隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的部署和5G無線技術(shù)的快速到來，將計算、存儲和分析放在靠近創(chuàng)建數(shù)據(jù)的地方，這為邊緣計算創(chuàng)造了條件。

邊緣計算正在改變數(shù)十億物聯(lián)網(wǎng)和其他設(shè)備生成的數(shù)據(jù)的存儲、處理、分析和傳輸方式。邊緣計算的早期目標是降低與將原始數(shù)據(jù)從其創(chuàng)建位置移動到企業(yè)數(shù)據(jù)中心或云相關(guān)的帶寬成本。最近，自動駕駛汽車和多攝像頭視頻分析等要求最小時延的實時應(yīng)用的興起，推動了這一技術(shù)的發(fā)展。

正在進行的5G無線標準的全球部署與邊緣計算密切相關(guān)，因為5G能夠更快地處理這些尖端的低時延用例及應(yīng)用。

一、什么是邊緣計算？

Gartner公司將邊緣計算定義為“分布式計算拓撲的一部分，其中信息處理位于靠近邊緣的位置，即事物和人生產(chǎn)或消費信息的位置?！?/p>

在最基本的層面上，邊緣計算使計算和數(shù)據(jù)存儲更靠近收集它們的設(shè)備，而不是依賴于可能在數(shù)千英里之外的中心位置。這樣做是為了使數(shù)據(jù)（尤其是實時數(shù)據(jù)）不會出現(xiàn)影響應(yīng)用性能的時延問題。此外，公司可以通過在本地進行處理來節(jié)省資金，減少需要發(fā)送到中央或基于云的位置的數(shù)據(jù)量。

想象一下監(jiān)控工廠生產(chǎn)的設(shè)備，或者從遠程辦公室發(fā)送實時視頻的聯(lián)網(wǎng)攝像機。雖然產(chǎn)生數(shù)據(jù)的單個設(shè)備可以很容易地通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，但當同時傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備數(shù)量增加時，就會出現(xiàn)問題。與其用一臺攝像機傳輸現(xiàn)場鏡頭，不如用成百上千臺設(shè)備來實現(xiàn)。不僅質(zhì)量會因時延而受損，而且?guī)挸杀疽部赡苁翘煳臄?shù)字。

邊緣計算硬件和服務(wù)通過為這些系統(tǒng)提供本地處理和存儲資源來幫助解決這個問題。例如，邊緣網(wǎng)關(guān)可以處理來自邊緣設(shè)備的數(shù)據(jù)，然后只通過云發(fā)回相關(guān)數(shù)據(jù)?；蛘咴趯崟r應(yīng)用需要的情況下，它可以將數(shù)據(jù)發(fā)送回邊緣設(shè)備。

二、5G和邊緣計算有什么關(guān)系？

雖然邊緣計算可以部署在5G以外的網(wǎng)絡(luò)上（如4G LTE），但反過來就不一定了。換句話說，除非企業(yè)擁有邊緣計算基礎(chǔ)設(shè)施，否則它們無法真正受益于5G。

IDC 邊緣戰(zhàn)略研究總監(jiān)戴夫?麥卡錫（Dave McCarthy）表示:“5G本身降低了終端和移動塔之間的網(wǎng)絡(luò)時延，但它沒有解決到數(shù)據(jù)中心的距離問題，這對于時延敏感的應(yīng)用來說可能是個問題。”。

卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計算機科學(xué)教授Mahadev Satyanarayanan同意這一觀點，他在2009年首次與人合著了一篇論文，為邊緣計算奠定了基礎(chǔ)?！叭绻仨氁宦坊氐饺珖蚴澜缌硪欢说臄?shù)據(jù)中心，即使最后一跳是零毫秒，那又有什么區(qū)別呢？”

隨著更多5G網(wǎng)絡(luò)的部署，邊緣計算和5G無線之間的關(guān)系將繼續(xù)聯(lián)系在一起，但如果需要的話，公司仍然可以通過不同的網(wǎng)絡(luò)模型部署邊緣計算基礎(chǔ)設(shè)施，包括有線甚至Wi-Fi。然而，隨著5G提供的速度更高，特別是在沒有有線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的農(nóng)村地區(qū)，邊緣基礎(chǔ)設(shè)施更有可能使用5G網(wǎng)絡(luò)。

三、邊緣計算是如何工作的？

邊緣的物理架構(gòu)可能很復(fù)雜，但基本思想是客戶端設(shè)備連接到附近的邊緣模塊，以獲得更快的處理速度和更流暢的操作。邊緣設(shè)備可以包括物聯(lián)網(wǎng)傳感器、員工的筆記本電腦、他們最新的智能手機、安全攝像頭，甚至是辦公室或休息室里的聯(lián)網(wǎng)微波爐。

在工業(yè)環(huán)境中，邊緣設(shè)備可以是自主移動機器人，汽車工廠中的機械臂。在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，它可以是一個高端手術(shù)系統(tǒng)，為醫(yī)生提供從遠程位置進行手術(shù)操作的能力。邊緣網(wǎng)關(guān)本身被認為是邊緣計算基礎(chǔ)設(shè)施中的邊緣設(shè)備。術(shù)語各不相同，因此可能會聽到稱為邊緣服務(wù)器或邊緣網(wǎng)關(guān)的模塊。

雖然許多邊緣網(wǎng)關(guān)或服務(wù)器將由尋求支持邊緣網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)提供商部署（例如，Verizon的5G網(wǎng)絡(luò)），但尋求采用私有邊緣網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)也需要考慮這種硬件。

四、如何購買和部署邊緣計算系統(tǒng)

購買和部署邊緣系統(tǒng)的方式可能千差萬別。一方面，企業(yè)可能希望在他們那端處理大部分流程。這將涉及選擇邊緣設(shè)備（可能來自戴爾、惠普或IBM等硬件供應(yīng)商），構(gòu)建一個足以滿足使用案例需求的網(wǎng)絡(luò)，以及購買管理和分析軟件。

這需要大量的工作，并且需要大量的內(nèi)部IT專業(yè)知識，但對于需要完全定制的邊緣部署的大型組織來說，這仍然是一個有吸引力的選擇。

另一方面，特定垂直行業(yè)的供應(yīng)商越來越多地營銷他們將為您管理的邊緣服務(wù)。想要走這條路的組織可以簡單地要求供應(yīng)商安裝自己的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)，并定期支付使用和維護費用。通用電氣和西門子等公司的IIoT（工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)）產(chǎn)品就屬于這一類。

這種方法的優(yōu)點是簡單，并且在部署方面相對容易，但是像這樣的高度管理的服務(wù)可能并不適用于每個用例。

五、有哪些邊緣計算的示例？

正如互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的數(shù)量持續(xù)攀升一樣，邊緣計算可以節(jié)省公司資金或利用極低時延的使用案例也在不斷增加。

例如，《Verizon商業(yè)》描述了幾個邊緣場景，包括制造設(shè)備的報廢質(zhì)量控制過程；使用5G邊緣網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建彈出式網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)，以亞秒級時延改變直播內(nèi)容的現(xiàn)場傳輸方式；使用邊緣傳感器提供公共場所人群的詳細圖像，以改善衛(wèi)生健康和安全；自動化制造安全，利用近乎實時的監(jiān)控發(fā)送有關(guān)條件變化的警報，以防止事故發(fā)生；制造業(yè)物流，旨在通過成品從生產(chǎn)到裝運的過程提高效率；通過數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)建精確的產(chǎn)品質(zhì)量模型，從制造流程中獲得洞察力。

不同類型的部署所需的硬件會有很大不同。例如，工業(yè)用戶將重視可靠性和低時延，需要能夠在工廠車間的惡劣環(huán)境中運行的加固邊緣節(jié)點，以及專用通信鏈路（專用5G、專用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)甚至有線連接）來實現(xiàn)他們的目標。

相比之下，聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)用戶仍然需要堅固的邊緣設(shè)備來應(yīng)對戶外部署，但連接部分可能會有很大不同——低時延可能仍然是協(xié)調(diào)重型設(shè)備移動的要求，但環(huán)境傳感器可能會有更高的范圍和更低的數(shù)據(jù)要求。LP-WAN連接、Sigfox等可能是最佳選擇。

其他用例提出了完全不同的挑戰(zhàn)。零售商可以使用邊緣節(jié)點作為店內(nèi)信息交換中心，實現(xiàn)多種不同功能，將銷售點數(shù)據(jù)與有針對性的促銷活動聯(lián)系在一起，跟蹤客流量，并為統(tǒng)一的商店管理應(yīng)用程序提供更多功能。

這里的連接部分可以很簡單，每臺設(shè)備都有內(nèi)部Wi-Fi，也可以更復(fù)雜，藍牙或其他低功耗連接服務(wù)于流量跟蹤和促銷服務(wù)，Wi-Fi專用于銷售點和自助結(jié)賬。

六、邊緣計算的好處是什么？

對于許多公司來說，成本節(jié)約本身就是部署邊緣計算的驅(qū)動力。最初在許多應(yīng)用中采用云的公司可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)帶寬成本比預(yù)期的要高，并且正在尋找更便宜的替代方案。邊緣計算可能是一個合適的選擇。

然而，邊緣計算的最大優(yōu)勢是能夠更快地處理和存儲數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對公司至關(guān)重要的更高效的實時應(yīng)用。在邊緣計算之前，智能手機掃描人臉進行面部識別需要通過云服務(wù)運行人臉識別算法，這將需要大量的時間來處理。通過邊緣計算模型，算法可以在邊緣服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)上本地運行，甚至可以在智能手機上運行。

虛擬和增強現(xiàn)實（VR/AR）、無人駕駛汽車、智能城市甚至樓宇自動化系統(tǒng)等應(yīng)用都需要這種級別的快速處理和響應(yīng)。

七、邊緣計算和人工智能

英偉達等公司繼續(xù)開發(fā)能夠識別邊緣處理更多需求的硬件，其中包括內(nèi)置人工智能（AI）功能的模塊。該公司在這一領(lǐng)域的最新產(chǎn)品是Jetson AGX Orin developer kit，這是一款緊湊、節(jié)能的人工智能超級計算機，面向機器人、自主機器以及下一代嵌入式和邊緣計算系統(tǒng)的開發(fā)人員。

Orin每秒提供275萬億次運算(TOPS)，比該公司以前的系統(tǒng)Jetson AGX Xavier提高了8倍。它還包括深度學(xué)習(xí)、視覺加速、內(nèi)存帶寬和多模式傳感器支持方面的更新。

雖然人工智能算法需要在基于云的服務(wù)上運行大量的處理能力，但能夠在邊緣完成工作的人工智能（AI）芯片組的增長將會看到更多的系統(tǒng)被創(chuàng)建來處理這些任務(wù)。

八、隱私和安全問題

從安全角度來看，邊緣數(shù)據(jù)可能會帶來麻煩，尤其是當它由不同的設(shè)備處理時，這些設(shè)備可能不如集中式或基于云的系統(tǒng)安全。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量的增長，IT部門必須了解潛在的安全問題，并確保這些系統(tǒng)能夠得到保護。這包括加密數(shù)據(jù)、采用訪問控制方法和可能的VPN隧道。

此外，對處理能力、電力和網(wǎng)絡(luò)連接的不同設(shè)備要求會對邊緣設(shè)備的可靠性產(chǎn)生影響。這使得冗余和故障轉(zhuǎn)移管理對于在邊緣處理數(shù)據(jù)的設(shè)備來說至關(guān)重要，以確保當單個節(jié)點出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)能夠正確傳遞和處理。

本文標題：什么是邊緣計算，為什么它很重要？

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