)、主要應(yīng)用場景，以及在5G通信中的作用。

一、邊緣計算與云計算形成互補關(guān)系根據(jù)歐洲電信標準協(xié)會（ETSI）的定義，多接入邊緣計算是在靠近人、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、實時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護等方面的關(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)。

在有了云計算的同時，為什么還需要邊緣計算？主要存在以下幾點原因：1） 網(wǎng)絡(luò)帶寬與計算吞吐量均成為云計算的性能瓶頸：2） 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：3） 終端設(shè)備產(chǎn)生海量“小數(shù)據(jù)”，需要實時處理。

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

二、邊緣計算的基本特點與屬性參考邊緣計算聯(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與屬性。

聯(lián)接性：聯(lián)接性是邊緣計算的基礎(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、實時、完整的數(shù)據(jù)，可基于數(shù)據(jù)全生命周期進行管理與價值創(chuàng)造，將更好的支撐預測性維護、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，邊緣計算也面臨數(shù)據(jù)實時性、確定性、完整性、準確性、多樣性等挑戰(zhàn)。

約束性：邊緣計算產(chǎn)品需適配工業(yè)現(xiàn)場相對惡劣的工作條件與運行環(huán)境。在工業(yè)互聯(lián)場景下，對邊緣計算設(shè)備的功耗、成本、空間也有較高的要求。邊緣計算產(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：邊緣計算實際部署天然具備分布式特征。這要求邊緣計算支持分布式計算與存儲、實現(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，云計算聚焦非實時、長周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，能夠為業(yè)務(wù)決策支撐提供依據(jù)；邊緣計算則聚焦實時、短周期數(shù)據(jù)的分析，能更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實時智能化處理與執(zhí)行。下面將介紹邊緣計算聯(lián)盟提出的邊緣計算參考架構(gòu)和邊緣計算的主要應(yīng)用場景。

三、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：（1）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。（2）云端：平臺能力、邊緣開發(fā)測試云。

四、邊緣計算主要應(yīng)用場景從細分價值市場的維度，邊緣計算主要分為三類：電信運營商邊緣計算、企業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算、工業(yè)邊緣計算。

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

物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算主要由電信運營商、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，改進和提升用戶體驗，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