边缘计算技术简介

边缘计算的含义

边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

边缘计算的特点

1. 联接性

联接性是边缘计算的基础。所联接物理对象的多样性及应用场景的多样性，需要边缘计算具备丰富的联接功能，如各种网络接口、网络协议、网络拓扑、网络部署与配置、网络管理与维护。联接性需要充分借鉴吸收网络领域先进研究成果，如TSN、SDN、NFV、Network as a Service、WLAN、NB-IoT、5G等，同时还要考虑与现有各种工业总线的互联互通。

2. 数据第一入口

边缘计算作为物理世界到数字世界的桥梁，是数据的第一入口，拥有大量、实时、完整的数据，可基于数据全生命周期进行管理与价值创造，将更好的支撑预测性维护、资产效率与管理等创新应用；同时，作为数据第一入口，边缘计算也面临数据实时性、确定性、多样性等挑战。

3. 约束性

边缘计算产品需适配工业现场相对恶劣的工作条件与运行环境，如防电磁、防尘、防爆、抗振动、抗电流/电压波动等。在工业互联场景下，对边缘计算设备的功耗、成本、空间也有较高的要求。

4. 分布性

边缘计算实际部署天然具备分布式特征。这要求边缘计算支持分布式计算与存储、实现分布式资源的动态调度与统一管理、支撑分布式智能、具备分布式安全等能力。

5. 融合性

边缘计算作为运营技术与信息通信技术融合与协同的关键承载，需要支持在联接、数据、管理、控制、应用、安全等方面的协同。

产业现状

边缘计算已经掀起产业化的热潮，各类产业组织、商业组织在积极发起和推进边缘计算的研究、标准、产业化活动。

2016年10月，由IEEE和ACM正式成立了IEEE/ACM Symposium on Edge Computing，组成了由学术界、产业界、政府（美国国家基金会）共同认可的学术论坛。

2016年11月华为技术有限公司、中国科学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院、英特尔公司、ARM和软通动力信息技术（集团）有限公司联合倡议发起边缘计算产业联盟(Edge Computing Consortium，缩写为ECC)。ECC目前已成为业界聚焦边缘计算领域最大的联盟组织，联盟成员数量突破150家，包括华为、英特尔、ARM、博世、霍尼韦尔、ABB、施耐德、迅达、Infosys、三菱、和利时（HollySys）、McAfee、360、NI、OSISoft等业界知名厂商。为了促进边缘计算产业的蓬勃发展以及在行业的快速应用，ECC已经与多个产业组织建立了正式联系与合作，包括工业互联网联盟（IIC）、工业互联网产业联盟（AII）、中国自动化学会(CAA)、SDNFV产业联盟、Avnu Alliance、国际半导体照明联盟（ISA）、车载信息服务产业应用联盟（TIAA）等。

2017年，边缘计算在全球产业界掀起了新的浪潮：工业、ICT和互联网企业纷纷发布边缘计算产品与服务。工业互联网联盟（IIC）成立了边缘计算工作组；IEC计划发布边缘计算相关的白皮书；ISO/IEC JTC1成立了边缘计算研究小组。

边缘计算应用当前主要有三类典型应用场景（表1），其中互联网应用远程访问优化场景已经成熟应用，其他两种正在成为创新与应用的热点。

表1 三类典型应用场景

业务类别	服务提供商	特点
互联网应用远程访问优化（例如CDN）	互联网和CDN等服务提供商	将云上的内容推送到用户侧，目的是降低时延，节省带宽，提升效率
IOT行业应用（EC-IOT）	系统集成商	提供垂直整合的边缘计算解决方案
	云服务提供商	从物联网云服务向边缘延伸，提供边缘计算服务
电信边缘计算服务（MEC）	电信运营商	在电信接入网构筑通用计算能力，并把计算能力和网络能力开放给应用开发商，满足移动高清视频、AR业务体验提升等需求

边缘计算框架

图1 边缘计算参考架构

边缘计算的参考架构如图1所示，由智能服务层、业务Fabric、联接计算Fabric、边缘计算节点构成。智能服务层基于模型驱动的统一服务框架，通过开发服务框架和部署运营服务框架实现开发与部署智能协同，能够实现软件开发接口一致和部署运营自动化；业务Fabric通过智能业务编排定义端到端业务流，实现业务敏捷；联接计算Fabric实现架构极简，对业务屏蔽边缘智能分布式架构的复杂性，实现信息通信基础设施部署运营自动化和可视化，支撑边缘计算资源服务与行业业务需求的智能协同；边缘计算节点兼容多种异构联接、支持实时处理与响应、提供软硬一体化安全防护。

边缘计算参考架构在每层提供了模型化的开放接口，实现了架构的全层次开放；边缘计算参考架构通过纵向管理服务、数据全生命周期服务、安全服务，实现业务的全流程、全生命周期的智能服务。

边缘计算的应用

边缘计算经历了从理论到实践的快速发展，架构与技术的核心理念已经实践落地。

1. 梯联网

目前，全球有超过1500万部电梯在运行，每天乘电梯的人数达十亿人次。梯联网基于边缘计算，在边缘侧实时采集电梯的运行数据，进行数据预处理，并协同云端大数据分析平台，全面监控电梯各部件的“健康指标”；通过电梯预测性维护，提高维护效率，降低维护成本，降低最终客户OPEX；通过提供增值服务，支撑电梯制造商向服务商进行转型，打造新的利润增长点。

图2 梯联网方案总体架构图

2. 智慧水务

城市供水系统是城市发展的基础实施，也是构筑安全城市、智慧城市的重要环节。智慧水务基于边缘计算平台，利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术，对二次供水等设备全面感知，集成城市供水设备、信息系统和业务流程，实现多个系统间大范围、大容量数据的交互，从而进行全程控制，实现故障自诊断、可预测性维护，降低能耗，保证用水安全。

图3 智慧水务方案架构图

3. 智能楼宇

智能楼宇利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术、安全技术，通过对楼宇传感设备的数据采集、监控与分析，实现状态感知、故障告警和可预测性维护，通过多系统协同，实现自动控制和可视化运营，打造智能、绿色、高效的办公与生活环境。

图4 智能楼宇解决方案架构图

4. 智慧照明

智慧照明通过对照明设备全面感知，实现路灯的远程、实时、自适应控制，实现故障自诊断、可预测性维护，同时，以灯杆为无线网络的接入节点，覆盖周边垃圾桶监测、停车传感器等设备，构建可扩展的城市物联网骨架，推动照明物联网向城市物联网演进。

图5 智慧照明解决方案架构图

本文来自浙江省电力学会，由电力设备状态监测整理。仅为学习交流之用，无商业用途，版权归原作者，若有侵权请联系删除。