為什么邊緣是物聯(lián)網(wǎng)成功的核心

在物聯(lián)網(wǎng)(IoT) 中，邊緣設(shè)備似乎是事后才想到的，被分配到外圍物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與云中復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)軟件應(yīng)用程序之間邊界的次要位置。然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員應(yīng)對(duì)新興的物聯(lián)網(wǎng)需求，邊緣設(shè)備將在應(yīng)對(duì)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)面臨的諸多挑戰(zhàn)方面發(fā)揮核心作用。

在其最基本的作用中，物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備將物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備與遠(yuǎn)程資源連接起來——這與電信有線中心、工業(yè) I/O 控制器和 Wi-Fi 路由器分別連接電話、工廠自動(dòng)化設(shè)備和家用計(jì)算機(jī)的方式不同。邊緣設(shè)備通過支持多種無線技術(shù)和協(xié)議，可以大大簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)的要求。開發(fā)人員可以專注于 IoT 設(shè)備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用程序，而不是研究有限的無線連接選項(xiàng)。然而，物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)推動(dòng)了對(duì)邊緣設(shè)備的需求，以支持基本連接之外的功能。讓我們回顧一下 IoT 邊緣功能。

邊緣設(shè)備提供解決方案

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序在成百上千個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)涌出數(shù)據(jù)流的質(zhì)量效應(yīng)下蓬勃發(fā)展。大量部署和維護(hù)這些節(jié)點(diǎn)是一項(xiàng)重大的后勤挑戰(zhàn)，肯定會(huì)阻礙物聯(lián)網(wǎng)的整體成功。邊緣設(shè)備提供了一個(gè)自然的解決方案，它提供了一個(gè)本地主機(jī)，用于將大量設(shè)備初始調(diào)試到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上，并處理這些設(shè)備的后續(xù)無線更新。此外，邊緣設(shè)備可以提供本地版本的基于云的服務(wù)，以在云連接中斷時(shí)維持運(yùn)行。對(duì)于時(shí)間敏感的操作，邊緣設(shè)備可以執(zhí)行本地處理，以支持短延遲反饋循環(huán)，這些循環(huán)無法容忍云訪問帶來的額外延遲。

同時(shí)，邊緣設(shè)備可以幫助確保從設(shè)備到云的部署、維護(hù)和持續(xù)操作保持安全。在劃分傳感器節(jié)點(diǎn)子網(wǎng)時(shí)，邊緣設(shè)備固有地提供了一定程度的保護(hù)，這在較淺的物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)渲惺遣豢捎玫模试S黑客通過云直接攻擊大量終端設(shè)備。憑借隔離和更高性能的結(jié)合，邊緣設(shè)備可以提供更強(qiáng)大的安全性，以減輕除了最頑固的攻擊之外的所有攻擊。

邊緣設(shè)備還為開發(fā)人員提供了一種更有效地滿足隱私要求的方法。2018 年 5 月 25 日，歐盟通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例 (GDPR) 取代了數(shù)據(jù)保護(hù)指令 95/46/EC。GDPR 旨在增加歐盟公民的數(shù)據(jù)隱私，并對(duì)歐盟公司和任何處理歐盟居民數(shù)據(jù)的組織實(shí)施隱私法規(guī)。包括默認(rèn)隱私和數(shù)據(jù)最小化等隱私技術(shù)在內(nèi)的概念將增加可能在邊緣找到解決方案的物聯(lián)網(wǎng)要求。與此同時(shí)，隨著數(shù)據(jù)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)將詳細(xì)數(shù)據(jù)推送到云端的限制越來越多，IoT 解決方案將需要將匿名機(jī)器學(xué)習(xí)和高級(jí)模式匹配等數(shù)據(jù)密集型算法拉入邊緣。

為了滿足他們多樣化的需求，邊緣設(shè)備將建立在結(jié)合了主機(jī)平臺(tái)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)功能的硬件基礎(chǔ)上，同時(shí)使用應(yīng)用處理器和微控制器（圖 1）。隨著物聯(lián)網(wǎng)智能從云端擴(kuò)展到邊緣，這些設(shè)備將提供更高的性能和處理專業(yè)化能力，以支持安全、隱私、分析等方面的算法復(fù)雜性。

圖 1：IoT 邊緣設(shè)備同時(shí)使用應(yīng)用處理器和無線微控制器，將主機(jī)系統(tǒng)的性能與 I/O 控制器的連接性相結(jié)合，以支持它們?cè)?IoT 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中的獨(dú)特作用。（來源：恩智浦半導(dǎo)體）

結(jié)論

開發(fā)人員可以期望看到越來越重視物聯(lián)網(wǎng)解決方案鏈各個(gè)級(jí)別的邊緣系統(tǒng)——從芯片到模塊和電路板以及軟件專業(yè)化。事實(shí)上，Arm ?已經(jīng)將邊緣設(shè)備確定為滿足物聯(lián)網(wǎng)新興需求的關(guān)鍵要素。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，邊緣設(shè)備將在滿足有效物聯(lián)網(wǎng)解決方案的更復(fù)雜要求方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

該博客由 Stephen Evanczuk 撰寫，最初于 2017 年發(fā)布。貿(mào)澤于 2021 年 5 月更新了該博客。