究竟何为边缘计算？为什么说它非常重要？

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关于边缘计算，非常小的预制数据中心开始与托管设施、云服务提供商、甚至是内部IT部署展开竞争。边缘计算可以重新分配企业市场，也可以将其全部打乱。

概要

数字网络是信息的传输系统。在这个网络中，一个“边缘”是由尽可能远的服务器组成的，以减少用户被方便地服务的时间。这里有两种可能的策略:

当服务器通过最少的中间路由点(或者是没有)与用户分离时，数据流、音频和视频可以更快地接收到，并且暂停更少(最好根本没有暂停)。像Akamai和Cloudflare这样的内容交付网络(CDN)就是围绕这一策略构建。

当应用程序的处理器更靠近收集数据的地方时，应用程序可能会加快速度。对于物流和大规模制造的应用，以及传感器或数据收集设备数量众多且高度分布的物联网(IoT)，尤其如此。

在边缘计算上下文中，边缘是处理器可以最方便地向客户交付功能的位置。根据应用程序的不同，当使用一种或另一种策略时，这些处理器可能最终位于网络的一端或另一端。因为因特网不像旧的电话网那样建立，所以在路由便利方面“更近”并不一定在地理距离上更近。,这取决于有多少不同类型的组织服务提供者有简约——公共云应用程序提供商(SaaS),应用平台提供商(PaaS),租用基础设施提供商(IaaS),内容分发网络,可能会有多个的房地产竞争是“边缘”在任何时候。

通信和计算市场的未来可能取决于这些地理地图上的点和网络地图上的点最终如何相互连接。这些节点的位置，尤其是在5G无线网络正在建设之际，可能最终决定谁来控制它们，谁来监管它们。

企业网络的当前拓扑结构

大多数企业倾向于在以下三个地方部署和管理它们的应用程序和服务:

在这里，数据中心容纳多个机架的服务器，它们配备了为服务器供电和制冷所需的资源，并且与外部资源有专用的连接；

托管设施，将客户设备托管在完全管理的大楼中，并提供电源、冷却和连接服务；

云服务提供者，在云服务提供者中，客户基础设施可能在某种程度上被虚拟化，服务和应用程序是基于每次使用的基础上提供的，这使得操作可以作为操作费用而不是资本支出来考虑；

边缘计算的架构师将寻求他们的设计作为第四类添加到此列表:一个利用微观数据中心的可移植性(µDC)和小体积服务器减少处理点之间的距离,网络消费的功能。如果计划成功了，他们会努力实现以下目标：

潜在的好处

最小的延迟：如今，云计算服务的问题在于它们的速度很慢，尤其是对于人工智能支持的工作负载而言。这本质上使云失去了在确定性应用程序(如实时证券市场预测、自动驾驶汽车和交通流量路由)中大量使用的资格。部署在离它们的进程将被使用的地方更近的小型数据中心的处理器，可能会为云计算服务开辟新的市场，而云计算服务提供商迄今还无法解决这些市场。

简化维护过程：对于一个企业,没有太多麻烦调度的卡车或维护车队字段位置、微数据中心(µDC)是专为最大可访问性、模块化和合理程度的可移植性。它们是紧凑的外壳，有些小到可以装进皮卡车的后部，可以支持足够的服务器来承载时间关键的功能，可以部署在离用户更近的地方。可以想象,对于目前的房屋建筑,权力,和冷却其数据中心资产在其地下室,用三个或四个µDCs代替整个操作在停车场可能有所改善。

更便宜的散热成本：对于大型数据中心综合体，每月用于冷却的电力成本很容易超过用于处理的电力成本。两者的比值称为电力使用效率(PUE)。有时，这是衡量数据中心效率的基准指标(尽管近年来的调查显示，了解这一比率含义的IT操作员较少)。从理论上讲，与一个大型数据中心相比，为几个较小的数据中心空间进行冷却和维护的成本可能更低。此外，由于一些电力服务领域处理账单的特殊方式，对于托管在几个小型设施而不是一个大型设施中的相同服务器机架，每千瓦的成本可能会全面下降。施耐德电气最近发表的一份白皮书[PDF]评估了与建设传统和微型数据中心相关的所有主要和次要成本。虽然一个企业建造一个传统的1兆瓦电厂的资本支出可能会略低于700万美元，但它将花费略高于400万美元来建设200个5千瓦的电厂。

将计算能力分布到更广阔的地理区域，而不是将计算能力集中在大型、超大规模的设施中，并依赖高带宽光纤连接，这种想法也具有一定的生态吸引力。

边缘计算被吹捧为5G无线技术带来的有利可图的新市场之一。从4G到5G的全球转型，要使许多电信公司在经济上可行，新一代必须开辟新的、可开发的收入渠道。5G需要一个巨大的新网络(具有讽刺意味的是)由有线、光纤连接构成，为发射机和基站提供对数字数据(回程)的即时访问。结果,一个机会出现了一类新的计算服务提供者上部署多个µDCs邻近无线接入网络(RAN)塔,也许旁边,或者共享相同的建筑,电信基站。这些数据中心可以共同提供云计算服务，以与亚马逊、微软Azure和谷歌云平台等超大规模云提供商相竞争的价格和功能来选择客户。

理想情况下，或许经过十年左右的发展，边缘计算将为客户带来与他们最近的无线基站一样快的服务。我们需要大量的光纤管道来提供必要的回程，但是来自边缘计算服务的收入可以为他们的建设提供资金，使其能够自食其力。

如果这一切听起来过于复杂而不可行，以目前的形式，公共云计算模型可能无法长期持续。这种模式将使用户继续通过与超大规模综合设施连接的管道推送应用程序、数据流和内容流，这些综合设施的服务领域涵盖整个州、省和国家，无线语音提供商从来不敢尝试这样的系统。

潜在的缺陷

然而，一个完全按照边缘计算模型重建的计算世界，就像一个完全摆脱石油燃料的交通世界一样奇妙——而且遥远。在不久的将来，边缘计算模型将面临一些重大的障碍，其中有几个是不容易克服：

三相电源的远程可用性。能够向商业客户提供类似于云的远程服务的服务器，无论它们位于何处，都需要高性能处理器和内存数据来支持多租户。或许无一例外，他们将需要获得高压三相电力。这在相对偏远的农村地区是极其困难的，甚至是不可能实现的。(普通120V交流电流为单相)到目前为止，Telco基站从未需要过这种功率，如果它们从未打算用于多租户的商业用途，那么它们可能永远也不需要三相电源。改造电力系统的唯一原因将是边缘计算是否可行。但是，对于广泛分布的物联网应用程序，如密西西比州的远程心脏监测仪试验，缺乏足够的电力基础设施最终可能再次将“有”和“没有”区分开来。

将服务器雕刻成受保护的虚拟片。为了让5G转型成为可负担的，电信公司必须从边缘计算中获得额外的收入。将边缘计算发展与5G结合起来的想法源于这样一个概念，即商业功能和运营功能可以在同一台服务器上共存，这个概念是由Central Office引入的，它被重新想象为数据中心(CORD)，数据中心的一种形式现在被认为是5G无线的关键推动者。问题是，电信网络的基础业务与客户功能在同一系统上共存甚至可能不合法——答案取决于立法者是否有能力理解“系统”的新定义。直到那一天(如果有),3 gpp(行业组织管理5 g标准)采用了一个概念叫网络切片,这是一种雕刻电信网络服务器虚拟服务器在一个非常低的水平,与更大的分离比典型的虚拟化环境中,VMware。可以想象，面向客户的网络切片可以部署在电信网络的边缘，服务于有限数量的客户。然而，一些更大的企业将负责它们的网络部分，即使这意味着将它们部署在自己的设施中，将优势转移到自己的办公场所，而不是投资于一个新的系统，其价值主张主要基于希望。

电信公司正在保卫自己的本土不受当地突发事件的影响。如果5G无线接入网(RAN)和与其相连的光纤电缆要用于商业客户服务，就必须有某种网关从电信公司的流量中分流私人客户流量。这种网关的体系结构已经存在[PDF]，并已被3GPP正式采用。它被称为局部断接，也是ETSI标准组织的官方多址边缘计算(MEC)声明的一部分。所以从技术上讲，这个问题已经解决了。问题是，某些电信公司可能有兴趣阻止客户流量偏离正常的路线:进入他们自己的数据中心。今天的Internet网络拓扑结构有三层:第1层的服务提供者仅彼此对等，而第2层的isp通常面向客户。第三层允许更小的区域性isp在更本地的级别上运行。全球范围的边缘计算可能成为公共云式服务的催化剂，由本地isp提供，也许通过某种“连锁商店”。但前提是，管理着第二层网络流量的电信运营商愿意让进入的网络流量被划分为第三层，从而在一个他们可以很容易自称为自己的市场中形成竞争。

如果位置、位置、位置对企业来说再重要一次，那么整个企业计算市场就可以对其充耳不闻。云数据中心的超大规模、集中化、耗电的特性可能最终会对它们不利，因为更小、更灵活、更划算的运营模式。

技术分析公司Marko Insights的负责人Kurt Marko在给ZDNet的一份报告中说:“我认为，人们对边缘部署的兴趣主要是由于需要处理由‘智能’设备、传感器和用户(尤其是移动/无线用户)生成的大量数据。事实上，5G网络的数据速率和吞吐量，以及客户不断增长的数据使用量，将要求移动基站成为微型数据中心。”

边缘模糊的边界

边缘计算是将服务质量(QoS)带回数据中心体系结构和服务的讨论的一种努力，因为企业不仅决定谁将提供他们的服务，而且还决定在何处提供服务。

自20世纪60年代以来，以思考业务工程为生的人一直在讨论“业务流程一致性”的概念——将业务运营负责人和IT运营负责人放在一起。半个多世纪以来，这主要是说说而已。由首席运营官领导的业务运营团队必须做出仅由首席技术官领导的技术团队必须遵循的战略决策。这是在讨论的最后。他们的任务不仅是彻底改革整个基础设施——进行“数字转型”——还包括重塑业务。但他们通常没有权力更换目前拥有的设备或数据中心资产。

对于他们中的一些人来说，云并不总是一个选择，将他们的部分应用程序或基础设施外包给第三方。于是边缘出现了。

负责HPE边缘计算线业务开发的Geetha Ram解释说:“运营(人员)通常是流程的末尾，而且大多数情况下，人们甚至不与运营人员进行咨询。对他们来说，边缘计算是一种不同的野兽，”拉姆在2019年布鲁克林5G峰会上对观众说。“从规模的角度来看，与数据中心相比，它是巨大的。再加上边缘地区没有熟练的IT人员，我们该如何管理呢?我们如何部署成千上万个这样的位置?这是运营人员面临的挑战。”

“运营技术”理论

一般来说，“边缘”是一个理论空间，在这里计算资源可以在最短的时间内被访问。在另一个时代，这个地方就是桌面。但是为了实现这个场景，必须在每个桌面上安装该资源，这意味着必须在每个桌面上维护该资源。对于一家跨国公司来说，这很快就变得不切实际了。

在后来的时代，解决方案是虚拟桌面，一个在数据中心中维护的映像，然后在云中，应用程序安装在预先设置好的麻醉虚拟机中。但是，在适当的时候，保持VDI图像的原始廉洁也变得不切实际。

HPE的Ram相信未来大步业务基础设施将会协调,由员工和承包商可能没有,如果有的话,个人投资或培训硬件和基础设施与人。到目前为止,很大程度上是负责维护、保养,和软件支持。她的公司将这类人员称为操作技术(OT)。与那些感知到IT和操作以“DevOps”的一种或另一种形式聚合的人不同，HPE感知到三类边缘计算客户。在它的视图中，这些类不仅维护自己的边缘计算平台，而且这些平台的地理位置将彼此分离，而不是像HPE图所描述的那样聚合。

在这里，有三类不同的客户，每一类客户HPE都在很大程度上分配了自己的优势。这里的OT类指的是客户更有可能将经理分配到没有直接IT经验的边缘计算，主要是因为他们的主要产品不是信息或通信本身。该类被分配一个“OT边缘”。当一个企业作为一个行业对信息有更多的直接投资，或者很大程度上依赖于作为其业务组成部分的信息时，HPE将其归因于“it优势”。在这两者之间，对于那些地理上分散且依赖物流(其中信息的逻辑成分更强)的企业，以及物联网，HPE赋予了它“物联网优势”。

戴尔对网络的三部分愿景

2017年，戴尔技术为整个计算市场提供了一个三层的拓扑结构，将其划分为“核心”、“云”和“边缘”。正如这张来自戴尔早期演示文稿的幻灯片所显示的那样，这个划分看起来非常简单，至少在开始时是这样:任何客户的IT资产都可以分别划分为:1)它拥有什么，并与自己的员工一起维护什么;2)委托给服务提供者并由其维护的内容;3)公司在其总部以外的地方向外地分销的产品，由运营专业人士(他们可能外包，也可能不外包)负责维护。

然而，从那时起，戴尔技术越来越依赖于其原始图表所暗示的各部门之间的相互作用。在2018年11月为Linux基金会的嵌入式Linux会议的欧洲,首席技术官对物联网和边缘计算杰森牧羊人让这个简单的例子中:网络设备和电器正在计划在物联网,在技术上不可能集中管理,包括如果我们争取公共云。

谢泼德对观众说:“我和妻子养了三只猫。我们手机的存储容量更大，这样我们就可以来回发送猫咪视频。”

“猫的视频解释了边缘计算的必要性，”他继续说道。“如果我把我的一个视频发布到网上，它开始获得点击量，我必须把它缓存在更多的服务器上，回到云端。如果它像病毒一样传播开来，那么我就必须把这些内容转移到尽可能接近订阅者的地方。作为一家电信公司，Netflix或其他公司，我能得到的最接近的信息是云边缘——在我的手机信号塔的底部，这些互联网上的关键点。这就是MEC的概念，多访问边缘计算——让内容更接近订阅者。好了，现在，如果我有数十亿个联网的cat呼叫者，我就完全颠覆了这个模式，而不是那些试图往下拉的东西，而是所有这些试图往上推的设备。这使得你不得不把计算进一步往下推。”

分层网络

正如您正在阅读的文档所示，当今世界的计算服务是网络化的。ZDNet就是这样一个服务的例子，它的发布者投资于部署在战略位置的服务器，这些服务器努力在最短时间内交付此文档(以及其中的多媒体内容)。从实现这一点的内容交付网络(CDN)的角度来看，我们的服务器处于边缘。

其他服务的提供者，如果没有这些服务，我们可能会挤在已经非常庞大的“云”堆上，而他们每个人都在寻找自己的优势。数据存储提供商、云原生应用程序主机、物联网服务提供商、服务器制造商、房地产投资信托基金(REIT)和预装服务器外壳制造商，都在客户和他们各自承诺的优势之间铺设快速通道。

他们都在寻找的是竞争优势。优势的概念为优质服务的前景带来了新的希望——这是某些服务类别获得比其他服务更高费率的一个可靠、合理的理由。如果你在其他地方读到或听说过边缘最终会包含整个云，你就会明白这没有多大意义。如果一切都是优质的，那么就没有什么是优质的了。

数据中心服务设备提供商、微数据中心机箱制造商施耐德电气(Schneider Electric)的首席技术官兼创新高级副总裁凯文•布朗(Kevin Brown)表示:“边缘计算显然将成为一个完美的技术解决方案，风险投资家表示，这将是一个数十亿美元的科技市场。”“没有人真正知道它是什么。”

Brown承认，边缘计算的历史可能要归功于开创性的CDNs，比如Akamai。不过，他接着说，“你有所有这些不同的层次，我们对这条边的看法是非常简单的。在未来，世界上将会有三种类型的数据中心，这是你真正需要担心的。”

边缘的第三层

布朗去年2月在该公司马萨诸塞州总部的一次新闻发布会上所画的这幅图，是对三层互联网的重新认识，并被越来越多的科技公司所认同。在传统的两层模型中，第1层节点被限制与其他第1层节点进行对等，而第2层节点处理区域级的数据分布。自从互联网诞生以来，就有了第三层的定义——在更大的地方层面上进行访问(这与蜂窝无线接入网方案形成对比，后者的流量分布是单层的)。

施耐德电气的布朗解释说:“你连接到网络上的第一点，就是我们所认为的本地优势。”他接着说，根据今天的技术，你可能会在任何一台服务器上发现今天的边缘计算设备，它们被塞进一个配线柜的临时架子上。

“就我们的目的而言，”他接着说，“我们认为这就是行动的目的所在。”

VAPOR IO在微数据中心之间建立网格

“边缘不是技术圈地,”科尔克劳福德说,首席执行官µDC生产商蒸汽IO。“这是一种有形的、房地产性质的土地掠夺。”

VAPOR IO制作了一个直径9英尺的圆形外壳，称为液态冷却室。它的设计目的是提供一个非常紧凑的服务器可能需要的所有电气设施、冷却、通风和稳定性。它的目标是在全球几乎任何地方实现计算能力的同一天部署，包括临时场地，以及最赚钱的用例，比如5G无线传输塔。

自那份报告发布以来，已经开始在真实世界的edge/5G场景中进行蒸汽室部署的公开试验。该公司将这一初步的实验性部署方案称为“动力边缘”。通过与包括皇冠城堡在内的蜂窝塔所有者达成的协议，该方案让VAPOR IO在一个地铁区域的战略位置上，安装带有冷却组件的集装箱式模块。

通过在现有的蜂窝发射机附近安装边缘模块，VAPOR IO利用它们现有的光纤链路，在不超过20公里的距离上，以最小延迟彼此通信。每个模块可容纳44个服务器机架单元(RU)和高达150千瓦的服务器电源，因此一个由6个光纤连接模块组成的集群将承载0.9兆瓦。虽然还不到2%的服务器的一个典型的都市主机托管设施,从科罗拉多州领袖Equinix或数字房产等,考虑竞争这样一个计划可能成为如果皇冠城堡旁边安装一个动态边缘模块每个超过40000在北美发射塔。从理论上讲，已有能力为超过700个计算能力提供便利。

AT&T将计算边界往后进行

VAPOR IO在推广基于cell tower的数据中心概念方面所做的努力可能比其他任何公司都要多，尤其是它率先建立了动态边缘联盟。不过，或许是看到一家初创公司从自己手中夺取了一个关键的大本营，AT&T最近放弃了将其网络优势描述为一个普通人可以看到的地方。在其位于德克萨斯州普莱诺的AT&T铸造厂最近的一次演示中，它展示了如何利用5G连接来运行实时无人机跟踪应用程序。客户的应用程序,在这种情况下,没有部署在µDC,而是在数据中心,在一些以后,可能被替换为一个自己的,现有的网络技术中心(NTC)。

这是AT&T试图为自己赢得优势，并将其牢牢掌握在自己的宝箱附近的最新举措。作为回应，VAPOR IO发现自己在调整客户信息。

steam IO首席营销官马特•特里费罗(Matt Trifiro)在给本报记者的一份简报中表示:“当我们最初开始描述用于边缘计算的动态Edge平台时，我们经常使用位于发射塔底部的数据中心的图像，以使其易于理解。”“这过于简单化了。”

“我们评估了几十个属性，”Trifiro继续说，“包括多变电站供电的可用性、靠近人口中心的程度，以及在选择动态边缘位置时现有网络基础设施的可用性。事实上，我们的许多edge数据中心都有相同的发射塔，但它们主要充当聚合中心，连接到许多宏塔、小单元和电缆头端。”

Trifiro认为AT&T的演示仅限于两层Internet拓扑结构。与此同时，5G网络工程师已经研究出一种名为服务网关本地断接的方法。这种技术可以过滤掉特定于客户的流量，并将这些流量定向到其边缘计算系统，而不是将传入的运行流量定向到NTC并将其全部分类。

“边缘计算”和“雾计算”有重叠吗?

自2014年以来，思科积极寻求将其所谓的“雾计算”概念注入分布式系统的公共讨论。公平地说，该公司一直与它的定义不一致，这在很大程度上就是为什么在任何成功架构的检查上下文中，fog或“the fog”的插入似乎是被迫的。的确，尽管思科最近采取了积极的措施，将edge和fog的概念彼此区别开来，但听取了思科简报的专家们却纷纷向媒体和客户表示，这两个概念是一回事。

雾计算没有真正一致的定义，因此，一个组织可以很容易地部署一个带有现场传感器和边缘设备的物联网应用程序(包括思科制造的设备)，而且永远不会说出这个词。但在最近的几次尝试中，思科试图提出这样一个观点:fog直接解决了Dell's Shepherd提出的Pi-in-the-sky问题:依赖于从云中来回传输数据的edge部署，会适得其反。理念,先进的由思科贡献者David Linthicum,在最近的一篇文章中,通过计算和数据存储功能的云计算和对数据采集的点——在这种情况下,在这个领域,一个组织需要一块云,因此雾。

林西克姆写道:“雾和边缘可能会产生某种临界点。”“网络延迟限制了物联网的全面发展和成熟，因为传感器的处理能力有限。在物联网设备上放置一个微平台，以及提供利用该平台的工具和方法，可能会扩大物联网系统的功能，并为物联网提供更多的用例。”