12 月 21 日，在國際電信標準組織 3GPP RAN 第 78 次全體會議上，5G NR 首發(fā)版本正式凍結(jié)并發(fā)布。作為全球第一個可商用部署的 5G 標準，5G NR 的出現(xiàn)比原計劃提前六個月到來。
同一天，國內(nèi)安防公司海康威視發(fā)布了酒店智能門禁產(chǎn)品「明眸」。對于這款智能產(chǎn)品，除了 AI 之外，海康威視主打的另一賣點則是「邊緣計算」（Edge Computing）。5G 和安防攝像頭，看起來似乎沒什么交集的兩個事件，最終都指向了一個在即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時代越來越重要的技術(shù)——邊緣計算。
從 2005 年提出概念到現(xiàn)在，經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，云計算已經(jīng)成為當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)最重要的平臺技術(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)時代，云計算平臺將會面臨海量設(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)，這也成為了邊緣計算發(fā)展的契機。
如果將云計算看成大數(shù)據(jù)處理的 1.0 時代的話，那么邊緣計算則是 2.0 時代，后者通過「簡政放權(quán)」的方式，將云計算中心的任務(wù)分配到網(wǎng)關(guān)等「網(wǎng)絡(luò)邊緣」設(shè)備上，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和邊緣設(shè)備的實時交互和決策。
實時、高效、安全和低功耗是邊緣計算技術(shù)的優(yōu)勢，這也是為什么思科、華為、英特爾、ARM 等巨頭紛紛布局這個在物聯(lián)網(wǎng)時代最重要的技術(shù)。
云計算的物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)
自從本世紀初云計算模型的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，云計算已經(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、微軟等公司運用到自己的數(shù)據(jù)中心。云計算核心在于「集中」，即將大量數(shù)據(jù)集中式存儲和處理，實現(xiàn)方式是建造大型數(shù)據(jù)中心，利用數(shù)據(jù)中心海量機器的算力來計算和解決問題。從貴州到冰島，全球都可以看到大公司的數(shù)據(jù)中心。對于亞馬遜、微軟、阿里和騰訊來說，云計算平臺也已經(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)時代的逐漸臨近，云計算將會面臨諸多挑戰(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，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，這些傳感器每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就達到 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，而讓云計算中心實時返回數(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 案集團預(yù)測，到 2020 年，連接到網(wǎng)絡(luò)的無線設(shè)備數(shù)量將達到 500 億。而這其中大部分設(shè)備都需要實時聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。即便到了 5G 成熟的時代，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)皆朴嬎阒行倪M行集中處理。
同時，從能耗角度來看，云數(shù)據(jù)中心的能耗已經(jīng)是一個挑戰(zhàn)。根據(jù)環(huán)境報告顯示，我國數(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用電的總和。隨著在云計算中心運行的用戶應(yīng)用程序越來越多，未來大規(guī)模數(shù)據(jù)中心對能耗的需求將難以滿足。
另外，云計算模型中，用戶的一切數(shù)據(jù)都需要上傳到數(shù)據(jù)中心，而在這個過程中，數(shù)據(jù)安全性就成了一個重要問題。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，這些個人的隱私數(shù)據(jù)在上傳到數(shù)據(jù)中心的過程，都蘊含了數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險。
而要解決物聯(lián)網(wǎng)時代數(shù)據(jù)的處理難題，則需要從結(jié)構(gòu)上來重新思考，這就是邊緣計算的誕生背景。
邊緣計算的潛力及應(yīng)用
如果將云計算稱為大數(shù)據(jù)處理的 1.0 時代的話，這個階段數(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 級別，云計算模型下的數(shù)據(jù)處理對實時性的處理要求不高。而即將到來的物聯(lián)網(wǎng)時代，則已經(jīng)是數(shù)據(jù)處理的 2.0 時代，這個階段數(shù)據(jù)的量已經(jīng)是 ZB 級別，且數(shù)據(jù)的實時性要求非常高?？梢哉f，是數(shù)據(jù)處理的升級，催生除了邊緣計算。
邊緣計算是指在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行計算的一種新型計算模型，其中「邊緣」指的是數(shù)據(jù)源到云計算中心路徑之間的任意計算資源和網(wǎng)絡(luò)資源。例如，可穿戴設(shè)備就是個人用戶和云計算中心之間的邊緣，智能家居中的網(wǎng)關(guān)則是智能設(shè)備和云計算中心之間的邊緣。邊緣計算的核心，是將計算任務(wù)從云計算中心，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算平臺，因此能夠大大提升數(shù)據(jù)處理速度，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要的實時性和安全性。
文章開頭提到了安防攝像頭廠商?？低?，隨著智慧城市和公共安全需要，攝像頭的視頻分析技術(shù)的重要性凸現(xiàn)出來。但是，由于攝像頭數(shù)量多，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量極大，已經(jīng)不再適合直接上傳到云計算中心進行處理，不僅網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力大，對海量數(shù)據(jù)的搜索耗時也是不能接受的，這時候邊緣計算就派上了用場。
具體來說，云計算中心發(fā)出查找指令，接受指令的每個邊緣設(shè)備會搜索本區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將結(jié)果返回給計算中心，這種方式不僅極大降低了帶寬壓力，同時也極大提升搜索速度。
邊緣計算的另一個應(yīng)用領(lǐng)域，則是智能出行，其代表是無人駕駛車輛。目前，每臺無人駕駛車上都配有多顆攝像頭和激光雷達，這些傳感器每時每秒都在創(chuàng)造大量數(shù)據(jù)。而無人駕駛車顯然沒法等待這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴嬎阒行奶幚砗笤僮鰶Q策，這時邊緣計算就成為無人駕駛實時數(shù)據(jù)處理的利器。
在「萬物互聯(lián)」的物聯(lián)網(wǎng)時代，能夠聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的設(shè)備量級將達到 500 億以上。根據(jù)思科全球云指數(shù)的預(yù)估，到 2019 年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的 45% 將會在邊緣計算網(wǎng)絡(luò)進行處理和分析。
一年前，華為、中國信息通信研究院。ARM、英特爾以及軟通動力信息技術(shù)（集團）有限公司聯(lián)合成立了邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。在國外，思科等公司也已經(jīng)將邊緣計算設(shè)為下一個重點發(fā)展目標，而這個涉及到交通、零售等幾乎所有行業(yè)的新技術(shù)，對人們生活的影響將大大超過「前輩」云計算技術(shù)。
