《物联网应用边缘计算与云计算研究》.pdf
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1、物联网应用边缘计算与云计算研究 边缘计算对于许多物联网应用至关重要,它能够降低延迟和降低带宽使用。然而,当谈到物联网时,大多数人都忽略了边缘计算的一个最重要的优势。在讨论这个被忽视的关键好处之前,让我们先定义什么是边缘计算和云计算。云计算与边缘计算“云计算是计算机系统资源的按需可用性,特别是数据存储(云存储)和计算能力,而无需用户直接主动管理”。(维基百科)“边缘计算是一种分布式计算范式,它使计算和数据存储更接近需要的位置,以提高响应时间和节省带宽”。(维基百科)在云计算时代之前,企业必须自己购买物理服务器来获得所需的计算能力和存储,前期投入和后期管理是十分昂贵的(购买所有的硬件和设置、维护和
2、更新)。云计算的诞生,意味着企业不再需要购买和管理硬件,企业可以支付所需费用,云服务商来负责管理。云计算产生了深远的影响,为企业提供了可扩展性、可靠性、安全性和易用性。然而,云计算并不是完美的,需要权衡利弊。云计算是集中化的,这意味着无论终端设备(例如智能手机)位于何处,数据都需要通过网络(如 4G 蜂窝连接)从终端设备传输到云提供商的数据中心,然后再反向操作,到达终端设备。对于需要快速传输大量数据的应用程序,这可能既缓慢又昂贵。这就是边缘计算的用武之地。为了了解边缘计算的好处,通常以自动驾驶车辆为例:延迟:自动驾驶车辆需要在瞬间做出决定。如果一辆车在你面前突然转弯,你会希望你的车不得不等待从
3、远处云端得到指示吗?不!你肯定想让你的汽车在它的本地计算机上处理尽快做出决定。带宽:无人驾驶汽车辆捕获的大量数据估计为每小时 4TB,与你的智能手机每天平均 100MB 的数据相比,这是 40000 倍的数据。流式传输所有这些数据既昂贵又可能导致网络拥塞。出于这两个原因,在自动驾驶车辆的边缘(在这种情况下,在车辆本身上)执行计算是有意义的。云计算和边缘计算的问题不是二选一,云和边缘都有各自的优势,问题是应该在何时使用云计算和边缘计算。一条有用的经验法则是:“云计算运行在大数据上,而边缘计算运行于即时数据,即传感器或用户生成的实时数据”(维基百科)。究竟什么是“边缘”?边缘基本上意味着“非云”,
4、因为组成边缘的内容可能因应用程序而异。为了解释,让我们看一个例子。在医院需要知道所有医疗资产(例如,静脉输液泵、心电图机等)的位置,并使用蓝牙室内跟踪物联网解决方案。这个解决方案有蓝牙标签,你可以把它附加到你想要追踪的资产上(例如,静脉注射泵)。你还拥有蓝牙集线器,每个房间一个,用于监听来自标签的信号,以确定每个标签所在的房间(以及资产所在的房间)。在这种情况下,标签和集线器都可以被视为“边缘”,标签可以执行一些简单的计算,只有在感官数据发生较大变化时才会将数据发送到集线器。如果一个标签从一个不同的标签移动到一个不同的数据中心,就可以计算出一个不同的标签。上述两种方法可以结合使用,或者两者都不
5、能使用,标签可以将所有原始数据发送到集线器,集线器可以将所有原始数据发送到云端。物联网边缘计算的关键被忽视的优势 正如本文开头所说,在评估边缘计算时,几乎所有人都忽略了一个关键好处。我们已经介绍了延迟(更快的响应)和带宽(减少带宽需求并节省数据成本)的好处。不过,这些好处是针对物联网应用的一个特定子集,如自动车辆、智能家居或安全摄像头。LPWAN IoT 的到来“物联网”一词的一个问题是它的定义很广。耗资数万美元的自动车辆收集万亿字节的数据并使用 4G 蜂窝网络被认为是物联网。同时,花费几美元的传感器只收集字节数据并使用低功耗广域网(lpwan)也被认为是物联网。问题是每个人都在关注高带宽的物
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