边缘计算架构、分层及典型组网拓扑

作者：IT小白 | 2024-03-16 16:13:51

踩

边缘计算架构

物联网简称：IoT，是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。

物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，被广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

物联网大事件- NB-IoT标准演进

窄带蜂窝物联网通信技术NB-IoT标准从2015年9月正式立项，于2016年6月核心标准冻结。

物联网大事件 - 软银收购ARM

2016年7月18日，日本软银集团和英国ARM公司共同宣布，双方达成协议，软银集团以243亿英镑（折合人民币2028亿元，折合日元3.3万亿）收购ARM。

物联网(Internet Of Things)概念最早于1999年由美国MIT提出，早期的物联网是指依托RFID（Radio Frequency Identification）技术和设备，按约定的通信协议与互联网结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联、可交换和共享而形成的网络。

通过二维码识读设备、射频识别(RFID) 装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网的层次划分

感知识别层

感知层负责信息收集和信号处理。通过感知识别技术，让物品“开口说话、发布信息”，这是物联网区别于其他网络的最独特部分。感知识别层的信息生成设备，既包括采用自动生成方式的RFID电子标签、传感器、定位系统等部分，还包括采用人工生成方式的各种智能设备，例如智能手机、PDA、多媒体播放器、笔记本电脑等。感知识别层位于物联网四层模型的最底端，是所有上层结构的基础。

网络构建层

其直接通过现有的互联网、移动通信网、卫星通信网等基础网络设施，对来自感知识别层的信息进行接入和传输。在物联网四层模型中，网络构建层接驳感知识别层和平台管理层，具有强大的纽带作用。

平台管理层

在高性能网络计算机的环境下，平台管理层能够将网络内海量的信息资源通过计算机整合成一个可互联互通的大型智能网络。平台管理层可解决数据如何存储(数据库与海量存储技术)、如何检索(搜索引擎)、如何使用(数据挖掘与机器学习)、如何不被滥用(数据安全与隐私保护)等问题。平台管理层位于感知识别和网络构建层之上，处于综合应用层之下，是物联网的智慧源泉。人们通常把物联网应用冠以“智能”的名称，如智能电网、智能交通、智能物流等，而其中的智慧就来自于这一层。

综合应用层

综合应用层是物联网系统的用户接口，通过分析处理后的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。具体来看，综合应用层接收网络构建层传来的信息，并对信息进行处理和决策，再通过网络构建层发送信息，以控制感知识别层的设备和终端。物联网的应用以“物”或物理世界为中心，涵盖物品追踪、环境感知、智能物流、智能交通、智能海关等各个领域。

什么是边缘计算？

在靠近终端的网络边缘节点上，提供连接、计算、存储、控制与应用功能，满足用户实时、智能、安全和数据聚合等需求。借助成熟的通信技术，在位于网络边缘的节点上分布式部署计算、存储、安全等能力，把中心节点的计算、存储、通信压力分散到计算能力稍弱的边缘节点，同时实现了服务的低时延、高可靠、低成本，也有效地保护了用户的边缘隐私，支持网络从成本中心向商业价值中心的转移。

在靠近终端设备或数据源头的边缘节点，融合联接、计算、存储、控制和应用等核心能力的开放平台，满足用户实时、智能、数据聚合和安全需求。

边缘计算架构分层

ECC将边缘计算架构分成四个层次域：应用域、数据域、网络域、设备域。

ECC提出了CROSS，即在敏捷联接（Connection）的基础上，实现实时业务（Real-time）、数据优化（DataOptimization）、应用智能（Smart）、安全与隐私保护（Security），为用户在网络边缘侧带来价值和机会，也就是联盟成员要关注的重点。

网络拓扑（Network Topology）结构是指利用传输介质互连各种设备的物理布局。指构成网络成员间特定的物理的（即真实的）、或者逻辑的（即虚拟的）排列方式。如果两个网络的连接结构相同即它们的网络拓扑相同，尽管它们各自内部的物理接线、节点间距离可能会有不同。

星型拓扑结构

星型拓扑（Star Topology）是指网络中的各节点设备通过一个网络集中设备（如集线器HUB或者交换机Switch）连接在一起，各节点呈星状分布的网络连接方式。

它具有如下特点：结构简单，便于管理；控制简单，便于建网；网络延迟时间较小，传输误差较低。但缺点也是明显的：成本高、可靠性较低、资源共享能力也较差。

环形拓扑结构

环形网络拓扑(英文：Ring Topology) 环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。

环型结构具有如下特点：信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。

总线型拓扑结构

总线拓扑(英文：Bus Topology)，又称总线网络(Bus Network)；在该节点连接以Daisy Chain由直线之总线序列。由于该拓扑是由一条主缆线串接所有的电脑或其他网络设备，因此也称为线性总线(Linear Bus)。

总线型结构的网络特点如下：结构简单，可扩充性好。当需要增加节点时，只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连，当总线负载不允许时还可以扩充总线；使用的电缆少，且安装容易；使用的设备相对简单，可靠性高；维护难，分支节点故障查找难。

Mesh网络拓扑结构

无线Mesh网络也称为“多跳”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。它不依赖于预设的基础设施，具有可临时组网、快速展开、无控制中心、抗毁性强等特点。

在无线Mesh网络中，采用网状Mesh拓扑结构，是一种多点到多点网络拓扑结构。在这种Mesh网络结构中，各网络节点通过相邻其他网络节点，以无线多跳方式相连。