1.1 边缘计算入门
由于边缘计算既涉及不同行业、场景、技术的应用，又涉及不同硬件、平台、服务等多层次的产业链，因此这自然会带给人们对边缘计算的不同认知。本节将尝试以相对客观的维度给出边缘计算的准确定义，后续内容的阐述将基于这个统一的定义展开。
1.1.1 产业趋势与挑战
我们都知道，从21世纪开始，全球数字化革命正引领新一轮的产业变革，行业数字化转型的浪潮也正在孕育兴起。这一波浪潮的显著特点是将“物”纳入智能互联，借助OT（Operation Technology，运营技术）与ICT（Information and Communication Technology，信息与通信技术）的深度协作与融合，大幅提升全行业的自动化水平，进而满足用户个性化的产品需求与服务需求，推动技术从产品向服务运营全生命周期转型，触发产品服务及商业模式的创新，并希望对价值链、供应链及生态系统带来长远与深刻的影响。
今天，我们从航空业的预测性维护、公共事业领域的电梯智能运营、能源行业的智能抄表和物流行业的全流程跟踪等行业数字化应用中，可以深刻感受到“物”的智能互联无所不在。随着“物”的智能进一步强大，制造、能源、公共事业、交通、健康、农业等行业都将受到影响并发生深刻的改变。当前以“中国制造2025”、北美工业互联网和欧洲工业4.0为代表的产业规划与实施正是这一趋势的直接体现。
据IDC（Internet Data Center，互联网数据中心）的数据统计，到2020年年底将有超过500亿个终端与设备联网。在不远的未来，将有超过50%的数据需要在网络边缘侧分析、处理与储存。在行业数字化转型的趋势下，智能互联的网络边缘侧将会面临如下挑战。
1. 联接设备的海量与异构
网络是系统互联与数据聚合传输的基石。随着联接设备数量的剧增，网络运维管理、灵活扩展和可靠性保障都面临着巨大挑战。同时，长期以来行业系统中存在大量的异构总线联接，以及多种制式的工业以太网，那么如何兼容多种联接，并且确保海量联接的可接入性、实时性、可靠性是目前必须要解决的现实问题。
2. 业务的实时性
部分应用场景涉及系统检测、控制、执行等操作，这就要求业务的实时性要高，甚至一小部分场景要求实延控制在10ms以内，比如工业控制场景。一些新应用、新场景对实时性的要求也很高，如果无法提供低时延能力，那么将严重影响新业务的发展，如边缘云游戏场景。如果这部分业务场景的数据处理、分析和控制逻辑全部在云端实现，那么目前的云端处理速度难以满足业务的实时性要求。
3. 应用的智能性
随着业务创新、体验创新、商业模式创新、业务流程优化与运维自动化等项目驱动应用走向智能性，以预测性维护为代表的智能化应用场景正推动行业向新的服务模式与商业模式转型。相比其他智能，边缘侧智能能够带来显著的体验、效率与成本优势。
4. 数据的优化
当前网络边缘存在大量的多样化异构数据，需要通过数据优化实现它们的聚合、统一呈现与开放，以便能灵活、高效地服务于边缘应用的智能产品。
5. 安全与隐私保护
安全横跨云计算和边缘计算，需要实施端到端的防护。网络边缘侧由于更贴近万物互联的设备及用户，访问控制与威胁防护的广度和难度也因此得到大幅提升。边缘侧安全主要涵盖电信运营商、企业与IoT（Internet of Things，物联网）、工业，涉及Security（保护）、Privacy（隐私）、Trusty（可信）、Safety（安全）四类安全，包括边缘基础设施安全、边缘网络安全、边缘数据安全、边缘应用安全，如图1-1所示。
图1-1 边缘安全参考框架
1.1.2 边缘计算简介
1. 边缘计算的相关定义
边缘计算，是指在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的一个分布式开放平台。其就近提供边缘智能服务，满足业务在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。它可以作为联接物理和数字世界的桥梁，使物理世界中的资产、网关、系统和服务等变成智能资产、智能网关、智能系统和智能服务，如图1-2所示。
图1-2 边缘计算定义
2. 边缘计算2.0
随着边缘计算产业的发展，其逐步从产业共识走向落地实践，而边缘计算的主要落地形态、技术能力发展方向、软硬件平台的关键能力等问题逐渐成为产业界关注的焦点，因此，边缘计算2.0应运而生。
边缘计算的业务本质是云计算在数据中心之外汇聚节点的延伸和演进，主要包括云边缘、边缘云和边缘网关三类落地形态；以“边云协同”和“边缘智能”为核心发展方向；软件平台需要考虑导入云理念、云架构和云技术，提供端到端实时响应、协同式智能、可信赖与可动态重置等能力；硬件平台需要考虑异构计算能力，常见的硬件平台如鲲鹏、ARM、X86、GPU、NPU、FPGA等，边缘计算2.0如图1-3所示。
图1-3 边缘计算2.0
• 基于云边缘形态的边缘计算：是云服务在边缘侧的延伸，其在逻辑上仍是云服务，主要的能力提供均依赖于云服务或需要与云服务紧密协同。例如，华为云提供的IEF解决方案、阿里云提供的Link Edge解决方案、AWS提供的Greengrass解决方案等均属于此类。
• 基于边缘云形态的边缘计算：在边缘侧构建中小规模的云服务能力，其边缘服务能力主要由边缘云提供；集中式DC侧的云服务主要提供边缘云的管理调度能力。例如，多接入边缘计算（MEC）、CDN、车联网等均属于此类。
• 基于边缘网关形态的边缘计算：以云化技术与能力重构原有嵌入式网关系统，边缘网关在边缘侧提供通信连接、协议/接口转换、边缘计算等能力；部署在云侧的控制器提供边缘节点的资源调度、应用管理与业务编排等能力。例如，SD-WAN、新一代家庭网关、新一代工业网关等均属于此类。
1.1.3 边缘计算产业研究进展
2015年，边缘计算被引入Gartner公司的Hype Cycle技术成熟曲线，并引起学术界、产业界越来越多的关注。从2019年起，边缘计算已经掀起产业化的热潮，各类学术组织、产业组织、商业组织都在积极地发起和推进边缘计算的研究、标准的制定和产业化活动。具有代表性的组织如下。
1. 学术组织
2016年10月，电气电子工程师学会（the Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）和国际计算机学会（Association for Computing Machinery，ACM）正式成立了IEEE/ACM Symposium on Edge Computing，组成了由学术界、产业界、政府（美国国家基金会）共同认可的学术论坛，对边缘计算的应用价值、研究方向开展了研究与讨论。
2018年5月，由边缘计算产业联盟主办，西安电子科技大学承办的“2018年边缘计算技术研讨会（SEC China 2018）”在西安召开，高校和科研机构互动研讨边缘计算，进一步梳理开发者的需求。
2018年8月，华为技术有限公司（简称华为）、海尔集团（简称海尔）与国家电网有限公司（简称国家电网）合作，联合IEC SMB（Standardization Managernent Broad，标准化管理局）开展边缘计算研究与讨论。
2. 标准组织
除学术组织外，还有相关的标准组织。
• ETSI（European Telecommunications Sdandards Institute，欧洲电信标准化协会）：2014年年底，ETSI成立MEC ISG（Mobile Edge Computing Industry Specification Group，移动边缘计算产业定义组），启动MEC相关规范与白皮书制定工作；2017年，ETSI MEC更名为多接入边缘计算（Multi-access Edge Computing），在立足移动领域的基础上，增加对固定边缘计算领域的研究。
• IEC（International Electrotechnical Commission，国际电工委员会）：2017年10月，IEC发布了VEI （Vertical Edge Intelligence，垂直行业边缘计算）白皮书，介绍了边缘计算对于制造业等垂直行业的重要价值。ISO/IEC JTC1 SC41成立了边缘计算研究小组，以推动边缘计算标准化工作；2018年，IEC MSB（Market strategy Broad，市场战略局）启动由华为、国家电网、海尔等企业联合发起的智慧工厂、虚拟电厂的测试床等工作。
• IEEE：在IEEE P2413物联网架构 （Standard for an Architectural Framework for the IoT）中，边缘计算成为该架构的重要部分。
• CCSA（China Communications Standards Association，中国通信标准化协会）：2017年7月21日，在北京成立了工业互联网特设组（ST8），并在其中开展了工业互联网边缘计算行业标准制定的工作。
边缘计算由此在国际与国内标准组织中得到了广泛的关注。
3. 产业联盟
2016年11月，华为、中国科学院沈阳自动化研究所、中国信息通信研究院、英特尔公司、ARM（Advanced Risc Machines）公司和软通动力信息技术（集团）有限公司联合倡议发起边缘计算产业联盟（ECC）。经过多年的探索与实践，截至2020年5月，ECC汇聚了涵盖研究机构、运营商、工业制造、智慧城市、智能交通、智慧能源等领域的270多家会员单位，面向边缘计算的关键技术领域发布了10多本白皮书，参与了20多项标准的起草与发布，围绕价值行业构建了超过40个测试床，并与20多家产业组织形成了战略合作关系，极大地促进了边缘计算产业的发展。
欧洲边缘计算产业联盟（Edge Computing Consortium Europe，ECCE）、日本边缘计算产业联盟Edgecross、汽车边缘计算产业联盟（Automotive Edge Computing Consortium，AECC）等产业组织也在边缘计算领域开展了积极和有益的探索。