12 月 21 日，在國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)組織 3GPP RAN 第 78 次全體會(huì)議上，5G NR 首發(fā)版本正式凍結(jié)并發(fā)布。作為全球第一個(gè)可商用部署的 5G 標(biāo)準(zhǔn)，5G NR 的出現(xiàn)比原計(jì)劃提前六個(gè)月到來。
同一天，國(guó)內(nèi)安防公司海康威視發(fā)布了酒店智能門禁產(chǎn)品「明眸」。對(duì)于這款智能產(chǎn)品，除了 AI 之外，?？低曋鞔虻牧硪毁u點(diǎn)則是「邊緣計(jì)算」(Edge Computing)。5G 和安防攝像頭，看起來似乎沒什么交集的兩個(gè)事件，最終都指向了一個(gè)在即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代越來越重要的技術(shù)——邊緣計(jì)算。
從 2005 年提出概念到現(xiàn)在，經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，云計(jì)算已經(jīng)成為當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)最重要的平臺(tái)技術(shù)，幾乎所有大型公司都已經(jīng)將任務(wù)交至「云端」來處理。不過，在即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，云計(jì)算平臺(tái)將會(huì)面臨海量設(shè)備接入、海量數(shù)據(jù)、帶寬不夠和功耗過高等高難度挑戰(zhàn)，這也成為了邊緣計(jì)算發(fā)展的契機(jī)。
如果將云計(jì)算看成大數(shù)據(jù)處理的 1.0 時(shí)代的話，那么邊緣計(jì)算則是 2.0 時(shí)代，后者通過「簡(jiǎn)政放權(quán)」的方式，將云計(jì)算中心的任務(wù)分配到網(wǎng)關(guān)等「網(wǎng)絡(luò)邊緣」設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和邊緣設(shè)備的實(shí)時(shí)交互和決策。
實(shí)時(shí)、高效、安全和低功耗是邊緣計(jì)算技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，這也是為什么思科、華為、英特爾、ARM 等巨頭紛紛布局這個(gè)在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最重要的技術(shù)。
云計(jì)算的物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)
自從本世紀(jì)初云計(jì)算模型的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，云計(jì)算已經(jīng)改變了我們的生活、學(xué)習(xí)和工作，例如，SaaS 服務(wù)已經(jīng)被谷歌、微軟等公司運(yùn)用到自己的數(shù)據(jù)中心。云計(jì)算核心在于「集中」，即將大量數(shù)據(jù)集中式存儲(chǔ)和處理，實(shí)現(xiàn)方式是建造大型數(shù)據(jù)中心，利用數(shù)據(jù)中心海量機(jī)器的算力來計(jì)算和解決問題。從貴州到冰島，全球都可以看到大公司的數(shù)據(jù)中心。對(duì)于亞馬遜、微軟、阿里和騰訊來說，云計(jì)算平臺(tái)也已經(jīng)成為非常重要的業(yè)務(wù)和收入來源之一。
不過，隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的逐漸臨近，云計(jì)算將會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)。首先是數(shù)據(jù)量，根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)公司 IDC 預(yù)測(cè)，到 2020 年，全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)總量將大于 40ZB(1ZB=1 萬億 GB)。和普通的電腦、手機(jī)等設(shè)備相比，交通工具物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)堪稱海量。例如，波音 787 飛機(jī)每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量超過 5GB;目前較熱的無人駕駛大量使用攝像頭和激光雷達(dá)，這些傳感器每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就達(dá)到 1GB 大小。以目前的帶寬水平來看，無法支持設(shè)備到云端之間的數(shù)據(jù)傳輸，而讓云計(jì)算中心實(shí)時(shí)返回?cái)?shù)據(jù)決策也變成了不可能的任務(wù)。
據(jù)思科互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)解決方 案集團(tuán)預(yù)測(cè)，到 2020 年，連接到網(wǎng)絡(luò)的無線設(shè)備數(shù)量將達(dá)到 500 億。而這其中大部分設(shè)備都需要實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。即便到了 5G 成熟的時(shí)代，其帶寬也無法支持海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴?jì)算中心進(jìn)行集中處理。
同時(shí)，從能耗角度來看，云數(shù)據(jù)中心的能耗已經(jīng)是一個(gè)挑戰(zhàn)。根據(jù)環(huán)境報(bào)告顯示，我國(guó)數(shù)據(jù)中心所消耗的電能的總和已經(jīng)超過匈牙利和希臘兩國(guó)用電的總和。隨著在云計(jì)算中心運(yùn)行的用戶應(yīng)用程序越來越多，未來大規(guī)模數(shù)據(jù)中心對(duì)能耗的需求將難以滿足。
另外，云計(jì)算模型中，用戶的一切數(shù)據(jù)都需要上傳到數(shù)據(jù)中心，而在這個(gè)過程中，數(shù)據(jù)安全性就成了一個(gè)重要問題。從電子金融賬戶密碼、到搜索引擎歷史再到智能攝像頭監(jiān)控，這些個(gè)人的隱私數(shù)據(jù)在上傳到數(shù)據(jù)中心的過程，都蘊(yùn)含了數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。
而要解決物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代數(shù)據(jù)的處理難題，則需要從結(jié)構(gòu)上來重新思考，這就是邊緣計(jì)算的誕生背景。
邊緣計(jì)算的潛力及應(yīng)用
如果將云計(jì)算稱為大數(shù)據(jù)處理的 1.0 時(shí)代的話，這個(gè)階段數(shù)據(jù)的類型主要以文本、音視頻、圖片以及結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫等為主，數(shù)據(jù)量維持在 PB 級(jí)別，云計(jì)算模型下的數(shù)據(jù)處理對(duì)實(shí)時(shí)性的處理要求不高。而即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，則已經(jīng)是數(shù)據(jù)處理的 2.0 時(shí)代，這個(gè)階段數(shù)據(jù)的量已經(jīng)是 ZB 級(jí)別，且數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求非常高?？梢哉f，是數(shù)據(jù)處理的升級(jí)，催生除了邊緣計(jì)算。
邊緣計(jì)算是指在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行計(jì)算的一種新型計(jì)算模型，其中「邊緣」指的是數(shù)據(jù)源到云計(jì)算中心路徑之間的任意計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源。例如，可穿戴設(shè)備就是個(gè)人用戶和云計(jì)算中心之間的邊緣，智能家居中的網(wǎng)關(guān)則是智能設(shè)備和云計(jì)算中心之間的邊緣。邊緣計(jì)算的核心，是將計(jì)算任務(wù)從云計(jì)算中心，遷移到產(chǎn)生源數(shù)據(jù)的邊緣設(shè)備上。由于數(shù)據(jù)只在源數(shù)據(jù)設(shè)備和邊緣設(shè)備之間交換，不在全部上傳至云計(jì)算平臺(tái)，因此能夠大大提升數(shù)據(jù)處理速度，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要的實(shí)時(shí)性和安全性。