邊緣計算架構(gòu)簡介

邊緣計算架構(gòu)是一種在設(shè)備附近提供存儲和大量計算屬性的新模型。將存儲和計算功能帶到更靠近設(shè)備的位置可以縮短響應(yīng)時間并減少帶寬。邊緣時間處理傳感器和實時應(yīng)用程序生成的實時數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的大量涌現(xiàn)將帶寬需求推向了極端水平，導(dǎo)致延遲。邊緣計算將服務(wù)移近邊緣并增強服務(wù)交付。

邊緣計算架構(gòu)

1.數(shù)據(jù)源/設(shè)備

邊緣計算環(huán)境中的數(shù)據(jù)源可以是捕獲數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序、傳感器、設(shè)備或任何數(shù)據(jù)捕獲設(shè)備。這些設(shè)備生成的數(shù)據(jù)因來源而異。數(shù)據(jù)源因功能和位置而異。各種邊緣設(shè)備捕獲數(shù)據(jù)并通過物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)發(fā)送到邊緣網(wǎng)關(guān)。用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議可以是以太網(wǎng)、藍(lán)牙、Wi-Fi、NFC、ZigBee 等。簡而言之，每個數(shù)據(jù)生成設(shè)備都將被視為邊緣設(shè)備。

2.邊緣網(wǎng)關(guān)

邊緣網(wǎng)關(guān)充當(dāng)邊緣設(shè)備和核心網(wǎng)絡(luò)之間的節(jié)點。核心網(wǎng)絡(luò)由功能強大到足以預(yù)處理數(shù)據(jù)的設(shè)備組成。邊緣網(wǎng)關(guān)用于為有線和無線傳輸提供接口。使用的各種標(biāo)準(zhǔn)包括：

2.1Z-Wave：

Z-Wave 用于 30 米點對點通信，適用于涉及小型傳輸?shù)膽?yīng)用，如家用電器控制應(yīng)用。Z-Wave 在 ISM 頻段（約 900 MHz）運行，允許 40 kbps 的傳輸速率。Z-wave 被認(rèn)為是家用電器通信的最佳選擇。

2.2LTE-A（長期演進(jìn)—高級）：

此通信協(xié)議由一組用于通信的各種協(xié)議組成，這些協(xié)議屬于機器類型信號和基于物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)。在服務(wù)成本和可擴展性方面，它優(yōu)于其他蜂窩解決方案。

2.3EPC-global：

電子產(chǎn)品代碼用于供應(yīng)鏈管理以識別物品，作為存儲在 RFID 標(biāo)簽上的唯一標(biāo)識號。該架構(gòu)使用 RFID 技術(shù)以及易于使用的 RFID 標(biāo)簽和讀取器進(jìn)行信息共享。由于開放性、可擴展性等特點，該架構(gòu)被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)未來的一種有前途的技術(shù)

2.4低功耗藍(lán)牙：

低功耗藍(lán)牙 (BLE) 或智能藍(lán)牙使用短距離和最低功率要求的無線電信號。其工作范圍幾乎是傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)的十倍。與傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)相比，其延遲因子減少了 15 倍。0.01 mW 至 10 mW 之間的傳輸功率對于其工作是可行的。

使用的協(xié)議

1.協(xié)同應(yīng)用協(xié)議

CoAP 是一種用于邊緣設(shè)備和應(yīng)用程序的應(yīng)用層協(xié)議，由 IETF CoRE工作組創(chuàng)建。CoAP 提出了一種基于 HTTP 功能之上的表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移 (REST) 的傳輸協(xié)議。REST 是一種可緩存的連接協(xié)議，依賴于無狀態(tài)的客戶端-服務(wù)器架構(gòu)。它代表了一種在 HTTP 之上在客戶端和服務(wù)器之間交換數(shù)據(jù)的正確方法。它用于基于移動的社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，通過使用 HTTP 方法（獲取、發(fā)布、放置和刪除），它降低了復(fù)雜性。

2.消息隊列傳輸協(xié)議

MQTT 用于在嵌入式設(shè)備、帶有服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)以及中間件之間建立連接。連接操作基于路由機制，使 MQTT 成為 IoT 和 M2M 的最佳連接協(xié)議。MQTT 建立在 TCP 協(xié)議之上，適用于資源可用性低、鏈路不可靠或帶寬低的設(shè)備。MQTT 僅由三個組件組成：訂閱者、發(fā)布者和代理。

3.消息隊列協(xié)議

AMQP 專注于面向消息的環(huán)境，是一種開放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層協(xié)議。它通過消息傳遞保證原語提供可靠的通信，包括最多一次、至少一次和精確一次傳遞。TCP 用作消息交換的可靠協(xié)議。

邊緣

邊緣計算架構(gòu)簡單地意味著網(wǎng)絡(luò)的邊緣。網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備根據(jù)功能而有所不同?？梢栽谶吘壥褂靡苿与娫?。可以在網(wǎng)絡(luò)邊緣使用路由器等。邊緣包括那些可以在將實際數(shù)據(jù)發(fā)送到云進(jìn)行進(jìn)一步存儲和處理之前執(zhí)行臨時數(shù)據(jù)處理和臨時存儲的設(shè)備。邊緣計算網(wǎng)關(guān)促進(jìn)了邊緣設(shè)備和邊緣之間的通信。邊緣提供更接近數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)計算功能。邊緣是邊緣計算環(huán)境中核心網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)其余部分之間的分界線。它只是充當(dāng)將邊緣架構(gòu)與霧域或云環(huán)境連接起來的接口。在邊緣使用的設(shè)備應(yīng)該能夠提供存儲和計算服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)的邊緣可以與實際的邊緣設(shè)備保持一定距離。在大多數(shù)情況下，根據(jù)響應(yīng)時間和可用帶寬，邊緣可能與收集數(shù)據(jù)的主邊緣設(shè)備只有一跳的距離。

結(jié)論

該架構(gòu)專注于減少帶寬使用和最小化延遲。該架構(gòu)可以包含基于云的功能，在大多數(shù)情況下都是如此，在某些情況下，邊緣架構(gòu)模型中不包含云屬性。還具有適當(dāng)?shù)慕涌?，可與云數(shù)據(jù)中心連接，用于永久數(shù)據(jù)存儲和其他基于云的服務(wù)。邊緣架構(gòu)非常靈活，可以添加來自不同異構(gòu)環(huán)境的設(shè)備，并提供更靠近設(shè)備的服務(wù)。