以萬(wàn)物互聯(lián)為核心的邊緣計(jì)算時(shí)代開(kāi)始了
發(fā)布時(shí)間：2020-06-09 點(diǎn)擊數(shù)：1503
許多早期的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備只能收集和發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。但是，當(dāng)今設(shè)備的計(jì)算能力不斷提高，因此可以在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算。這是由于單芯片嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，使得越來(lái)越多的商用設(shè)備擁有足夠的資源來(lái)運(yùn)行更成熟的操作系統(tǒng)，從而使其成為智能終端。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)物與物之間數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)共享，實(shí)現(xiàn)智能化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，傳輸，處理和執(zhí)行，使物聯(lián)網(wǎng)（Internet of物聯(lián)網(wǎng)（IoT）具有巨大的潛力。
從云計(jì)算到邊緣計(jì)算
在過(guò)去的十年中，云計(jì)算一直是非常受歡迎的研究領(lǐng)域。具有可靠性高，成本低，按需分配信息的特點(diǎn)。它為人們解決大規(guī)模計(jì)算和資源存儲(chǔ)問(wèn)題開(kāi)辟了一條新途徑。云計(jì)算是由一組計(jì)算資源（網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)）組成的服務(wù)池。它通過(guò)多租戶模型為多個(gè)消費(fèi)者提供服務(wù)。服務(wù)池中的資源可以通過(guò)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)獲得，并且可以動(dòng)態(tài)提供服務(wù)。并重新配置。云計(jì)算模型具有不同的部署模型和服務(wù)模型，從向任何消費(fèi)者提供云計(jì)算服務(wù)的公共云模型到部署自己的私有云計(jì)算平臺(tái)，以及從基礎(chǔ)設(shè)施即提供基本計(jì)算資源的服務(wù)。 IaaS）模型到具有服務(wù)功能的軟件即服務(wù)（SaaS）模型。云計(jì)算具有許多優(yōu)勢(shì)，例如最小化管理成本，便利性，靈活性，按次付費(fèi)和通用性，使其得到廣泛使用。 [2]這個(gè)大型商業(yè)模型計(jì)算數(shù)據(jù)中心擁有足夠的資源來(lái)服務(wù)于大量用戶。但是，資源的這種集中顯示了最終用戶設(shè)備與服務(wù)云之間的巨大平均距離，這反過(guò)來(lái)又增加了平均網(wǎng)絡(luò)延遲和抖動(dòng)。 [3]此外，集中式云計(jì)算模型還顯示出許多其他固有問(wèn)題。
（1）云計(jì)算的線性增長(zhǎng)的計(jì)算能力無(wú)法滿足網(wǎng)絡(luò)邊緣龐大的多源數(shù)據(jù)處理需求； [4]
（2）由于大規(guī)模的用戶訪問(wèn)，網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳輸速度已達(dá)到瓶頸。同時(shí)，用戶與云中心之間的長(zhǎng)距離傳輸將導(dǎo)致較高的服務(wù)延遲和計(jì)算資源的浪費(fèi)；
（3）大多數(shù)處于網(wǎng)絡(luò)邊緣的最終用戶通常是資源受限的移動(dòng)設(shè)備，它們具有低存儲(chǔ)，計(jì)算能力和有限的電池供電周期，因此需要將其分流到相對(duì)于短距離傳輸?shù)倪吘?。云?shù)據(jù)中心。計(jì)算任務(wù)
（4）在外包過(guò)程中，邊緣設(shè)備的用戶隱私數(shù)據(jù)容易泄露。例如，精確的用戶位置甚至運(yùn)動(dòng)軌跡。
因此，傳統(tǒng)的云計(jì)算無(wú)法有效地支持基于萬(wàn)物互聯(lián)的應(yīng)用服務(wù)。在過(guò)去的幾年中，出現(xiàn)了許多新模型，例如霧計(jì)算，移動(dòng)邊緣計(jì)算和微云計(jì)算。這些邊緣模型的共同特征是將計(jì)算資源部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣。 2012年，思科提出了霧計(jì)算的概念，該概念最初被定義為“在擴(kuò)展云計(jì)算模型時(shí)在終端設(shè)備和傳統(tǒng)云服務(wù)器之間提供計(jì)算，存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)”。由計(jì)算中心任務(wù)執(zhí)行的高度虛擬化的計(jì)算平臺(tái)，用于網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備；
2013年，首次提出了“移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）”一詞來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)邊緣的服務(wù)執(zhí)行。它是指在靠近移動(dòng)用戶的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)提供信息技術(shù)服務(wù)和服務(wù)。云計(jì)算能力的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；微云計(jì)算更專注于“移動(dòng)”概念，該概念位于移動(dòng)終端和云平臺(tái)之間，是一個(gè)小型移動(dòng)數(shù)據(jù)中心，部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣并具有移動(dòng)性。
同樣，許多計(jì)算模型的目標(biāo)是使云服務(wù)和資源更接近用戶，并在邊緣有效地處理大數(shù)據(jù)問(wèn)題。研究人員將這種從數(shù)據(jù)源到云計(jì)算中心路徑的任意計(jì)算，存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源視為“連續(xù)體”，[5]并且沿該路徑的邊緣可以是一個(gè)或多個(gè)。資源節(jié)點(diǎn)模式的計(jì)算是集體的稱為“邊緣計(jì)算”。由于網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備具有處理大數(shù)據(jù)的能力，因此它們已從數(shù)據(jù)使用者轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)生產(chǎn)者。例如，數(shù)據(jù)采集，模式識(shí)別和數(shù)據(jù)挖掘。同時(shí)，這些終端設(shè)備以邊緣計(jì)算模型為核心，提供了豐富的服務(wù)接口，結(jié)合云計(jì)算中心為用戶提供協(xié)同計(jì)算服務(wù)，兩者相輔相成，適用于云中心和邊緣結(jié)束大數(shù)據(jù)處理，解決了萬(wàn)物互聯(lián)的計(jì)算服務(wù)不足的問(wèn)題。
顯然，與云計(jì)算相比，邊緣計(jì)算并不是要取代云計(jì)算，而是要補(bǔ)充和擴(kuò)展云計(jì)算，并為移動(dòng)計(jì)算，萬(wàn)物互聯(lián)等提供更好的平臺(tái)。
邊緣計(jì)算模型需要云計(jì)算中心的強(qiáng)大計(jì)算能力和海量存儲(chǔ)的支持，而云計(jì)算還需要邊緣設(shè)備在邊緣計(jì)算中處理海量數(shù)據(jù)和隱私數(shù)據(jù)，從而滿足實(shí)際的需求。時(shí)間，隱私保護(hù)和功耗降低。 。
邊緣計(jì)算特性
邊緣計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)是“終端設(shè)備-邊緣-云中心”的三層模型，如圖1所示。所有這三層都可以為應(yīng)用程序提供資源和服務(wù)。在此體系結(jié)構(gòu)中，邊緣設(shè)備可以連接到邊緣服務(wù)器，可以彼此連接，或者可以直接連接到云。這種計(jì)算結(jié)構(gòu)表明，邊緣計(jì)算的執(zhí)行可以發(fā)生在不同的層，例如核心云，邊緣服務(wù)器和終端節(jié)點(diǎn)中。盡管邊緣計(jì)算的目的是執(zhí)行應(yīng)用程序的計(jì)算密集型和時(shí)延敏感部分，但是邊緣服務(wù)器的某些應(yīng)用程序仍需要與云中心進(jìn)行通信，以同步全局應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。值得注意的是，分層代表了邊緣計(jì)算中每個(gè)組件的不同特性和計(jì)算能力。最低層是具有較低計(jì)算能力的終端設(shè)備，主要訂閱邊緣服務(wù)。中間節(jié)點(diǎn)提供更接近最終用戶的邊緣計(jì)算服務(wù)。邊緣服務(wù)器有時(shí)連接到遠(yuǎn)離終端節(jié)點(diǎn)的云中心。圖1終端設(shè)備-邊緣-云中心三層模型架構(gòu)
數(shù)據(jù)分層結(jié)構(gòu)促進(jìn)了云中心與邊緣之間的交互。在許多應(yīng)用場(chǎng)景中，邊緣節(jié)點(diǎn)收集由傳感器和設(shè)備生成的數(shù)據(jù)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，并向?zhí)行器發(fā)出控制命令。過(guò)濾掉本地執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)后，剩余的數(shù)據(jù)抽象虛擬化將發(fā)送到更高的層，以便在云中進(jìn)行地理和時(shí)間范圍的全局處理。此過(guò)程的處理時(shí)間從幾秒到幾分鐘甚至幾天不等。它是度量單位。因此，邊緣計(jì)算必須支持多種類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，從底層的臨時(shí)存儲(chǔ)到高層的半永久或永久存儲(chǔ)。邊緣可以通過(guò)隔離需要存儲(chǔ)在邊緣的用戶數(shù)據(jù)來(lái)擴(kuò)展云的功能。經(jīng)理可以直接在其模型中直接分析，保護(hù)安全性或執(zhí)行其他個(gè)性化定制服務(wù)。
邊緣計(jì)算無(wú)法取代云計(jì)算。它是一個(gè)高度虛擬化的平臺(tái)，可在終端設(shè)備與傳統(tǒng)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心之間提供計(jì)算，存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 [6]邊緣計(jì)算的許多特征決定了它是云計(jì)算的重要擴(kuò)展。
（1）邊緣分布，位置感知和低延遲。邊緣計(jì)算由許多分布式終端節(jié)點(diǎn)組成，以形成邊緣網(wǎng)絡(luò)。邊緣節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端設(shè)備提供豐富的服務(wù)，因此它們可以實(shí)現(xiàn)低延遲和對(duì)環(huán)境的了解。
（2）層次組織結(jié)構(gòu)。層次結(jié)構(gòu)表示邊緣計(jì)算的不同組件的不同特征和計(jì)算能力。云中心提供集中的海量資源，并根據(jù)整體情況做出整體決策。邊緣節(jié)點(diǎn)使數(shù)據(jù)處理和服務(wù)更接近終端設(shè)備，以減少時(shí)間和功耗。 （3）地理分布密集。隨著萬(wàn)物互聯(lián)的進(jìn)一步發(fā)展，移動(dòng)終端設(shè)備的數(shù)量達(dá)到了前所未有的水平，并且分布在邊緣的服務(wù)和應(yīng)用程序可以響應(yīng)地理密集型服務(wù)請(qǐng)求。
（4）實(shí)時(shí)交互。在邊緣計(jì)算的許多應(yīng)用場(chǎng)景中，必須實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的響應(yīng)和交互，并且應(yīng)用批處理是必不可少的。例如，車聯(lián)網(wǎng)中的路邊單元監(jiān)控實(shí)時(shí)路況，必須全面實(shí)現(xiàn)多因素檢測(cè)，并及時(shí)與行人互動(dòng)。 （5）高度異構(gòu)。邊緣節(jié)點(diǎn)可能屬于分離在不同地理位置的服務(wù)提供商，從而形成了大規(guī)模的異構(gòu)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。邊緣節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的不同層中具有很高的動(dòng)態(tài)性和異構(gòu)性。
（6）安全性。通過(guò)縮短信息傳輸?shù)木嚯x，可以大大降低竊聽(tīng)的機(jī)會(huì)。使用基于接近度的身份驗(yàn)證技術(shù)，身份驗(yàn)證將得到增強(qiáng)。邊緣計(jì)算的其他特征自然會(huì)增強(qiáng)其安全性。邊緣計(jì)算背后的驅(qū)動(dòng)力得益于不同類型的技術(shù)。蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是對(duì)延遲敏感的應(yīng)用（例如4G / 5G，[7]認(rèn)知無(wú)線電）的基礎(chǔ)。邊緣計(jì)算中的這些通信技術(shù)用于設(shè)備與設(shè)備之間以及設(shè)備與邊緣服務(wù)器之間。具有友好的應(yīng)用程序編程界面的軟件開(kāi)發(fā)工具箱，有助于開(kāi)發(fā)和集成新的兼容應(yīng)用程序，并支持個(gè)性化定制應(yīng)用程序和服務(wù)；云計(jì)算利用集中且功能強(qiáng)大的服務(wù)器來(lái)處理計(jì)算密集型數(shù)據(jù)。邊緣計(jì)算將云功能帶到邊緣終端設(shè)備，以最大程度地減少延遲，因此服務(wù)器還可以幫助資源受限的小型移動(dòng)設(shè)備卸載計(jì)算任務(wù)。
為了處理邊緣計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)中邊緣節(jié)點(diǎn)的高度異構(gòu)屬性，需要一個(gè)通用的編排平臺(tái)來(lái)提供互操作性，軟件可編程性和虛擬化。 [8]互操作性允許異構(gòu)邊緣節(jié)點(diǎn)在相同架構(gòu)下運(yùn)行；軟件可編程性允許應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員基于通用虛擬化硬件進(jìn)行編程，并且邊緣節(jié)點(diǎn)的底層硬件實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)被屏蔽；虛擬化技術(shù)資源分為基于內(nèi)核的虛擬機(jī)（Virtual Machines，VM）和容器之類的資源單元，這些資源單元允許從同一物理資源生成邏輯上分離的資源，從而允許多個(gè)互連的應(yīng)用程序共享資源而不會(huì)互相干擾其他。
邊緣計(jì)算的應(yīng)用
目前，許多服務(wù)已應(yīng)用于邊緣計(jì)算，例如視頻分析，智能交通，智能家居，電子醫(yī)療，智能電網(wǎng)等。視頻分析。
視頻監(jiān)視和分析在過(guò)去幾年中已被廣泛使用。與傳統(tǒng)的將視頻數(shù)據(jù)上傳到云端相比，邊緣視頻分析是指在邊緣設(shè)備上執(zhí)行部分或全部視頻分析工作，例如實(shí)時(shí)。具有高性能要求的不同人工智能檢測(cè)算法在公共安全方面顯示出顯著優(yōu)勢(shì)。與反恐：第一，低數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)銷，第二，低響應(yīng)延遲，第三，實(shí)現(xiàn)各種前所未有的應(yīng)用。 [10]由此，可以提取視頻中的有價(jià)值的信息，并將其傳輸?shù)皆浦?，以進(jìn)行集中處理和決策。錄像機(jī)和視頻傳感器獲取并共享不同的視頻內(nèi)容，可以對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)和有效管理以備后用。不同的安全應(yīng)用程序可以自動(dòng)從視頻內(nèi)容存檔中提取所需的數(shù)據(jù)。
智能交通
隨著萬(wàn)物互聯(lián)中軟件，硬件和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，車輛配備了傳感器和車載計(jì)算機(jī)等設(shè)備。這些設(shè)備具有冗余的存儲(chǔ)和計(jì)算資源，允許車輛與周圍的車輛和路邊基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)作以分布式的方式交換信息并執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)。通過(guò)車輛到車輛，車輛到邊緣接入點(diǎn)以及邊緣到邊緣接入點(diǎn)到邊緣接入點(diǎn)的連通性和交互性，IoV的應(yīng)用場(chǎng)景大大豐富了。邊緣移動(dòng)性，低延遲和實(shí)時(shí)交互支持已成為智能交通的理想平臺(tái)。例如，智能交通信號(hào)燈的邊緣節(jié)點(diǎn)可以在本地與傳感器交互。根據(jù)傳感器檢測(cè)到的信息，智能燈會(huì)向正在行駛的車輛發(fā)送警告信號(hào)，以防止交通事故。智能家居
智能家居以房屋為基礎(chǔ)，利用綜合布線技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，安全保護(hù)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，音頻和視頻技術(shù)，整合與家庭生活相關(guān)的設(shè)施，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施和家庭日程管理系統(tǒng)，以改善家庭安全，方便，舒適，藝術(shù)性，環(huán)保和節(jié)能的居住環(huán)境。 [11]智能家居配備了大量新興的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線設(shè)備，可檢測(cè)溫度，濕度，天然氣等的剩余水平。[12]建筑物中的所有傳感器都可以彼此交換信息，并且它們之間可以交換信息。讀數(shù)可以合并以形成有效的測(cè)量數(shù)據(jù)。傳感器將使用邊緣設(shè)備的分布式?jīng)Q策和激活狀態(tài)來(lái)響應(yīng)和響應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)組件協(xié)同工作以降低室內(nèi)溫度，注入新鮮空氣或打開(kāi)窗戶?？照{(diào)可以除濕或增加空氣中的濕度。傳感器還可以響應(yīng)人們的活動(dòng)（例如，當(dāng)人們進(jìn)入或離開(kāi)時(shí)打開(kāi)或關(guān)閉燈）。底部邊緣設(shè)備可以部署在建筑物的每個(gè)樓層上，并在較高的層上執(zhí)行協(xié)調(diào)處理。在這種情況下的邊緣計(jì)算中，智能家居可以感知其組織結(jié)構(gòu)，內(nèi)部和外部環(huán)境，從而節(jié)省能源，水和其他資源。
電子醫(yī)學(xué)。
邊緣計(jì)算在過(guò)去幾年中已成功應(yīng)用于各個(gè)方面，并且也經(jīng)常用于醫(yī)學(xué)治療中。在萬(wàn)物互聯(lián)中，電子醫(yī)療服務(wù)通常是對(duì)延遲敏感的應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和極短的交易響應(yīng)時(shí)間對(duì)于醫(yī)療保健至關(guān)重要。邊緣計(jì)算使最終用戶和醫(yī)務(wù)人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控不同的傳感器。生成的與健康相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如體溫，心率，血壓，脈搏等，如果患者處于緊急情況，可以立即執(zhí)行相關(guān)的治療措施或通知附近的醫(yī)務(wù)人員，這大大改善了有效地利用搶救時(shí)間并增加其利用率，從而降低了患者康復(fù)的可能性，降低了造成不可逆轉(zhuǎn)傷害的可能性，甚至挽救了急診患者的生命。起初，云計(jì)算也被用于電子醫(yī)療應(yīng)用中，但是由于延遲問(wèn)題并未取得很大的成功，因此邊緣計(jì)算模式的出現(xiàn)為解決該問(wèn)題帶來(lái)了新的希望。例如，邊緣計(jì)算可用于檢測(cè)，預(yù)測(cè)和預(yù)防中風(fēng)患者跌倒。跌倒檢測(cè)算法可以動(dòng)態(tài)部署在邊緣設(shè)備和云資源中。文獻(xiàn)[13]中的實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論，邊緣云中心系統(tǒng)使用云計(jì)算方法的響應(yīng)時(shí)間更短，能耗更低。邊緣節(jié)點(diǎn)可以收集大量患者的私人信息，并且可以自主做出輔助治療的決策，而無(wú)需將其傳輸?shù)皆浦行幕蛲ㄖt(yī)生。通常，基于邊緣計(jì)算的電子醫(yī)療系統(tǒng)帶來(lái)較低的時(shí)間延遲，移動(dòng)支持和位置感知，并可以在某種程度上解決患者的隱私問(wèn)題。
智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)是電網(wǎng)（智能電源）的智能，也稱為“電網(wǎng)2.0”，它是基于先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)，先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)，在集成的高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，先進(jìn)的控制方法和先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。 [14]作為萬(wàn)物互聯(lián)邊緣計(jì)算的典型應(yīng)用場(chǎng)景，智能電表和微電網(wǎng)被用作網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上的能量負(fù)載平衡應(yīng)用程序。根據(jù)可用性和能源需求，設(shè)備可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換為替代能源，例如太陽(yáng)能和風(fēng)能。邊緣節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)觀察能耗和分布模式。在大規(guī)模能源網(wǎng)絡(luò)部署的情況下，云計(jì)算中心可以用作集中式策略工具來(lái)處理大量數(shù)據(jù)，從而使應(yīng)用程序健壯且動(dòng)態(tài)。邊緣與云中心之間的協(xié)作可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠性，安全性，經(jīng)濟(jì)性，效率，環(huán)境友好性。使用安全性和其他目標(biāo)。
邊緣計(jì)算的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
邊緣計(jì)算面臨的挑戰(zhàn)涉及廣泛，從異構(gòu)節(jié)點(diǎn)和資源受限節(jié)點(diǎn)的計(jì)算任務(wù)分解到云邊緣接口的定義。從分布式計(jì)算的狀態(tài)一致性到易失性介質(zhì)的彈性存儲(chǔ)；從經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施到可擴(kuò)展的安全對(duì)策。這些問(wèn)題的基礎(chǔ)是找到“本地”和“全局”之間的內(nèi)部平衡，權(quán)衡云和邊緣之間的距離，以確定在哪里分配功能以及如何重新組合功能。例如，邊緣計(jì)算在異構(gòu)節(jié)點(diǎn)（最終用戶，網(wǎng)關(guān)，本地服務(wù)器或數(shù)據(jù)中心）和一系列基本軟件上執(zhí)行復(fù)雜的應(yīng)用程序?？紤]到高度動(dòng)態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性，最終用戶設(shè)備中安裝的不同邊緣應(yīng)用程序以及支持不同管理域以適應(yīng)極其異構(gòu)的基礎(chǔ)架構(gòu)和復(fù)雜外部環(huán)境的需求，此應(yīng)用程序的編排無(wú)疑是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。在萬(wàn)物互聯(lián)場(chǎng)景中，由于邊緣計(jì)算的特性，在實(shí)現(xiàn)不同的服務(wù)級(jí)別應(yīng)用程序時(shí)，它顯示出特定的需求和挑戰(zhàn)。（1）最小化延遲?；谌f(wàn)物互聯(lián)的智能應(yīng)用，高延遲已成為亟待解決的嚴(yán)重問(wèn)題。邊緣計(jì)算允許在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，并可以支持對(duì)時(shí)間敏感的功能。這是許多商業(yè)應(yīng)用程序所要求的，例如具有毫秒響應(yīng)時(shí)間的嵌入式人工智能（AI）應(yīng)用程序。作為解決方案平臺(tái)，邊緣計(jì)算必須確保滿足服務(wù)質(zhì)量并及時(shí)交付任務(wù)，以滿足對(duì)延遲敏感的應(yīng)用程序的需求。 （2）動(dòng)態(tài)自主。由于萬(wàn)物互聯(lián)應(yīng)用程序的啟動(dòng)-關(guān)閉過(guò)渡以及邊緣節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，邊緣網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)會(huì)動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)，將有一些不可靠的邊緣節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)，并且邊緣計(jì)算必須能夠自主處理這些動(dòng)態(tài)情況。支持邊緣計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)需要是可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的，并且能夠考慮個(gè)人喜好并滿足定制需求。 （3）服務(wù)質(zhì)量。萬(wàn)物互聯(lián)應(yīng)用程序可以指定其服務(wù)質(zhì)量（QoS）要求，例如等待時(shí)間，吞吐量和數(shù)據(jù)位置，以滿足關(guān)系感知的卸載處理。邊緣計(jì)算需求可以確定在共享邊緣網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)部署多少應(yīng)用程序，并滿足用戶所需的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)。 （4）網(wǎng)絡(luò)管理。在萬(wàn)物互聯(lián)的情況下，由于訪問(wèn)大量設(shè)備，會(huì)發(fā)生許多常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象。 [15]例如，虛擬化支持不當(dāng)，缺乏無(wú)縫連接以及低效的擁塞控制會(huì)降低整體網(wǎng)絡(luò)性能。在邊緣計(jì)算中有效利用網(wǎng)絡(luò)資源是萬(wàn)物互聯(lián)的最基本基礎(chǔ)。 （5）成本優(yōu)化。應(yīng)用合適的平臺(tái)來(lái)實(shí)施邊緣計(jì)算所需的可伸縮基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的部署會(huì)涉及大量的預(yù)投資和運(yùn)營(yíng)成本。 [16]這些成本中的大多數(shù)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的布局有關(guān)，因此，為了使總體成本降至最低，邊緣節(jié)點(diǎn)的布局需要仔細(xì)計(jì)劃和優(yōu)化。在合適的位置部署優(yōu)化數(shù)量的節(jié)點(diǎn)可以大大減少資本支出，邊緣節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化布局可以使運(yùn)營(yíng)成本最小化。 （6）能耗管理。邊緣計(jì)算需要在終端和云之間分配計(jì)算，存儲(chǔ)和控制功能，以便充分利用此“連續(xù)體”的可用資源，從而優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的效率和性能。能耗管理是基于萬(wàn)物互聯(lián)場(chǎng)景的重要目標(biāo)。邊緣計(jì)算需要節(jié)能的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和應(yīng)用程序。數(shù)億個(gè)互連的節(jié)點(diǎn)需要一個(gè)智能傳感平臺(tái)來(lái)獲取能量，以確?？蓴U(kuò)展性，降低成本并避免頻繁更換電池以支持不同的應(yīng)用。 （7）資源管理。在實(shí)施應(yīng)用程序級(jí)服務(wù)時(shí)，優(yōu)化資源管理也至關(guān)重要。正確的資源管理包括資源協(xié)調(diào)，可用資源估計(jì)和正確的負(fù)載分配。 [17]（8）數(shù)據(jù)管理。當(dāng)前，大量的互連設(shè)備將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。在邊緣計(jì)算中，需要有效的數(shù)據(jù)管理機(jī)制?；ミB設(shè)備生成的數(shù)據(jù)的收集和傳輸也是數(shù)據(jù)管理中的挑戰(zhàn)。 （9）安全和隱私。萬(wàn)物互聯(lián)場(chǎng)景中的安全性與其他環(huán)境不同，主要是由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的資源屬性有限。邊緣計(jì)算由于其分層結(jié)構(gòu)而自然可以為資源受限的設(shè)備提供某些安全保證，并且由于此功能，邊緣計(jì)算收集的數(shù)據(jù)更靠近用戶端，這可能涉及隱私問(wèn)題。在這種情況下，萬(wàn)物互聯(lián)的安全漏洞將更具破壞性，邊緣節(jié)點(diǎn)監(jiān)視和操作物理設(shè)備的能力可能會(huì)危及生命。解決安全和隱私問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)和邊緣計(jì)算的基礎(chǔ)。
邊緣計(jì)算將帶來(lái)許多新的商機(jī)，而授權(quán)云的問(wèn)題到目前為止還無(wú)法有效解決。 [18]例如，作為云中心代理，它為無(wú)法直接有效連接到云的許多終端設(shè)備提供云服務(wù)。基于邊緣的服務(wù)范圍正在逐漸擴(kuò)大。云和邊緣將合并為統(tǒng)一的端到端平臺(tái)，并提供集成的服務(wù)和應(yīng)用程序，從而為突破現(xiàn)有的云計(jì)算業(yè)務(wù)模型創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。邊緣計(jì)算的業(yè)務(wù)模型涉及多個(gè)方面。另外，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商擁有邊緣服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而終端設(shè)備和用戶可能既是客戶端又是服務(wù)器。為了構(gòu)建完整的業(yè)務(wù)模型，有必要決定如何計(jì)算和監(jiān)視資源。對(duì)于許多邊緣參與者來(lái)說(shuō)，如何基于冗余資源獲得激勵(lì)獎(jiǎng)勵(lì)也是邊緣計(jì)算商業(yè)化過(guò)程中需要解決的重要問(wèn)題。
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