邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀綜述

一、邊緣計(jì)算簡(jiǎn)介

隨著邊緣端側(cè)設(shè)備的計(jì)算與存儲(chǔ)能力的逐漸提升以及端側(cè)設(shè)備通信與交互能力的進(jìn)一步開(kāi)放，邊緣計(jì)算正在逐步興起，各個(gè)廠家正在逐漸推出自家的邊緣計(jì)算相關(guān)軟硬件產(chǎn)品。因此，本文就邊緣計(jì)算下端側(cè)平臺(tái)的一個(gè)發(fā)展?fàn)顩r做出進(jìn)一步的歸納與總結(jié)。

1.邊緣計(jì)算定義與概念

邊緣計(jì)算，官方定義為指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的開(kāi)放平臺(tái)，就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起，產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)，滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求。

事實(shí)上，這里的邊緣應(yīng)當(dāng)與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心相對(duì)應(yīng)，同時(shí)與其地理和邏輯位置相綁定。而作為一種新興的計(jì)算模式，邊緣計(jì)算旨在于將一些與邊緣硬件設(shè)備能力相匹配的計(jì)算任務(wù)部署于接近數(shù)據(jù)產(chǎn)生源的電信網(wǎng)絡(luò)邊緣，利用電信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的計(jì)算能力為用戶提供大量服務(wù)或功能接口，大大減少上傳至云數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)量，緩解電信網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，同時(shí)可以更好地解決數(shù)據(jù)安全和隱私問(wèn)題。                                            

2.邊緣計(jì)算與傳統(tǒng)云計(jì)算的區(qū)隔

由于更多的基于x86架構(gòu)的設(shè)備應(yīng)用于邊緣計(jì)算領(lǐng)域，因此，邊緣計(jì)算與云計(jì)算在底層軟件上逐漸趨同化，但考慮到邊緣設(shè)備的計(jì)算能力，邊緣計(jì)算領(lǐng)域中所使用的軟件仍要根據(jù)其計(jì)算能力進(jìn)行定制化的開(kāi)發(fā)。

同時(shí)，相比于云計(jì)算的強(qiáng)大計(jì)算能力與高功耗，邊緣計(jì)算有著較低的功耗和一定范圍內(nèi)的智能化能力；此外，由于其物理和邏輯位置，決定了邊緣計(jì)算有著低時(shí)延快反饋的特點(diǎn)，而這些正式云計(jì)算所無(wú)法比擬的。

但隨著兩者的進(jìn)一步發(fā)展，邊緣計(jì)算與云計(jì)算正逐步協(xié)同化，雙方逐漸靠攏成為一個(gè)整體，結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，為用戶提供良好的端到端體驗(yàn)。

二、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)簡(jiǎn)介

相比于傳統(tǒng)的云計(jì)算，由于邊緣設(shè)備所處的位置距離數(shù)據(jù)源較近，且面對(duì)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和終端設(shè)備復(fù)雜。因此，邊緣計(jì)算中面對(duì)的數(shù)據(jù)存在著較多的異構(gòu)特點(diǎn)且數(shù)據(jù)較大；同時(shí)由于所處的環(huán)境眾多，支持的應(yīng)用和涉及到的協(xié)議具有多樣化的特點(diǎn)；此外，由于邊緣設(shè)備所處的相對(duì)位置，其發(fā)揮的邊緣作用也不盡相同，這就使得邊緣計(jì)算需要一套平臺(tái)來(lái)規(guī)范化相應(yīng)的架構(gòu)和流程。

1.邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)相關(guān)定義與定位

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)主要是指在邊緣計(jì)算平臺(tái)體系中，終端設(shè)備上部署的軟件平臺(tái)。該軟件平臺(tái)主要負(fù)責(zé)終端設(shè)備以及終端下掛設(shè)備的管理、與云平臺(tái)的協(xié)同交互和策略執(zhí)行、終端涉及到的軟件與智能應(yīng)用的管理、不同下掛設(shè)備涉及到的協(xié)議處理與轉(zhuǎn)換、終端數(shù)據(jù)的全生命周期服務(wù)管理以及設(shè)備的安全管理的一系列服務(wù)。

其中，終端設(shè)備特別指明為物理實(shí)體網(wǎng)關(guān)（CPE），該設(shè)備在物理位置上，靠近用戶或底層設(shè)備，具有大量異構(gòu)的上行數(shù)據(jù)，用戶或設(shè)備可通過(guò)該設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)；在網(wǎng)絡(luò)上，該設(shè)備為電信運(yùn)營(yíng)商的在用戶側(cè)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，運(yùn)營(yíng)商可通過(guò)對(duì)網(wǎng)關(guān)的管控實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶入網(wǎng)的控制和管理。

2.業(yè)界發(fā)展現(xiàn)狀以及應(yīng)用場(chǎng)景

   2.1邊緣計(jì)算行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

由于邊緣的位置具有相對(duì)性，所以在業(yè)內(nèi)不同位置的邊緣計(jì)算產(chǎn)品發(fā)展不盡相同。

（非端平臺(tái)）以運(yùn)電信營(yíng)商為主導(dǎo)的邊緣計(jì)算產(chǎn)品，更多強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)營(yíng)商傳輸網(wǎng)絡(luò)邊緣，如蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站、中央端局和在網(wǎng)絡(luò)邊緣的小型數(shù)據(jù)中心等這些與核心機(jī)房相對(duì)的邊緣節(jié)點(diǎn)，以CORD、StarlingX、Akraino EdgeStack這些產(chǎn)品為代表。而這些邊緣設(shè)備往往具有良好的性能，甚至可以和云數(shù)據(jù)中心的計(jì)算能力相匹配，但規(guī)模上可能不如云數(shù)據(jù)中心。

同時(shí)，以大中型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)以及通信公司為主導(dǎo)的邊緣計(jì)算產(chǎn)品則更多強(qiáng)調(diào)的是位于用戶側(cè)的邊緣設(shè)備，包含智能網(wǎng)關(guān)、智能終端、智能汽車等一系列終端側(cè)設(shè)備。這些設(shè)備所具有的算力和資源較為有限，且功耗較為有限；但這些設(shè)備具有較好的靈活性和自主操控性。因此，邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)正是在這樣的一個(gè)背景下，依托于用戶側(cè)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，賦予其邊緣計(jì)算能力，通過(guò)與云平臺(tái)的相互協(xié)同來(lái)實(shí)現(xiàn)邊緣計(jì)算。而正是由于邊緣網(wǎng)關(guān)具有較大的靈活性與自主操控性，就需要一個(gè)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)邊緣網(wǎng)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化以及協(xié)同化。

目前，業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的企業(yè)為了配合自家的云計(jì)算平臺(tái)以及相關(guān)生態(tài)鏈，往往將邊緣計(jì)算平臺(tái)打包在邊緣計(jì)算平臺(tái)內(nèi)。該平臺(tái)包含了云平臺(tái)和端平臺(tái)兩個(gè)部分，其中的端平臺(tái)也就是邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)。而經(jīng)過(guò)打包后的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)，與北向的云平臺(tái)具有優(yōu)良的協(xié)同處理接口和能力；同時(shí)與南向的物聯(lián)網(wǎng)或工控設(shè)備具有完備的協(xié)議轉(zhuǎn)換處理功能。但由于工控設(shè)備以及云平臺(tái)相對(duì)于企業(yè)或者工廠來(lái)講具有一定的私有性，在開(kāi)源上，這些功能并未做到良好的開(kāi)源和復(fù)用，往往需要開(kāi)發(fā)者根據(jù)自身的需求自行定制。

  2.2 應(yīng)用場(chǎng)景

目前，在業(yè)內(nèi)主要有如下應(yīng)用場(chǎng)景：

1）工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的視化場(chǎng)景：在數(shù)據(jù)可視化時(shí)，在沒(méi)有邊緣網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的時(shí)候，云平臺(tái)只能采集原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析人員將需要優(yōu)化業(yè)務(wù)流程從而進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的原始數(shù)據(jù)；而通過(guò)邊緣流式計(jì)算可以很好的解決上述問(wèn)題，邊緣網(wǎng)關(guān)在邊緣側(cè)通過(guò)流式計(jì)算得到一些處理過(guò)的數(shù)據(jù)，然后上報(bào)至云平臺(tái)，從而可以大大降低數(shù)據(jù)分析的工作量，提高數(shù)據(jù)的可視化能力。

2）面向機(jī)器的自我診斷能力提升：工控設(shè)備測(cè)量數(shù)據(jù)常常由于各種因素（網(wǎng)絡(luò)因素、設(shè)備自身精度因素）經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)情況，如果對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)采集值配置閾值告警，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤告警，導(dǎo)致用戶需要處理大量無(wú)用告警，逐漸用戶對(duì)告警的準(zhǔn)確性失去信心，閾值告警形同虛設(shè)。而通過(guò)使用邊緣網(wǎng)關(guān)內(nèi)的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)，在邊緣側(cè)進(jìn)行自診斷以及自維護(hù)，并將診斷后的結(jié)果再上報(bào)云端，可以大大提升機(jī)器的故障診斷與維護(hù)能力。

3）工業(yè)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù)：在工控設(shè)備維護(hù)場(chǎng)景中，設(shè)備的不及時(shí)維護(hù)以及設(shè)備問(wèn)題的定位往往會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)極大的不方便以及難以估量的損失。因此，將邊緣計(jì)算應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的預(yù)測(cè)維護(hù)場(chǎng)景中，邊緣計(jì)算不僅可以在短時(shí)間預(yù)知工業(yè)設(shè)備的損壞情況，迅速處理出現(xiàn)的情況，及時(shí)維護(hù)設(shè)備；另一方面，方便維修人員定位設(shè)備問(wèn)題并檢修。這樣可以節(jié)省設(shè)備損耗，提高工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

3）安平監(jiān)控場(chǎng)景：通過(guò)在邊緣的視頻預(yù)分析，實(shí)現(xiàn)園區(qū)、住宅、商超等視頻監(jiān)控場(chǎng)景實(shí)時(shí)感知異常事件，實(shí)現(xiàn)事前布防、預(yù)判，事中現(xiàn)場(chǎng)可視、集中指揮調(diào)度，事后可回溯、取證等業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)。

4）工業(yè)視覺(jué)場(chǎng)景：傳統(tǒng)的工業(yè)制造主要采用人工肉眼檢測(cè)產(chǎn)品的缺陷，不僅使得檢測(cè)產(chǎn)品速度慢、效率低下，而且在檢測(cè)過(guò)程中容易出錯(cuò)，導(dǎo)致誤檢、漏檢等問(wèn)題，基于機(jī)器視覺(jué)的質(zhì)檢方案，通過(guò)云端建模分析與邊緣實(shí)時(shí)決策的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)視覺(jué)檢測(cè)，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

5）文字識(shí)別場(chǎng)景：在邊緣完成數(shù)據(jù)脫敏，對(duì)完整圖片進(jìn)行切片，實(shí)現(xiàn)本地化處理和存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)和隱私數(shù)據(jù)，云端進(jìn)行文字識(shí)別，提供靈活、可擴(kuò)展、高可用的端到端解決方案。

3.邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)特點(diǎn)以及功能性指標(biāo)

通過(guò)對(duì)于業(yè)內(nèi)應(yīng)用場(chǎng)景的了解，不難發(fā)現(xiàn)，將終端設(shè)備賦予邊緣計(jì)算能力后，其業(yè)務(wù)和計(jì)算流程逐漸趨于復(fù)雜化，通信與協(xié)同過(guò)程逐漸繁瑣。所以，需要可靠的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)對(duì)自身以及下掛的終端設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步業(yè)務(wù)上的統(tǒng)籌和管理以及自身的計(jì)算和存儲(chǔ)能力的進(jìn)一步管理和控制。

因此，邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)具有如下的特點(diǎn)。

1、核心服務(wù)持久化

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的核心服務(wù)應(yīng)當(dāng)持久化在存儲(chǔ)空間上，隨著網(wǎng)關(guān)上電后而自動(dòng)啟動(dòng)?？紤]到網(wǎng)關(guān)仍然是運(yùn)營(yíng)商的末端設(shè)備，所以其必要的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、隧道服務(wù)、語(yǔ)音服務(wù)、無(wú)線服務(wù)等服務(wù)都應(yīng)當(dāng)收到運(yùn)營(yíng)商管控，而這些服務(wù)應(yīng)當(dāng)不隨著用戶的應(yīng)用變化而變化。

2、平臺(tái)架構(gòu)微服務(wù)化

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的各子系統(tǒng)、插件、應(yīng)用等以服務(wù)粒度進(jìn)行劃分，劃分形成的微服務(wù)之間嚴(yán)格服務(wù)化解耦，各服務(wù)之間，以及與第三方云應(yīng)用之間，僅允許通過(guò)開(kāi)放的API進(jìn)行交互，不允許直接共享數(shù)據(jù)，或者通過(guò)私有API交互；且各個(gè)服務(wù)間均可支可獨(dú)立發(fā)展、獨(dú)立發(fā)布、獨(dú)立升級(jí)；服務(wù)可視、可管、可控、可測(cè)、可維、故障自愈。

3、 通用應(yīng)用容器化

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)內(nèi)所涉及到應(yīng)用眾多，不同的應(yīng)用所需要的資源與環(huán)境往往大不相同。而隨著云原生的火熱，統(tǒng)一的調(diào)度、編排與管理逐漸成為必選項(xiàng)。良好的容器編排與管理能力往往直接決定了邊緣網(wǎng)關(guān)平臺(tái)具備的軟實(shí)力。但需要說(shuō)明的是，核心服務(wù)不應(yīng)當(dāng)進(jìn)行容器化。

4、通信服務(wù)輕量化

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)由于在端側(cè)，需要不斷的與云端通信，繁重的通信服務(wù)往往加重端側(cè)設(shè)備的計(jì)算負(fù)擔(dān)，同時(shí)會(huì)占用更多的資源。因此，具備輕量級(jí)的通信協(xié)議不僅使得邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)可以快速與云平臺(tái)進(jìn)行通信進(jìn)行可靠的云端協(xié)同，同時(shí)可以靈活處理與云平臺(tái)的通信數(shù)據(jù)。

5、個(gè)性應(yīng)用智能化

邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)上所運(yùn)行的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)盡可能的智能化。一方面進(jìn)一步利用邊緣網(wǎng)關(guān)的邊緣算力，可以避免不必要的計(jì)算資源浪費(fèi)；同時(shí)，為網(wǎng)關(guān)下面的終端或終端用戶提供智能化的應(yīng)用，可以極大地方便用戶的操作，為用戶或設(shè)備帶來(lái)良好的體驗(yàn)。

6、斷網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)序化

當(dāng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)處于斷網(wǎng)或者弱網(wǎng)的狀態(tài)時(shí)，為了盡可能的保證用戶的數(shù)據(jù)不丟失或者盡可能的保證業(yè)務(wù)可用，應(yīng)當(dāng)將此時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序化。當(dāng)網(wǎng)關(guān)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接后，數(shù)據(jù)根據(jù)時(shí)序進(jìn)行進(jìn)一步的交互，從而能有效的避免數(shù)據(jù)的丟失重傳和保證業(yè)務(wù)的可用。

7、資源調(diào)用靈活化

由于邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)上的計(jì)算和存儲(chǔ)資源相對(duì)于服務(wù)器仍然受限，因此其計(jì)算或者存儲(chǔ)資源應(yīng)當(dāng)具備彈性伸縮，靈活使用的特點(diǎn)。從而使得對(duì)于網(wǎng)關(guān)設(shè)備上的資源利用達(dá)到最大化。

而正是上述特點(diǎn)，使得邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步具備如下功能：

邊緣網(wǎng)關(guān)平臺(tái)基礎(chǔ)功能：即網(wǎng)關(guān)平臺(tái)具備傳統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)所具備的基本功能：包含網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、DHCP、DNS、NTP、NAT、VLAN、VxLAN、IPSec、QoS、IPv6、VPN、DPI、語(yǔ)音等功能。

邊緣網(wǎng)關(guān)平臺(tái)中間件功能：即邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)為管理應(yīng)用所具備的基礎(chǔ)功能：邊緣應(yīng)用管理、設(shè)備管理、下掛設(shè)備管理、云端協(xié)同管理、消息路由管理、開(kāi)放API管理、邊緣網(wǎng)關(guān)資源監(jiān)控與管理、日志管理、固件版本管理、設(shè)備告警管理、業(yè)務(wù)編排管理等功能。

邊緣網(wǎng)關(guān)平臺(tái)應(yīng)用功能：即邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)所提供的邊緣計(jì)算能力所需要的功能，具體包含：函數(shù)計(jì)算、感知計(jì)算、（實(shí)時(shí)）流數(shù)據(jù)分析、規(guī)則引擎、協(xié)議轉(zhuǎn)換、人工智能算法、斷網(wǎng)續(xù)傳、協(xié)議轉(zhuǎn)換、工控設(shè)備管理、設(shè)備鏡像、智能組網(wǎng)等功能。

邊緣網(wǎng)關(guān)平臺(tái)安全功能：邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)應(yīng)當(dāng)對(duì)網(wǎng)關(guān)即下掛設(shè)備之間的安全進(jìn)行保證，具體包含：設(shè)備鑒權(quán)認(rèn)證、通信協(xié)議加密、網(wǎng)關(guān)安全管理、工控設(shè)備安全管理、設(shè)備互信管理等功能。

4.邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著5G與WIFI6技術(shù)的逐漸興起，越來(lái)越多的網(wǎng)關(guān)設(shè)備加入了5G與WIFI6。5G可以保證邊緣網(wǎng)關(guān)具有高帶寬與低時(shí)延，而隨著5G標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，配合5G切片的邊緣網(wǎng)關(guān)將在邊緣計(jì)算領(lǐng)域大有作為；而WIFI6提供了良好的用戶側(cè)無(wú)線環(huán)境，使得高清視屏、游戲加速、AR/VR逐漸在用戶側(cè)興起，越來(lái)越多的用戶會(huì)擁人這些應(yīng)用的懷抱，而邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)結(jié)合自身硬件的算力，將為用戶在提供豐富的應(yīng)用同時(shí)提供良好的用戶體驗(yàn)；此外，由于網(wǎng)關(guān)本身具備了PON上行的特殊屬性，這就使得邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)在SD-WAN領(lǐng)域添磚加瓦。

與此同時(shí)，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域也大顯身手。邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)為機(jī)器提供人工智能算法下多樣化的應(yīng)用的同時(shí)，可以利用邊緣網(wǎng)關(guān)下掛的多個(gè)傳感器，結(jié)合硬件算力，為用戶提供物理距離與空間位置的感知，使得邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域綻放光彩。

而SDN領(lǐng)域中，隨著軟件定義的進(jìn)一步發(fā)展，切片在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的作用逐漸體現(xiàn)出來(lái)。因此，隨著SDN的不斷發(fā)展與完善，邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)將結(jié)合SDN相關(guān)技術(shù)完成網(wǎng)關(guān)定制化切片的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，從而為用戶提供豐富的功能。

三、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)有關(guān)產(chǎn)品

前文已經(jīng)介紹了邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的相關(guān)概念和特點(diǎn)，本章節(jié)就邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的實(shí)際產(chǎn)品進(jìn)行一個(gè)介紹，從而方便讀者對(duì)業(yè)內(nèi)產(chǎn)品發(fā)展情況有一個(gè)整體的概覽。

1。百度邊緣端計(jì)算平臺(tái)（BIE）

百度公司在邊緣計(jì)算端平臺(tái)有著良好的開(kāi)源社區(qū)與開(kāi)源代碼，其基本方式是通過(guò)BIE智能邊緣本地運(yùn)行包，即邊緣計(jì)算端平臺(tái)來(lái)完成對(duì)于邊緣應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集、同步處理、配置管理以及本地計(jì)算等功能。

該平臺(tái)底層采用Go語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這使得對(duì)于Docker在具備良好的兼容性的同時(shí)具有可靠的管理能力；與此同時(shí)，端側(cè)平臺(tái)中，使用了MQTT協(xié)議作為端平臺(tái)的消息總線，這使得端側(cè)接入設(shè)備、云平臺(tái)或者端平臺(tái)內(nèi)部的組件之間都可以用MQTT協(xié)議來(lái)進(jìn)行消息的傳輸與處理，同時(shí)也極大的簡(jiǎn)化了端側(cè)平臺(tái)與不同的云平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同的對(duì)接流程；此外，借助著百度的強(qiáng)有力的開(kāi)源支撐，其應(yīng)用較為豐富，對(duì)流式計(jì)算、人工智能算法等都有著不錯(cuò)的支持。

圖1  百度邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)產(chǎn)品架構(gòu)圖

2.華為邊緣計(jì)算平臺(tái)(IEF)

華為公司在邊緣計(jì)算端平臺(tái)同樣有著良好的開(kāi)源社區(qū)與開(kāi)源代碼，其端平臺(tái)主要是基于KubeEdge。它基于kubernetes構(gòu)建，為網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用程序提供基本的基礎(chǔ)架構(gòu)支持。同樣的，華為的網(wǎng)關(guān)平臺(tái)支持安全管理、認(rèn)證管理、設(shè)備影子、運(yùn)維代理、容器管理、函數(shù)管理、流處理、視頻智能、機(jī)器推理、圖像檢測(cè)等功能。

同樣的，華為的端平臺(tái)由于基于KubeEdge框架，所以其開(kāi)發(fā)語(yǔ)言仍為Go語(yǔ)言，對(duì)Docker和K8S云原生有著良好的支持。因此，IEF在容器的編排與管理上具有較好的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，華為公司在端平臺(tái)的應(yīng)用上具有較多的智能應(yīng)用，對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議、人工智能的算法支持都非常豐富，但需要注意的是，華為在端平臺(tái)的應(yīng)用方面并不開(kāi)源。

圖2  華為端平臺(tái)產(chǎn)品架構(gòu)圖

3.Linux Foundation項(xiàng)目中的產(chǎn)品

Linux基金會(huì)在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)中包含多款產(chǎn)品，而百度的邊緣計(jì)算產(chǎn)品正式在Linux基金會(huì)下。而除此之外，Linux基金會(huì)還有如下產(chǎn)品，如圖四所示。

圖3  Linux基金會(huì)子產(chǎn)品圖

Linux基金會(huì)的子項(xiàng)目全部開(kāi)源，但發(fā)展情況不盡相同。在眾多產(chǎn)品中，Akraino Edge Stack主要做有關(guān)邊緣計(jì)算產(chǎn)品相關(guān)的技術(shù)藍(lán)圖架構(gòu)；HOME EDGE則是由三星公司提供代碼的開(kāi)發(fā)與維護(hù)；Edge Virtualization Engine則是更偏向于在邊緣側(cè)的一款基于Xen的Type-1虛擬機(jī)管理程序，從而使其可以在任何受支持的硬件平臺(tái)上運(yùn)行的產(chǎn)品；而EdgeXFoundry與FLEDGE則是以網(wǎng)關(guān)平臺(tái)為主，注重端側(cè)的發(fā)展，兩者均提出了微服務(wù)的架構(gòu)，各個(gè)服務(wù)之間相互協(xié)同，完成對(duì)邊緣網(wǎng)關(guān)的管理。

圖4  EdgeX的微服務(wù)架構(gòu)圖

4.Eclipse Foundation項(xiàng)目中的產(chǎn)品

Eclipse在邊緣計(jì)算領(lǐng)域也不松懈，在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)中，Eclipse主要有Eclipse Kura和Eclipse ioFog。Kura主要使用JVM處理相關(guān)事務(wù)，因此，在Kura中圍繞JAVA做了一系列底層協(xié)議到的適配，例如通過(guò)javax.comm 2.0 API或OSGi I / O連接進(jìn)行串行端口訪問(wèn)；通過(guò)javax.usb，HID API，自定義擴(kuò)展的USB訪問(wèn)和事件；通過(guò)javax.bluetooth或OSGi I / O連接進(jìn)行藍(lán)牙訪問(wèn)。而在ioFog中，依然基于JAVA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了一套邊緣計(jì)算端平臺(tái)，但該平臺(tái)遵循微服務(wù)的架構(gòu)，由EdgeworkX進(jìn)行維護(hù)。

四、結(jié)論

前幾節(jié)，我們就邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)品臺(tái)的定義、概念以及一些特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景做了簡(jiǎn)要的說(shuō)明和介紹。本節(jié)在之前基礎(chǔ)上進(jìn)行一定總結(jié)與歸納，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行簡(jiǎn)要探討。

1.邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)產(chǎn)品對(duì)比

隨著各個(gè)公司產(chǎn)品的不斷升級(jí)和完善，邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)已經(jīng)初具原型。國(guó)內(nèi)大廠對(duì)于應(yīng)用的支持也逐漸完善。從百度、阿里、騰訊、華為的邊緣計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品上看，設(shè)備管理、消息路由、設(shè)備監(jiān)控、固件升級(jí)、日志管理已經(jīng)成為了網(wǎng)關(guān)平臺(tái)上的核心功能，是必須支持的基礎(chǔ)功能；而流數(shù)據(jù)分析、函數(shù)計(jì)算、容器化應(yīng)用、規(guī)則引擎、人工智能算法，正逐漸成為邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)額度中堅(jiān)力量，是支撐邊緣網(wǎng)關(guān)帶來(lái)用戶良好體驗(yàn)的重要組成；同時(shí)，隨著邊緣網(wǎng)關(guān)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的不斷結(jié)合和發(fā)展，工控設(shè)備安全、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換、斷網(wǎng)續(xù)傳等功能也將進(jìn)入常態(tài)化趨勢(shì)。

圖5  國(guó)內(nèi)邊緣計(jì)算平臺(tái)產(chǎn)品橫向?qū)Ρ?/p>

2.邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)架構(gòu)總結(jié)

在平臺(tái)架構(gòu)層面上，模塊化、微服務(wù)化已經(jīng)成為各個(gè)廠商的主流方向，“大鍋飯”、“一鍋端”的局面在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)上將會(huì)被模塊化、服務(wù)化的架構(gòu)逐漸替代。而考慮到一些常態(tài)化的服務(wù)與多樣化的應(yīng)用，“基礎(chǔ)服務(wù)持久化+計(jì)算服務(wù)容器化”是未來(lái)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)平臺(tái)的架構(gòu)發(fā)展方向。

3.總結(jié)展望

隨著邊緣計(jì)算端平臺(tái)在進(jìn)一步的發(fā)展，目前協(xié)議轉(zhuǎn)換、規(guī)則引擎、工業(yè)控制、預(yù)測(cè)性維護(hù)、函數(shù)計(jì)算、圖像推理等功能已經(jīng)逐步成為在邊緣計(jì)算端側(cè)的主流功能，隨著5G的不斷深入與端側(cè)設(shè)備的算力不斷提升，邊緣計(jì)算端平臺(tái)應(yīng)當(dāng)增加如下功能：

相比于現(xiàn)有產(chǎn)品，提升運(yùn)營(yíng)商核心競(jìng)爭(zhēng)力，使邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)具有統(tǒng)一的SDN/NFV架構(gòu)和接口，并通過(guò)軟件定義控制器的管理，完成邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)資源的智能按需配置與管理。

具備網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)高速轉(zhuǎn)發(fā)能力，配合5G的切片功能，在與云端協(xié)同的場(chǎng)景下，也能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的低時(shí)延與高帶寬。

注智邊緣，在現(xiàn)有云端協(xié)同推理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大資源利用率，通過(guò)與邊緣云協(xié)同，實(shí)現(xiàn)邊緣節(jié)點(diǎn)的分布式訓(xùn)練。

面向場(chǎng)景與業(yè)務(wù)能力，打破網(wǎng)關(guān)內(nèi)邊緣應(yīng)用之間的壁壘，提供完整的端側(cè)業(yè)務(wù)與應(yīng)用編排能力，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景化的部署與管理，最大限度方便用戶使用與管理，減少用戶專業(yè)化的開(kāi)發(fā)與配置。

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