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边缘计算:智慧城市建设的新生力量
2019-07-29 10:55:37来源:中国建设报    作者:王宏宇

根据市场调研机构IDC预测,到2020年,将有超过500亿个终端与设备联网。不断增长的数据催生出边缘计算的需求,未来超过50%的数据需要在网络边缘侧分析、处理和储存。另外,5G(第五代移动通信技术)加速推进也会推动边缘计算大规模部署,边缘计算产业已进入机遇期。智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息技术,促进城市规划、建设、管理和服务智慧化的新理念和新模式。在推进智慧城市发展过程中,物联网技术正在广泛应用,边缘计算也将发挥越来越重要的作用。

边缘计算指的是接近于事物、数据和行动源头的计算,属于分布式计算范畴。在网络边缘侧的智能网关就近处理所采数据,而不需要将大量数据上传到远端核心管理平台。边缘计算将数据资料处理、应用程序运行甚至一些功能服务的实现,由网络中心下放至边缘节点。

互联网技术本质是通过云计算平台实现用户随时随地按需访问所需资源的过程,核心竞争力在于实现各方资源节约、共享。对云计算而言,所有数据都要汇总到后端数据中心。而在“云、管、端”三者角色中,云计算更侧重于“云”,即实现最终数据分析与应用的场所。但边缘计算强调“端”所在的物理区域。在这个区域,如果能为“端”就近提供网络、计算、存储等资源,就更容易满足实时业务需求。云计算较适合非实时、长周期的大数据分析,适用于通用平台。边缘计算则更多聚焦实时、短周期的大数据分析,能更好地支撑本地业务实时智能化处理与执行,多适用于专用系统和设备。由于无需上传至远端,数据往返的等待时间及网络带宽成本将大大减少。

无论边缘计算还是云计算,技术本身只是实现物联网、智慧应用、智能制造等所需的方法。二者都是处理海量数据的计算方式,彼此各有分工、相辅相成。理想情况下,应将计算、网络、存储能力从云端延伸到边缘端,构建“业务应用在边缘、管理在云端”的模式。云端通过机器学习训练,形成规则并推送至边缘端,由本地执行。未来将是各种方式多元并行的计算时代,人们可根据不同应用场景,选择最适合的计算方式。

近年来,我国在吸收借鉴国际经验的基础上大胆创新,智慧城市建设已从理念转化为实践。特别是2015年12月中央城市工作会议召开以后,以新型智慧城市建设为引领,我国智慧城市建设在理念、内涵、目标、路径、模式等方面都体现出鲜明的中国特色。对于智慧城市来说,包含太多来自物联网的数据,任一推动环节都需要安全、可靠、高效的计算平台和计算方式作为支撑。边缘计算随着云计算和物联网在智慧城市的普及而得到广泛应用。当前,边缘计算主要包含应用域、数据域、网络域、设备域四个功能域,不仅能为各类终端提供开放接口,还可实现数据优化服务,保障数据安全与隐私性。通过把边缘计算贴近或嵌入各类传感器、仪表和机器人等设备节点,能有力支撑各类设备智能互联及应用。

随着城市交通数据量不断增加,用户对实时交通信息的需要也在提高。如果把数据全部传回云计算中心,将会出现带宽资源浪费和延时等问题。若进行边缘计算,便可根据路面实时状况和可用资源,及时作出相应判断。

边缘计算在智慧城市交通的应用不仅体现在控制系统和车联网上,还体现在智慧运输、设施管理等基于地理位置的应用方面。对于位置识别技术,边缘计算可对基于地理位置的数据进行实时处理和收集,而不必再传回云计算中心操作。在城市视频监控系统应用上,可以构建融合边缘计算模型和视频监控技术的新型视频监控应用的软硬件服务平台,提高视频监控系统前端摄像头的智能处理能力。此外,当前城市照明等设施无序使用,造成大量能源浪费。传统的人工控制方式无法根据实际环境合理控制,而边缘计算则能够解决这一难题,实现精细化管理,并与云端同步。

随着物联网广泛应用和5G迅速崛起,终端数量和数据量都在指数级增长。边缘计算能够更大程度地提高数据传输性能,保证数据实时处理,为用户提供更智能、更快捷的使用体验。


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