原标題：專家(jiā)解析：邊緣計(jì)算(suànσλ)在物(wù)聯網領域的(de)應用(yòng)及發展前景 來(α≥δ♣lái)源：中國(guó)信息通(tōng)信>×研究院CAICT

       通(tō←✔ng)信世界網消息（CWW）随著(zhe)無¥≥ ₹線移動通(tōng)信技(jì)術(shù)的(de)快(kuài)速發展，以€♦及移動互聯網、雲計(jì)算(suàn)的(de)普及，σ✘加速推動了(le)物(wù)聯網及相(xiàng)關技(jì)術(shù)λ↓¶在垂直行(xíng)業(yè)中的(de)應÷↕<用(yòng)和(hé)落地(dì)。随之而來(lái)©$，一(yī)種新型的(de)計(jì)算(suàn)範↕≠式“邊緣計(jì)算(suàn)&rγ">≥dquo;開(kāi)始頻(pín)繁出現(xiàn)在我們視←↕£(shì)野中。所謂邊緣計(jì)算(suàn)，就(jiù)♣¥是(shì)指在靠近(jìn)物(wù)體(tǐ)π©或數(shù)據生(shēng)成的(de)位置處理(lǐ)數(shù)據的×≤↕ (de)方法，采用(yòng)網絡、計(jì)算(s•‍uàn)、存儲、應用(yòng)核心能(néng)力為(wèi)一 $♣π(yī)體(tǐ)的(de)開(kāi)放(fàng)平台，強調就(jiùπ←)近(jìn)處理(lǐ)數(shù)據，從(cóδ≥ng)而減少(shǎo)系統反應時(shí)間(jiān)，保護數™α(shù)據隐私及安全，延長(cháng)電(diàn)池φ™∑&使用(yòng)壽命，節省網絡帶寬等。以滿足在實時(shí)業(yè)δ₽"務、應用(yòng)智能(néng)、安全與隐私保護等方面的(de)基本×₽™☆需求。

      &£¶nbsp;根據IDC預測，到(dào)2020年(nián₹ )将會(huì)有(yǒu)超過500億的(de)傳感器(qì)和(hé™☆σ∏)終端聯網，其中超過半數(shù)的(de←≠×)終端和(hé)物(wù)聯網絡将面臨網絡帶寬限制(zhì) ≥，40%的(de)數(shù)據需要(yào)在網絡≠©邊緣進行(xíng)運算(suàn)、分(fēn)析、處理(lǐ)和(hé)儲σ↓↑←存。未來(lái)，預計(jì)邊緣計(jì)算(suàn)市(sh✘€€ ì)場(chǎng)規模将超過萬億，将成為(wèi)與雲計(jì)算£•♠≠(suàn)平分(fēn)秋色的(de)新興市(shì)場(chǎng)÷ε©。邊緣計(jì)算(suàn)逐漸受到(dào)重視(shì)的(de)↕₹φ★原因包括：首先，物(wù)聯網時(shí)代傳感器(qì)數(shù®♥)量激增，随之産生(shēng)了(le€& )多(duō)種維度多(duō)種格式的(de)數(shù®↑)據，網絡帶寬與計(jì)算(suàn)吞吐量‍ 成為(wèi)了(le)雲端計(jì)算(suàn)的(de)性能(ε"∏Ωnéng)瓶頸；其次，傳感器(qì)無處不(b→•λ♦ù)在，實時(shí)或不(bù)定時(shí)的(de)采集用(y ✔"¶òng)戶的(de)生(shēng)理(lǐ)體(t‍↕ǐ)征數(shù)據、應用(yòng)數(shù)據¶γ等各類隐私數(shù)據，對(duì)信息安全提出了(le)更高(gāo)的(≠φ∏de)要(yào)求；再次，在特定應用(yòng)場(chǎng)景的(α♠∑de)物(wù)聯網絡中設備産生(shēn™¶☆'g)的(de)小(xiǎo)數(shù)據，有(yǒu)≥<在本地(dì)實時(shí)處理(lǐ)的(de)需求，并© ∏不(bù)需要(yào)傳到(dào)雲"♠>≈端。

圖1  傳統的(de)雲計(jì)算(suàn)結構

       上(shànλ←♥g)圖是(shì)傳統的(de)雲計(jì)算(suàn&↓)結構，由數(shù)據生(shēng)産者采集（或生(shēng)成）>§原始數(shù)據并傳輸到(dào)雲計(jì)算‌>(suàn)中心（後簡稱雲中心），數(shù)據消費(fèi​÷)者向雲中心發送請(qǐng)求，身(shēn)份驗證後​∞使用(yòng)數(shù)據。這(zhè)種結構在PC互聯網、移動互聯ε★'網時(shí)代還(hái)可(kě)以滿足業(yè‍$ ↔)務需求，但(dàn)是(shì)當到(dào)了(le)物(w∞←≠ù)聯網感知(zhī)時(shí)代，就(jiù)無法滿足需±£♦求了(le)。當然，将計(jì)算(suàn)任務放(fàng)到(dàδδ÷ o)雲端運算(suàn)和(hé)執行(xíng)是(shì)一(yī₩ •)種有(yǒu)效的(de)方式，因為(wèi)雲計(jì)¶☆算(suàn)能(néng)力通(tōng)常要∏÷(yào)比邊緣設備的(de)計(jì)算(suàφ>≤↔n)能(néng)力快(kuài)不(bù)少(shǎ∞λ☆♦o)，但(dàn)是(shì)因為(wèi)帶寬卻很(hěn)有(yǒu∞♦β&)限，随著(zhe)接入網絡的(de)傳感器(® αqì)和(hé)終端越來(lái)越多(duō)，例如(rú)：在智能(né≈®ng)家(jiā)居中，除了(le)智能(néng)家(jiā)↔ ±電(diàn)外(wài)，各類傳感器(qì)、甚至智能(néng)家(j® ♦βiā)具都(dōu)集成了(le)芯片，具備了('‍le)通(tōng)信和(hé)計(jì)算(s÷ £→uàn)能(néng)力，随著(zhe)數(shù)據不(  bù)斷增多(duō)，數(shù)據傳輸速度成為(wèi)提升雲端計(jì£""☆)算(suàn)能(néng)力的(de∑λ)瓶頸。一(yī)輛(liàng)具備自(zì)動駕駛能(n∞≠™Ωéng)力的(de)半挂車(chē)每秒(miǎo)産生(shēng)♦♦1GB以上(shàng)的(de)數(shù)據，需要(yào)對(d∞φuì)數(shù)據進行(xíng)實時(shí)處理(lǐ)，以對(duì)×ε§≠牽引車(chē)、半挂車(chē)的(de)÷<運行(xíng)狀态做(zuò)出正确的(de)判斷。如(r←> 'ú)果将數(shù)據全部傳輸到(dào)雲端處理(lǐ)，響應時≤‍(shí)間(jiān)将變得(de)非常長(cháng)，而且如( ♥rú)果是(shì)在某區(qū)域內(nèφ•¶i)的(de)車(chē)輛(liàng)過多(Ω±≤duō)，同時(shí)進行(xíng)運÷ 算(suàn)，會(huì)對(duì)網絡帶寬和(hé)可(kě)靠性造↔‌成巨大(dà)的(de)挑戰，所以，在邊緣設備上(shà♥ ​ng)直接對(duì)業(yè)務、對(duì)數(shù)據進行(☆‌xíng)分(fēn)析處理(lǐ)就(jiù)變得(de)十​®↔分(fēn)重要(yào)。

       邊緣↓↓♠計(jì)算(suàn)可(kě)以在網絡∏↓邊緣對(duì)應用(yòng)場(chǎng)景中的(d♦>e)各種終端産生(shēng)的(de)上(shàng)行(x퀱→ng)數(shù)據，以及雲計(jì)算(suàn)中心α&✔ 産生(shēng)的(de)下(xià)行 ★(xíng)數(shù)據進行(xíng)計(jì)算(suàn)。其實不¶₩(bù)論稱為(wèi)邊緣計(jì)算(suàn)還(&∏ hái)是(shì)框計(jì)算(suàn)、臨近(j ¶♠€ìn)計(jì)算(suàn)等，講的(de)都(dōu)是(shì)δ'在數(shù)據源與雲計(jì)算(suàn)中心間 ™↑↕(jiān)的(de)所有(yǒu)計(jì)算(suàn)和(hé÷λ₽∞)網絡資源。智能(néng)手表、手機(jī)，都(dōu)是(shì)個(¥γ¥$gè)人(rén)與雲端的(de)邊緣。智能(néng)音(yīn∑←Ω)箱、智能(néng)網關是(shì)智能(✘ δεnéng)家(jiā)居與雲端的(de)邊緣；智能(néng)後視>€(shì)鏡、智能(néng)行(xíng)車(chē)記錄儀是(shì)車("←•≤chē)與雲端的(de)邊緣。邊緣計(jì)算(suàn)的(de)≤∞π核心就(jiù)是(shì)在鄰近(jìn)數(shù)據源頭的(de)σ₹σ 地(dì)方進行(xíng)計(jì)算(suàn)。

圖2  邊緣計(jì)算(suàn)β&§結構

       上(shàng& π)圖是(shì)邊緣計(jì)算(suàn)的(de)結構，展示了 ♠★(le)其中的(de)雙向計(jì)算(suàn)¶λ流，在邊緣計(jì)算(suàn)中，終端或傳感器(qì)不(bù)單是(s">>‌hì)數(shù)據生(shēng)産者，同σ☆時(shí)也(yě)是(shì)數(shù)據的(de)消費↔≥¶×(fèi)者。終端和(hé)傳感器(qì)不(b÷"ù)僅可(kě)以向雲計(jì)算(suàn)中心請(qǐng)求內(↓€nèi)容和(hé)服務，還(hái)可(kě)以獨立進行(xíng±↔)計(jì)算(suàn)。傳感器(qì)和(hé)終端具備一(yī)定的≥'φ(de)存儲能(néng)力，可(kě)以對(duì)&ldquo ÷↔;小(xiǎo)數(shù)據”進行(xíng)緩存、存儲和(hé&↔↓')處理(lǐ)，在與網絡連接時(shí)，可(kě)以将請(qǐ♦φng)求和(hé)雲服務發送給用(yòngα ↓)戶。邊緣計(jì)算(suàn)的(de↕‍)設計(jì)要(yào)基于應用(yòng)場(chǎng)景的(✘✔de)用(yòng)戶需求進行(xíng)合理(lǐ)規¥₹劃設計(jì)，既要(yào)滿足業(yè)務需求，又(y♦♥☆♥òu)要(yào)保證可(kě)靠性、安全性以及隐私數(sh↑"ù)據的(de)保護等。在實際應用(yòng∑↕→)中，邊緣計(jì)算(suàn)還(hái)→£ε涉及到(dào)多(duō)邊場(chǎng)景的(δ↔✔de)三種應用(yòng)類型：

       1、個(gè)'♥∑人(rén)邊緣：以個(gè)人(rén)為(wèi)核心↕¶，計(jì)算(suàn)将圍繞著(zhe)個(gΩ™≤•è)人(rén)展開(kāi)并涉及到(dà>✘o)和(hé)個(gè)人(rén)相(x<↕β​iàng)關聯的(de)周邊環境，例如(rú)智能(néng)家(jiā∑'>©)居、小(xiǎo)型辦公室等諸多(duō)場(ch♣ ǎng)景。個(gè)人(rén)邊緣涉及多(↔≈duō)種與個(gè)人(rén)相(xiàng)關的(de)傳感✘≤器(qì)、終端設備，例如(rú)智能(néng)手δ≠機(jī)、智能(néng)手環、智能(néng)眼鏡、智能(néng)•₩β音(yīn)箱等。當個(gè)人(rén)從(cóng)家(jiā)中​α↕¥向其他(tā)場(chǎng)景，例如(rú)公司移動時(shí)，→β→™個(gè)人(rén)邊緣計(jì)算(suànδ•‍)設備将進入業(yè)務邊緣。

      &≥ εnbsp;2、業(yè)務邊緣：泛指工(gōng)作(zuò)場(chǎ£∑≤ng)景，工(gōng)作(zuò)場(chǎng)♥★景既可(kě)以是(shì)室內(nèi)也(yě)可(kě)以室∑‌↕外(wài)，例如(rú)工(gōng)廠(chǎng)、大↔♣ε(dà)型辦公環境等。這(zhè)些(x​₩®iē)場(chǎng)景通(tōng)常配備了(le)數(s‌∑←"hù)據中心，由數(shù)據中心提供一≤<(yī)定的(de)處理(lǐ)和(hé)存儲能(néng$λ)力，并且能(néng)在現(xiàn)有(yǒ←δβu)環境快(kuài)速部署。業(yè)務邊緣領域涉及的(©×≈γde)設備包括：傳感器(qì)、機(jī)器(qì)手臂、車₽ε (chē)輛(liàng)、無人(rén)機(® "jī)等；制(zhì)造業(yè)和(hé)工(gōng)程×₹等是(shì)業(yè)務邊緣計(jì)算(suàn)快(kuài)速集 >​中發展的(de)兩大(dà)領域。

       ✘δ3、多(duō)雲邊緣：是(shì)服務提供商或企業(φ∞☆yè)網絡邊緣的(de)拓撲術(shù)語，其中業≥πσ(yè)務首先從(cóng)撥号調制(zh→₩$ì)解調器(qì)進入到(dào)家(jiā)庭或者遠(yuǎn)程分(f'"β↕ēn)支機(jī)構中的(de)。

圖3  三種類型的(de)邊緣計(jì)算(suàn)

       個(gè)人(rén" ​)邊緣、業(yè)務邊緣、多(duō)雲邊緣，尤其是(∞↔₩shì)前兩種作(zuò)為(wèi)邊緣計(jì)算(suàn)主要♦•♥(yào)的(de)應用(yòng)類型，具備廣泛的(de)應用( →‌ yòng)前景。在邊緣計(jì)算(suβ₽€‍àn)中，由于邊緣具備一(yī)定的(de)'<計(jì)算(suàn)資源，可(kě)以承載一(↔'↑yī)部分(fēn)的(de)計(jì)算(suàn)≥×β任務，能(néng)夠分(fēn)擔雲端計&∞≈★(jì)算(suàn)的(de)壓力，減少(shǎo)因為(wèi)帶寬上"↕(shàng)傳下(xià)載數(shù)據'↔φ的(de)延遲、以及因為(wèi)雲端計(jì)算(suàn)時(shíε♠)間(jiān)過長(cháng)導緻的(d₹←e)系統延遲。在智能(néng)家(jiā)居或智慧社✘€®區(qū)場(chǎng)景中，有(yǒu)大(dà↑α)量的(de)傳感器(qì)和(hé)終端，它§"λ們可(kě)以通(tōng)過Wi-Fi、Bl±₹<©uetooth、ZigBee、蜂窩網絡等将數(shù)γ₹& 據傳輸到(dào)雲端，但(dàn)考慮到(dào)這(zhè)些(x∏←iē)數(shù)據的(de)體(tǐ)量過大(dà↕¥↑)，而且很(hěn)多(duō)數(shù∏λγ)據需要(yào)在本地(dì)使用(yòng)，使得(de)雲計(j₩£ì)算(suàn)不(bù)是(shì)最适用(yòng)ε>§于智慧社區(qū)和(hé)智能(néng)家(jiā)居的(de)計(jβ ‌ì)算(suàn)範式。邊緣計(jì)算(suàγ≤$n)将取而代之，通(tōng)過在智能(néng)網關（或具備網關功能(n‍"©éng)的(de)智能(néng)音(yīn)箱、服務型機(jī)器(q÷αì)人(rén)等）上(shàng)運行(xí‌Ωng)物(wù)聯網邊緣操作(zuò)系統，各類電(diàn)€€子(zǐ)設備均可(kě)以通(tōng)過局域網連接到(d✔≠÷ào)網關，部署相(xiàng)關服務、進行(xíng)運算(suànβ©→ )和(hé)統一(yī)管控。伴随5G技(jì)術(s•€hù)的(de)快(kuài)速發展，其廣★ 覆蓋、低(dī)時(shí)延、大(dà)連接、高(gāo‌≥₩")可(kě)靠的(de)特性，使得(de)>∞↓™邊緣計(jì)算(suàn)有(yǒu)著(zhe)更加廣闊的(de)應用(✔♠£↑yòng)場(chǎng)景。5G将加速物(wù)聯網技(jì)術(shλ₹¥ù)向更多(duō)垂直行(xíng)業Ω'(yè)滲透，未來(lái)生(shēng)活、工(gōng)λ ∏↕作(zuò)中的(de)各種場(chǎng¥ φ≠)景中的(de)傳感器(qì)、終端設備都(dōu)有(✔Ω•yǒu)可(kě)能(néng)融入到(dào)物(wù‌±​)聯網中，它們将成為(wèi)數(shù)據的(÷±≈₽de)生(shēng)産者和(hé)數(s‌€∞hù)據的(de)消費(fèi)者。5G将支持海(hǎi)量的(de)機(jī★​¥)器(qì)通(tōng)信，以智慧城(c✔®≥héng)市(shì)、智能(néng)家(jiā)居等為(wèi)§₩<代表的(de)典型應用(yòng)場(chǎng)景與移動通(tōng)信深•∑γ度融合，預期千億量級的(de)設備将接入5G網絡的(de)同$γπ時(shí)也(yě)會(huì)産生(shēng)海(hǎi)量的 ↔(de)運行(xíng)數(shù)據。

       随著(zhe)≤♠×★5G等通(tōng)信技(jì)術(shù)的(de)發展和(hé)助推，在邊σ£<緣計(jì)算(suàn)中包含的(de)一(yī)些(γ≥xiē)潛在問(wèn)題急需解決，如(rú)：可(kě>÷)靠性問(wèn)題、隐私和(hé)安全問(wèn)題、如÷β∏(rú)何對(duì)網絡和(hé)帶寬進行(xíng)優化(huà)等。拿(•¶×ná)隐私和(hé)安全舉例，如(rú)果邊緣計(jì)算(su​ £πàn)應用(yòng)在家(jiā)中部署，大(dà)量用(yòng)戶 ♠體(tǐ)征數(shù)據、使用(yòng)♠¥ α數(shù)據等隐私數(shù)據會(huì∏ )被采集，例：通(tōng)過分(fēn)析智能(né®β•ng)床墊和(hé)智能(néng)枕頭可(k ☆ě)以判斷是(shì)否有(yǒu)人(rén)休息、什(shén)麽時(sβλhí)間(jiān)休息，什(shén)麽姿±ε勢休息；通(tōng)過分(fēn)析智能(né☆β±®ng)門(mén)鎖和(hé)貓眼的(de≥←®)數(shù)據可(kě)以知(zhī)道(dào)家(ji✔<∏♣ā)裡(lǐ)什(shén)麽時(shí)σ≥候有(yǒu)人(rén)。所以如(rú∞←)何在不(bù)侵犯隐私的(de)情況下(φ₩xià)提供優質服務也(yě)是(shì)一(™ε☆★yī)個(gè)要(yào)特别考慮的(de)問(wè≠♠$n)題，某些(xiē)隐私數(shù)據↑∏§可(kě)以在處理(lǐ)前進行(xíng)脫敏并隻保存在本地(d"©ì)（網關），不(bù)上(shàng)傳到'<→ (dào)雲端。伴随著(zhe)數(shù)據₹®€σ隐私問(wèn)題的(de)就(jiù)是(shì£π♥γ)數(shù)據的(de)所有(yǒu)權問(wèn)題，邊緣計(jì)算(s↓☆≠™uàn)在家(jiā)居場(chǎng)景中産生(shēng)的(de)數¶₩∏₩(shù)據屬于數(shù)據的(de)産生(shēng)者，即業(yè)主 γ，讓用(yòng)戶隐私數(shù)據保留在生(sβ®hēng)産數(shù)據的(de)地(dì)γ∑‍£方将更好(hǎo)地(dì)保護用(yòng)戶的(de)隐私。δ₽‍随著(zhe)用(yòng)戶對(duì)數(shù)據隐私保護的(d♠'e)意識增強，建設方或運營方對(duì)如 £♠(rú)何保護業(yè)主的(de)隐私重視'ε ♥(shì)起來(lái)，為(wèi)家(ji←≤ā)庭網關設置數(shù)據上(shàng)傳和(hé)下(xià'✔)行(xíng)的(de)開(kāi)關功能(néng)就(j ©iù)是(shì)一(yī)個(gè)體(tǐ)現(xiàn)，≤₹讓業(yè)主決定哪些(xiē)數(sh™π ♦ù)據在什(shén)麽時(shí)間(jiān)上(shàng)傳給雲服務提‌>供者。

       由于物(wù)聯€→♥¥網傳感器(qì)的(de)快(kuài)速普及和(h¥✔é)對(duì)生(shēng)活、各個(gè) α‌¥行(xíng)業(yè)垂直應用(yòng)場(chǎng)景的(de)€∞ ₽滲透，為(wèi)了(le)保障數(shù)據和(hé)在更短(duǎ$↑₩γn)的(de)時(shí)間(jiān)內(n≠ èi)運行(xíng)，業(yè)務的(de)可(kě)靠性和(‌✘hé)數(shù)據的(de)安全性，未來(lái​δ¥)越來(lái)越多(duō)的(de)雲計(jì)算(suàn)服務會(h≤σuì)從(cóng)雲端向網絡邊緣遷移。®♠↓•物(wù)聯網傳感器(qì)、各式各樣的(de)終≠β£ 端設備充當了(le)重要(yào)角色，其角色也(yě)在發生€♠(shēng)著(zhe)變化(huà)，由數(shù)據的("₩&"de)消費(fèi)者向數(shù)據的(de₽©¶)生(shēng)産和(hé)消費(fèi)者轉化(huà)。随 € 著(zhe)芯片、模組、通(tōng)信技(jì‍γ‌π)術(shù)、網絡、系統平台等整個(gè)邊緣計(jì)算  (suàn)生(shēng)态鏈的(de)快(☆↔αkuài)速演進。未來(lái)，邊緣計(jì)算(sπε♠®uàn)将成為(wèi)産業(yè)互聯網發♥βα≥展和(hé)布局的(de)重點技(jì)術(shù)方向。