邊緣計算全面概述

什麼是邊緣計算？

邊緣計算是一種分布式計算概念，將智能集成到邊緣設備（邊緣節點）中，使數據能夠在數據採集源附近實時處理和分析。由於邊緣計算在網絡邊緣本地處理數據，而不是在雲端或集中式數據中心，因此它可以較大程度地減少延遲和數據傳輸成本，實現實時反饋和決策。

邊緣計算如何工作？

邊緣計算靠近數據源，即傳感器和其他數據捕獲設備所在的位置。整個邊緣計算過程發生在智能設備內部，加快各種數據的處理速度，然後這些設備再連接到物聯網。

邊緣計算的目標是提高效率。邊緣設備不需要將傳感器收集到的所有數據發送到企業應用程序進行處理，而是在邊緣設備上進行計算，只需發送重要的數據即可進行進一步分析或存儲。

在邊緣設備進行數據計算之後，這些設備將收集到的數據或獲得的結果分組到不同的類別中。基本的三個類別包括：

• 不需要進一步處理、不應存儲或傳輸到企業應用程序的數據。

• 需要保留以供進一步分析或記錄的數據。

• 需要立即響應的數據。

邊緣計算的工作是區分這些數據集，並確定所需的響應級別和行動，然後採取相應行動。

根據邊緣設備的計算能力和所收集數據的複雜性，設備可以處理異常數據並提供實時響應。或將其發送到企業應用程序進行實時分析，並立即檢索結果。由於只有重要和緊急的數據集被發送到網絡上，因此帶寬需求降低。這導致成本大幅降低，尤其是在無線蜂窩網絡中。

為什麼選擇邊緣計算？

由於數據驅動的數字轉型倡議的迫切性需要，包括機器人技術、先進自動化和數據分析，邊緣計算在企業計算中變得越來越受歡迎。大部分技術在行業中的應用也具有時間敏感性，任何系統擁堵和網絡中斷都將導致巨大的經濟損失。選擇邊緣計算具有以下好處：

低延遲 - 邊緣處理通過在本地處理來自傳感器和物聯網設備的數據，降低將其傳輸到集中式雲端進行處理的需求，較大限度地減少延遲。這使得網絡更加可靠和穩定。

減少帶寬需求 - 每個網絡的帶寬有限，尤其是無線通信。邊緣計算通過在網絡邊緣附近處理大量數據，然後只通過網絡發送最相關的信息來解決帶寬限制問題。這大幅減少蜂窩連接的數據量。

確保安全性 - 邊緣計算進行數據處理時，使組織能夠將數據和計算保留在適當的位置。這很大程度地降低了對網絡安全威脅的敏感度，並確保符合嚴格而動態的數據位置法規。

數據合規與治理 - 處理敏感數據的組織受到各個國家的數據法規的約束。通過在數據源附近處理這些數據，這些公司可以將敏感的客戶/員工數據保留在自己的邊界內，從而確保合規性。

邊緣計算的類型

邊緣計算主要分為三類：

提供商邊緣：提供商邊緣由可以通過互聯網訪問的計算資源組成，主要用於電信公司、服務提供商、媒體實體和其他內容交付網絡（CDN）運營商提供服務。

企業邊緣：企業邊緣是企業數據中心的延伸，包括遠程辦公地點的數據中心、微型數據中心等。雖然IT部門通常擁有和管理這種環境，類似於集中式數據中心，但在設計這些設置時可能存在與空間或電力相關的限制。

工業邊緣：工業邊緣，通常稱為遠端邊緣，包括一兩個緊湊且堅固的邊緣服務器或嵌入式系統等較小的計算實例，部署在傳統數據中心環境之外。在典型數據中心之外運行帶來了一系列與空間、冷卻、安全和管理相關的挑戰。

邊緣計算的應用案例

多年來，由於技術的迅速採用和在網絡邊緣處理數據的優勢，邊緣數據中心在各個行業中出現多種應用案例。以下是行業在日常運營中使用邊緣計算的不同方式：

交通運輸 - 自動駕駛汽車每天產生大約5到20TB的數據，包括速度、位置、交通狀況、道路狀況等信息。這些數據必須實時組織、處理和分析，並在車輛行駛過程中將洞察力反饋到系統中。這種對時間敏感的應用需要準確、可靠、一致的車載計算。

製造業 - 許多製造商現在部署邊緣計算來監控制造過程並實現實時分析。通過與機器學習和智能計算相結合，邊緣計算可以通過實時洞察力、預測分析等手段幫助優化製造流程。

醫療保健 - 邊緣計算可以提高醫務人員的工作效率，確保患者的個人安全。例如，人體姿勢估計是視覺HPC中廣泛採用的任務，涉及預測個體身體上的關鍵點，包括眼睛、手臂和腿部。這項技術可以應用於在患者在醫院床上移動或跌倒時提醒醫護人員。

其他採用邊緣計算的領域包括醫療保健設施，以幫助患者實時避免健康問題，以及零售業，以優化供應商訂購和預測銷售。

邊緣計算的挑戰

邊緣計算並非沒有挑戰，其中一些常見的挑戰與安全性和數據生命周期有關。依賴物聯網設備的應用程序容易受到數據泄露的威脅，這可能會危及邊緣的安全性。就數據生命周期而言，挑戰在於在網絡邊緣存儲大量數據。大量無用的數據可能佔據重要的空間，因此企業應該謹慎選擇要保留和丟棄的數據。

邊緣計算依賴網絡連接，因此網絡限制是另一個值得關注的問題，規劃連接問題，並設計一個能夠適應常見網絡問題的邊緣計算部署是必要的。

實施邊緣計算

物聯網和5G的發展將繼續推動邊緣計算的應用。在邊緣部署的用例和工作負載類型數量將增加。邊緣計算的可能性確實是無限的。無論處於哪個行業，邊緣計算都具有多種獨特優勢，但前提是它必須經過良好設計並部署以解決集中式數據中心常見的挑戰。