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    什么是边缘计算,边缘计算在工业互联网中的作用

    2019-08-09 15:02:36 众通乐行 阅读

    一、什么是边缘计算,能给工业互联网带来什么 

    全球新一轮产业变革蓬勃兴起,工业制造业成为全球发展的焦点,欧美发达国家都采取一系列重大举措推动工业制造业转型。我国在《2019年国务院政府工作报告》中特别提及工业互联网,明确指出“打造工业互联网平台,拓展智能+,为制造业转型升级赋能”。工业互联网推动制造业高质量发展,强化工业基础和技术创新能力,促进先进制造业和现代服务业融合发展,是建设制造强国的核心推动因素。

    那什么是边缘计算呢,边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起,产生更快的网络服务响应,满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间,或处于物理实体的顶端。而云端计算,仍然可以访问边缘计算的历史数据。

    边缘计算与工业互联网的关系,边缘计算作为工业互联网的一项重要基础设施,采用了一种新型的计算模型,是在网络边缘节点进行数据处理、数据分析。从而满足工业在敏捷联接、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。工业互联网的边缘计算能够解决工业现场大量异构设备和网络带来的复杂性问题;工业互联网的边缘计算能够解决工业生产的实时性和可靠性问题;边缘计算能够提供工业转型升级所需的“设备开放,数据共享”的新能力。

    边缘计算在接近工业数据源现场提供计算、存储等基础设施,并为边缘应用提供云服务和IT环境服务。相比于集中部署的云计算服务,边缘计算解决了数据采集分析和工业控制的时延过长、汇聚流量过大等问题,为实时性和带宽密集型业务提供更好的支持。随着5G和工业互联网的快速发展,新兴业务对边缘计算的需求十分迫切。在工业领域的垂直细分行业的关键业务中,对边缘计算的需求主要体现在时延、带宽和安全三个方面。在工业互联网领域,工厂利用边缘计算智能网关进行本地数据采集,并进行数据过滤、清洗、分析等实时处理。同时边缘计算还可以提供跨层协议转换的能力,实现分布式边缘节点的统一接入。某些工厂还在尝试利用虚拟化技术实现工业控制器,比如,对产线机械臂进行集中协同控制,这是一种类似于通信领域软件定义网络中实现转控分离的机制,通过软件定义机械的方式实现了机控分离。

    二、工业互联网边缘计算的实现方式

    边缘计算技术体系涉及到多个专业领域,具体来看可以分为行业应用、PaaS支撑能力、IaaS基础设施能力、边缘硬件设备、网络承载几个重要领域。

    在行业应用方面,目前边缘计算的行业应用的发展大体呈现两个阵营,一类,是已经在公有云部署的成熟业务,随着业务量增长和用户实时性体验的需求,产生了向边缘计算延伸演进的动机。这类应用往往对原属公有云生态有着较强的依赖性,同时面临着网络、数据和业务逻辑各层面边云协同的技术挑战。另一类,是新兴的边缘计算原生业务,由于自身对网络时延、大带宽和数据安全的市场刚需,需要就近使用边缘计算资源。这类应用对公有云生态的依赖性较弱,但由于边缘计算生态目前还不成熟,此类应用生态碎片化比较严重。边缘计算的 PaaS、IaaS和边缘硬件平台,需要同时考虑上述两类应用生态并进行针对性设计,在满足已存中心云应用生态下沉需求的同时,构建原生边缘计算应用生态所需的核心能力。

    边缘计算中安全也是一大考量因素,如何保障边缘节点及整个变云协同的生态安全是非常重要的,尤其是在工业领域,传统工业领域信息网络基本属于物理隔离,工业现场各类协议种类多、标准不统一,进入工业物联网时代如何保障系统安全,如何保障生产安全将是一个全新的课题。

    边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏捷联接、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,使能智能资产、智能网关、智能系统和智能服务。

    1.边缘云IaaS和云边协同能力

    边缘计算与云计算各有所长,云计算擅长全局性、非实时、长周期的大数据处理与分析,能够在长周期维护、业务决策支撑等领域发挥优势;边缘计算更适用局部性、实时、短周期数据的处理与分析,能更好地支撑本地业务的实时智能化决策与执行。

    因此边缘计算与云计算之间不是替代关系,而是互补协同关系,边云协同讲放大边缘计算与云计算的应用价值:边缘计算既靠近执行单元,更是云端所需高价值数据的采集和初步处理单元,可以更好地支撑云端应用;反之,云计算通过大数据分析优化输出的业务规则或模型可以下发到边缘侧,边缘计算基于新的业务规则或模型运行。

    边缘计算不是单一的部件,也不是单一的层次,而是涉及到IaaS、PaaS、SaaS的端到端开放平台。典型的边缘计算节点一般涉及网络、虚拟化资源、RTOS、数据面、控制面、管理面、行业应用等,其中网络、虚拟化资源、RTOS等属于IaaS能力,数据面、控制面、管理面等属于PaaS能力,行业应用属于SaaS范畴。

    边云协同的能力与内涵,涉及IaaS、PaaS、SaaS各层面的全面协同。IaaS与云端IaaS应可实现对网络、虚拟化资源、安全等的资源协同;PaaS与云端PaaS应可实现数据协同、智能协同、应用管理协同、业务管理协同;SaaS与云端SaaS应可实现服务协同。

    2.边缘计算平台

    边缘计算PaaS集中管理平台:管理大量边缘计算中心PaaS 平台以及数以千万计的边缘计算智能网关PaaS平台;为用户和管理者提供统一的门户;能够展现数据中心个数,资源使用情况, 业务运行状态面板等。

    边缘计算中心PaaS平台:提供应用的运维环境和运维工具;北向是统一的部署入口;优化面向垂直行业SDK和能力开放的引入;上报相应的资 源状态信息和业务信息给管理平台。

    边缘计算轻量级PaaS平台:提供具体软件定义的计算环境、软件定义的网络、软件定义的存储具体部署及相应的工具环境,例如人工智能基础环境、Flink、流分析等能力。

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