基于边缘计算平台的分析与研究

作者：Monodyee | 2024-03-28 00:37:36

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基于边缘计算多网融合管控平台研究与产业化

摘要：边缘计算作为万物互联时代的关键技术，具有广泛的应用场景。文章首先分析了边缘计算平台在推广中面临的问题；随后从架构出发分析了典型边缘计算平台，并列举了边缘计算应用场景的需求参数，最后提出了一种边缘计算平台分类模型。

物联网应用发展带来终端设备的指数型增加，据思科网络指数预估[1]，到 2022 年，网络设备连接量将达到 500 亿，其中物联网终端占比将达到 51%。由于物联网终端的资源局限，往往需要借助远端的云计算资源为用户提供服务，如果将终端所有数据传输到云中心统一处理后再返回终端，势必给网络链路和数据中心带来极大的压力，也极易导致云中心过载而拒绝服务（DoS），影响终端用户体验。

因此，研究者们根据分级分层计算的理念和应用实践，逐步提出了边缘计算模式，通过在用户邻近区域提供计算服务，有效减少网络和云计算中心资源压力。边缘计算并不是为了取代云计算，而是对云计算的拓展，为物联网提供更好的计算平台。边缘计算的构架是“端设备—边缘—云”三层模型，三层均可以为应用提供资源与服务，其结构如图 1 所示。

图1 边缘计算逻辑结构图

刘等[2]阐述了边缘计算的定义，通过一些应阐述了边缘计算的定义，通过一些应用实例来分析边缘计算在移动应用和物联网应用上的优势，指出边缘计算的发展方向。吕等[3]研究了边缘计算标准化的进展，分析了一些边缘计算应用案例。温[4]研究了当前的多个边缘计算平台，提出了移动边缘计算和 Cloudlet 集成的改进架构，增强边缘计算平台的适应性。然而，应用场景的多样性导致了边缘计算缺乏统一标准、平台种类繁多，限制了边缘计算的推广应用。基于此，本文分析提出了一组边缘应用参数，构建了边缘计算的分类模型。

典型边缘计算平台

边缘计算整合网络链路中广泛分布且数量众多的计算、存储资源为用户提供服务，通过边缘计算平台开发者可以快速发布和部署应用。目前，边缘计算平台数目众多，移动边缘计算（MEC），雾计算，EdgeX Foundry和 Cloudlet Computing（CC）是其中具有代表性的平台。

1.1 移动边缘计算

2014 年欧洲电信标准协会提出移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）的概念[5]，MEC 将网络控制、计算和存储能力带到网络边缘，有效减少用户延迟并拓展云计算的环境感知能力。MEC 节点通常位于大型基站或无线网络控制器处，与用户处于同一无线区域网（Radio Area Network，RAN）。移动边缘计算内部框架是“网络—主机—系统”三层结构，如图 2 所示。

图 2 移动边缘计算平台框架图

网络层代表移动边缘计算支持的连接方式，由移动蜂窝网络、本地网络和外部网络相关硬件组成。移动边缘主机层包含移动边缘主机和移动边缘层管理设备，其中移动边缘主机内部可以进一步划分为 ME 平台、ME 应用和虚拟基础设施。系统层是 MEC 最重要的一层，由运营商网络内的 ME 主机和管理 ME 应用必需的 ME组建构成，负责管控 MEC 的任务分配和系统运行。

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