边缘计算与算力网络:5G+AI时代的新型算力平台与网络连接
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2.3 边缘计算场景与典型应用综述

主宰云计算市场的巨头公司依靠云计算技术的先发优势,将云计算技术下沉到边缘侧,以强化边缘侧人工智能为契机,大力发展边缘计算。工业企业依托丰富的工业场景,开展边缘计算实践,以强化现场级控制力。电信运营商正迎接5G市场机遇,全面部署边缘节点,为布局下一代基础设施打下牢固的根基。

2.3.1 ICT服务商将云计算能力逐步扩展到边缘设备

为了应对未来业务的高带宽、低时延、本地管理的发展需求,3GPP 4G CUPS与5G New Core将控制面和转发面分离,使网络架构扁平化。转发面网关可下沉到无线侧,分布式按需部署,由控制平面集中调度。网关锚点与边缘计算技术结合实现端到端低时延、高带宽、大连接海量业务,从而从根本上解决传统移动网络竖井化单一业务流向造成的传输与核心网负荷过重、时延过高的瓶颈问题。

随着控制面与转发面分离的网络架构的演进,传统专有封闭的设备体系也逐渐瓦解,转向基于通用硬件+SDN/NFV的云化开放体系。该体系基于虚拟机及容器技术承载电信网络功能,使用MANO与云管协同统一编排业务与资源,并通过构建DevOps一体化体系,大幅缩短新业务面市周期,从而实现IT与通信技术(Communication Technology,CT)的深度融合。

作为信息与通信技术(Information and Communications Technology,ICT)的融合服务,云计算基于边缘计算平台不仅可以支撑Central Unit、vCPE、vBRAS等网络功能虚拟化部署;同时,电信运营商还可以将平台存储、计算、网络与安全能力开放给第三方应用开发商和内容提供商,并提供OTT应用,统一边缘部署与管理。而且通过边缘计算平台将电信网络能力信息抽象成各种服务(如无线信息服务、位置服务、带宽管理服务、传输控制协议优化等)开放给第三方应用和垂直行业使用,帮助它们改善业务性能,提高同业竞争力[24]

因此,借助云化技术构建的边缘计算业务平台,不仅能使电信运营商实现灵活的网络功能部署与固移融合基础设施支撑,而且平台本身的托管与基础服务能力也可以帮助第三方应用提升用户体验,从而实现应用与网络价值最大化。电信运营商由此实现从管道建设者到生态建设者的数字化转型。

在国际上,云计算巨头亚马逊、微软和谷歌都已经推出了相应的边缘计算产品。亚马逊推出的AWS Greengrass功能软件将AWS扩展到设备上,在本地处理终端生成的数据,同样可以使用云来进行管理并实现数据分析和持久存储;微软发布的Azure IoT Edge边缘侧产品将云分析扩展到边缘设备,支持离线使用,同时聚焦边缘侧的人工智能应用;谷歌也在2018年推出了硬件芯片Edge TPU和软件堆栈Cloud IoT Edge,可将数据处理和机器学习功能扩展到边缘设备,使设备能够对来自传感器的数据进行实时操作,并在本地进行结果预测。

在国内,阿里、腾讯、百度、华为、中兴通讯、数梦工场、新华三等也推出了相应的边缘计算产品。

阿里推出的Link IoT Edge平台,部署在不同量级的智能设备和端侧计算节点中。该产品通过定义物模型连接不同协议、不同数据格式的设备,提供安全可靠、低时延、低成本、易扩展的本地计算服务。

腾讯针对边缘计算推出了CDN Edge,其将数据中心的服务下沉至CDN边缘节点,以最低的时延响应终端用户,同时降低用户数据中心的计算压力和网络负载。

百度推出的智能边缘BIE,将云计算能力拓展至用户现场,提供临时离线、低时延的计算服务,同时配合智能边缘云端管理套件,形成“云管理,端计算”的端云一体解决方案。

华为在2018年推出的IEF平台,通过纳管用户的边缘节点,具备将云上应用扩展到边缘的能力,联动边缘和云端的数据,为企业提供完整的边缘和云协同一体化的边缘计算解决方案[25]

中兴通讯推出的边缘计算产品提供从硬件到软件的全套基础设施,支持多种边缘计算系统级方案,在边缘计算平台上提供多种高算力的应用资源。

数梦工场推出的统一数据处理技术(Data Technology,DT)资源管控产品,具有“两领域+三形态”的融合管控能力,对中心节点领域、边缘节点领域及云平台、数据中台、业务中台三种形态进行统一管控。

新华三推出了超融合边缘计算产品UIS-Edge,支持多种硬件形态与部署方式,将云原生能力扩展至边缘,具备完善的设备接入、边缘计算及云边协同能力,为企业提供一站式云边端融合解决方案。

2.3.2 工业企业依托丰富的工业场景发挥现场级应用能力

当前,智能制造、电力、公共事业等行业实现数字化、网络化和智能化面临的关键挑战包括:运营技术(Operational Technology,OT)和ICT跨界协作;物理世界和数字世界的连接与融合;多种异构技术并存带来的信息有效流动与集成;知识模型化面临的工业与数据驱动的融合;产业链变长所面临的端到端协作集成。

基于边缘计算模型驱动和智能分布化架构,在工业现场可以构建智能的边缘云(Edge-Cloud),实现统一的网络连接、统一的智能分布式架构、统一的信息模型、统一的数据服务、统一的控制模型、统一的业务编排。工业边缘云是在工厂内部,融合本地网络、计算机、存储、应用核心能力,就近提供生产管理服务的本地云平台,遵循“工厂管理下沉,感知端数据上移”的模式,将OT、IT、CT进行有条件融合,实现终端及设备的海量异构与实时连接,网络自动部署与运维,并保证连接安全性。工业边缘云硬件技术设施采用通用的x86架构服务器,该服务器比商业服务器具备更强的工业特性,并具有更好的稳定性和安全性。基于OpenStack或Kubernetes技术,可以在硬件基础设施上建立VM或者Container虚拟化平台,将计算、存储、网络等资源池化,供垂直行业应用开发者设计各种不同的应用[26]

海尔专门为物联网企业打造的一站式设备管理平台COSMO-Edge,具备多源的边缘设备接入能力与强大的边缘计算能力,支持多种工业协议解析,提供可视化流式管道,能够进行数字化建模与实体映射,具有设备即服务的应用模式,帮助用户快速构建物联网应用,实现数字化生产,助力企业效益提升。

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