摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的興起，邊緣計(jì)算作為新興技術(shù)受到人們的重視。目前邊緣計(jì)算技術(shù)發(fā)展速度較快，本文主要從邊緣計(jì)算技術(shù)的特點(diǎn)、參考構(gòu)架等方面對(duì)該技術(shù)進(jìn)行解析。

　　邊緣計(jì)算技術(shù)作為聯(lián)接物理世界和數(shù)字世界之間的橋梁，作為云計(jì)算技術(shù)的延伸，近年來得到快速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)邊緣是數(shù)據(jù)的第一入口，擁有大量完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，邊緣計(jì)算技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)的全生命周期進(jìn)行管理，并實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造，對(duì)智能時(shí)代的發(fā)展具有重要意義。

　　邊緣計(jì)算技術(shù)具有聯(lián)接性、約束性、分布性、融合性等特點(diǎn)，其中聯(lián)接性是邊緣計(jì)算的基本屬性。邊緣計(jì)算聯(lián)接對(duì)象的多樣性，需要其具備豐富的聯(lián)接功能，如各種網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒕W(wǎng)絡(luò)部署與配置等;工業(yè)互聯(lián)場(chǎng)景對(duì)邊緣計(jì)算設(shè)備的功耗、成本、空間也存在一定的要求，需要邊緣計(jì)算產(chǎn)品通過軟硬件的集成和優(yōu)化，來匹配各種約束條件，支撐行業(yè)數(shù)字化發(fā)展;邊緣計(jì)算在部署中天然具備分布式特點(diǎn)，能夠支持分布式計(jì)算與存儲(chǔ)、實(shí)現(xiàn)分布式資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度與統(tǒng)一管理、支撐分布式智能、具備分布式安全等能力。此外，邊緣計(jì)算作為“OICT”融合與協(xié)同的關(guān)鍵承載，需要支持在聯(lián)接、數(shù)據(jù)、管理、控制、應(yīng)用、安全等方面的協(xié)同。

　　邊緣計(jì)算參考架構(gòu)

　　邊緣計(jì)算模型驅(qū)動(dòng)的參考架構(gòu)基于模型驅(qū)動(dòng)的工程方法(Model-Driven Engineering MDE)進(jìn)行設(shè)計(jì)。基于模型可以將物理和數(shù)字世界的知識(shí)模型化，能夠?qū)⑽锢硎澜绲娜芷跀?shù)據(jù)與商業(yè)過程數(shù)據(jù)建立協(xié)同，從而實(shí)現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界的協(xié)作、跨產(chǎn)業(yè)的生態(tài)協(xié)作、減少系統(tǒng)異構(gòu)性，簡(jiǎn)化跨平臺(tái)移植、有效支撐系統(tǒng)的全生命周期活動(dòng)。基于上述理念，邊緣計(jì)算聯(lián)盟提出了如下的邊緣計(jì)算參考架構(gòu)2.0。

　　圖1 邊緣計(jì)算參考構(gòu)架2.0

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　　從架構(gòu)的橫向?qū)哟蝸砜矗吘売?jì)算參考構(gòu)架2.0具有四大特點(diǎn)。一是智能服務(wù)基于模型驅(qū)動(dòng)的統(tǒng)一服務(wù)框架，通過開發(fā)服務(wù)框架和部署運(yùn)營(yíng)服務(wù)框架實(shí)現(xiàn)開發(fā)與部署智能協(xié)同，能夠?qū)崿F(xiàn)軟件開發(fā)接口一致和部署運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化;二是智能業(yè)務(wù)編排通過業(yè)務(wù)Fabric定義端到端業(yè)務(wù)流，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)敏捷;三是聯(lián)接計(jì)算CCF(Connectivity and Computing Fabric)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)極簡(jiǎn)，對(duì)業(yè)務(wù)屏蔽邊緣智能分布式架構(gòu)的復(fù)雜性;實(shí)現(xiàn)OICT基礎(chǔ)設(shè)施部署運(yùn)營(yíng)自動(dòng)化和可視化，支撐邊緣計(jì)算資源服務(wù)與行業(yè)業(yè)務(wù)需求的智能協(xié)同;四是智能ECN(Edge Computing Node)兼容多種異構(gòu)聯(lián)接、支持實(shí)時(shí)處理與響應(yīng)、提供軟硬一體化安全等;邊緣計(jì)算參考架構(gòu)在每層提供了模型化的開放接口，實(shí)現(xiàn)了架構(gòu)的全層次開放;邊緣計(jì)算參考架構(gòu)通過縱向管理服務(wù)、數(shù)據(jù)全生命周期服務(wù)、安全服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的全流程、全生命周期的智能服務(wù)。

　　邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、開發(fā)框架與產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)

　　邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、開發(fā)框架與產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)方面，智能資產(chǎn)、智能系統(tǒng)、智能網(wǎng)關(guān)具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的共性特點(diǎn)，都提供網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)等ICT資源，可以在邏輯上統(tǒng)一抽向?yàn)檫吘売?jì)算節(jié)點(diǎn)(Edge Computing Node ECN)。

　　根據(jù)ECN節(jié)點(diǎn)的典型應(yīng)用場(chǎng)景，系統(tǒng)定義了四類ECN開發(fā)框架。每類開發(fā)框架提供了匹配場(chǎng)景的操作系統(tǒng)、功能模塊、集成開發(fā)環(huán)境等。基于四類ECN開發(fā)框架，結(jié)合ECN節(jié)點(diǎn)所需要的特定硬件平臺(tái)，可以構(gòu)建六類產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)。圖3對(duì)上述過程做了概括總結(jié)。

　　圖2 邊緣計(jì)算參考架構(gòu)概念視圖

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　　圖3 ECN六類產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)

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　　ECN節(jié)點(diǎn)典型功能包括總線協(xié)議適配、實(shí)時(shí)聯(lián)接、實(shí)時(shí)流式數(shù)據(jù)分析、時(shí)序數(shù)據(jù)存取、策略執(zhí)行、設(shè)備即插即用以及資源管理等。ECN四類開發(fā)框架包括實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)框架、輕量計(jì)算系統(tǒng)框架、智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)框架、智能分布式系統(tǒng)框架。可以面向數(shù)字化的物理資產(chǎn)，滿足應(yīng)用實(shí)時(shí)性等需求;可以面向資源受限的感知終端，滿足低功耗等需求;可以支持多種網(wǎng)絡(luò)接口、總線協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)邊緣本地系統(tǒng)互聯(lián)并提供本地計(jì)算和存儲(chǔ)能力，能夠和云端系統(tǒng)協(xié)同;還可以基于分布式架構(gòu)，在邊緣側(cè)彈性擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算和存儲(chǔ)等能力，支持資源面向業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)管理和調(diào)度，能夠和云端系統(tǒng)協(xié)同。

　　邊緣計(jì)算領(lǐng)域模型

　　邊緣計(jì)算領(lǐng)域模型是從邊緣計(jì)算的ICT視角進(jìn)行模型定義，包括設(shè)計(jì)階段模型、部署階段模型以及運(yùn)行階段模型。設(shè)計(jì)階段模型定義ECN節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)、屬性、功能、性能、派生繼承關(guān)系等，為部署與運(yùn)行階段提供價(jià)值信息。部署階段模型主要包括業(yè)務(wù)策略、物理拓?fù)涞饶Ｐ汀Ｆ渲校瑯I(yè)務(wù)策略模型是用業(yè)務(wù)語言，而不是機(jī)器語言來描述業(yè)務(wù)規(guī)則與約束，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。業(yè)務(wù)策略模型可描述，可靈活復(fù)用和變更，使能業(yè)務(wù)敏捷。運(yùn)行階段模型主要包括聯(lián)接計(jì)算Fabric模型、運(yùn)行負(fù)載模型等。基于這些模型可以監(jiān)視和優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載在邊緣分布式架構(gòu)上的部署優(yōu)化等。

　　圖4 概念視圖：面向全生命周期的模型服務(wù)

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　　通過模型驅(qū)動(dòng)的統(tǒng)一服務(wù)框架能夠?qū)崿F(xiàn)邊緣計(jì)算領(lǐng)域模型和垂直行業(yè)領(lǐng)域模型的相互映射和統(tǒng)一管理，從而復(fù)用垂直行業(yè)的領(lǐng)域模型(如OPC UA及其生態(tài))，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算參考架構(gòu)和行業(yè)平臺(tái)、行業(yè)應(yīng)用的易集成，為邊緣計(jì)算的廣泛運(yùn)用奠定了基礎(chǔ)。

　　結(jié)語

　　邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于實(shí)現(xiàn)世界的互聯(lián)互通具有重要意義，邊緣計(jì)算參考構(gòu)架的發(fā)展還在持續(xù)進(jìn)步中，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，未來很有可能出現(xiàn)3.0、4.0等等，利用邊緣計(jì)算將可以解決更多的問題，實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算的進(jìn)一步推廣。