邊緣計(jì)算是什么意思？“邊緣”壹詞在物聯(lián)網(wǎng)世界中有了新的定義。隨著5g時(shí)代的到來，邊緣計(jì)算也得到了迅速的推廣和普及。那么什么是邊緣計(jì)算呢？

邊緣計(jì)算的專業(yè)解釋太復(fù)雜了。我們試著用壹個(gè)簡單的例子來解釋它。有些人認(rèn)為章魚不像地球上的生物，更像是外來物種。這句話不是憑空說出來的。

章魚基因組包含大約33000個(gè)基因，是普通無脊椎動物的5-6倍。它的血液是藍(lán)色的，有叁顆心，有許多柔軟的腳，沒有頭發(fā)，比許多動物都聰明。

妳想過這樣的問題嗎？章魚為什么這么聰明？為什么它在捕捉獵物或逃跑時(shí)有這么多手腕？為什么它不被纏??？

這是由于章魚的大腦結(jié)構(gòu)。人類的神經(jīng)元都集中在大腦中。與人類不同的是，章魚大腦中只有40%的神經(jīng)元分布在幾個(gè)手腕上。

這樣做的好處是什么？

優(yōu)點(diǎn)是章魚可以用自己的手腕思考。例如，當(dāng)章魚的手腕碰到螃蟹時(shí)，它不必將這些信息傳遞給大腦。它可以用這個(gè)手腕直接思考并立即做出反應(yīng)。

這是邊緣計(jì)算！將數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用操作，甚至某些功能服務(wù)的實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)中心移動到每個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)，以提高靈活性、實(shí)時(shí)性和安全性。

長期以來，設(shè)施的維護(hù)和測試將消耗大量的人力和物力。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的不斷增加，在網(wǎng)絡(luò)邊緣産生的數(shù)據(jù)量變得非常巨大。如果所有這些數(shù)據(jù)都由云管理平臺處理，無疑會承受很大的流量壓力，低延遲，實(shí)時(shí)協(xié)同工作難以保證，數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)也會增加。

就像患有巨人癥的人壹樣，他的肆肢不斷地變長變粗，神經(jīng)元的傳輸速度也有限。巨人的反應(yīng)會越來越慢。最后，他的手指將被切斷。這些信息需要半天時(shí)間才能傳輸?shù)酱竽X，這無疑是致命的。

如果患有巨人癥的人可以像章魚壹樣采用邊緣計(jì)算的方法，而且手指上有神經(jīng)元，他可以處理附近的大量數(shù)據(jù)和信息。身體的各個(gè)部位都使用這種機(jī)構(gòu)工作，效率將大大提高。

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，大量使用邊緣計(jì)算的設(shè)備可以高效地協(xié)同工作，許多問題將得到解決。邊緣計(jì)算非常簡單，并不復(fù)雜。

邊緣計(jì)算優(yōu)勢

邊緣計(jì)算模型將原始云計(jì)算中心的部分或全部計(jì)算任務(wù)遷移到數(shù)據(jù)源附近。與傳統(tǒng)云計(jì)算模型相比，邊緣計(jì)算模型具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析、高安全性、隱私保護(hù)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、位置感知和低流量等優(yōu)點(diǎn)。

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析。將原云計(jì)算中心的部分或全部計(jì)算任務(wù)遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣，在邊緣設(shè)備上處理數(shù)據(jù)，而不是在外部數(shù)據(jù)中心或云上；因此，提高了數(shù)據(jù)傳輸性能，保證了處理的實(shí)時(shí)性，降低了云計(jì)算中心的計(jì)算負(fù)載。

（2）高度安全。傳統(tǒng)的云計(jì)算模型是集中式的，這使得它容易受到分布式拒絕服務(wù)供應(yīng)和斷電的影響。邊緣計(jì)算模型在邊緣設(shè)備和云計(jì)算中心之間分配處理、存儲和應(yīng)用程序，使其高度安全。邊緣計(jì)算模型還降低了單點(diǎn)失效的可能性。

（3）保護(hù)私有數(shù)據(jù)并提高數(shù)據(jù)安全性。邊緣計(jì)算模型在本地設(shè)備上處理更多數(shù)據(jù)，而不是將其上傳到云計(jì)算中心，因此邊緣計(jì)算還可以減少實(shí)際存在風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)據(jù)量。即使設(shè)備受到攻擊，它也只包含本地收集的數(shù)據(jù)，而不包含受損的云計(jì)算中心。

（4）可伸縮性。邊緣計(jì)算提供了一種更便宜的可擴(kuò)展性途徑，允許公司通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和邊緣數(shù)據(jù)中心的組合來擴(kuò)展其計(jì)算能力。使用具有處理能力的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也可以降低擴(kuò)展成本，因此添加的新設(shè)備不會對網(wǎng)絡(luò)有很大的帶寬需求。

（5）位置意識。邊緣分布式設(shè)備使用低級信令進(jìn)行信息共享。邊緣計(jì)算模型從本地接入網(wǎng)中的邊緣設(shè)備接收信息，以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的位置。例如，對于導(dǎo)航，終端設(shè)備可以根據(jù)其實(shí)時(shí)位置將相關(guān)的位置信息和數(shù)據(jù)移交給邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，邊緣節(jié)點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和決策。

（6）低流量。本地設(shè)備采集的數(shù)據(jù)可以在本地進(jìn)行計(jì)算和分析，也可以在本地設(shè)備上進(jìn)行預(yù)處理。無需將本地設(shè)備采集的所有數(shù)據(jù)上傳到云計(jì)算中心，以減少進(jìn)入核心網(wǎng)絡(luò)的流量。

表1邊緣計(jì)算與協(xié)同邊緣計(jì)算的比較

邊緣計(jì)算的典型應(yīng)用

邊緣計(jì)算在許多應(yīng)用場景中都取得了良好的效果。在本節(jié)中，我們將介紹幾個(gè)基于edge計(jì)算框架設(shè)計(jì)的新興應(yīng)用程序場景。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會討論了一些場景，如視頻分析和移動大數(shù)據(jù)。也有一些概述性論文介紹了車輛互連、醫(yī)療保健、智能樓宇控制、海洋監(jiān)測以及無線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)與邊緣計(jì)算的結(jié)合等場景。

（1）保健。例如，邊緣計(jì)算可以幫助中風(fēng)患者的醫(yī)療保健。研究人員最近提出了一種稱為u-fall的智能醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施，它通過邊緣計(jì)算技術(shù)利用智能手機(jī)。借助邊緣計(jì)算，u-fall借助智能設(shè)備傳感器實(shí)時(shí)感知運(yùn)動檢測。邊緣計(jì)算還可以幫助健康顧問幫助他們的患者，而不管他們的地理位置如何。邊緣計(jì)算使智能手機(jī)能夠從智能傳感器收集患者的生理信息，如脈搏率、體溫等，并將其發(fā)送到云服務(wù)器進(jìn)行存儲、數(shù)據(jù)同步和共享。

（2）視頻分析。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，監(jiān)控?cái)z像機(jī)無處不在。傳統(tǒng)的終端設(shè)備云服務(wù)器架構(gòu)可能無法從數(shù)百萬終端設(shè)備傳輸視頻。在這種情況下，邊緣計(jì)算可以幫助基于視頻分析的應(yīng)用程序。借助邊緣計(jì)算，大量視頻不需要上傳到云服務(wù)器，而是在靠近終端設(shè)備的邊緣服務(wù)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，只將邊緣服務(wù)器無法處理的一小部分?jǐn)?shù)據(jù)上傳到云計(jì)算中心。

（3）車輛互連。通過互聯(lián)網(wǎng)接入為車輛提供便利，使其能夠連接道路上的其他車輛。如果車輛采集的數(shù)據(jù)全部上傳到云端進(jìn)行處理，互聯(lián)網(wǎng)負(fù)載過大，導(dǎo)致傳輸延遲；因此，邊緣設(shè)備本身必須具有處理視頻、音頻、信號和其他數(shù)據(jù)的能力。邊緣計(jì)算可以為這一需求提供相應(yīng)的架構(gòu)、服務(wù)和支持能力，縮短端到端延遲，加快數(shù)據(jù)處理速度，避免因信號處理不及時(shí)而導(dǎo)致的交通事故等事故。車輛可以與其他接近的車輛通信，并告知他們?nèi)魏晤A(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)或交通堵塞。

（4）移動大數(shù)據(jù)分析。無處不在的移動終端設(shè)備可以收集大量的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)對業(yè)務(wù)非常重要，因?yàn)樗梢蕴崛Σ煌瑯I(yè)務(wù)部門有益的分析和有用信息。大數(shù)據(jù)分析是從原始數(shù)據(jù)中提取有意義信息的過程。在移動設(shè)備附近部署邊緣服務(wù)器可以通過高網(wǎng)絡(luò)帶寬和低延遲改進(jìn)大數(shù)據(jù)分析。例如，首先收集和分析附近邊緣服務(wù)器的大數(shù)據(jù)，然后將大數(shù)據(jù)分析結(jié)果傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步處理，以減輕核心網(wǎng)絡(luò)的壓力。

（5）智能樓宇控制。智能樓宇控制系統(tǒng)由部署在樓宇不同部分的無線傳感器組成。傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測和控制建筑環(huán)境，如溫度、氣體水平或濕度。在智能建筑環(huán)境中，部署邊緣計(jì)算環(huán)境的建筑可以通過傳感器共享信息，并對任何異常情況做出響應(yīng)。這些傳感器可以根據(jù)其他無線節(jié)點(diǎn)接收到的集合信息來維持建筑物的大氣。

（6）海洋監(jiān)測和控制?？茖W(xué)家們正在研究如何應(yīng)對任何海洋災(zāi)難性事件，并提前了解氣候變化。這可以幫助人們采取快速反應(yīng)措施，減少災(zāi)難性事件的嚴(yán)重后果。部署在海洋某些位置的傳感器傳輸大量數(shù)據(jù)，這需要大量的計(jì)算和存儲資源。使用傳統(tǒng)云計(jì)算中心處理大量接收數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致預(yù)測傳輸延遲。在這種情況下，通過在數(shù)據(jù)源附近進(jìn)行處理，邊緣計(jì)算可以在防止數(shù)據(jù)丟失或傳感器數(shù)據(jù)傳輸延遲方面發(fā)揮重要作用。

（7）智能家居。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能家居系統(tǒng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。它利用大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控家居內(nèi)部狀態(tài)，接收外部控制命令，最終完成家居環(huán)境的調(diào)節(jié)，從而提高家居的安全性、便捷性和舒適性。由于家庭數(shù)據(jù)的隱私性，用戶并不總是愿意將數(shù)據(jù)上傳到云端進(jìn)行處理，尤其是一些家庭視頻數(shù)據(jù)。邊緣計(jì)算可以將家庭數(shù)據(jù)處理推送到家庭內(nèi)部網(wǎng)關(guān)，減少家庭數(shù)據(jù)的流出，從而減少數(shù)據(jù)泄露的可能性，提高系統(tǒng)的隱私性。

（8）智慧城市。預(yù)測顯示，一個(gè)擁有100萬人口的城市每天將產(chǎn)生200Pb的數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)用邊緣計(jì)算模型處理網(wǎng)絡(luò)邊緣的數(shù)據(jù)是一個(gè)很好的解決方案。例如，在城市路面檢測中，傳感器安裝在道路兩側(cè)的路燈上，以收集城市路面信息并檢測環(huán)境數(shù)據(jù)，如空氣質(zhì)量、光強(qiáng)度和噪聲水平。當(dāng)路燈出現(xiàn)故障時(shí)，可以立即反饋給維修人員，并在健康急救和公共安全領(lǐng)域提供幫助。

邊緣計(jì)算的現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)

目前，邊緣計(jì)算的發(fā)展還處于起步階段。隨著越來越多的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，邊緣計(jì)算得到了業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛重視和認(rèn)可。在這一部分中，我們主要從工業(yè)界和學(xué)術(shù)界介紹了邊緣計(jì)算的現(xiàn)狀。