有关“智囊团观察”的一系列报告是由中国信息与通信技术学院高级研究员撰写的。它着重于电信，互联网，信息化和智能制造领域。它使用最新的国内外ICT控制政策，市场热点以及中国信息与通信技术掌握的新技术和新业务的开发，以快速反馈，透视事业并评估影响。本期的“智囊团观察”选择了“在物联网领域中边缘计算的应用和开发前景”，以与您分享。

随着无线移动通信技术的快速发展以及移动互联网和云计算的普及，垂直行业中物联网和相关技术的应用和实施已经加速。结果，一种新型的计算范式“边缘计算”开始在我们的视野中出现。所谓的边缘计算是指在靠近对象或生成的数据的位置处理数据的方法。它采用了一个开放平台，该平台集成了网络，计算，存储和应用程序核心功能，强调附近的数据处理，从而减少系统响应时间，保护数据隐私和安全性，延长电池寿命，节省网络带宽等，以满足实时业务，应用程序智能，安全性和安全性保护等的基本需求，等等。

根据IDC的预测，到2020年将连接超过500亿个传感器和终端，而超过一半的终端和IoT网络将面临网络带宽的限制，需要计算，分析，处理和存储在网络边缘上的40％的数据。将来，边缘计算市场预计将超过1万亿元，并且它将成为一个等于云计算的新兴市场。边缘计算逐渐引起关注的原因包括：首先，物联网时代的传感器数量飙升了，并且已经生成了多个维度和格式的数据。网络带宽和计算吞吐量已成为云计算中的性能瓶颈；其次，传感器无处不在，收集各种类型的隐私数据，例如实时或不规则的用户生理标志和应用程序数据，对信息安全性提出了更高的要求；第三，在特定应用程序方案中，IoT网络中设备生成的小数据需要实时进行本地处理，并且不需要将其传输到云中。

图1传统的云计算结构

上图是传统的云计算结构，数据生产者在其中收集（或生成）原始数据并将其传输到云计算中心（后来称为云中心）。数据消费者将请求发送到云中心并在身份验证后使用数据。在PC 和移动时代，这种结构仍然可以满足业务需求，但是在物联网感知时代，它无法满足需求。当然，将计算任务纳入云计算和执行是一种有效的方法，因为云计算功率通常比边缘设备的速度快得多，但是由于带宽非常有限，因此越来越多的传感器和终端访问网络，例如在智能家居中，除了智能家用设备，各种传感器，各种传感器，甚至智能家具都集成了能够集成和计算的智能家具。随着数据的继续增加，数据传输速度已成为提高云计算功能的瓶颈。具有自主驾驶功能的半拖车每秒生成1 GB的数据，并且需要实时处理数据，以正确地对拖拉机和半拖车的操作状态做出正确的判断。如果将所有数据传输到云进行处理，则响应时间将变得很长。而且，如果某个区域中的车辆太多并且同时执行计算，则将对网络带宽和可靠性构成巨大挑战。因此，直接分析和处理边缘设备上的数据和数据变得非常重要。

边缘计算可以计算由云计算中心在网络边缘的云计算中心生成的各个终端生成的上行链路数据。实际上，它是否称为边缘计算，框架计算，接近计算等，它都讨论了数据源和云计算中心之间的所有计算和网络资源。智能手表和手机都是个人和云之间的所有边缘。智能扬声器和智能网关是智能家居和云之间的边缘。智能后视镜和智能仪表板记录器是汽车和云之间的边缘。边缘计算的核心是在数据源附近执行计算。

图2边缘计算结构

上图是边缘计算的结构，显示了其中的双向计算流。在边缘计算中，终端或传感器不仅是数据生产者，而且是数据消费者。终端和传感器不仅可以从云计算中心请求内容和服务，而且可以独立执行计算。传感器和终端具有某些存储功能，可以缓存，存储和处理“小数据”。连接到网络时，请求和云服务可以发送给用户。边缘计算的设计应根据应用程序方案的用户需求进行合理计划和设计，这不仅满足了业务需求，还可以确保对隐私数据的可靠性，安全性和保护。在实际应用中，Edge计算还涉及三种应用类型的多边场景：

1。个人边缘：以个人为核心，计算将围绕个人旋转，并涉及与个人相关的周围环境，例如智能家居，小型办公室和许多其他场景。个人优势涉及与个人有关的各种传感器和终端设备，例如智能手机，智能手镯，智能眼镜，智能扬声器等。

2。业务边缘：指总体上的工作场景。工作场景可以是室内或室外，例如工厂，大型办公环境等。这些方案通常配备数据中心，这些中心提供了一定的处理和存储功能，并且可以在现有环境中快速部署。业务边缘领域涉及的设备包括：传感器，机器人臂，车辆，无人机等；制造和工程是业务边缘计算快速开发的两个主要领域。

3.多云边缘：是服务提供商或企业网络边缘的拓扑术语，该企业首先从拨号调制解调器进入家庭或远程分支。

图3三种类型的边缘计算

个人边缘，业务边缘，多云边缘，尤其是前两个是边缘计算的主要应用程序类型，并且具有广泛的应用程序前景。在边缘计算中，由于边缘具有某些计算资源，因此它可以承担一部分计算任务，并可以共享云计算的压力，从而减少带宽上传和下载数据的延迟以及由于较长的云计算时间而导致的系统延迟。在智能家庭或智能社区场景中，有许多传感器和终端可以通过Wi-Fi，蜂窝网络等将数据传输到云中，但是考虑到这些数据的大小太大，需要在本地使用许多数据，因此云计算不是针对智能社区和智能社区的最合适的计算范围。边缘计算将通过在智能网关（或智能扬声器，服务机器人等）上运行IoT Edge操作系统来代替，使用网关功能），所有类型的电子设备都可以通过局部网络，部署相关服务，执行计算和统一的管理连接到网关。随着5G技术的快速发展，其广泛的覆盖范围，低潜伏期，较大的连接和高可靠性使得Edge 具有更广泛的应用程序情况。 5G将加速物联网技术进入更垂直行业的渗透。将来生活和工作中各种情况下的传感器和终端设备可能会集成到物联网中，它们将成为数据生产者和数据消费者。 5G将支持大规模的机器通信，并以智能城市，智能家居等为代表的典型应用程序场景与移动通信深入集成。预计数亿美元的设备将连接到5G网络，还将生成大量的操作数据。

随着诸如5G之类的通信技术的发展和促进，需要紧急解决边缘计算中包含的一些潜在问题，例如：可靠性问题，隐私和安全问题，如何优化网络和带宽等。以隐私和安全性为例。如果在家中部署了边缘计算应用程序，将收集大量的用户符号和使用数据。例如：通过分析智能床垫和智能枕头，您可以确定某人是否休息，何时休息以及休息什么姿势；通过分析智能门锁和猫眼的数据，您可以知道何时在家中有人。因此，如何在不侵入隐私的情况下提供高质量服务也是一个特殊问题。在处理之前，可以将某些隐私数据脱敏，并且只能在本地保存（网关），而不会上传到云中。伴随着数据隐私问题，在家庭场景中通过边缘计算生成的数据属于数据生成器，即所有者。将用户隐私数据保持在生产数据的位置将更好地保护用户隐私。随着用户对数据隐私保护的认识的提高，建筑团或操作员会注意如何保护业主的隐私。为HOME网关设置数据上传和下行链路开关功能是一种反思，使所有者可以在什么时间将哪些数据上传到云服务提供商。

由于物联网传感器的快速普及以及在生活和各个行业中垂直应用方案的渗透，以确保在较短的时间内，业务可靠性和数据安全性的数据和操作，越来越多的云计算服务将从云中迁移到未来的网络边缘。物联网传感器和各种终端设备扮演着重要角色，它们的角色也在改变，从数据消费者到数据生产和消费者的转换。随着整个边缘计算生态系统的快速发展，例如芯片，模块，通信技术，网络和系统平台。将来，Edge 将成为工业互联网开发和布局的关键技术方向。

作者个人资料

GE ：目前，中国信息与通信技术学院的战略规划和研究部副主任，IoT行业的首席研究员。研究领域包括在物联网的多个垂直方向上进行研究，计划和咨询工作：智能城市，智能卫生，智能社区，智能家居等。参与智能社区和智能家居领域的许多技术标准的研究和制定。我已经在国内专业期刊上发表了数十篇文章，并参与了许多专着的汇编。他三度获得了微软最有价值的专家奖。

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本文发表在2019年的《智囊团观察》第7期中

有关“智囊团观察”的一系列报告是由中国信息与通信技术学院制作的。它首次揭示了多样化的变化，帮助客户捕获了诸如通信，互联网，信息化和智能制造等行业的技术，业务发展趋势和市场结构的演变，并支持客户的重大决策。全年有24个问题，每个问题中有3-4个报告。