【中國傳動網 技術前沿】 近年來，計算工作負載一直在遷移：首先從內部數據中心轉移到云，現在越來越多地從云數據中心轉移到“邊緣”位置，這些位置離正在處理的數據源更近。目標是什么?為了提高應用和服務的性能及可靠性，降低運行成本，縮短數據的傳輸距離，從而減少帶寬和延遲問題。

這并不是說本地或云中心已經過時了——有些數據總是需要在集中位置進行存儲和處理。但數字基礎設施肯定在改變。例如，Gartner的數據顯示，到2025年，80%的企業(yè)將關閉傳統(tǒng)的數據中心，而2018年這一比例為10%。該分析公司表示，工作負載分配是基礎設施發(fā)展的關鍵驅動力，它是由各種業(yè)務需求驅動的。

當然，邊緣計算也存在一些挑戰(zhàn)——特別是以連接為中心，連接可能中斷，或者以網絡邊緣的低帶寬及/或高延遲為特征。如果大量的智能邊緣設備都在運行軟件(例如機器學習應用程序)，需要與中央云服務器或介于中間的“霧”節(jié)點進行通信，那么這就會帶來這樣的問題。不過，解決方案正在路上。

什么是邊緣計算

邊緣計算是在靠近物或數據源頭的網絡邊緣側，融合網絡、計算、存儲、應用核心能力的開放平臺。邊緣計算與云計算互相協(xié)同，共同助力各行各業(yè)的數字化轉型。它就近提供智能互聯(lián)服務，滿足行業(yè)在數字化變革過程中對業(yè)務實時、業(yè)務智能、數據聚合與互操作、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。

根據國際電信聯(lián)盟電信標準分局ITU-T的研究報告，到2020年，每個人每秒將產生1.7MB的數據，IoT可穿戴設備的出貨量將達到2.37億。IDC也發(fā)布了相關預測，到2018年，50%的物聯(lián)網網絡將面臨網絡帶寬的限制，40%的數據需要在網絡邊緣側分析、處理與儲存，到2025年，這一數字將超過50%。海量數據的分析與儲存對網絡帶寬提出了巨大的挑戰(zhàn)，而邊緣計算的誕生，就是為了解決這一問題。

什么是霧計算

霧計算(FogComputing)，在該模式中數據、(數據)處理和應用程序集中在網絡邊緣的設備中，而不是幾乎全部保存在云中，是云計算(CloudComputing)的延伸概念，由思科首創(chuàng)。這個因"云"而"霧"的命名源自"霧是更貼近地面的云"這一名句。

霧計算和云計算一樣，十分形象。云在天空飄浮，高高在上，遙不可及，刻意抽象;而霧卻現實可及，貼近地面，就在你我身邊。霧計算并非由性能強大的服務器組成，而是由性能較弱、更為分散的各類功能計算機組成，滲入工廠、汽車、電器、街燈及人們物質生活中的各類用品。

邊緣計算市場估計

B2B分析師MarketsandMarkets的數據顯示，到2022年，邊緣計算市場的價值將達到67.2億美元，高于2017年估計的14.7億美元，年復合增長率(CAGR)為35.4%。關鍵的驅動因素是物聯(lián)網和5G網絡的出現、“智能”應用程序數量的增加以及云基礎設施負載的增加:

在MarketsandMarkets考慮的垂直細分市場中，電信和IT預計在2017-2022年的預測期內擁有最大的市場份額。這是因為，面對高網絡負載和日益增長的帶寬需求，企業(yè)需要優(yōu)化和擴展其無線接入網(RAN)，以便為其應用程序和服務提供高效移動(或多接入)邊緣計算環(huán)境。

在預測期間邊緣計算市場增長最快的部分可能是零售業(yè)，MarketsandMarkets說:物聯(lián)網傳感器、相機和路燈生成的大量數據傳入智能應用程序，將更有效地在網絡邊緣進行收集、存儲和處理，而無需在云中心或本地數據中心進行。

大視野研究持更為保守的觀點，估計到2025年，邊緣計算市場的價值將達到32.4億美元，不過在2017-2025年的預測期內，這CAGR仍將達到41%的“驚人”水平。該研究公司表示，由于物聯(lián)網設備在美國和加拿大的日益普及，北美地區(qū)將引領市場，而CAGR增長最高的領域將是醫(yī)療和生命科學，這要歸功于“邊緣計算解決方案提供的存儲能力和實時計算能力”。大視野研究稱，中小企業(yè)的CAGR(46.5%)將在預測期內達到最高水平，這要歸功于邊緣計算解決方案降低運營成本的能力。

最樂觀的增長估計來自于由OpenFog聯(lián)盟委托于2017年10月進行的一項名為“霧計算市場的規(guī)模和影響”的研究。這一研究表明，到2022年，霧計算的市場機會將達到182億美元，高于2018年的10.3億美元和2019年的37億美元。

硬件組件遙遙領先，在2022年的預測中占有42.1%的份額，其次是霧應用程序/平臺(21.5%)和霧服務(20.4%)。難怪硬件供應商和云應用/服務提供商都在排隊加入快速發(fā)展的邊緣/霧市場。

盡管這些預測的重點不同，但它們清楚地表明，互聯(lián)網連接設備數量的迅速增加，以及即將到來的高帶寬、低延遲5G網絡，正在制造邊緣計算的“完美風暴”。愛立信2018年6月的移動報告總結了這些領域的預期發(fā)展。

雖然個人電腦、筆記本電腦、平板電腦和移動電話在2017年至2023年之間的增長平平，但物聯(lián)網設備正在起飛:擁有廣域連接的設備的CAGR將達到30%，而短程物聯(lián)網設備的CAGR則有所下降但已經較高(17%)。這使得連接設備數量在2017年(175億件)到2023年(314億件)之間增加了近80%(79.4%)。

就5G而言，愛立信預計將于2018年下半年推出首批數據專用設備，2019年推出首批5G智能手機。到2023年，隨著2020年第三代芯片組的出現，該公司預測全球將有10億臺5G設備聯(lián)網。

愛立信表示，第一批基于模塊的5G物聯(lián)網設備將于2020年問世，支持工業(yè)過程監(jiān)控的超低延遲通信。

邊緣計算標準及組織

任何新的IT活動都需要制定標準和最佳實踐，早期階段通常由具有不同議程的多個組和聯(lián)合體組成(盡管成員之間經常有顯著的重疊)。邊緣/霧計算也不例外。

“霧計算”是思科公司發(fā)明的一個術語，它得到了OpenFog財團的支持。OpenFog財團由Arm、思科、戴爾、英特爾、微軟和普林斯頓大學邊緣實驗室于2015年創(chuàng)立。

邊緣計算由EdgeXFoundry公司推廣，這是一個由Linux基金會托管的開源項目。EdgeXFoundry公司的目標包括：建立和推廣EdgeX作為統(tǒng)一物聯(lián)網邊緣計算的通用平臺;驗證EdgeX組件以確保互操作性和兼容性;提供快速創(chuàng)建基于edgex的物聯(lián)網邊緣解決方案的工具;與相關開源項目、標準組織和行業(yè)聯(lián)盟合作。

根據EdgeXFoundry公司的說法，“該項目的優(yōu)點在于邊緣節(jié)點，如嵌入式PC、集線器、網關、路由器和內部服務器，以解決分布式物聯(lián)網霧架構中關鍵互操作性挑戰(zhàn)”。

EdgeXFoundry公司技術指導委員會包括來自IOTech、ADI、Mainflux、戴爾、Linux基金會、三星電子、VMWare和Canonical的代表。

在這一領域，還有另外兩家行業(yè)機構：日本的EdgeCross財團，該財團于2017年11月由歐姆龍公司(OmronCorporation)、Advantech、NEC、IBM日本公司、甲骨文日本公司和三菱電機組成;工業(yè)互聯(lián)網聯(lián)盟(IndustrialInternetConsortium)由美國電話電報公司(AT&T)、思科、通用電氣、英特爾和IBM于2014年成立。

企業(yè)邊緣計算調查結果

FuturumResearch在2017年末調查了500多家北美公司(員工人數從500到50000名不等)，來了解他們在邊緣計算方面的處于什么位置——采用及部署、投資意圖等等。Futurum說，所有受訪者都會對邊緣計算的投資決策產生影響，41.8%的受訪者為“運營人員”，25.6%的受訪者為“總監(jiān)、經理、團隊領導”;不過，只有8.6%的受訪者被歸為“高管、老板、合伙人”。

Futurum報告稱，近四分之三(72.7%)的公司已經或正在實施邊緣計算策略。此外，幾乎所有(93.3%)都打算在未來12個月內投資于邊緣計算。

Futurum還制定了一個通用的數字轉型指數，2018年，68%的公司進入了“領導者”和“采用者”的行列。72.7%的受訪者已經在邊緣計算領域進行了投資，這一事實表明，對于精通技術的企業(yè)來說，這是一個熱門話題。不過，Futurum也指出，“93.3%的企業(yè)對于在未來12個月內投資于邊緣計算的熱切程度，與他們的投資規(guī)模無關”。

當被問及邊緣計算數據流在業(yè)務流程中的重要性時，Futurum受訪者的積極情緒仍在繼續(xù)，71.8%的受訪者認為這些數據流“極其重要”(22.2%)或“非常重要”(49.6%)。

這種對邊緣計算的熱情的主要驅動因素是什么?在Futurum的受訪者看來，首先是“提高了應用程序性能”，其次是“實時分析/數據流”。

OpenFog聯(lián)盟在2017年12月對其61個成員組織進行了關于霧計算狀態(tài)的調查，結果發(fā)現令人印象深刻的是，70%的CEO都知道他們所關注的霧計算項目。

在2018年，霧計算的預算一般會增加(40%的受訪者)或保持不變(51%的受訪者)，只有5%的受訪者表示會減少。最初的計劃主要是在研發(fā)部門(51%)，絕大多數都將物聯(lián)網應用作為他們的主要關注領域(70%)。

安全性是OpenFog受訪者最關心的問題(32%)，其次是對早期/未經證實的技術、互操作性和不清楚的ROI(投資回收率)的擔憂。對霧計算感興趣的主要驅動因素是延遲和帶寬問題。受訪者預計，制造業(yè)、智慧城市和交通運輸將成為采用霧計算技術的最大行業(yè)領域，其次是能源、醫(yī)療和智能住宅。

展望

邊緣/霧計算轉換是計算領域周期性發(fā)生的焦點轉移之一——例如，從大型機到個人PC，到現場數據中心，再到云數據中心。現在，我們看到的是現有元素的混合體，以及數十億臺智能物聯(lián)網設備通過“霧”的網關和節(jié)點交織在一起。設備連接一直是阻礙這一轉變的瓶頸，但隨著5G移動網絡的出現，這一轉變將得到巨大的推動。

任何能從物聯(lián)網數據流的及時分析中獲益的行業(yè)部門——幾乎都是如此——都將對邊緣/霧計算感興趣。這就是為什么在技術堆棧的所有級別上——標準、網絡、計算、存儲、應用程序和服務——供應商都有巨大的機會。

隨著越來越多的數據被生成、處理和存儲在越來越多的位置，圍繞基礎設施管理和數據安全、隱私和治理的問題將變得比現在更加重要。我們希望這些問題盡早得到解決。

人工智能發(fā)展至今，在其所涉及偌大的領域中，仍舊面臨的問題便是優(yōu)秀項目不足、場景落地缺乏。隨著人工智能在邊緣計算平臺中的應用，加上邊緣計算與物聯(lián)網“端-管-云”協(xié)同推進應用落地的需求不斷增加，邊緣計算將成為打通物聯(lián)網應用的“最后一公里”。