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（大慶油田信息技術(shù)公司，黑龍江 大慶 163000）

1 云計算和邊緣計算有關(guān)概念

1.1 云計算

1.2 邊緣計算

邊緣計算指的是在與數(shù)據(jù)或者物的源頭十分靠近的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)，對計算、應(yīng)用、存儲、網(wǎng)絡(luò)核心能力進行融合的開放平臺，依據(jù)距離遠近提供智能服務(wù)，滿足數(shù)字化在動態(tài)業(yè)務(wù)、智能應(yīng)用、敏捷聯(lián)結(jié)、安全保護等需求。邊緣計算能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字世界跟物理世界的連接，賦能智能化的服務(wù)、網(wǎng)關(guān)、資產(chǎn)和系統(tǒng)。在智能分布式結(jié)構(gòu)跟平臺上，邊緣計算利用模型對智能化能力進行驅(qū)動，完成了物的自主化以及互相的協(xié)作。邊緣計算的特點主要包括五個方面。

（1）聯(lián)結(jié)性。這一特點是邊緣計算的基礎(chǔ)，邊緣計算聯(lián)結(jié)的對象以及應(yīng)用場景存在多樣性，因此其自身需要具備各種聯(lián)結(jié)功能。

（2）數(shù)據(jù)第一入口。邊緣計算能夠?qū)崿F(xiàn)物理跟數(shù)字世界之間的連接，包括動態(tài)、完整和大量的數(shù)據(jù)，能夠以數(shù)據(jù)的全生命周期為基礎(chǔ)開展管理以及創(chuàng)造價值，能夠為預(yù)測性維護、效率提高、資產(chǎn)管理等應(yīng)用的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)，同時有效的應(yīng)對數(shù)據(jù)各種特點提出的挑戰(zhàn)。

（3）約束性。邊緣計算的產(chǎn)品需要應(yīng)對各種環(huán)境和條件，比如振動、爆炸、電流、塵土等，這些都對設(shè)備的空間、成本等提出了很高的要求，因此邊緣計算產(chǎn)品需要對各種軟硬件進行優(yōu)化與融合，從而適應(yīng)各類條件存在的約束。

（4）分布性。邊緣計算需要為分布式計算、存儲、資源調(diào)動、分布式安全、分布式智能等提供支持。

（5）融合性。數(shù)字化行業(yè)的轉(zhuǎn)型要以信息通信技術(shù)和操作技術(shù)的融合作為基礎(chǔ)，邊緣計算是重要的承載手段，需要為安全、應(yīng)用、控制、管理、聯(lián)結(jié)等提供支持。

1.3 邊緣計算與云計算的差異與協(xié)同

云計算和邊緣計算是行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要支撐技術(shù)，然而兩種技術(shù)之間存在著許多的差別，比如，云計算主要的使用場景是非實時、業(yè)務(wù)決策的制定、時間較長的數(shù)據(jù)；邊緣計算主要的應(yīng)用場景是動態(tài)的、時間較短的數(shù)據(jù)以及本地的決策等。同時，邊緣計算主要實現(xiàn)工業(yè)與物流之間的連接位置，或者位于物理實體的頂端，但是云計算可以對邊緣計算獲取到的歷史數(shù)據(jù)進行訪問，邊緣計算能夠滿足各種接口、協(xié)議以及拓撲、數(shù)據(jù)分析、分布式安全、業(yè)務(wù)處理等的需求，而與計算無法提供支持，需要云計算跟邊緣計算在應(yīng)用、智能、網(wǎng)絡(luò)等方面進行協(xié)同。在網(wǎng)絡(luò)方面，邊緣計算主要負責(zé)數(shù)據(jù)的聚合，而云計算負責(zé)數(shù)據(jù)的分析；在業(yè)務(wù)方面，邊緣計算主要針對無服務(wù)器的Agent函數(shù)，而云計算主要負責(zé)業(yè)務(wù)邏輯代碼的編寫和排列；在應(yīng)用方面，邊緣計算主要為智能服務(wù)提供支持，而云計算主要針對應(yīng)用的全周期進行管理。在智能化方面，邊緣計算主要進行的是分布式推理，而云計算主要是進行集中式訓(xùn)練。

1.4 云邊協(xié)同參考框架

云協(xié)同參考框架主要是云計算和邊緣計算節(jié)點在三個層面的協(xié)同，分別是基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用和平臺?；A(chǔ)設(shè)施指的是IAAS和ECIAAS間完成存儲、網(wǎng)絡(luò)以及計算等各類資源的協(xié)同。平臺指的是兩者之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)、智能化、服務(wù)編排以及部署的有效協(xié)同；應(yīng)用層面指的是兩者需要完成應(yīng)用服務(wù)的協(xié)同。同時，云邊協(xié)同再次技術(shù)上還要全面考量安全、運行維護以及費用等的協(xié)同。

然后，抽出另一組數(shù)據(jù)做測試數(shù)據(jù)，重復(fù)上一步做法。直到找到每組數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)時候的最佳擴展常數(shù)值，最后取這15個擴展常數(shù)值的平均值做為實際網(wǎng)絡(luò)的擴展常數(shù)值。其流程圖如圖2所示。

2 云邊協(xié)同需要解決的問題

云邊協(xié)同需要解決的問題較多，主要包括以下六個方面。

（1）連接協(xié)同。隨著與系統(tǒng)進行連接的設(shè)備不斷增多，對網(wǎng)絡(luò)運行維護和管理、網(wǎng)絡(luò)的可靠性以及拓展的靈活性都提出了更高的要求，并且，工業(yè)現(xiàn)場長時間以來都具有許多結(jié)構(gòu)存在差異的總線連接，各種制式的以太網(wǎng)同時存在，怎樣實現(xiàn)各種連接的兼容以及保證連接的可靠性和實時性是云邊協(xié)同面臨的重要問題。

（2）數(shù)據(jù)協(xié)同。數(shù)據(jù)連接的統(tǒng)一和數(shù)據(jù)的有效聚合是實現(xiàn)智能化業(yè)務(wù)的重要基礎(chǔ)，為了完成工業(yè)現(xiàn)場面臨的各種不同環(huán)境以及結(jié)構(gòu)存在差異的標準問題的有效解決，需要對不同廠商和領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進行有效的集成。

（3）任務(wù)協(xié)同。任務(wù)的發(fā)布和完成是促進各種場景功能實現(xiàn)的重要內(nèi)容，云計算需要應(yīng)用于不同邊緣側(cè)設(shè)備以及各類環(huán)境，怎樣保證數(shù)據(jù)有效的發(fā)布至邊緣側(cè)，邊緣側(cè)經(jīng)過有效計算以后，怎樣將信息與任務(wù)進行整合并提出反饋是對云邊協(xié)同的能力提出的重要考驗。

（4）管理協(xié)同。一方面云端需要考慮怎樣對各種結(jié)構(gòu)不同的邊緣設(shè)備進行有效的管理和接入，另一方面，需要對設(shè)備和云端應(yīng)用的開發(fā)、業(yè)務(wù)、生命周期管理開展協(xié)同，使邊緣側(cè)設(shè)備可以在各類場景中完成管理工作。

（5）安全協(xié)同。邊緣側(cè)設(shè)備形成的數(shù)據(jù)如何安全的傳送到云端、云端怎樣低于外部的攻擊、怎樣保證下放數(shù)據(jù)的安全這些都是云邊協(xié)同需要重視的問題。

（6）多方協(xié)同。云邊協(xié)同正在逐漸的應(yīng)用于各類場景當(dāng)中，怎樣在某些應(yīng)用場景中完成邊邊、云邊、多邊等的協(xié)同，是未來需要深入研究的課題，怎樣對各類場景中的協(xié)同進行統(tǒng)一也是需要引起關(guān)注的重要方面。

3 云邊協(xié)同的應(yīng)用場景

3.1 CDN

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，CDN服務(wù)作為內(nèi)容傳送者的重要性不斷凸顯。針對CDN服務(wù)提供者來說，CDN運營缺乏靈活性使得寬帶資費不能進行靈活設(shè)置，無法依據(jù)需求進行費用的索取，造成收費居高不下。同時，由于視頻業(yè)務(wù)的持續(xù)增長使得運營商的網(wǎng)絡(luò)承載能力受到挑戰(zhàn)，目前CDN系統(tǒng)主要分布在省級機房，與用戶之間具有較遠的距離，回傳帶寬占用嚴重，服務(wù)能力無法為移動業(yè)務(wù)場景提供支持。隨著5G的推出，互聯(lián)網(wǎng)計步入了一個全新的時期，CDN結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法匹配時代提出的要求，需要推動邊緣云和AC的穩(wěn)步發(fā)展，實現(xiàn)服務(wù)水平、狀態(tài)和質(zhì)量的提高。比如通過邊緣云平臺把VCDN進行下沉，使其達到邊緣數(shù)據(jù)中心，有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)壓力的緩解，促進用戶體驗的提升。云邊協(xié)同能夠在熱點以及本地化內(nèi)容多次請求的場景中獲得應(yīng)用，適合應(yīng)用在校園、住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)、辦公樓等，促進用戶體驗的提升。

3.2 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

作為物聯(lián)網(wǎng)向著工業(yè)領(lǐng)域的延伸，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具有海量不同結(jié)構(gòu)的特征，但是邊緣設(shè)備技能對局部的數(shù)據(jù)進行處理，不能產(chǎn)生全局性的認知，在進行應(yīng)用過程中，需要通過云計算平臺來完成信息的有效融合，所以，云邊協(xié)同正在成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的重要支撐。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的云邊計算能夠進行智能設(shè)備的安裝與連接，可以對各種關(guān)鍵任務(wù)信息進行處理并進行動態(tài)的響應(yīng)，而不需要利用網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸?shù)皆贫说却溥M行響應(yīng)，從而有效的減少了網(wǎng)絡(luò)流量，使數(shù)據(jù)的處理更加分散。同時，邊緣計算需要存在一定的計算能力，可以對問題進行自主的判斷和解決，對反常狀況進行動態(tài)檢測，從而實現(xiàn)預(yù)測性的監(jiān)控，促進工廠工作效率提升的同時有效的避免設(shè)備出現(xiàn)故障，并將數(shù)據(jù)進行上傳，在云端進行存儲、管理和分析。

3.3 智能家庭

隨著家庭智能化信息服務(wù)得到普及，怎樣將不同的異構(gòu)設(shè)備于家庭網(wǎng)絡(luò)進行連接，使用戶能夠有效的利用各種功能是當(dāng)前從業(yè)者重點關(guān)注的問題。邊緣計算節(jié)點存在許多的異構(gòu)接口，包括無線網(wǎng)絡(luò)、電力線、電纜等，還能夠處理各種處理，并將結(jié)果傳送到云平臺，用戶不但能夠利用網(wǎng)絡(luò)與邊緣計算節(jié)點進行連接實現(xiàn)對終端的管理，還能夠利用云端實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的訪問。同時，云邊協(xié)同以虛擬化技術(shù)作為基礎(chǔ)的各類服務(wù)設(shè)施，以各類終端作為載體，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的有效整合，通過計算節(jié)點把各類家庭終端并入局域網(wǎng)當(dāng)中。邊緣計算節(jié)點利用互聯(lián)網(wǎng)完成與廣域網(wǎng)的連接，從而跟云端進行數(shù)據(jù)的交換，實現(xiàn)包括電器管理、視頻監(jiān)控、定時設(shè)置、場景管理等各類功能。

3.4 智能交通

過去人們都將智能交通的關(guān)注點放在車輛的管理上，將大量的資金投入到自動駕駛等車輛的智能化上，然而智能汽車的研發(fā)成本較高，且在道路環(huán)境中的表現(xiàn)不夠理想，因此越來越多的廠家將智能交通的方向轉(zhuǎn)移到道路上。邊緣計算能夠有效的與云計算進行配合，使多數(shù)的計算負載整合到道路上，通過各種通信手段實現(xiàn)跟車輛動態(tài)有效的信息交互。將來的道路邊緣節(jié)點能夠?qū)⒌貓D系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、移動目標數(shù)據(jù)等進行集成，從而為車輛提供事故警示、駕駛輔助、協(xié)同決策等服務(wù)。并且車輛自身也可以作為邊緣計算的一個節(jié)點，通過云邊協(xié)同實現(xiàn)對車輛的控制以及提供各類增值服務(wù)。車輛可以通過各類感應(yīng)裝置將收集到的信息傳送到道路邊緣節(jié)點，實現(xiàn)車輛之間、車輛跟道路之間的有效協(xié)同。云計算中心將從邊緣節(jié)點收集到的數(shù)據(jù)進行分析，對交通狀況進行感知，利用人工智能以及大數(shù)據(jù)等計算方法，為交通信號以及車輛等發(fā)布科學(xué)的指令，促進交通效率的提高，有效的避免出現(xiàn)擁堵。

3.5 安防監(jiān)控

云邊協(xié)同為安防智能化提供了新的技術(shù)支持，能夠把監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭吘売嬎愕墓?jié)點或者平臺上，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸壓力以及時延的降低。同時，視頻監(jiān)控能夠跟人工智能有效結(jié)合，在邊緣計算節(jié)點上配備人工智能分析模塊，應(yīng)用于視頻監(jiān)控、人臉識別、安全防護等場景當(dāng)中，有效的解決了以AI為基礎(chǔ)的視頻分析所存在的時延較大的問題，促進了用戶體驗的提升。云端可以完成AI發(fā)布的訓(xùn)練任務(wù)，邊緣計算節(jié)點能夠落實AI的推論，云邊協(xié)同能夠完成本地決策以及動態(tài)響應(yīng)，可以為表情監(jiān)測、行為分析、軌跡追蹤等各種AI應(yīng)用提供支持。

3.6 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高級階段，智能農(nóng)業(yè)加強了對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，以現(xiàn)場的各類傳感節(jié)點和通信網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)實現(xiàn)了對生產(chǎn)環(huán)境的智能化感知、警示、決策、分析以及指導(dǎo)，從而實現(xiàn)精準化的種植、決策和管理。選擇智能大棚作為例子，對于具有較好條件的大棚，可以進行各類機電設(shè)備的安裝，包括排風(fēng)機、灌溉系統(tǒng)、卷簾等，利用云端完成遠程控制。農(nóng)戶可以通過電腦或者手機進行云端平臺的登錄，實現(xiàn)對各種設(shè)備的控制，也可以通過云端進行控制邏輯的設(shè)置，將控制邏輯發(fā)送到邊緣設(shè)備，邊緣設(shè)備利用傳感器對棚內(nèi)的溫度、濕度等數(shù)據(jù)進行收集，依據(jù)實際情況進行機電設(shè)備開關(guān)的管理。

4 云邊協(xié)同發(fā)展的建議

4.1 將應(yīng)用作為導(dǎo)向，實現(xiàn)計算能力向著邊緣側(cè)的下沉

目前邊緣計算這一概念十分火熱，許多與用戶側(cè)較為接近的業(yè)務(wù)和產(chǎn)品都被列入邊緣計算的范圍，這對于邊緣計算的發(fā)展并非利好，也會對云邊協(xié)同的穩(wěn)步推進產(chǎn)生負面影響。希望有關(guān)從業(yè)者保持理性，對各類場景業(yè)務(wù)的實際需求進行全面的梳理，在企業(yè)加入云端的大環(huán)境當(dāng)中，對各種應(yīng)用效果和運營成本進行分析，穩(wěn)步推進計算能力向著邊緣側(cè)的下沉，不可太過著急將計算能力進行邊緣化的部署。

4.2 加快標準體系的構(gòu)建，注重協(xié)同能力規(guī)范

當(dāng)前已經(jīng)開始進行邊緣云等邊緣側(cè)標準的構(gòu)建，但是尚未針對云邊協(xié)同進行標準體系的建設(shè)。有關(guān)研究人員要從整體布局出發(fā)，對中心云和邊緣側(cè)協(xié)同所需要的框架開展標準化的設(shè)計?？梢葬槍Ω鞣N應(yīng)用場景，對云邊協(xié)同的標準體系進行完善，加快進行各類協(xié)同技術(shù)、應(yīng)用和服務(wù)標準的制定，促進企業(yè)云邊協(xié)同服務(wù)能力的提高，為云邊協(xié)同的穩(wěn)定發(fā)展提供保障。只有實現(xiàn)邊緣計算和云計算的有效協(xié)同，才能夠為許多場景在動態(tài)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)完善、隱私保護、安全防護、敏捷連接等方面提供計算支持。