2016年11月30日，華為技術(shù)有限公司、中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、中國信息通信研究院、英特爾公司、ARM和軟通動(dòng)力信息技術(shù)（集團）有限公司六家單位聯(lián)合倡議發(fā)起邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC，Edge Computing Consortium），這引發(fā)了大家對邊緣計算未來(lái)發(fā)展的興趣。在國家大力倡導“互聯(lián)網(wǎng)+”的大背景下，邊緣計算將帶給我們什么？這值得我們去研究，本文以邊緣計算為中心，討論與之相關(guān)的話(huà)題。

1　邊緣計算并非新鮮詞匯

首先要說(shuō)邊緣計算并非是一個(gè)新詞，早在2003年，AKMAAI與IBM即開(kāi)始合作“邊緣計算”，AKAMAI是一家內容分發(fā)網(wǎng)絡(luò )CDN和云服務(wù)的提供商，是世界上最大的分布式計算服務(wù)商之一，承擔了全球15%~30%的網(wǎng)絡(luò )流量，在2003年6月9日的一份內部研究項目“開(kāi)發(fā)邊緣計算應用”[1]中即提出“邊緣計算”的目的和解決的問(wèn)題，并通過(guò)AKAMAI與IBM在其WebSphere上提供基于Edge的服務(wù)。

2004年20屆IEEE國際會(huì )議上， Pang H提到了EdgeComputing，這是比較早的關(guān)于EdgeComputing的公開(kāi)文獻，在這篇文章中，Pang H就提到了“邊緣計算是為了實(shí)現可擴展且高可用的Web服務(wù)，它將推動(dòng)企業(yè)的邏輯與數據處理中心到代理服務(wù)的邊緣側，其優(yōu)勢在于應用程序在邊緣側的運行削減了網(wǎng)絡(luò )延遲，并產(chǎn)生更快的Web服務(wù)響應”[2]。

基于移動(dòng)端的Mobile Edge Computing由歐洲電信標準協(xié)會(huì )ETSI制定并發(fā)布白皮書(shū)，其構架主要建立在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )與無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )，由其提供邊緣計算服務(wù)，這個(gè)簡(jiǎn)稱(chēng)為MEC，這個(gè)技術(shù)規范由AT&T、華為、NEC、Motorola、CISCO等移動(dòng)通信領(lǐng)域的企業(yè)共同發(fā)起制定。

2016年11月30日，邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(cháng)、中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所所長(cháng)于海斌在邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會(huì )上介紹了Edge Computing的定義，邊緣計算是指在靠近物或數據源頭的網(wǎng)絡(luò )邊緣側，融合網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲、應用核心能力的開(kāi)放平臺，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿(mǎn)足行業(yè)數字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數據優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關(guān)鍵需求。對物聯(lián)網(wǎng)而言，邊緣計算技術(shù)取得突破，意味著(zhù)許多控制將通過(guò)本地設備實(shí)現而無(wú)需交由云端處理反饋，其處理過(guò)程也將在本地邊緣計算層完成。這無(wú)疑將大大提升處理效率，同時(shí)大大減輕云端的負荷，由于更加靠近用戶(hù)，還可為用戶(hù)提供更快的響應，將用戶(hù)需求解決在邊緣。

2　物聯(lián)網(wǎng)應用催生邊緣計算

其實(shí)無(wú)論是云、霧還是邊緣計算，本身只是實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)、智能制造的一種方法或者技術(shù)模式，其實(shí)霧計算和邊緣計算本身并沒(méi)有本質(zhì)的區別，都是在接近現場(chǎng)應用端提供的計算。就其本質(zhì)而言，都是相對于“Cloud”的計算而言。

2.1　物聯(lián)網(wǎng)才是大背景

2014年，IBM中國研究院院長(cháng)沈曉衛在財新峰會(huì )上介紹“邊緣計算”，將不便于云端計算的放在邊緣側計算，而云端可以訪(fǎng)問(wèn)邊緣計算的歷史數據。如今全球智能手機的快速發(fā)展使得移動(dòng)終端成為了“邊緣計算”的發(fā)展對象，為此，沈曉衛表示“構建邊緣計算系統將是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一大趨勢?！?/p>

在邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會(huì )上，華為網(wǎng)絡(luò )研發(fā)總裁劉少偉提到“未來(lái)將是一個(gè)萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的智能社會(huì )，而行業(yè)數字化轉型是構建智能社會(huì )的支柱?！贬槍π袠I(yè)數字化轉型在網(wǎng)絡(luò )邊緣側面臨的挑戰，聯(lián)盟提出了邊緣計算產(chǎn)業(yè)價(jià)值CROSS，即在敏捷聯(lián)接（Connection）的基礎上，實(shí)現實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（Real-time）、數據優(yōu)化（Data Optimization）、應用智能（Smart）、安全與隱私保護（Security），為用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò )邊緣側帶來(lái)更多行業(yè)創(chuàng )新和價(jià)值再造機會(huì )。劉少偉以“拉瓦爾噴管”比喻聯(lián)盟的“窄喉”作用，希望通過(guò)聯(lián)盟的運作，支撐邊緣計算重點(diǎn)行業(yè)的應用創(chuàng )新與示范推廣，并通過(guò)廣泛的生態(tài)合作與營(yíng)銷(xiāo)推廣，進(jìn)一步助力更多行業(yè)的數字化轉型，實(shí)現價(jià)值延伸。

2016年12月6日，世界智能制造大會(huì )在南京舉辦，來(lái)自美國機械工程師學(xué)會(huì )（ASME）的Keith Roe博士在他的演講中預測“物聯(lián)網(wǎng)將在2019年迎來(lái)爆發(fā)式增長(cháng)”。

2.2　邊緣計算聚焦于IoT應用

來(lái)自英國Queen's大學(xué)的Blesson Varghese教授在其《邊緣計算的挑戰與機會(huì )》[5]一文中較為有效地描述了邊緣計算的動(dòng)機、挑戰與機會(huì )，如圖1所示。

圖1 云、邊緣節點(diǎn)與邊緣設備

圖2對于邊緣計算的研究是比較全面的，也是最新的研究。

圖2 邊緣計算的動(dòng)力、挑戰與機會(huì )

圖3也同樣從延遲角度來(lái)分析邊緣側處于低延時(shí)段，而云更為“集中”。

2016年IEEE IoT雜志9月刊上，韋恩州立大學(xué)的史偉松在其文章《邊緣計算：遠景與挑戰》[4]中闡述了邊緣計算產(chǎn)生的原因，主要聚焦于物聯(lián)網(wǎng)本身對于數據的傳輸需求，本地的低延遲對數據處理的迫切需求，并延伸了其在工業(yè)大數據、智慧城市、智能家居、健康醫療等重要領(lǐng)域的應用。

圖3 邊緣計算在整個(gè)計算中的位置

2.3　IoT即將快速興起

事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)提出超過(guò)15年的時(shí)間，然而，物聯(lián)網(wǎng)卻并未成為一個(gè)熱門(mén)應用，任何技術(shù)的發(fā)展都是曲折的過(guò)程，概念到真正的大量應用有一個(gè)較長(cháng)的過(guò)程，因為，與之匹配的技術(shù)、產(chǎn)品設備的成本、應用的接受程度、對應用與實(shí)際結合的試錯過(guò)程都是漫長(cháng)的，甚至可能是失敗的，因此，往往不能很快形成大量應用的市場(chǎng)。

根據Gartner的技術(shù)成熟曲線(xiàn)理論來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)、大數據目前已逐漸進(jìn)入日常應用領(lǐng)域，據預測，未來(lái)5~10年內IoT平臺會(huì )有較大的發(fā)展，但IoT可能會(huì )比我們想像更快的速度進(jìn)入應用爆發(fā)期，具體如圖4所示。

圖4 Gartner技術(shù)成熟曲線(xiàn)

2.4　邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟生逢其時(shí)

中國人做事講究“天時(shí)、地利、人和”，這和Gartner曲線(xiàn)有一定的共通之處，不過(guò)，歐美人的思維是設計一個(gè)工具、模型進(jìn)行研究，而中國的思維則有點(diǎn)“玄乎”，講究“悟性”。

盡管邊緣計算也不算新鮮概念，但是，ICT廠(chǎng)商華為敏銳地意識到“IoT、IIoT”的應用正在“天時(shí)、地利”當口，而成立聯(lián)盟則是取得“人和”，為此，聯(lián)合中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、中國信息通信研究院、英特爾公司、ARM和軟通動(dòng)力信息技術(shù)（集團）有限公司共通打造“OICT”融合的平臺。

2.4.1　在邊緣計算里定義四個(gè)領(lǐng)域

設備域：數據節點(diǎn)的問(wèn)題，目前出現的包括IoT設備以及自動(dòng)化的I/O采集，略有不同的在于純粹的IoT設備與自動(dòng)化的I/O采集有重疊部分，直接用于在頂層優(yōu)化并不參與控制本身的數據是可以直接到邊緣側的。

網(wǎng)絡(luò )域：來(lái)自自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)的數據其傳輸方式、機制、協(xié)議都會(huì )有不同，因此，這里要解決傳輸的數據標準問(wèn)題，當然，在OPC UA架構下可以直接訪(fǎng)問(wèn)底層自動(dòng)化數據，但是，對于Web數據的交互而言，這里會(huì )存在IT與OT之間的協(xié)調問(wèn)題，盡管有一些領(lǐng)先的自動(dòng)化企業(yè)已經(jīng)提供了針對Web方式數據傳輸的機制，但是大部分現場(chǎng)的數據仍然存在這些問(wèn)題。

數據域：需要解決數據傳輸后的數據存儲、格式等，此外，數據的查詢(xún)與數據交互的機制和策略問(wèn)題也需要考慮。

應用域：這個(gè)可能是目前最難以解決的問(wèn)題，針對這一領(lǐng)域的應用模型尚未有較多的實(shí)際應用。

2.4.2　邊緣計算的架構理解

從圖5中，我們可以看到邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對于邊緣計算的參考架構的定義，包含了設備、網(wǎng)絡(luò )、數據與應用四域，主要提供在網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)（包括總線(xiàn)）、計算能力、數據存儲與應用方面的軟硬件基礎設施。

圖5 邊緣計算參考架構1.0（來(lái)自ECC-需求與架構組）[6]

從產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈整合角度而言，邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟提出了CROSS，即在敏捷聯(lián)接（Connection）的基礎上，實(shí)現實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（Real-time）、數據優(yōu)化（Data Optimization）、應用智能（Smart）、安全與隱私保護（Security），為用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò )邊緣側帶來(lái)的價(jià)值和機會(huì )，也即聯(lián)盟成員要關(guān)注的重點(diǎn)。

邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟第一個(gè)將OICT融為一體的設想與生態(tài)系統構建，按照其成立時(shí)反復強調的“不會(huì )成為一個(gè)開(kāi)會(huì )的組織”，算是比較樸素、務(wù)實(shí)的市場(chǎng)聲音。

邊緣計算包括了基礎的傳輸設備（網(wǎng)關(guān)、路由，以及對應的通信協(xié)議等）、實(shí)時(shí)數據庫、應用分析軟件。

作者簡(jiǎn)介:

宋華振，貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（中國）有限公司市場(chǎng)經(jīng)理，POWERLINK中國市場(chǎng)推廣經(jīng)理，SAC/TC124委員，并擔任邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）專(zhuān)家委員會(huì )專(zhuān)家，聯(lián)訊動(dòng)力特邀技術(shù)專(zhuān)家。

參考文獻：

[1] IBM & AKAMAI. Develop Edge Computing Application. June 9, 2003.

[2] Pang H H, Tan K L. Authenticating query results in edge computing[C]. Data Engineering, 2004. Proceedings. 20th International Conference on. IEEE, 2004: 560 - 571.

[3] Grieco R, Malandrino D, Scarano V. A scalable cluster-based infrastructure for edge-computing services[J]. World Wide Web, 2006, 9(3): 317 - 341.

[4] Shi W, Cao J, Zhang Q, et al. Edge Computing: Vision and Challenges[J].IEEE IOT, 2016.

[5] Varghese B, Wang N, Barbhuiya S, et al. Challenges and Opportunities in Edge Computing[J]. arXiv preprint arXiv :1609. 01967, 2016.

[6] 史揚. 邊緣計算參考1.0架構分享[R]. 邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會(huì ), 2016.

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年3月刊