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明升洞悉物联网发展1000问之边缘计算将会影响物

2019-07-11 19:03

  原标题:洞悉物联网发展1000问之边缘计算将会影响物联网架构的重大变化吗?

  全球智能手机的快速发展,推动了移动终端和“边缘计算”的发展。而万物互联、万物感知的智能社会,则是跟物联网发展相伴而生,边缘计算系统也因此应声而出。

  边缘计算也是一种分布式计算。它将数据资料的处理、应用程序的运行甚至一些功能服务的实现,由网络中心下放到网络边缘的节点上,以减少业务的多级传递,降低核心网和传输的负担。

  无论是传统的物联网三层架构,还是新的四层架构,人们都忽略了一个问题,随着未来物联网终端的越来越大量的接入,势必引起物联网数据处理的新问题!目前能有效解决的方法就是加强边缘层处理能力,因此笔者认为边缘计算层将成为物联网体系架构的不可或缺的新组成部分。

  边缘计算联盟ECC针对边缘计算,定义了四个领域:设备域(感知与控制层)、网络域(连接和网络层)、数据域(存储和服务层)、应用域(业务和智能层)。这四个“层域”就是边缘计算的计算对象。对物联网而言,边缘计算技术取得突破,意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端,处理过程将在本地边缘计算层完成。这无疑将大大提升处理效率,减轻云端的负荷。由于更加靠近用户,还可为用户提供更快的响应,将需求在边缘端解决。

  边缘计算的核心是在靠近数据源或用户的地方提供计算、存储等基础设施,并为边缘应用提供云服务和IT 环境服务。边缘计算不仅是5G网络区别于3G、4G的重要标准之一,同时也是支撑物联技术低延时、高密度等条件的具体网络技术体现形式,具有场景定制化强等特点。相比于集中部署的云计算而言,边缘计算不仅解决了时延过长、汇聚流量过大等问题,同时为实时性和带宽密集型的业务提供更好的支持。

  在国外,以思科为代表的网络公司甚至提出了雾计算,思科已经不再成为工业互联网联盟的创立成员,但却集中精力主导OpenFog开放雾联盟。无论是云、雾还是边缘计算,本身只是实现物联网、智能制造等所需要计算技术的一种方法或者模式。严格讲,雾计算和边缘计算本身并没有本质的区别,都是在接近于现场应用端提供的计算。就其本质而言,都是相对于云计算而言的。

  看来在未来的计算领域将会是像云像雾又像风,其实还有一个新提法~霾计算,听上去很可怕,不过核心原理都是尽量靠近设备,靠近终端去即时处理数据。边缘计算中的数据仅在源数据设备和边缘设备之间交换,不再全部上传至云计算平台,防范了数据泄露的风险。

  据运营商估算,若业务经由部署在接入点的 MEC 完成处理和转发,则时延有望控制在 1ms之内;若业务在接入网的中心处理网元上完成处理和转发,则时延约在 2~5ms 之间;即使是经过边缘数据中心内的 MEC处理,时延也能控制在 10ms之内,对于时延要求高的场景,如自动驾驶,边缘计算更靠近数据源,可快速处理数据、实时做出判断,充分保障乘客安全。由此可见,5G推动社会从人联时代走向物联时代,连接数的大量增长,叠加边缘计算自身优势,将成为5G时代不可或缺的一部分。

  同时,由边缘计算带来的算力需求将成为5G时代重要增量部分。边缘计算联盟ECC正在努力推动三种技术的融合,也就是OICT的融合(运营Operational、信息Information、通讯Communication Technology)。

  而其计算对象,则主要定义的了四个领域,第一个是设备域的问题,出现的纯粹的IoT设备,跟自动化的I/O采集相比较而言,有不同但也有重叠部分。那些可以直接用于在顶层优化,而并不参与控制本身的数据,是可以直接放在边缘侧完成处理。

  第二个是网络域。在传输层面,直接的末端IoT数据、与来自自动化产线的数据,其传输方式、机制、协议都会有不同,因此,这里要解决传输的数据标准问题。当然,在OPCUA架构下可以直接的访问底层自动化数据,但是,对于Web数据的交互而言,这里会存在IT与OT之间的协调问题,尽管有一些领先的自动化企业已经提供了针对Web方式数据传输的机制,但是,大部分现场的数据仍然存在这些问题。

  第三是数据域,数据传输后的数据存储、格式等这些数据域需要解决的问题,也包括数据的查询与数据交互的机制和策略问题都是在这个领域里需要考虑的问题。

  最后一个,也是最难的应用域,这个可能是最为难以解决的问题,针对这一领域的应用模型尚未有较多的实际应用。

  而从产业价值链整合角度而言,ECC提出了CROSS,即在敏捷联接(Connection)的基础上,实现实时业务(Real-time)、数据优化(DataOptimization)、应用智能(Smart)、安全与隐私保护(Security),为用户在网络边缘侧带来价值和机会。

  特别值得关注的是,5G的三大业务场景:eMBB(增强移动宽带)、mMTC (海量机器类通信)和uRLLC(超可靠低时延通信)。每个业务场景都有其自身所面临的一些挑战。例如eMBB将对网络带宽产生数百Gbps的超高需求,从而对回传网络造成巨大传输压力,单方面投资扩容汇聚与城域网络将大幅提高单位媒体流传输成本,无法实现投资收益。uRLLC需要端到端1ms级超低时延支撑,仅仅依赖无线与固网物理层与传输层技术进步,无法满足苛刻的时延需求。mMTC将产生海量数据,导致运营管理的巨大挑战,仅仅由云端集中统一监控无法支撑如此复杂的物联系统。而边缘计算恰好可以为这些问题带来解决方案。由此可见边缘计算有成位5G不可或缺的关键手段!

  前几天中移动甚至提出了边缘计算即服务(MECaaS)的概念。打造领先的“连接+计算”融合基础设施,提供全栈开放的边缘云服务能力。通过构建广覆盖、固移融合的边缘数据中心,推出轻量化、易运维的边缘云平台。发挥5G+边缘计算融合优势,锻造一批行业标杆应用,提供业内领先的一站式建设、运营和交付能力。联合上下游产业伙伴,共同探索合作共赢商业模式。但是,边缘计算/雾计算要落地,尤其是在工业中,“应用”才是最为核心的问题,所谓的IT与OT的融合,更强调在OT侧的应用,即运营的系统所要实现的目标。

  边缘计算、雾计算虽然说的是低延时,但是其50mS、100mS这种周期对于高精度机床、机器人、高速图文印刷系统的100μS这样的“控制任务”而言,仍然是非常大的延迟的,边缘计算所谓的“实时”,从自动化行业的视角来看——很不幸,依然被归在“非实时”的应用里的。

  未来边缘计算迟早将会把云计算从中心拉到边缘层,技术演进过程中将会产生巨大的经济效益,不仅仅是网络厂商,对于大多数中小企业都有可能据此产生新的物联网模式。

  研究和关注前沿技术是我们物联网企业时刻警醒的问题,亚马逊、微软、Google,阿里等都已经开始自己的布局,边缘计算层将会引起巨大变化这是注定要发生的。

  未来将是物联世界,让我们相约2019年11月19-21日,相约2019(第三届)全球物联网大会—寻找思考者!

  声明:本文系《洞悉——物联网发展1000问》系列文章第八十一篇,旨在希望通过系统性与行业专业视角就物联网产业当前发展现状与经济潜力予以分析和分享。IOT物联网,万物互联,互联万物。

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