騰訊雲大學大咖分享 | 物聯網邊緣計算的前生今世與實踐

2019年在網絡科技領域最火熱技術名稱是什麼？物聯網、5G、邊緣計算想必這些詞彙你們早已經是耳熟能詳，聽了這麼久的熱詞，相信各位也會有不少的疑問。爲何邊緣計算會忽然熱起來？爲何雲計算剛剛成熟不久，又出現了邊緣計算？邊緣計算能夠解決咱們什麼問題，又能爲咱們提供什麼樣的服務？下面[「騰訊雲大學」]聯合「雲+社區」整理了騰訊雲高級產品經理戴國超關於邊緣計算技術的直播課程，將結合邊緣計算的誕生、需求、框架、方案以及[騰訊物聯網邊緣計算平臺]來爲你們分享邊緣計算技術和產品方案。

既然談到了邊緣計算技術，那就離不開IT技術架構。IT架構是雲計算和邊緣計算能得以落地和實現基礎，從單擊部署到業務分離，從業務分離到分佈式，從分佈式到微服務，IT技術和架構的不斷的演進，促進了邊緣計算的發展和技術的落地。

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同時，伴隨着智能硬件的快速發展，人們對物聯網需求升級。AI技術的逐步成熟，以及數字生態的變革，使得物與物、物與人將會有更多智慧協同。物聯網硬件設備經過提供更可控的智能元器件，而且鏈接到網絡中與人和物完成互聯互通，經過大數據和AI的技術讓物聯網設備能夠自主的學習、自主的優化，從而更好的爲人提供服務，然而這些都須要實時、安全的計算能力，這些剛好也是邊緣計算能夠更好提供的能力。

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還有一個更加關鍵的緣由，就是通訊技術的提高，每一次通訊技術的變化都將引發人類網絡應用的巨大變革，從文字媒體到圖片媒體、從圖片媒體到視頻媒體，那麼5G通訊技術的出現，會給人們生活帶來什麼樣的變化呢？5G通信技術爲咱們帶來了交互觸覺，增長了咱們在社交和娛樂過程當中的交互觸覺，讓你能夠在網絡的虛擬空間裏去觸達現實世界的人和物，讓社交和娛樂變得更加豐富多彩，這一切的一切都離不開計算的能力，邊緣計算可讓用戶的體驗變得更好。

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前面講了這麼多，就現階段而言邊緣計算相比於雲計算的服務場景，主要解決以下幾個問題：

一、萬物智聯對響應的實時性需求：在使用傳統的雲計算狀況下，從物聯網設備的數據傳輸到雲數據中心，再從雲數據中心返回到設備，這期間會受網絡延時的影響增長了響應時長，以無人駕駛爲例，從傳感器探測到道路數據，處處理數據、返回下一個駕駛狀態的改變都須要毫秒級別的延時，一旦因網絡問題增長了延時，都會形成不可估量的後果。

二、設備數據對網絡帶寬的消耗：Gartner預測2020年會有500億個智能設備鏈接到網絡中，以波音787爲例，一臺飛機每秒將會產生約5GB的數據，這麼大的數據量傳輸到雲中心去處理，在目前的網絡架構下是很可貴以支撐的，並且將來的智能設備數據量只會愈來愈多。

三、物聯網設備和用戶隱私保護：如今互聯網應用場景下出現安全問題威脅到更多的是您的帳戶財產，然而在物聯網應用場景下直接危害的就是您的人身安全，這是多麼可怕的事情。

四、數據中心能耗過大：目前的數據中心主要集中在一線發達城市，本來一線城市的總體用電量就很是大，因此不斷的在如今數據中心增長數據分析的算例，會加重整個城市的用電消耗，長此以往會超出整個城市負荷，所以能耗問題會限制雲中心計算的發展。

五、雲中心計算數據分析的成本太高：物聯網設備會產生不少的設備數據這些設備數據大部分都是非結構化，而且是過程當中的數據，其中大部分數據都不要存儲或者在數據源頭就能夠經過提取、聚合等技術手段抽取出關鍵的數據，然而這些計算在智能硬件上去實現顯然是不可能的，傳送到雲中心計算又會增長網絡帶寬成本的消耗。

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因此基於上述的發展推進和問題需求，邊緣計算也就應運而生，而且很快的上升到物聯網相關技術的熱詞榜前列，那麼什麼是邊緣計算：邊緣計算是雲計算能力擴展和延伸，即靠近物或數據源頭的邊緣提供網絡、計算、存儲、應用的分佈式計算平臺和計算服務。

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目前邊緣計算主要應用於_視頻行業、工業製做、智慧出行、智慧安防和遊戲娛樂類_的領域，服務模式包括邊緣硬件、計算平臺、功能組件和行業解決方案。功能組件主要是指邊緣計算能夠提供各類行業垂直的能力。

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下圖是騰訊雲物聯網邊緣計算平臺（IECP）的服務場景，咱們如今談的邊緣計算包括了本地邊緣（即端邊）和雲邊緣，他們的網絡延時由端邊->雲邊->雲中心依次從低到高，而且由統一的雲端控制檯和調度中臺來作統一管控，用戶能夠通雲端的控制檯靈活的選擇業務部署的位置，而且能夠選擇智能硬件鏈接的計算節點，來完成數據的分析和響應。

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以前咱們也談到了邊緣計算是雲計算的一種形式，IECP也會向用戶提供硬件、IaaS、PaaS、SaaS的計算服務能力，來支撐智慧交通、車聯網、AR/VR等應用場景和解決方案。

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下圖是目前邊緣計算的通用產品架構。雲中心有一個邊緣計算管理平臺，負責管理邊緣的計算節點和設備。本地節點能夠在邊緣側處理數據，保證了數據的安全與低延時，還能夠調用雲端的大數據和AI的能力，實現雲邊協同。

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下面是IECP的6大特色，您能夠經過騰訊雲的物聯網邊緣計算平臺快速搭建本身端邊或雲邊的計算節點，將物聯網設備鏈接到邊緣計算平臺上，而後將雲端的AI、大數據、中間件、存儲等計算能力快速的安裝到您的邊緣節點上，來爲邊緣IoT設備提供近乎實時、安全、可靠的計算服務。

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IECP經過雲中心節點來統一管理用戶的雲邊緣節點和本地邊緣計算節點，同時將雲端的AI、中間件、函數計算、數據分析等能力以docker鏡像的方式快速的部署到用戶的邊緣節點上，同時還爲用戶提供了騰訊自研的雲原生容器管理服務TinyKube，來爲用戶提供邊緣容器服務，下降用戶管理和運維的成本。

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TinyKube邊緣容器服務，包含了cloud和edge兩個大部分，edge主要爲用戶提供了運行在邊緣計算設備上的容器集羣，該集羣採用插件化的安裝模式，同時對運行的資源佔用作了高度的優化和剪裁，極大的減小了集羣運行的資源佔用，edge還對網絡傳輸作了優化，能夠保證在弱網的環境下容器集羣運行的高可用。Cloud部分實現了對集羣進行統一的管理和編排，符合k8s的API規範，知足通用性的管理需求。

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最後咱們來看一下騰訊雲物聯網邊緣計算平臺（IECP）的總體產品架構，首先IECP經過與騰訊物聯網開發平臺和物聯網通訊平臺的聯動，來爲用戶提供物聯網設備硬件快速的開發和設備數據快速的上傳雲端，減小智能硬件的開發時間和研發成本，其次經過打通雲端函數計算、ML 計算、流式計算等計算服務，您能夠方便地在本地使用雲函數、AI 模型、流式分析等能力對設備數據進行處理與響應，節約您的運維、開發、網絡帶寬等成本消耗。

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邊緣計算平臺的應用場景：

在交通領域中，邊緣設備須要及時的發現風險和處理風險的能力，所以經過邊緣計算平臺你能夠快速的將交通只能硬件設備上傳的數據進行快速的處理和分析，而且經過計算平臺您也能夠很是方便的更新AI分析的算法和邊緣分析系統。

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在_泛娛樂場景_中，經過IECP您能夠快速的在娛樂設備鏈接網絡的源頭提供實時的計算分析能力，讓用戶擁有最佳的娛樂體驗。

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在智慧工業領域中，經過使用IECP能夠幫助您快速搭建靠近工廠物聯網設備數據源頭的邊緣計算節點，您能夠經過平臺提供組件快速構建實時數據採集分析系統，創建工廠分析模型，感知而且下降環境和生產過程當中的風險，提高生產的效率，優化生產的成本。

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將來使用咱們的物聯網邊緣計算平臺就像使用應用市場同樣方便，您能夠將算法模型、應用系統、分析系統、計算中間件等快速的部署到您的家庭計算節點、交通工具節點、會議節點、甚至是世界的任何地方，爲您提供彈性、安全、便捷的邊緣計算服務，讓計算靠近生活、服務生活。

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最後簡單介紹一下如何經過騰訊雲物聯網邊緣計算平臺來搭建您的邊緣計算節點和使用設備開發的SDK包來完成物聯網設備與您建立的邊緣計算節點的鏈接。目前IECP還處產品內測階段，僅對部份內測申請經過的用戶提供免費試用，用戶能夠經過內測申請頁面來申請試用，內測申請經過後會有專人與您電話溝通，而且提供給您相關的安裝包及SDK開發包。以後您只需經過官網的產品文檔就能夠完成邊緣節點的建立和設備的鏈接，節點搭建和設備鏈接簡單流程分別以下圖所示：

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