改变世界的边缘计算技术

　　摘要：随着物联网和工业互联网的兴起，边缘计算作为新兴技术受到人们的重视。目前边缘计算技术发展速度较快，本文主要从边缘计算技术的特点、参考构架等方面对该技术进行解析。

　　边缘计算技术作为联接物理世界和数字世界之间的桥梁，作为云计算技术的延伸，近年来得到快速发展。网络边缘是数据的第一入口，拥有大量完整的实时数据，边缘计算技术能够对数据的全生命周期进行管理，并实现价值创造，对智能时代的发展具有重要意义。

　　边缘计算技术具有联接性、约束性、分布性、融合性等特点，其中联接性是边缘计算的基本属性。边缘计算联接对象的多样性，需要其具备丰富的联接功能，如各种网络接口、网络协议、网络拓扑、网络部署与配置等;工业互联场景对边缘计算设备的功耗、成本、空间也存在一定的要求，需要边缘计算产品通过软硬件的集成和优化，来匹配各种约束条件，支撑行业数字化发展;边缘计算在部署中天然具备分布式特点，能够支持分布式计算与存储、实现分布式资源的动态调度与统一管理、支撑分布式智能、具备分布式安全等能力。此外，边缘计算作为“OICT”融合与协同的关键承载，需要支持在联接、数据、管理、控制、应用、安全等方面的协同。

　　边缘计算参考架构

　　边缘计算模型驱动的参考架构基于模型驱动的工程方法(Model-Driven Engineering MDE)进行设计。基于模型可以将物理和数字世界的知识模型化，能够将物理世界的全生命周期数据与商业过程数据建立协同，从而实现物理世界和数字世界的协作、跨产业的生态协作、减少系统异构性，简化跨平台移植、有效支撑系统的全生命周期活动。基于上述理念，边缘计算联盟提出了如下的边缘计算参考架构2.0。

　　图1 边缘计算参考构架2.0

　　(五度易链行研中心)

　　从架构的横向层次来看，边缘计算参考构架2.0具有四大特点。一是智能服务基于模型驱动的统一服务框架，通过开发服务框架和部署运营服务框架实现开发与部署智能协同，能够实现软件开发接口一致和部署运营自动化;二是智能业务编排通过业务Fabric定义端到端业务流，实现业务敏捷;三是联接计算CCF(Connectivity and Computing Fabric)实现架构极简，对业务屏蔽边缘智能分布式架构的复杂性;实现OICT基础设施部署运营自动化和可视化，支撑边缘计算资源服务与行业业务需求的智能协同;四是智能ECN(Edge Computing Node)兼容多种异构联接、支持实时处理与响应、提供软硬一体化安全等;边缘计算参考架构在每层提供了模型化的开放接口，实现了架构的全层次开放;边缘计算参考架构通过纵向管理服务、数据全生命周期服务、安全服务，实现业务的全流程、全生命周期的智能服务。

　　边缘计算节点、开发框架与产品实现

　　边缘计算节点、开发框架与产品实现方面，智能资产、智能系统、智能网关具有数字化、网络化、智能化的共性特点，都提供网络、计算、存储等ICT资源，可以在逻辑上统一抽向为边缘计算节点(Edge Computing Node ECN)。

　　根据ECN节点的典型应用场景，系统定义了四类ECN开发框架。每类开发框架提供了匹配场景的操作系统、功能模块、集成开发环境等。基于四类ECN开发框架，结合ECN节点所需要的特定硬件平台，可以构建六类产品实现。图3对上述过程做了概括总结。

　　图2 边缘计算参考架构概念视图

　　(五度易链行研中心)

　　图3 ECN六类产品实现

　　(五度易链行研中心)

　　ECN节点典型功能包括总线协议适配、实时联接、实时流式数据分析、时序数据存取、策略执行、设备即插即用以及资源管理等。ECN四类开发框架包括实时计算系统框架、轻量计算系统框架、智能网关系统框架、智能分布式系统框架。可以面向数字化的物理资产，满足应用实时性等需求;可以面向资源受限的感知终端，满足低功耗等需求;可以支持多种网络接口、总线协议与网络拓扑，实现边缘本地系统互联并提供本地计算和存储能力，能够和云端系统协同;还可以基于分布式架构，在边缘侧弹性扩展网络、计算和存储等能力，支持资源面向业务的动态管理和调度，能够和云端系统协同。

　　边缘计算领域模型

　　边缘计算领域模型是从边缘计算的ICT视角进行模型定义，包括设计阶段模型、部署阶段模型以及运行阶段模型。设计阶段模型定义ECN节点的标识、属性、功能、性能、派生继承关系等，为部署与运行阶段提供价值信息。部署阶段模型主要包括业务策略、物理拓扑等模型。其中，业务策略模型是用业务语言，而不是机器语言来描述业务规则与约束，实现业务驱动边缘计算基础设施。业务策略模型可描述，可灵活复用和变更，使能业务敏捷。运行阶段模型主要包括联接计算Fabric模型、运行负载模型等。基于这些模型可以监视和优化系统运行状态，实现负载在边缘分布式架构上的部署优化等。

　　图4 概念视图：面向全生命周期的模型服务

　　(五度易链行研中心)

　　通过模型驱动的统一服务框架能够实现边缘计算领域模型和垂直行业领域模型的相互映射和统一管理，从而复用垂直行业的领域模型(如OPC UA及其生态)，实现边缘计算参考架构和行业平台、行业应用的易集成，为边缘计算的广泛运用奠定了基础。

　　结语

　　边缘计算技术的发展，对于实现世界的互联互通具有重要意义，边缘计算参考构架的发展还在持续进步中，随着技术的不断发展，未来很有可能出现3.0、4.0等等，利用边缘计算将可以解决更多的问题，实现边缘计算的进一步推广。