邊緣計(jì)算在5G 時(shí)代的價(jià)值研究

熊俊杰，陳經(jīng)緯，蘇 聰，周起如，包德剛

（深圳市賽為智能股份有限公司，深圳 518000）

5G 技術(shù)帶來的高速率低延時(shí)將會(huì)使萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代真正實(shí)現(xiàn)，在此情況下，如果僅僅依靠云計(jì)算的中心架構(gòu)將難以滿足大量分布式設(shè)備的實(shí)時(shí)需求。邊緣計(jì)算有望在5G 時(shí)代發(fā)揮價(jià)值，與云計(jì)算實(shí)現(xiàn)協(xié)同，讓人們?cè)诘玫礁玫男畔⑼ㄐ欧?wù)。

1 邊緣計(jì)算的介紹

根據(jù)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟ECC 的定義，邊緣計(jì)算是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力的開放平臺(tái)，就近提供邊緣智能服務(wù)，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。

邊緣計(jì)算的構(gòu)成包括兩大部分：一是資源的邊緣化，具體包括計(jì)算、存儲(chǔ)、緩存、帶寬、服務(wù)等資源的邊緣化分布，把原本集中式的資源縱深延展，靠近需求側(cè)，提供高可靠、高效率、低時(shí)延的用戶體驗(yàn)；二是資源的全局化，即邊緣作為一個(gè)資源池，而不是中心提供所有的資源，通過中心和邊緣之間的協(xié)同，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的目的。

2 5G 時(shí)代對(duì)邊緣計(jì)算的需求

5G 有三大應(yīng)用場(chǎng)景，即“增強(qiáng)移動(dòng)寬帶”、“海量機(jī)器類通信”和“超可靠低時(shí)延通信”。首先，“增強(qiáng)移動(dòng)寬帶”實(shí)現(xiàn)10Gb/s的傳輸速率，可以提供超高清視頻、VR/AR 等業(yè)務(wù)體驗(yàn)。其次，“海量機(jī)器類通信”以每平方公里百萬設(shè)備連接技術(shù)，支撐智慧城市、智能樓宇為代表的海量設(shè)備接入互聯(lián)。最后，“超可靠低時(shí)延通信”憑借超低時(shí)延超高可靠性的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，深入到車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用。

5G 三大應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能要求各不相同，而邊緣計(jì)算技術(shù)就是滿足不同應(yīng)用帶來的多樣化網(wǎng)絡(luò)需求的核心技術(shù)之一，在靠近接入網(wǎng)的邊緣側(cè)增加計(jì)算能力，將能夠大幅降低業(yè)務(wù)時(shí)延、減少對(duì)傳輸網(wǎng)的帶寬壓力降低傳輸成本、進(jìn)一步提高聯(lián)接的敏捷性。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，信息的處理主要位于核心網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心，所有信息必須從網(wǎng)絡(luò)邊緣傳輸?shù)胶诵木W(wǎng)進(jìn)行處理之后再返回網(wǎng)絡(luò)邊緣。5G 時(shí)代，傳輸網(wǎng)架構(gòu)中引入邊緣計(jì)算，在邊緣端部署網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器等設(shè)備，增加計(jì)算能力，將部分?jǐn)?shù)據(jù)在邊緣端進(jìn)行處理和傳輸，不需要通過傳輸網(wǎng)返回核心網(wǎng)，可以降低時(shí)延、減少回傳壓力、提升用戶體驗(yàn)。

3 5G 時(shí)代邊緣計(jì)算的價(jià)值

（1）海量異構(gòu)聯(lián)接價(jià)值。5G 時(shí)代帶來的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備爆發(fā)會(huì)導(dǎo)致連接設(shè)備數(shù)量快速增加，讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理以及靈活擴(kuò)展以及可靠性保障都面臨著更加巨大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下存在大量異構(gòu)的總線聯(lián)接，如何兼容多種聯(lián)接是必須要解決的現(xiàn)實(shí)問題。邊緣計(jì)算擁有者相當(dāng)豐富的聯(lián)接功能，例如豐富的網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及配置等等，可以提供海量異構(gòu)聯(lián)接的價(jià)值。

（2）業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性價(jià)值。5G 場(chǎng)景下應(yīng)用的收集、檢測(cè)、控制以及執(zhí)行的實(shí)時(shí)性要求都相當(dāng)高，甚至有的場(chǎng)景實(shí)時(shí)性要求控制在10ms 以內(nèi)。在這種情況下，如果將數(shù)據(jù)分析以及控制邏輯都通過云端來實(shí)現(xiàn)，那么將很難達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求。邊緣計(jì)算是連接物理世界和數(shù)字世界的橋梁，也是數(shù)據(jù)的第一入口，有著大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此可以以數(shù)據(jù)生命周期來進(jìn)行管理以及價(jià)值創(chuàng)造，進(jìn)而可以更好地為數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)性維護(hù)、資產(chǎn)效率與管理等提供支撐。

（3）數(shù)據(jù)優(yōu)化處理價(jià)值。5G 時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展將會(huì)使得終端設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長，大數(shù)據(jù)的傳輸、分析、處理與存儲(chǔ)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了巨大的挑戰(zhàn)，如果大數(shù)據(jù)處理方法還是依賴云計(jì)算、超算計(jì)算模型，無疑不切實(shí)際。過于集中的處理方式消耗了大量收集、匯聚、處理的成本，而且效率得不到保證。很多處理任務(wù)沒必要進(jìn)行集中處理，可以分擔(dān)在前端進(jìn)行預(yù)處理，減少不必要的傳輸、存儲(chǔ)資源消耗。比如基于邊緣計(jì)算的智能攝像頭，它能夠直接在本地設(shè)備上完成識(shí)別，提升部分智能分析應(yīng)用的實(shí)時(shí)性，也節(jié)省了帶寬和后端計(jì)算資源。

（4）應(yīng)用智能性價(jià)值。業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、運(yùn)維自動(dòng)化與業(yè)務(wù)創(chuàng)新正在驅(qū)動(dòng)應(yīng)用走向智能化，邊緣計(jì)算能夠帶來顯著的效率與成本優(yōu)勢(shì)。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，眾多邊緣側(cè)的智能終端設(shè)備自身可以完成部分、甚至全部處理任務(wù)。以預(yù)測(cè)性維護(hù)為代表的智能化應(yīng)用場(chǎng)景正推動(dòng)信息化行業(yè)向新的服務(wù)模式與商業(yè)模式轉(zhuǎn)型。邊緣計(jì)算的智能應(yīng)用十分廣泛，智慧樓宇、智慧水務(wù)、智慧梯聯(lián)網(wǎng)都可以利用邊緣計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控與分析、故障告警和可預(yù)測(cè)性維護(hù)。

（5）安全與隱私保護(hù)價(jià)值。數(shù)據(jù)安全和個(gè)人隱私問題是面臨的一大挑戰(zhàn)，目前數(shù)據(jù)泄露事故、黑客攻擊事件頻發(fā)，給企業(yè)、個(gè)人的信息安全帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。把一些隱私的數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行集中存儲(chǔ)，將大大增加信息集中泄露的風(fēng)險(xiǎn)。使用邊緣計(jì)算在邊緣設(shè)備上存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)，相對(duì)而言，將有利于數(shù)據(jù)隱私的保護(hù)。

4 結(jié)束語

5G 時(shí)代“增強(qiáng)移動(dòng)寬帶”、“海量機(jī)器類通信”、“超可靠低時(shí)延通信”的三大應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出了新的挑戰(zhàn)，邊緣計(jì)算將智能計(jì)算的任務(wù)前置到物端，而不僅僅在云端，可以滿足5G 時(shí)代提出的新要求。邊緣計(jì)算具有海量異構(gòu)聯(lián)接價(jià)值、業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性價(jià)值、數(shù)據(jù)優(yōu)化處理價(jià)值、應(yīng)用智能性價(jià)值、安全與隱私保護(hù)價(jià)值等諸多特殊價(jià)值，在5G 時(shí)代必將發(fā)揮重要作用。