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美國迪進(jìn)國際(Digi International)
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  • 什么是邊緣計(jì)算
  • 發(fā)布時間:2020/8/21 14:38:17   修改時間:2020/8/21 14:38:17 瀏覽次數(shù):14590
  •   邊緣計(jì)算是一種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),幫助解決在數(shù)百萬連接的設(shè)備和云或數(shù)據(jù)中心之間傳輸數(shù)據(jù)時的延遲和低效率問題。邊緣計(jì)算背后的主要思想是在數(shù)據(jù)生成的地方對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,而不是依賴于將數(shù)據(jù)上傳到傳統(tǒng)上處理過的集中資源。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,邊緣計(jì)算對于提高數(shù)據(jù)收集、處理和路由的效率越來越重要。
      邊緣計(jì)算正在接近一個臨界點(diǎn)。如今,根據(jù)分析公司Gartner的數(shù)據(jù),只有不到10%的企業(yè)數(shù)據(jù)是在邊緣創(chuàng)建和處理的。但到2025年,Gartner預(yù)計(jì)這一數(shù)字將達(dá)到75%①。
      邊緣計(jì)算的重要性可以歸納為三個關(guān)鍵點(diǎn):
      1. 在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序中產(chǎn)生數(shù)據(jù)的絕大多數(shù)設(shè)備都位于網(wǎng)絡(luò)的“邊緣”,而不是在數(shù)據(jù)中心內(nèi),該數(shù)據(jù)中心被設(shè)計(jì)用來處理大量數(shù)據(jù)。在邊緣和數(shù)據(jù)中心之間來回路由所有數(shù)據(jù)效率很低。更有意義的是,在接近物聯(lián)網(wǎng)解決方案的物理位置處理數(shù)據(jù),并確定是否需要上傳。
      2. 在許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,必須快速處理數(shù)據(jù),以便在必要時立即采取保護(hù)行動。例如,在關(guān)鍵任務(wù)的工業(yè)應(yīng)用中,延遲問題可能會導(dǎo)致諸如油箱或泵的過載、干枯或故障。
      3. 雖然數(shù)以百萬計(jì)的分布式設(shè)備生成的數(shù)據(jù)可能需要在數(shù)據(jù)中心或云中存儲、處理和分析,但大部分并不需要。例如,雖然在某些應(yīng)用程序中發(fā)送關(guān)于設(shè)備是否正常運(yùn)行的檢查點(diǎn)數(shù)據(jù)可能很重要,但對于許多應(yīng)用程序來說,只有在設(shè)備運(yùn)行超出其規(guī)范時才重要地將數(shù)據(jù)路由到總部。
      在這篇文章中,我們將探討邊緣計(jì)算的一些好處,并介紹Digi將邊緣計(jì)算構(gòu)建到物聯(lián)網(wǎng)部署中的解決方案組合。
      管理邊緣數(shù)據(jù)量和帶寬問題

      許多邊緣派生數(shù)據(jù)只是表明一切都在順利運(yùn)行 – 通常稱為“心跳數(shù)據(jù)”。例如,水泵或馬達(dá)在99.999%的時間內(nèi)以相同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。隨著時間的流逝,收集數(shù)百萬個相同的數(shù)據(jù)讀數(shù)的價值可能微乎其微。然而,如果出現(xiàn)異常數(shù)據(jù),應(yīng)盡快識別并采取行動,以避免潛在的災(zāi)難。在這種情況下,邊緣計(jì)算是無價的。
      在大多數(shù)情況下,在網(wǎng)絡(luò)邊緣、事件和進(jìn)程附近執(zhí)行計(jì)算任務(wù)是最有效的。正如一位業(yè)內(nèi)觀察人士所說,“大海撈針難”的古老格言,邊緣計(jì)算“讓我們把數(shù)據(jù)的‘大海撈針’變得更小,從而更有可能更有效地找到可操作的信息‘針’。②”
      幸運(yùn)的是,設(shè)備智能和計(jì)算能力正在增強(qiáng),“智能”設(shè)備現(xiàn)在有了更強(qiáng)大的功能來處理以前需要傳統(tǒng)計(jì)算堆棧幫助的進(jìn)程。例如,智能邊緣設(shè)備可以通過智能編程來破譯需要人工干預(yù)的數(shù)據(jù),然后將其發(fā)送給下一個接收方。
      不斷增長的數(shù)據(jù)并不是推動邊緣計(jì)算發(fā)展的唯一挑戰(zhàn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的增多,可用帶寬總是有限的。邊緣計(jì)算允許設(shè)備自主做出決策,幫助吸收和管理不斷增長的處理量,而這些處理總是需要完成。
      邊緣計(jì)算的好處
      這里有一些關(guān)鍵的好處,使邊緣計(jì)算吸引了一系列的應(yīng)用:
      · 減少延遲:邊緣計(jì)算允許更快地響應(yīng)本地事件,因?yàn)閿?shù)據(jù)不需要來回地從邊緣傳輸?shù)皆啤J褂眠吘売?jì)算,延遲可以減少到接近零。
      · 降低成本:網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的減少導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)成本降低,特別是無線蜂窩連接。
      · 增強(qiáng)安全性和私密性:通過邊緣計(jì)算,敏感數(shù)據(jù),如醫(yī)學(xué)圖像,不需要離開設(shè)備。應(yīng)用程序可以建立規(guī)則和加密來安全地識別和傳輸特定的、需要的數(shù)據(jù)。
      · 離線操作能力:邊緣計(jì)算設(shè)備可以自己收集、存儲和處理數(shù)據(jù)。不需要永久連接到網(wǎng)絡(luò)。除了支持較低的延遲外,邊緣設(shè)備的電池管理和安全性也能帶來好處。
      · 可編程設(shè)備:可編程設(shè)備延長了資本設(shè)備的使用壽命,因?yàn)樗鼈兛梢噪S著嵌入硬件的發(fā)展而發(fā)展,反映出新的應(yīng)用、新的功能和先進(jìn)的安全能力。
      邊緣計(jì)算用例

      從技術(shù)上講,邊緣計(jì)算已經(jīng)在我們身邊廣泛應(yīng)用,從智能手機(jī)上的指紋讀取器到十字路口的實(shí)時交通監(jiān)控。下面的用例只是不斷增長的邊緣計(jì)算應(yīng)用程序的一個示例。
      · 自適應(yīng)診斷:可以改善機(jī)器和設(shè)備的正常運(yùn)行時間,減少服務(wù)費(fèi)用和降低保修成本。邊緣計(jì)算生成的錯誤代碼,結(jié)合歷史修復(fù)信息,還可以為技術(shù)人員提供上下文,縮短故障診斷和完成修復(fù)所需的時間。
      · 近海石油鉆井平臺:基于其價值,存儲數(shù)據(jù)以備記錄,識別并保留性能分析。邊緣裝置可對設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)控,并在超出預(yù)設(shè)限制時自動關(guān)閉設(shè)備。
      · 制造:工業(yè)傳感器監(jiān)控工廠設(shè)備,以保持性能設(shè)置,提高效率和預(yù)測維修需求。
      · 智能城市:交通攝像頭和信號改善了安全性和交通流量??梢詫步ㄖM(jìn)行監(jiān)控,以提高照明、供暖等方面的效率。
      · 醫(yī)療保健:可穿戴設(shè)備存儲心率和溫度等信息,并提供藥物提醒。在病人摔倒的情況下,其他醫(yī)用可穿戴設(shè)備會將特定數(shù)據(jù)發(fā)送給病人的醫(yī)生進(jìn)行分析,或者發(fā)送警報。
      · 農(nóng)業(yè):農(nóng)民使用傳感器跟蹤土壤水分水平和其他田間條件,然后啟動應(yīng)用程序的自動化過程,并將任何關(guān)鍵數(shù)據(jù)發(fā)送到管理界面,如Digi Remote Manager進(jìn)行分析。
      實(shí)時邊緣處理最引人注目的例子是聯(lián)網(wǎng)汽車和自動駕駛汽車的出現(xiàn),在這些領(lǐng)域,接近零延遲是至關(guān)重要的。在這種環(huán)境中,實(shí)時決策是一種必不可少的能力,在這種環(huán)境中,即使是幾毫秒的延遲都可能是生死攸關(guān)的問題。自動駕駛汽車還將記錄信息,并定期連接到云端,上傳性能數(shù)據(jù)和下載軟件更新。
      邊緣計(jì)算解決方案
      為了開發(fā)和充分利用邊緣計(jì)算,部署物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的團(tuán)隊(duì)需要配套的硬件、軟件和工具。例如:
      · Digi Remote Manager提供了一個內(nèi)嵌的工具箱的邊緣計(jì)算能力。企業(yè)可以開發(fā)對其應(yīng)用程序至關(guān)重要的邊緣計(jì)算功能,或者與Digi的專業(yè)服務(wù)團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)所需的功能,并使用Digi Remote Manager將該功能推出到所有Digi 邊緣設(shè)備上。Digi Remote Manager還集成了第三方云服務(wù),我們將在下面討論。
      · 可以通過云服務(wù)來管理邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施,如Microsoft Azure, Google Cloud和亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(AWS)的AWS IoT Greengrass。這些服務(wù)使企業(yè)能夠在將軟件部署到設(shè)備上之前,利用云進(jìn)行管理、分析和數(shù)據(jù)存儲,以及在云上創(chuàng)建和測試軟件。
      · 對于集成邊緣計(jì)算的產(chǎn)品開發(fā)人員來說,選擇耐用、安全、尺寸、重量和功能符合邊緣機(jī)器要求的設(shè)備是很重要的。
      o Digi XBee蜂窩智能調(diào)制解調(diào)器為開發(fā)邊緣計(jì)算應(yīng)用程序提供了邊緣智能和完整的生態(tài)系統(tǒng),這些應(yīng)用程序經(jīng)過充分優(yōu)化,可在現(xiàn)場無縫工作。例如,Digi XBee 3 LTE-M/NB-IoT提供集成的MicroPython編程能力,對Microsoft Azure和Amazon AWS的MQTT支持,空中固件更新,內(nèi)置的安全性與Digi TrustFence,并與Digi Remote Manager集成的遠(yuǎn)程管理。
      o Digi ConnectCore嵌入式解決方案,以及AWS Greengrass,旨在支持具有云連接的邊緣設(shè)備的長期使用壽命。Digi ConnectCore8X embedded system on-module (SOM)設(shè)備基于NXP i.MX 8X應(yīng)用程序處理器。ConnectCore 8X緊湊的尺寸(40毫米x 45毫米)提供了Digi SMTplus表面安裝形式,這允許產(chǎn)品設(shè)計(jì)師選擇edge-castellated SMT技術(shù)或LGA選項(xiàng),以實(shí)現(xiàn)最大的設(shè)計(jì)靈活性。這種形狀因素降低了成本,同時增加了制造的靈活性。ConnectCore 8X還提供內(nèi)置的Digi TrustFence設(shè)備安全性。
      · Digi的高性能蜂窩路由器是支持關(guān)鍵任務(wù)邊緣計(jì)算通信的理想選擇,確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)在應(yīng)用程序和邊緣設(shè)備之間快速、安全地傳輸。例如,Digi TX64移動接入路由器,是一個強(qiáng)大的高速,5G準(zhǔn)備平臺可用的LTE-Advanced Cat 11或LTE-Advanced Pro Cat 18蜂窩模塊,內(nèi)置Digi TrustFence安全,集成的Digi Remote Manager可見性和控制在邊緣。
      · Digi網(wǎng)關(guān),如Digi XBee工業(yè)網(wǎng)關(guān),通過將數(shù)據(jù)聚合到用于交付的正確協(xié)議,支持多協(xié)議環(huán)境。Digi XBee工業(yè)網(wǎng)關(guān)可編程定制,使用Digi XBee射頻模塊進(jìn)行操作,集成了Digi Remote Manager進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)備管理。
      邊緣計(jì)算是注定要成為無處不在的管理成本、巨大的數(shù)據(jù)量和關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序的可伸縮性,和團(tuán)隊(duì)開發(fā)和部署這些應(yīng)用程序必須與一個合作伙伴,可以提供所需的端到端支持 – 從正確的工具到物聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)。
      想知道如何在你的設(shè)計(jì)中建立邊緣智能嗎?Digi無線設(shè)計(jì)服務(wù)可以提供幫助。聯(lián)系我們以獲得您需要的幫助。
     ?、賀ob van der Meulen, “Edge computing promises near real-time insights and facilitates localized actions,” Smarter with Gartner, October 3, 2018
     ?、赟tephanie Overby, How to explain edge computing in plain English, The Enterprisers Project, July 22, 2019
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關(guān)于Digi 時至今日,高達(dá)230億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接,應(yīng)用于數(shù)字城市,交通運(yùn)輸,醫(yī)療設(shè)備,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與工業(yè)環(huán)境,擔(dān)負(fù)著全球430萬億字節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵信息的即刻交互。在嚴(yán)苛環(huán)境中運(yùn)行的設(shè)備與機(jī)器均可依賴于Digi的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。 交付可靈活…  更多>>
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