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邊緣計(jì)算是一種分布式計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)。在其中，計(jì)算資源和應(yīng)用程序服務(wù)可以分布在從數(shù)據(jù)源到云的通信路徑中。

邊緣計(jì)算通過在終端設(shè)備和云之間引入邊緣設(shè)備，將云服務(wù)擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)邊緣。邊緣計(jì)算架構(gòu)包括終端層、邊緣層和云層。下圖便展示了邊緣計(jì)算的體系架構(gòu)。

邊緣計(jì)算優(yōu)勢(shì)

邊緣計(jì)算模型將原有云計(jì)算中心的部分或全部計(jì)算任務(wù)遷移到數(shù)據(jù)源附近，相比于傳統(tǒng)的云計(jì)算模型，邊緣計(jì)算模型具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析、安全性高、隱私保護(hù)、可擴(kuò)展性強(qiáng)、位置感知及低流量的優(yōu)勢(shì)。

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和分析。將原有云計(jì)算中心的計(jì)算任務(wù)部分或全部遷移到網(wǎng)絡(luò)邊緣，在邊緣設(shè)備處理數(shù)據(jù)，而不是在外部數(shù)據(jù)中心或云端進(jìn)行；因此提高了數(shù)據(jù)傳輸性能，保證了處理的實(shí)時(shí)性，同時(shí)也降低了云計(jì)算中心的計(jì)算負(fù)載。

（2）安全性高。傳統(tǒng)的云計(jì)算模型是集中式的，這使得它容易受到分布式拒絕服務(wù)供給和斷電的影響。邊緣計(jì)算模型在邊緣設(shè)備和云計(jì)算中心之間分配處理、存儲(chǔ)和應(yīng)用，使得其安全性高。邊緣計(jì)算模型也降低了發(fā)生單點(diǎn)故障的可能性。

（3）保護(hù)隱私數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)安全性。邊緣計(jì)算模型是在本地設(shè)備上處理更多數(shù)據(jù)而不是將其上傳至云計(jì)算中心，因此邊緣計(jì)算還可以減少實(shí)際存在風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)據(jù)量。即使設(shè)備受到攻擊，它也只會(huì)包含本地收集的數(shù)據(jù)，而不是受損的云計(jì)算中心。

（4）可擴(kuò)展性。邊緣計(jì)算提供了更便宜的可擴(kuò)展性路徑，允許公司通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和邊緣數(shù)據(jù)中心的組合來擴(kuò)展其計(jì)算能力。使用具有處理能力的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還可以降低擴(kuò)展成本，因此添加的新設(shè)備都不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生大量帶寬需求。

（5）位置感知。邊緣分布式設(shè)備利用低級(jí)信令進(jìn)行信息共享。邊緣計(jì)算模型從本地接入網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的邊緣設(shè)備接收信息以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的位置。例如導(dǎo)航，終端設(shè)備可以根據(jù)自己的實(shí)時(shí)位置把相關(guān)位置信息和數(shù)據(jù)交給邊緣節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行處理，邊緣節(jié)點(diǎn)基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和決策。

（6）低流量。本地設(shè)備收集的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行本地計(jì)算分析，或者在本地設(shè)備上進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理，不必把本地設(shè)備收集的所有數(shù)據(jù)上傳至云計(jì)算中心，從而可以減少進(jìn)入核心網(wǎng)的流量。

邊緣計(jì)算的典型應(yīng)用

邊緣計(jì)算在很多應(yīng)用場(chǎng)景下都取得了很好的效果。下面，我愛方案網(wǎng)將介紹基于邊緣計(jì)算框架設(shè)計(jì)的幾個(gè)新興應(yīng)用場(chǎng)景。

（1）醫(yī)療保健。邊緣計(jì)算可以輔助醫(yī)療保健，例如可以針對(duì)患有中風(fēng)的患者輔助醫(yī)療保健。研究人員最近提出了一種名為 U-fall 的智能醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施，它通過采用邊緣計(jì)算技術(shù)來利用智能手機(jī)。在邊緣計(jì)算的輔助下，U-fall 借助智能設(shè)備傳感器實(shí)時(shí)感應(yīng)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。邊緣計(jì)算還可以幫助健康顧問協(xié)助他們的病人，而不受其地理位置的影響。邊緣計(jì)算使智能手機(jī)能夠從智能傳感器收集患者的生理信息，例如脈搏率、體溫等，并將其發(fā)送到云服務(wù)器以進(jìn)行存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)同步和共享。

（2）視頻分析。在萬物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，用于監(jiān)測(cè)控制的攝像機(jī)無處不在，傳統(tǒng)的終端設(shè)備——云服務(wù)器架構(gòu)可能無法傳輸來自數(shù)百萬臺(tái)終端設(shè)備的視頻。在這種情況下，邊緣計(jì)算可以輔助基于視頻分析的應(yīng)用。在邊緣計(jì)算輔助下，大量的視頻不用再全部上傳至云服務(wù)器，而是在靠近終端設(shè)備的邊緣服務(wù)器中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，只把邊緣服務(wù)器不能處理的小部分?jǐn)?shù)據(jù)上傳至云計(jì)算中心即可。

（3）車輛互聯(lián)。通過互聯(lián)網(wǎng)接入為車輛提供便利，使其能夠與道路上的其他車輛連接。如果把車輛收集的數(shù)據(jù)全部上傳至云端處理會(huì)造成互聯(lián)網(wǎng)負(fù)載過大，導(dǎo)致傳輸延遲；因此，需要邊緣設(shè)備其本身具有處理視頻、音頻、信號(hào)等數(shù)據(jù)的能力。邊緣計(jì)算可以為這一需要提供相應(yīng)的架構(gòu)、服務(wù)、支持能力，縮短端到端延遲，使數(shù)據(jù)更快地被處理，避免信號(hào)處理不及時(shí)而造成車禍等事故。一輛車可以與其他接近的車輛通信，并告知他們?nèi)魏晤A(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)或交通擁堵。

（4）移動(dòng)大數(shù)據(jù)分析。無處不在的移動(dòng)終端設(shè)備可以收集大量的數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)至關(guān)重要，因?yàn)樗梢蕴崛】赡苡幸嬗诓煌瑯I(yè)務(wù)部門的分析和有用信息。大數(shù)據(jù)分析是從原始數(shù)據(jù)中提取有意義的信息的過程。在移動(dòng)設(shè)備附近實(shí)施部署邊緣服務(wù)器可以通過網(wǎng)絡(luò)高帶寬和低延遲提升大數(shù)據(jù)分析。例如，首先在附近的邊緣服務(wù)器中收集和分析大數(shù)據(jù)，然后可以將大數(shù)據(jù)分析的結(jié)果傳遞到核心網(wǎng)絡(luò)以進(jìn)一步處理，從而減輕核心網(wǎng)絡(luò)的壓力。

（5）智能建筑控制。智能建筑控制系統(tǒng)由部署在建筑物不同部分的無線傳感器組成。傳感器負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)和控制建筑環(huán)境，例如溫度、氣體水平或濕度。在智能建筑環(huán)境中，部署邊緣計(jì)算環(huán)境的建筑可以通過傳感器共享信息并對(duì)任何異常情況做出反應(yīng)。這些傳感器可以根據(jù)其他無線節(jié)點(diǎn)接收的集體信息來維持建筑氣氛。

（6）海洋監(jiān)測(cè)控制。科學(xué)家正在研究如何應(yīng)對(duì)任何海洋災(zāi)難性事件，并提前了解氣候變化。這可以幫助人們快速采取應(yīng)對(duì)措施，從而減輕災(zāi)難性事件造成的嚴(yán)重后果。部署在海洋中某些位置的傳感器大量傳輸數(shù)據(jù)，這需要大量的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源。而利用傳統(tǒng)的云計(jì)算中心來處理接收到的大量數(shù)據(jù)可能會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)傳輸?shù)难舆t。在這種情況下，邊緣計(jì)算可以發(fā)揮重要作用，通過在靠近數(shù)據(jù)源的地方就近處理，從而防止數(shù)據(jù)丟失或傳感器數(shù)據(jù)傳輸延遲。

（7）智能家居。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能家居系統(tǒng)得到進(jìn)一步發(fā)展，其利用大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制家庭內(nèi)部狀態(tài)，接收外部控制命令并最終完成對(duì)家居環(huán)境的調(diào)控，以提升家居安全性、便利性、舒適性。由于家庭數(shù)據(jù)的隱私性，用戶并不總是愿意將數(shù)據(jù)上傳至云端進(jìn)行處理，尤其是一些家庭內(nèi)部視頻數(shù)據(jù)。而邊緣計(jì)算可以將家庭數(shù)據(jù)處理推送至家庭內(nèi)部網(wǎng)關(guān)，減少家庭數(shù)據(jù)的外流，從而降低數(shù)據(jù)外泄的可能性，提升系統(tǒng)的隱私性。

（8）智慧城市。預(yù)測(cè)顯示：一個(gè)百萬人口的城市每天將會(huì)產(chǎn)生 200 PB 的數(shù)據(jù)。因此，應(yīng)用邊緣計(jì)算模型，將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)邊緣處理是一個(gè)很好的解決方案。例如在城市路面檢測(cè)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(cè)空氣質(zhì)量、光照強(qiáng)度、噪聲水平等環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)路燈發(fā)生故障時(shí)能夠即時(shí)反饋給維護(hù)人員，同時(shí)輔助健康急救和公共安全領(lǐng)域。