什么是“邊緣計算”？想要弄清楚這一概念的含義，我們還得從“云計算”談起。云計算（cloud computing）指的是通過網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計算處理程序分解成無數(shù)個小程序，然后，通過多部服務(wù)器組成的系統(tǒng)進行處理和分析這些小程序得到結(jié)果并返回給用戶。用戶通過網(wǎng)絡(luò)獲得應用所需的資源（硬件、平臺、軟件）。而提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。

傳統(tǒng)云計算模型（來源：網(wǎng)絡(luò)）

舉個簡單的例子，這就好似我們現(xiàn)在的用電方式一樣。每個家庭或企業(yè)一般情況下并不自己生產(chǎn)“電”，而是大型發(fā)電站進行集中發(fā)電，然后通過星羅棋布的電網(wǎng)，將“電”輸送到每家每戶。人們只需插上插座，按時交納電費，便可以用上電?！霸朴嬎恪本皖愃朴谶@樣一種存在。那些提供云計算服務(wù)的公司，就好比“大型發(fā)電站”。1961 年，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)領(lǐng)域?qū)＜壹s翰·麥卡錫就曾預言：“未來電腦運算有可能成為一項公共事業(yè)，就像電話系統(tǒng)已成為一項公共事業(yè)一樣?！比欢缥恼麻_頭所說，龐大的數(shù)據(jù)量將極易造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，并且隨著5G時代的到來，我們對數(shù)據(jù)的實時性提出了更高的要求。因此我們需要將部分數(shù)據(jù)在本地進行處理?！斑吘売嬎恪北闶沁@樣一種模式。

所謂邊緣計算就是在網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)點來處理、分析數(shù)據(jù)，而不是在中央服務(wù)器里整理后實施處理。在這里“邊緣節(jié)點”目前主要包括，通信基站、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及終端設(shè)備。與云計算相比邊緣計算在網(wǎng)絡(luò)拓撲中的位置更低，即更加靠近“用戶”——數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地方。作為對云計算方式的補充，邊緣計算彌補了云計算的諸多缺陷。

來源：網(wǎng)絡(luò)

邊緣計算的優(yōu)勢

邊緣計算與傳統(tǒng)云計算主要性能對比（來源：思科）

1、  低時延：由于數(shù)據(jù)是在邊緣結(jié)點進行分析處理，降低了延遲，提升應用的響應速度。據(jù)運營商估計，如若經(jīng)由部署在接入點的MEC完成處理和轉(zhuǎn)發(fā)，則時延有望控制在1ms之內(nèi)。

2、  更安全：一些比較敏感的數(shù)據(jù)直接在邊緣進行分析處理，不用全部上傳至云計算平臺，能夠盡可能的避免數(shù)據(jù)泄露問題。

3、  減少數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)不需要全部傳輸?shù)皆贫?，減少智能設(shè)備和數(shù)據(jù)中心傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，節(jié)省了大量帶寬成本，同時還能減小核心網(wǎng)絡(luò)的擁堵。

4、  提高可用性：邊緣計算分擔（offload）了中心服務(wù)器的計算任務(wù)，并且降低了出現(xiàn)單點故障的可能。另外很多智能終端設(shè)備在非工作狀態(tài)下處于閑置狀態(tài)，邊緣計算可以充分的對其加以利用，提高了資源的利用率。

現(xiàn)狀——主要“玩家”

目前，邊緣計算產(chǎn)業(yè)主要涉及設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、應用和數(shù)據(jù)四個領(lǐng)域。邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出的邊緣計算參考架構(gòu)1.0指出，設(shè)備域支撐現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)實時的智能交互和智能應用；網(wǎng)絡(luò)域為系統(tǒng)互聯(lián)、數(shù)據(jù)聚合與承載提供連接服務(wù)；數(shù)據(jù)域提供全生命周期數(shù)據(jù)服務(wù)并保障數(shù)據(jù)的安全與隱私；應用域需要實現(xiàn)邊緣行業(yè)應用，支持邊緣業(yè)務(wù)運營。

從“中信證券研究部”整理的資料來看，邊緣計算產(chǎn)業(yè)涉及硬件、軟件、通信等多個方面的企業(yè)。上下游企業(yè)緊密聯(lián)系，通力合作。并加快邊緣計算方面的布局。

來源：中信證券研究部

對于上游企業(yè)，2019年2月25日，浪潮在世界移動通信大會MWC2019上發(fā)布了首款基于OTII標準的邊緣計算服務(wù)器NE5260M5，該產(chǎn)品專為5G設(shè)計，可以承擔物聯(lián)網(wǎng)、MEC和NFV等5G應用場景，適合邊緣機房的物理環(huán)境。華為發(fā)布的華為AR系列敏捷網(wǎng)關(guān)，具有高度的適應性，能提供17種以上的物聯(lián)接口，并廣泛兼容各個行業(yè)的標準協(xié)議。另外，凌華科技推出模塊化工業(yè)云計算架構(gòu)MICA和架構(gòu)級邊緣服務(wù)器SETO-1000，用以分別應對5G建設(shè)的集中式無線接入網(wǎng)（C-RAN）和分布式無線接入網(wǎng)（D-RAN），前者具有模塊化設(shè)計、工業(yè)級特性、云計算核心等特征；后者具有防塵防水、抵抗低溫等環(huán)境耐性，能適配高帶寬下的邊緣計算需求。當然作為上游軟件提供商，他們也紛紛推出了自己的產(chǎn)品，例如思科IOx平臺以及華為Liteos平臺。

根據(jù)中信證券的分析報告，中游企業(yè)在公有云市場上競爭激烈，邊緣云服務(wù)提供商逐漸在細分領(lǐng)域進行布局。從2015年起，國內(nèi)公共云市場除阿里云外，大量的中小企業(yè)占據(jù)了1/3的市場份額，大小廠商展開了激烈的價格競爭。因此部分云服務(wù)商積極拓展新的領(lǐng)域。目前已有多家公司涉足邊緣計算平臺和相關(guān)服務(wù)。此外，國內(nèi)三大通信運營商均已制定5G網(wǎng)絡(luò)商用計劃，并加大了對MEC相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的投入。

對于下游企業(yè)而言，邊緣計算不僅服務(wù)于手機、電腦等常規(guī)的智能終端設(shè)備。車聯(lián)網(wǎng)、智能家居概念的提出，為邊緣計算創(chuàng)造了新的需求。BAT等巨頭公司也紛紛參與到智能硬件產(chǎn)品的開發(fā)之中。

應用與前景

根據(jù)中國移動發(fā)布的《中國移動邊緣計算白皮書》，目前智能制造、智慧城市、直播游戲和車聯(lián)網(wǎng)4個垂直領(lǐng)域?qū)吘売嬎愕男枨笞顬槊鞔_。

邊緣計算的典型應用場景（來源：中國移動）

智能制造

在智能制造領(lǐng)域，工廠利用邊緣計算智能網(wǎng)關(guān)進行本地數(shù)據(jù)采集，并進行數(shù)據(jù)過濾、清洗等實時處理。同時邊緣計算還可以提供跨層協(xié)議轉(zhuǎn)換的能力，實現(xiàn)碎片化工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一接入。一些工廠還在嘗試利用虛擬化技術(shù)軟件實現(xiàn)工業(yè)控制器，對產(chǎn)線機械臂進行集中協(xié)同控制，這是一種類似于通信領(lǐng)域軟件定義網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)轉(zhuǎn)控分離的機制，通過軟件定義機械的方式實現(xiàn)了機控分離。

智慧城市

智慧城市，主要包括智慧樓宇、物流和視頻監(jiān)控等多個方面。邊緣計算可以實現(xiàn)對城市中運行參數(shù)進行采集分析。例如，在城市路面檢測中，在道路兩側(cè)路燈上安裝傳感器收集城市路面信息，檢測空氣質(zhì)量、光照強度、噪音水平等環(huán)境數(shù)據(jù)，當路燈發(fā)生故障時能夠及時反饋至維護人員。邊緣計算還可以利用本地部署的GPU服務(wù)器，實現(xiàn)毫秒級的人臉識別、物體識別等智能圖像分析。

雖然當前城市中部署了大量的IP攝像頭，但是大部分攝像頭都不具備前置的計算功能，而需要將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)中心進行處理，或者需要人工的方式來進行數(shù)據(jù)篩選。然而，安珀警報助手（Amber alert assistant）的開發(fā)，使其可以自動化地在邊緣設(shè)備上部署視頻分析程序，并與附近的邊緣設(shè)備協(xié)同實時地對視頻進行處理，同時和周邊攝像頭進行聯(lián)動，以完成犯罪車輛的實時追蹤。

直播游戲

在直播游戲領(lǐng)域，邊緣計算可以為CDN提供豐富的存儲資源，并在更加靠近用戶的位置提供音視頻的渲染能力，讓云桌面，云游戲等新型業(yè)務(wù)模式成為可能。特別在AR/VR場景中，邊緣計算的引入可以大幅降低AR/VR終端設(shè)備的復雜度，從而降低成本，促進整體產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。

車聯(lián)網(wǎng)

隨著深度學習和傳感器等技術(shù)的發(fā)展，汽車不再僅僅是傳統(tǒng)的出行和運輸工具，而是不斷智能化，我們稱這樣新型的汽車為智能網(wǎng)聯(lián)車（connected and autonomous vehicles, CAVs）智能網(wǎng)聯(lián)車的出現(xiàn)催生出了一系列新的應用場景，例如自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)以及智能交通。我們以“自動駕駛”為例，由于它配備了非常多的傳感器，汽車可以隨時隨地感知周圍的環(huán)境，并也源源不斷的產(chǎn)生數(shù)據(jù)。所以，“自動駕駛汽車”就好似一個“移動的數(shù)據(jù)中心”。

來源：網(wǎng)絡(luò)

Intel曾經(jīng)的一份報告指出，一輛自動駕駛車輛一天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為4TB，這些數(shù)據(jù)無法全部上傳至云端處理，需要在邊緣節(jié)點（汽車）中存儲和計算，從而形成指令。另一方面，無人駕駛汽車對于“延遲”的要求非?？量蹋绕涫钱斊囋诟咚傩旭偟倪^程中，通信延遲需要控制在極短的范圍之內(nèi)，并且網(wǎng)絡(luò)的可靠性對于安全駕駛也是至關(guān)重要的。

挑戰(zhàn)

然而，邊緣計算現(xiàn)如今還沒有完全成熟，并且它也不是一個完美無瑕的計算方式。施巍松教授曾在他的論文《Edge Computing : Vision and Challenges》中表示，“邊緣計算具有”編程可行性、命名和數(shù)據(jù)抽象三方面的問題。

1、編程可行性：在云計算平臺編程是非常便捷的，因為云上有特定的編譯平臺，大部分程序都可以在云上運行。但是在邊緣層編程就會面臨一個平臺異構(gòu)的問題，每一個網(wǎng)絡(luò)的邊緣都是不一樣的，可能是ios系統(tǒng)，也有可能是安卓或者linux等等，不同平臺下的編程又是不同的。

2、命名：命名方案對于編程、尋址、事物識別和數(shù)據(jù)通信非常重要，但是在邊緣計算中還沒有行之有效的數(shù)據(jù)處理方式。邊緣計算中事物的通信是多樣的，可以依靠wifi、藍牙等通信技術(shù)，因此，僅僅依靠tcp/ip協(xié)議棧并不能滿足這些異構(gòu)的事物之間進行通信。邊緣計算的命名方案需要處理事物的移動性，動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，隱私和安全保護等問題。傳統(tǒng)的命名機制如DNS（域名解析服務(wù)）、URI（統(tǒng)一資源標志符）都不能很好的解決動態(tài)的邊緣網(wǎng)絡(luò)的命名問題。目前正在提出的NDN（命名分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）解決此類問題也有一定的局限性。在一個相對較小的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，我們提出一種解決方案，如下圖所示，我們描述一個事物的時間、地點以及正在做的事情，這種統(tǒng)一的命名機制使得管理變得非常容易。當然，當環(huán)境上升到城市的高度的時候，這種命名機制可能就不是很合適了。

來源：《Edge Computing：Vision and Challenges》

3、數(shù)據(jù)抽象：在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中會有大量的數(shù)據(jù)生成，并且由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)環(huán)境，生成的數(shù)據(jù)是各種格式的，把各種各樣的數(shù)據(jù)格式化對邊緣計算來說是一個挑戰(zhàn)。同時，網(wǎng)絡(luò)邊緣的大部分事物只是周期性的收集數(shù)據(jù)，定期把收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)，而網(wǎng)關(guān)中的存儲是有限的，他只能存儲最新的數(shù)據(jù)，因此邊緣結(jié)點的數(shù)據(jù)會被經(jīng)常刷新。利用集成的數(shù)據(jù)表來存儲感興趣的數(shù)據(jù)，表內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以如下圖所示，用id、時間、名稱、數(shù)據(jù)等來表示數(shù)據(jù)。

來源：《Edge Computing : Vision and Challenges》

如果篩選掉過多的原始數(shù)據(jù)，將導致邊緣結(jié)點數(shù)據(jù)報告的不可靠，如果保留大量的原始數(shù)據(jù)，那么邊緣結(jié)點的存儲又將是新的問題；同時這些數(shù)據(jù)應該是可以被引用程序讀寫和操作的，由于物聯(lián)網(wǎng)中事物的異構(gòu)性，導致數(shù)據(jù)庫的讀寫和操作會存在一定的問題。

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