編者按：自成立以來(lái)，邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）一直將體系架構制定與技術(shù)路線(xiàn)選擇作為推動(dòng)邊緣計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要抓手，以參考架構提供跨產(chǎn)業(yè)的設計為參考，以客戶(hù)需求、產(chǎn)業(yè)最佳實(shí)踐、聯(lián)盟的商業(yè)成功為導向，拉通“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”各方面資源，促進(jìn)技術(shù)架構、標準、方案及應用的開(kāi)放合作與協(xié)同。

在2017邊緣計算產(chǎn)業(yè)峰會(huì )上，邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聯(lián)合發(fā)布《邊緣計算參考架構2.0》，重點(diǎn)闡釋了邊緣計算的概念、特點(diǎn)、價(jià)值，分別從概念視圖、功能視圖、部署視圖三個(gè)維度全方位展現ECC邊緣計算參考架構2.0，提出構建模型驅動(dòng)的智能分布式開(kāi)放架構，實(shí)現架構極簡(jiǎn)，OICT設施自動(dòng)化和可視化，以及資源服務(wù)與行業(yè)業(yè)務(wù)需求的智能協(xié)同，通過(guò)全層次開(kāi)放架構推動(dòng)跨產(chǎn)業(yè)的生態(tài)協(xié)作，產(chǎn)品的快速孵化，為邊緣計算技術(shù)研發(fā)、應用創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供方向指引。本刊自本期起刊發(fā)其中的核心內容以饗讀者。

1.1　模型驅動(dòng)的參考架構

參考架構基于模型驅動(dòng)的工程方法（Model-Driven Engineering MDE）進(jìn)行設計?；谀Ｐ涂梢詫⑽锢砗蛿底质澜绲闹R模型化，從而實(shí)現：

物理世界和數字世界的協(xié)作

對物理世界建立實(shí)時(shí)、系統的認知模型。在數字世界預測物理世界的狀態(tài)、仿真物理世界的運行、簡(jiǎn)化物理世界的重構，然后驅動(dòng)物理世界優(yōu)化運行。能夠將物理世界的全生命周期數據與商業(yè)過(guò)程數據建立協(xié)同，實(shí)現商業(yè)過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程的協(xié)作。

跨產(chǎn)業(yè)的生態(tài)協(xié)作

基于模型化的方法，ICT和各垂直行業(yè)可以建立和復用本領(lǐng)域的知識模型體系。ICT行業(yè)通過(guò)水平化的邊緣計算領(lǐng)域模型和參考架構屏蔽ICT技術(shù)復雜性，各垂直行業(yè)將行業(yè)Know-how進(jìn)行模型化封裝，實(shí)現ICT行業(yè)與垂直行業(yè)的有效協(xié)作。

減少系統異構性，簡(jiǎn)化跨平臺移植

系統與系統之間、子系統與子系統之間、服務(wù)與服務(wù)之間、新系統與舊系統之間等基于模型化的接口進(jìn)行交互，簡(jiǎn)化集成?；谀Ｐ?，可以實(shí)現軟件接口與開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、平臺、工具、協(xié)議等解耦，從而簡(jiǎn)化跨平臺的移植。

有效支撐系統的全生命周期活動(dòng)

包括應用開(kāi)發(fā)服務(wù)的全生命周期、部署運營(yíng)服務(wù)的全生命周期、數據處理服務(wù)的全生命周期、安全服務(wù)的全生命周期等。

ICT行業(yè)在網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲等領(lǐng)域面臨著(zhù)架構極簡(jiǎn)、業(yè)務(wù)智能、降低CapEx和OpEx等挑戰，正在通過(guò)虛擬化、SDN、模型驅動(dòng)的業(yè)務(wù)編排、微服務(wù)等技術(shù)創(chuàng )新應對這些挑戰。邊緣計算作為OT和ICT融合的產(chǎn)業(yè)，其參考架構設計需要借鑒這些新技術(shù)和新理念。同時(shí)，邊緣計算與云計算存在協(xié)同與差異，面臨獨特挑戰，需要獨特的創(chuàng )新技術(shù)。

基于上述理念，ECC提出了如下的邊緣計算參考架構2.0：

從架構的橫向層次來(lái)看，具有如下特點(diǎn)：

圖1 邊緣計算參考架構2.0

智能服務(wù)基于模型驅動(dòng)的統一服務(wù)框架，通過(guò)開(kāi)發(fā)服務(wù)框架和部署運營(yíng)服務(wù)框架實(shí)現開(kāi)發(fā)與部署智能協(xié)同，能夠實(shí)現軟件開(kāi)發(fā)接口一致和部署運營(yíng)自動(dòng)化；

智能業(yè)務(wù)編排通過(guò)業(yè)務(wù)Fabric定義端到端業(yè)務(wù)流，實(shí)現業(yè)務(wù)敏捷；

聯(lián)接計算CCF（Connectivityand Computing Fabric）實(shí)現架構極簡(jiǎn)，對業(yè)務(wù)屏蔽邊緣智能分布式架構的復雜性；實(shí)現OICT基礎設施部署運營(yíng)自動(dòng)化和可視化，支撐邊緣計算資源服務(wù)與行業(yè)業(yè)務(wù)需求的智能協(xié)同；

智能ECN（Edge Computing Node）兼容多種異構聯(lián)接、支持實(shí)時(shí)處理與響應、提供軟硬一體化安全等；

邊緣計算參考架構在每層提供了模型化的開(kāi)放接口，實(shí)現了架構的全層次開(kāi)放；邊緣計算參考架構通過(guò)縱向管理服務(wù)、數據全生命周期服務(wù)、安全服務(wù)，實(shí)現業(yè)務(wù)的全流程、全生命周期的智能服務(wù)。

1.2　多視圖呈現

以ISO/IEC/IEEE 42010:2011架構定義國際標準為指導，將產(chǎn)業(yè)對邊緣計算的關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行系統性的分析，并提出了解決措施和框架，通過(guò)如下三類(lèi)視圖來(lái)展示邊緣計算參考架構：

概念視圖

闡述邊緣計算的領(lǐng)域模型和關(guān)鍵概念。

功能設計視圖

闡述橫向的開(kāi)發(fā)服務(wù)框架、部署運營(yíng)框架業(yè)務(wù)Fabric、聯(lián)接計算Fabric和ECN、縱向的跨層次開(kāi)放服務(wù)、管理服務(wù)、數據全生命周期服務(wù)、安全服務(wù)的功能與設計思路。

部署視圖

闡述系統的部署過(guò)程和典型的部署場(chǎng)景。

同時(shí)，架構需要滿(mǎn)足跨行業(yè)的典型非功能性需求，包括實(shí)時(shí)性、確定性、可靠性等。為此，在功能視圖、部署視圖給出了相關(guān)技術(shù)方案推薦。

1.3　概念視圖

1.3.1　邊緣計算節點(diǎn)、開(kāi)發(fā)框架與產(chǎn)品實(shí)現

智能資產(chǎn)、智能系統、智能網(wǎng)關(guān)具有數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化的共性特點(diǎn)，都提供網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲等ICT資源，可以在邏輯上統一抽象為邊緣計算節點(diǎn)（Edge Computing Node ECN）。

根據ECN節點(diǎn)的典型應用場(chǎng)景，系統定義了四類(lèi)ECN開(kāi)發(fā)框架。每類(lèi)開(kāi)發(fā)框架提供了匹配場(chǎng)景的操作系統、功能模塊、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境等。

基于四類(lèi)ECN開(kāi)發(fā)框架，結合ECN節點(diǎn)所需要的特定硬件平臺，可以構建六類(lèi)產(chǎn)品實(shí)現。

下圖對上述過(guò)程做了概括總結。

ECN節點(diǎn)典型功能包括：

總線(xiàn)協(xié)議適配；

實(shí)時(shí)聯(lián)接；

實(shí)時(shí)流式數據分析；

時(shí)序數據存??；

策略執行；

設備即插即用；

資源管理。

ECN四類(lèi)開(kāi)發(fā)框架包括：

圖2 概念視圖：ECN、開(kāi)發(fā)框架和產(chǎn)品

實(shí)現實(shí)時(shí)計算系統框架

面向數字化的物理資產(chǎn)，滿(mǎn)足應用實(shí)時(shí)性等需求；

輕量計算系統框架

面向資源受限的感知終端，滿(mǎn)足低功耗等需求；

智能網(wǎng)關(guān)系統框架

支持多種網(wǎng)絡(luò )接口、總線(xiàn)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò )拓撲，實(shí)現邊緣本地系統互聯(lián)并提供本地計算和存儲能力，能夠和云端系統協(xié)同；

智能分布式系統框架

基于分布式架構，能夠在邊緣側彈性擴展網(wǎng)絡(luò )、計算和存儲等能力，支持資源面向業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)管理和調度，能夠和云端系統協(xié)同。

ECN六類(lèi)產(chǎn)品實(shí)現包括：

1.3.2　邊緣計算領(lǐng)域模型

邊緣計算領(lǐng)域模型是從邊緣計算的ICT視角進(jìn)行模型定義，包括：

圖3 概念視圖：面向全生命周期的模型服務(wù)

設計階段模型

定義ECN節點(diǎn)的標識、屬性、功能、性能、派生繼承關(guān)系等，為部署與運行階段提供價(jià)值信息。

部署階段模型

主要包括業(yè)務(wù)策略、物理拓撲等模型。其中，業(yè)務(wù)策略模型是用業(yè)務(wù)語(yǔ)言，而不是機器語(yǔ)言來(lái)描述業(yè)務(wù)規則與約束，實(shí)現業(yè)務(wù)驅動(dòng)邊緣計算基礎設施。業(yè)務(wù)策略模型可描述，可靈活復用和變更，使能業(yè)務(wù)敏捷。

運行階段模型

主要包括聯(lián)接計算Fabric模型、運行負載模型等?；谶@些模型可以監視和優(yōu)化系統運行狀態(tài)，實(shí)現負載在邊緣分布式架構上的部署優(yōu)化等。

通過(guò)模型驅動(dòng)的統一服務(wù)框架能夠實(shí)現邊緣計算領(lǐng)域模型和垂直行業(yè)領(lǐng)域模型的相互映射和統一管理，從而復用垂直行業(yè)的領(lǐng)域模型（如OPC UA及其生態(tài)），實(shí)現邊緣計算參考架構和行業(yè)平臺、行業(yè)應用的易集成。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年1月刊