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邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊

作者:用戶投稿 時(shí)間:2023-03-25 19:21 點(diǎn)擊:
導(dǎo)讀:過(guò)去十年,無(wú)線通信的革新與人工智能的復(fù)興使人類社會(huì)發(fā)生了翻天覆地的變化。這兩股新興力量的交織碰撞,推動(dòng)著移動(dòng)通信系統(tǒng)的一步步演進(jìn),從一開(kāi)始的“人聯(lián)”到“物聯(lián)”,然后邁向“萬(wàn)物智聯(lián)”。邊緣計(jì)算與邊緣智能接踵而至,為“萬(wàn)物智聯(lián)”提供解決方案,被學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一致視為是實(shí)現(xiàn)下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

過(guò)去十年,無(wú)線通信的革新與人工智能的復(fù)興使人類社會(huì)發(fā)生了翻天覆地的變化。這兩股新興力量的交織碰撞,推動(dòng)著移動(dòng)通信系統(tǒng)的一步步演進(jìn),從一開(kāi)始的“人聯(lián)”到“物聯(lián)”,然后邁向“萬(wàn)物智聯(lián)”。邊緣計(jì)算與邊緣智能接踵而至,為“萬(wàn)物智聯(lián)”提供解決方案,被學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一致視為是實(shí)現(xiàn)下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

這期,就和文檔君一起了解一下,什么是邊緣計(jì)算吧。

邊緣計(jì)算旨在將云計(jì)算平臺(tái)遷移到無(wú)線接入網(wǎng)的邊緣側(cè),以就近地為終端用戶提供彈性的計(jì)算服務(wù)。

邊緣智能以邊緣計(jì)算平臺(tái)為依托,將人工智能的學(xué)習(xí)和推理能力嵌入網(wǎng)絡(luò)邊緣,從而實(shí)現(xiàn)通信、計(jì)算和學(xué)習(xí)的深度融合。

邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊(圖1)

為什么要邊緣計(jì)算呢,那文檔君就不得不現(xiàn)談?wù)勊睦洗蟾?—— 云計(jì)算。

千禧年后,云計(jì)算(Cloud Computing)—— 一種新興的計(jì)算范式快速崛起并蓬勃發(fā)展。云計(jì)算屬于分布式計(jì)算的一種,其通過(guò)網(wǎng)絡(luò)云將龐大的數(shù)據(jù)計(jì)算分解成許多小的部分,分發(fā)給多部服務(wù)器處理和分析,最后返回結(jié)果。

云計(jì)算技術(shù)在全球范圍的大規(guī)模部署應(yīng)用,為社會(huì)的工作方式和商業(yè)模式帶來(lái)了巨大的改變,同時(shí)使其也面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司(IDC)預(yù)測(cè),到 2025 年全球?qū)⒂?800 億臺(tái)終端設(shè)備接入到互聯(lián)網(wǎng),移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將高達(dá) 160 ZB,約等于 16 萬(wàn)億 GB。

這些遷移到云端的龐大數(shù)據(jù)給云計(jì)算系統(tǒng)帶來(lái)了極大的負(fù)載,易造成核心網(wǎng)擁塞。

云計(jì)算系統(tǒng)中,終端設(shè)備與云端通過(guò)無(wú)線接入網(wǎng)(RAN)、回程網(wǎng)(Backhaul Network)以及因特網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)相連。將終端設(shè)備的數(shù)據(jù)上傳至云端會(huì)引起很長(zhǎng)的傳播時(shí)延,難以滿足 5G 的毫秒級(jí)時(shí)延需求。

在 IoT 和 5G 愿景的推動(dòng)下,一種全新的計(jì)算范式 —— 邊緣計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)為用戶 IT 服務(wù)和云計(jì)算功能,邊緣計(jì)算技術(shù)能夠有效地降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和服務(wù)交付的時(shí)延,并提供更好的用戶體驗(yàn)。邊緣計(jì)算被視為是實(shí)現(xiàn) 5G 通信與計(jì)算融合的一項(xiàng)關(guān)鍵使能技術(shù),已被納入 3GPP。

邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊(圖2)

通過(guò)邊緣計(jì)算的發(fā)展歷程,我們能看到邊緣計(jì)算技術(shù)已經(jīng)過(guò)了“萌芽”、“定義”階段,現(xiàn)在正蓬勃發(fā)展中。

邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊(圖3)

發(fā)展歷程

邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊(圖4)

邊緣計(jì)算系統(tǒng)由終端設(shè)備(如終端用戶、客戶端、服務(wù)訂閱者等)和邊緣服務(wù)器共同組成,其中邊緣服務(wù)器是電信運(yùn)營(yíng)商在無(wú)線接入點(diǎn)上部署的小型數(shù)據(jù)中心。終端設(shè)備與邊緣服務(wù)器位于同一個(gè) RAN 內(nèi),并通過(guò)無(wú)線鏈路進(jìn)行信息交互。同時(shí),邊緣服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)關(guān)和骨干網(wǎng)連接到位于云端的大型數(shù)據(jù)中心。

邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊(圖5)

邊緣計(jì)算系統(tǒng)組成

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(Network Functions Virtualization,NFV)、信息中心網(wǎng)絡(luò)(Information Centric Networking,ICN)和軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Networks,SDN)三項(xiàng)技術(shù),邊緣計(jì)算可以在虛擬化平臺(tái)上完成部署。

  • NFV 創(chuàng)建多個(gè)虛擬機(jī)來(lái)同時(shí)處理多項(xiàng)業(yè)務(wù)或執(zhí)行多種網(wǎng)絡(luò)功能,從而為多個(gè)終端設(shè)備提供彈性的計(jì)算服務(wù)。

  • ICN 提供了一種端到端的服務(wù)識(shí)別模式,將以主機(jī)為中心轉(zhuǎn)換為以信息為中心,從而實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容感知的計(jì)算功能。

  • SDN 將網(wǎng)絡(luò)資源抽象到虛擬化平臺(tái)上,由網(wǎng)絡(luò)管理員進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃,進(jìn)而構(gòu)建可擴(kuò)展和動(dòng)態(tài)化的計(jì)算環(huán)境。

邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊(圖6)

更低的時(shí)延

端到端時(shí)延主要由三部分組成:傳播時(shí)延、傳輸時(shí)延和計(jì)算時(shí)延。邊緣計(jì)算技術(shù)可以在 RAN 的邊緣側(cè)為終端設(shè)備提供計(jì)算服務(wù),業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)無(wú)需跨越網(wǎng)關(guān)和骨干網(wǎng),從而大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊(圖7)

端到端時(shí)延

邊緣計(jì)算云計(jì)算比較結(jié)果
傳播時(shí)延數(shù)據(jù)的傳輸距離通常不到 1 公里終端用戶與云中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可相距幾十上百公里甚至是橫跨大洲大洋邊緣計(jì)算的傳播時(shí)延遠(yuǎn)小于云計(jì)算
傳輸時(shí)延任務(wù)通信范圍限制在網(wǎng)絡(luò)邊緣終端設(shè)備上傳任務(wù)至云中心網(wǎng)絡(luò)需要跨越多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層級(jí)。流量控制、路由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、其他網(wǎng)絡(luò)管理操作將造成較大的傳輸時(shí)延邊緣計(jì)算的傳輸時(shí)延小于云計(jì)算
計(jì)算時(shí)延服務(wù)范圍小,總終端少服務(wù)范圍大,總終端多單個(gè)用戶得到的計(jì)算資源,二者相差無(wú)幾

更高的用戶隱私保護(hù)

與云計(jì)算相比,邊緣計(jì)算系統(tǒng)可以更好地保護(hù)用戶隱私并提供更加安全的服務(wù)。

云計(jì)算平臺(tái)通過(guò)遠(yuǎn)程公共大數(shù)據(jù)中心管理所有用戶的信息,由于信息資源高度集中,受到攻擊時(shí)容易引發(fā)大規(guī)模的數(shù)據(jù)泄露、丟失問(wèn)題。邊緣計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的分布式處理與存儲(chǔ),避免了信息的高度集中,降低了其遭受黑客攻擊的可能性。在企業(yè)專有部署的邊緣服務(wù)器中,可以由企業(yè)管理員進(jìn)行數(shù)據(jù)管理授權(quán)、訪問(wèn)控制并且分類不同級(jí)別的服務(wù)請(qǐng)求,有效降低了隱私數(shù)據(jù)的泄露。

更強(qiáng)的環(huán)境感知

得益于終端設(shè)備與邊緣服務(wù)器的相鄰特性,邊緣計(jì)算技術(shù)可以通過(guò)少量的信令來(lái)獲取感知用戶的實(shí)時(shí)信息(如行為、位置、周邊環(huán)境),并為用戶提供專屬的情景服務(wù)(如路線規(guī)劃、商品推薦)。

邊緣計(jì)算,原來(lái)早就在你我身邊(圖8)

環(huán)境感知

更高的效能

終端設(shè)備可以將計(jì)算密集型業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)至邊緣服務(wù)器上進(jìn)行處理,在減輕本地計(jì)算負(fù)載的同時(shí),顯著降低網(wǎng)絡(luò)空口上的數(shù)據(jù)傳輸能耗。

通過(guò)簡(jiǎn)單介紹,相信大家對(duì)邊緣計(jì)算有了一定的了解。

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