一、引言

1、云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)

通俗來(lái)說(shuō)，在近幾十年物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展過(guò)程中，經(jīng)歷了從云計(jì)算中心與終端物聯(lián)設(shè)備直接交互———物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)數(shù)量驚人的傳感器采集到難以計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)量，而云計(jì)算可以對(duì)這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理。

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云計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石，而物聯(lián)網(wǎng)又是云計(jì)算的最大用戶，促進(jìn)著云計(jì)算的發(fā)展。二者的融合可謂珠聯(lián)璧合，相輔相成。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，二者的融合將進(jìn)一步推動(dòng)數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘，使數(shù)據(jù)價(jià)值進(jìn)一步顯現(xiàn)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)。

然后 5Ｇ時(shí)代的到來(lái)，海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與任務(wù)計(jì)算對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)將會(huì)產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的沖擊?；?strong>Internet 的云計(jì)算雖然提供了對(duì)虛擬共享的可配置計(jì)算和存儲(chǔ)資源的廣泛訪問(wèn)和按需訪問(wèn)，是處理海量數(shù)據(jù)與計(jì)算任務(wù)的絕佳平臺(tái).

但是對(duì)于５Ｇ時(shí)代的諸如在線游戲、虛擬現(xiàn)實(shí)和超高清視頻流等高速訪問(wèn)超低延時(shí)的應(yīng)用和海量終端互聯(lián)來(lái)說(shuō)，云計(jì)算是無(wú)法滿足其要求的。數(shù)據(jù)是任何正常業(yè)務(wù)的核心。多年來(lái)，前所未有的計(jì)算能力和連接設(shè)備積累了大量數(shù)據(jù)，給本已擁擠的互聯(lián)網(wǎng)造成了巨大壓力。這種大量的數(shù)據(jù)積累會(huì)導(dǎo)致帶寬和延遲問(wèn)題。與在客戶端或用戶計(jì)算機(jī)上生成數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)企業(yè)計(jì)算不同，邊緣計(jì)算提供了一種更好的替代方案，可以從管理復(fù)雜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向靠近原始數(shù)據(jù)源。

2、邊緣計(jì)算

與此同時(shí)，下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵特征之一是信息越來(lái)越多地在本地生成并在本地消費(fèi)，且大量的邊緣設(shè)備存在可用計(jì)算和存儲(chǔ)資源。因此，為應(yīng)對(duì)云計(jì)算存在的挑戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)壓力和提升用戶體驗(yàn)滿足業(yè)務(wù)需求，業(yè)界提出將云計(jì)算平臺(tái)遷移至網(wǎng)絡(luò)邊緣，即邊緣計(jì)算。

邊緣計(jì)算通過(guò)將計(jì)算、存儲(chǔ)等能力從云數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展到離數(shù)據(jù)源較近的網(wǎng)絡(luò)邊緣而不是集中式服務(wù)器或基于云的位置對(duì)客戶端數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算（簡(jiǎn)而言之，邊緣計(jì)算使計(jì)算資源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和企業(yè)應(yīng)用程序更接近人們實(shí)際消費(fèi)信息的地方），并且可支持在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行深度學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等人工智能算法，避免計(jì)算任務(wù)從網(wǎng)絡(luò)邊緣傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心的超長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲，滿足高實(shí)時(shí)性物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（例如，自動(dòng)駕駛、無(wú)人機(jī)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等）的要求。

邊緣計(jì)算技術(shù)還可避免因數(shù)據(jù)在公網(wǎng)傳輸、公共數(shù)據(jù)中心處理所帶來(lái)的隱私泄露等安全隱患。因此，邊緣計(jì)算已成為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。發(fā)掘網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在能力。在數(shù)據(jù)源附近提供邊緣服務(wù)，以滿足在敏捷連接性、實(shí)時(shí)優(yōu)化、智能應(yīng)用、安全性和隱私性方面的關(guān)鍵要求。

二、云邊協(xié)同

當(dāng)前絕大多數(shù)的研究都將云計(jì)算和邊緣計(jì)算隔離開(kāi)來(lái)，分別致力于云計(jì)算和邊緣計(jì)算的架構(gòu)和系統(tǒng)分析優(yōu)化層面，較少關(guān)注云計(jì)算和邊緣計(jì)算之間的協(xié)同問(wèn)題。近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)和5G通信的發(fā)展讓大家開(kāi)始關(guān)注到云計(jì)算和邊緣計(jì)算各自存在的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，并開(kāi)始思考二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的價(jià)值所在，即云邊協(xié)同。

1、云邊協(xié)同關(guān)系

云計(jì)算技術(shù)以廉價(jià)且大量的計(jì)算服務(wù)器提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以為用戶和應(yīng)用提供按需訪問(wèn)的豐富計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源。但是，云計(jì)算中心通常距離用戶和終端較遠(yuǎn)，導(dǎo)致計(jì)算任務(wù)傳輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，并且如果將海量終端的數(shù)據(jù)都傳輸至云計(jì)算中心必將造成核心網(wǎng)擁塞，極大地浪費(fèi)了通信資源。

因此，云計(jì)算并不適合要求低時(shí)延、實(shí)時(shí)操作和高 ＱｏＳ的應(yīng)用，并且無(wú)法支持無(wú)縫移動(dòng)和無(wú)處不在的計(jì)算覆蓋，數(shù)據(jù)安全性和用戶的隱私也不能得到有效保障。

另一方面，雖然邊緣計(jì)算將云計(jì)算功能擴(kuò)展到了網(wǎng)絡(luò)邊緣，更加接近終端用戶且地理位置分散，可以支持低時(shí)延、位置感知、高移動(dòng)性和高Qos的應(yīng)用服務(wù)。但是，邊緣計(jì)算單元通常沒(méi)有充足的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源來(lái)滿足海量數(shù)據(jù)的計(jì)算和存儲(chǔ)，并且由于邊緣節(jié)點(diǎn)的低功耗、異構(gòu)性和功能薄弱單一等約束，服務(wù)的質(zhì)量與可靠性還會(huì)受到影響。

表１從不同的角度總結(jié)了云計(jì)算和邊緣計(jì)算的特點(diǎn)和二者的差異
從表１可以看出云計(jì)算和邊緣計(jì)算是各有優(yōu)勢(shì)的，云計(jì)算的主要優(yōu)勢(shì)是海量計(jì)算和海量存儲(chǔ)、計(jì)算效率高、廣域覆蓋，適合計(jì)算密集型、非實(shí)時(shí)性的計(jì)算任務(wù)和海量數(shù)據(jù)的并行計(jì)算與存儲(chǔ)，能夠在長(zhǎng)周期維護(hù)、業(yè)務(wù)決策支撐等領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，并且計(jì)算硬件都集中在云計(jì)算中心，實(shí)行集中式的管理，因此無(wú)需在本地維護(hù)計(jì)算硬件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和相關(guān)軟件。

邊緣計(jì)算的主要優(yōu)勢(shì)是廣泛分布的邊緣節(jié)點(diǎn)提供了實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理，邊緣計(jì)算的過(guò)程是一個(gè)以用戶和應(yīng)用為中心的過(guò)程，彌補(bǔ)了云計(jì)算中時(shí)延和移動(dòng)性的缺陷，適合非計(jì)算密集型、實(shí)時(shí)性、移動(dòng)性數(shù)據(jù)的處理分析和實(shí)時(shí)智能化決策，并且作為一種新的網(wǎng)絡(luò)范式能夠滿足５Ｇ 時(shí)代計(jì)算需求的空前增長(zhǎng)和用戶體驗(yàn)質(zhì)量的不斷提高，數(shù)據(jù)的本地化處理相較于云端也更安全。但是，邊緣平臺(tái)的處理性能通常不如云平臺(tái)，它通常沒(méi)有足夠的內(nèi)存和處理器來(lái)處理大量數(shù)據(jù)，因此無(wú)法執(zhí)行復(fù)雜的操作，例如深度學(xué)習(xí)。

因此，通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)、計(jì)算、智 能化數(shù)據(jù)分析等工作放在邊緣處理，將超大規(guī)模計(jì)算、存儲(chǔ)和非時(shí)延敏感等任務(wù)放在云端，云計(jì)算與邊緣計(jì)算的相互配合實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同、全網(wǎng)算力調(diào)度和全網(wǎng)統(tǒng)一管控等能力，才能真正實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的云。

2、云邊協(xié)同的實(shí)現(xiàn)

云邊協(xié)同即實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算與云計(jì)算的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，共同釋放數(shù)據(jù)價(jià)值。

• 傳統(tǒng)的云邊協(xié)同方式主要是當(dāng)終端設(shè)備產(chǎn)生數(shù)據(jù)或任務(wù)請(qǐng)求后，通過(guò)邊緣網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至邊緣服務(wù)器，由位于邊緣計(jì)算中心的邊緣服務(wù)器執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。
• 計(jì)算量較大、復(fù)雜度較高的計(jì)算任務(wù)將由邊緣計(jì)算中心向上通過(guò)核心網(wǎng)遷移至云計(jì)算中心。
• 待云計(jì)算中心完成大數(shù)據(jù)分析后再將結(jié)果和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至云計(jì)算中心或?qū)⒂?jì)算結(jié)果、優(yōu)化輸出的業(yè)務(wù)規(guī)則、模型通過(guò)核心網(wǎng)下發(fā)至邊緣計(jì)算中心，由邊緣計(jì)算中心向下通過(guò)邊緣網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算結(jié)果傳輸至終端設(shè)備。
• 邊緣根據(jù)云計(jì)算下發(fā)的新業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行業(yè)務(wù)執(zhí)行優(yōu)化處理，由此實(shí)現(xiàn)云邊協(xié)同。

3、云邊協(xié)同的應(yīng)用

我們生活在智能設(shè)備和快速發(fā)展的萬(wàn)物互聯(lián)中的世界。在日常生活中我們?cè)缫驯贿吘売?jì)算所包圍。云邊協(xié)同的主要應(yīng)用場(chǎng)景與邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景聯(lián)系緊密，從遠(yuǎn)程辦公室工作到遠(yuǎn)程手術(shù)，從智能手機(jī)到智慧城市，從自動(dòng)駕駛汽車到語(yǔ)音控制設(shè)備，一切都得益于邊緣云技術(shù)。如下主要有：

• 1、物聯(lián)網(wǎng)云邊協(xié)同，
  如智慧交通、自動(dòng)駕駛汽車。汽車駕駛自動(dòng)的新時(shí)代需要信息、計(jì)算、決策等的快速響應(yīng)。將自動(dòng)駕駛汽車帶到邊緣涉及在車輛行駛時(shí)實(shí)時(shí)接收有關(guān)速度、交通狀況、交通信號(hào)、行人、車輛推測(cè)、道路狀況和其他車輛的信息。邊緣計(jì)算正在推動(dòng)自動(dòng)駕駛汽車的創(chuàng)新，因?yàn)檫吘売?jì)算具有零延遲等優(yōu)勢(shì)。這方面的信息延遲可能是危及生命和拯救生命之間的全部區(qū)別。

• 2、虛擬現(xiàn)實(shí)與游戲。
  在線游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵要求之一需要高速運(yùn)行。這些通常與高延遲和延遲問(wèn)題作斗爭(zhēng)，導(dǎo)致游戲玩家反應(yīng)嚴(yán)重延遲。邊緣計(jì)算可以通過(guò)創(chuàng)建更靠近游戲玩家的邊緣服務(wù)器來(lái)使游戲受益，從而減少延遲并提供豐富且身臨其境的游戲體驗(yàn)。

• 3、智慧城市
  智慧城市依賴于海量數(shù)據(jù)。邊緣計(jì)算可以為智能城市的所有元素提供動(dòng)力，包括自動(dòng)駕駛汽車、智能路燈、智能工廠、智能電網(wǎng)和公共交通，以提高效率進(jìn)行監(jiān)控。

• 4、智慧家庭云邊協(xié)同，如小米智能家居
  通過(guò)構(gòu)建家庭局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電器控制、安全保護(hù)、定時(shí)控制、環(huán)境檢測(cè)、場(chǎng)景控制、可視對(duì)講等

• 5、虛擬網(wǎng)絡(luò)
  如中國(guó)電信內(nèi)容邊緣化分發(fā)緩存的虛擬網(wǎng)絡(luò)，能夠緩解網(wǎng)絡(luò)壓力，提升視頻業(yè)務(wù)體驗(yàn)、提升內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)滿足資源彈性伸縮能力。

• 6、安防監(jiān)控
  實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分流、邊緣智能、本地決策、實(shí)時(shí)響應(yīng)

三、總結(jié)

綜上所訴，云邊協(xié)同具體涉及到資源、管理和應(yīng)用協(xié)同等多個(gè)層面。為了構(gòu)建靈活、高效的云邊協(xié)同計(jì)算環(huán)境，需要在不同層面實(shí)現(xiàn)云計(jì)算和邊緣計(jì)算的協(xié)同，以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的方式克服云計(jì)算和邊緣計(jì)算中各自存在的缺點(diǎn)，放大云計(jì)算與邊緣計(jì)算的價(jià)值。

邊緣計(jì)算至關(guān)重要，因?yàn)樗鼮楦倪M(jìn)和創(chuàng)新理念鋪平了道路，讓企業(yè)在企業(yè)和工業(yè)層面以最大的運(yùn)營(yíng)效率、更高的安全性和更好的性能運(yùn)營(yíng)。邊緣計(jì)算在每個(gè)垂直行業(yè)都是可行的，無(wú)論是銀行、醫(yī)療保健、零售還是采礦。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-788907.html

參考資料

• [1]李波,侯鵬,牛力,武浩,丁洪偉.基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的云邊協(xié)同架構(gòu)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2021,43(02):242-257.
• [2]李啟銳. 面向云邊端協(xié)同的高性能移動(dòng)邊緣計(jì)算理論與方法研究[D].廣州大學(xué),2021.DOI:10.27040/d.cnki.ggzdu.2021.001232.
• 什么是邊緣計(jì)算？邊緣計(jì)算與云計(jì)算的區(qū)別?
• [4]王寧,魯法明,包云霞.一種基于云邊端協(xié)同的智能安全帽設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技視界,2022(18):11-13.DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2022.18.03.

到了這里，關(guān)于邊緣計(jì)算：一文理解云邊端協(xié)同架構(gòu)中的高性能云計(jì)算、邊緣計(jì)算、云邊協(xié)同的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！