邊緣計算是一種物聯網技術，幫助解決在數百萬連接的設備和云或數據中心之間傳輸數據時的延遲和低效率問題。邊緣計算背后的主要思想是在數據生成的地方對數據進行管理，而不是依賴于將數據上傳到傳統上處理過的集中資源。隨著物聯網的發展，邊緣計算對于提高數據收集、處理和路由的效率越來越重要。
邊緣計算正在接近一個臨界點。如今，根據分析公司Gartner的數據，只有不到10%的企業數據是在邊緣創建和處理的。但到2025年，Gartner預計這一數字將達到75%①。
邊緣計算的重要性可以歸納為三個關鍵點:
1. 在物聯網應用程序中產生數據的絕大多數設備都位于網絡的“邊緣”，而不是在數據中心內，該數據中心被設計用來處理大量數據。在邊緣和數據中心之間來回路由所有數據效率很低。更有意義的是，在接近物聯網解決方案的物理位置處理數據，并確定是否需要上傳。
2. 在許多物聯網應用中，必須快速處理數據，以便在必要時立即采取保護行動。例如，在關鍵任務的工業應用中，延遲問題可能會導致諸如油箱或泵的過載、干枯或故障。
3. 雖然數以百萬計的分布式設備生成的數據可能需要在數據中心或云中存儲、處理和分析，但大部分并不需要。例如，雖然在某些應用程序中發送關于設備是否正常運行的檢查點數據可能很重要，但對于許多應用程序來說，只有在設備運行超出其規范時才重要地將數據路由到總部。
在這篇文章中，我們將探討邊緣計算的一些好處，并介紹Digi將邊緣計算構建到物聯網部署中的解決方案組合。
管理邊緣數據量和帶寬問題
許多邊緣派生數據只是表明一切都在順利運行 – 通常稱為“心跳數據”。例如，水泵或馬達在99.999%的時間內以相同的轉速運行。隨著時間的流逝，收集數百萬個相同的數據讀數的價值可能微乎其微。然而，如果出現異常數據，應盡快識別并采取行動，以避免潛在的災難。在這種情況下，邊緣計算是無價的。
在大多數情況下，在網絡邊緣、事件和進程附近執行計算任務是最有效的。正如一位業內觀察人士所說，“大海撈針難”的古老格言，邊緣計算“讓我們把數據的‘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”
幸運的是，設備智能和計算能力正在增強，“智能”設備現在有了更強大的功能來處理以前需要傳統計算堆棧幫助的進程。例如，智能邊緣設備可以通過智能編程來破譯需要人工干預的數據，然后將其發送給下一個接收方。
不斷增長的數據并不是推動邊緣計算發展的唯一挑戰。隨著物聯網應用的增多，可用帶寬總是有限的。邊緣計算允許設備自主做出決策，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。
邊緣計算的好處
這里有一些關鍵的好處，使邊緣計算吸引了一系列的應用:
· 減少延遲：邊緣計算允許更快地響應本地事件，因為數據不需要來回地從邊緣傳輸到云。使用邊緣計算，延遲可以減少到接近零。
· 降低成本：網絡數據流量的減少導致網絡成本降低，特別是無線蜂窩連接。
· 增強安全性和私密性：通過邊緣計算，敏感數據，如醫學圖像，不需要離開設備。應用程序可以建立規則和加密來安全地識別和傳輸特定的、需要的數據。
· 離線操作能力：邊緣計算設備可以自己收集、存儲和處理數據。不需要永久連接到網絡。除了支持較低的延遲外，邊緣設備的電池管理和安全性也能帶來好處。
· 可編程設備:可編程設備延長了資本設備的使用壽命，因為它們可以隨著嵌入硬件的發展而發展，反映出新的應用、新的功能和先進的安全能力。
邊緣計算用例
從技術上講，邊緣計算已經在我們身邊廣泛應用，從智能手機上的指紋讀取器到十字路口的實時交通監控。下面的用例只是不斷增長的邊緣計算應用程序的一個示例。
· 自適應診斷：可以改善機器和設備的正常運行時間，減少服務費用和降低保修成本。邊緣計算生成的錯誤代碼，結合歷史修復信息，還可以為技術人員提供上下文，縮短故障診斷和完成修復所需的時間。
· 近海石油鉆井平臺：基于其價值，存儲數據以備記錄，識別并保留性能分析。邊緣裝置可對設備進行安全監控，并在超出預設限制時自動關閉設備。
· 制造：工業傳感器監控工廠設備，以保持性能設置，提高效率和預測維修需求。
· 智能城市：交通攝像頭和信號改善了安全性和交通流量。可以對公共建筑進行監控，以提高照明、供暖等方面的效率。
· 醫療保健：可穿戴設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，其他醫用可穿戴設備會將特定數據發送給病人的醫生進行分析，或者發送警報。
· 農業：農民使用傳感器跟蹤土壤水分水平和其他田間條件，然后啟動應用程序的自動化過程，并將任何關鍵數據發送到管理界面，如Digi Remote Manager進行分析。
實時邊緣處理最引人注目的例子是聯網汽車和自動駕駛汽車的出現，在這些領域，接近零延遲是至關重要的。在這種環境中，實時決策是一種必不可少的能力，在這種環境中，即使是幾毫秒的延遲都可能是生死攸關的問題。自動駕駛汽車還將記錄信息，并定期連接到云端，上傳性能數據和下載軟件更新。
邊緣計算解決方案
為了開發和充分利用邊緣計算，部署物聯網應用程序的團隊需要配套的硬件、軟件和工具。例如:
· Digi Remote Manager提供了一個內嵌的工具箱的邊緣計算能力。企業可以開發對其應用程序至關重要的邊緣計算功能，或者與Digi的專業服務團隊合作開發所需的功能，并使用Digi Remote Manager將該功能推出到所有Digi 邊緣設備上。Digi Remote Manager還集成了第三方云服務，我們將在下面討論。
· 可以通過云服務來管理邊緣計算基礎設施，如Microsoft Azure, Google Cloud和亞馬遜網絡服務(AWS)的AWS IoT Greengrass。這些服務使企業能夠在將軟件部署到設備上之前，利用云進行管理、分析和數據存儲，以及在云上創建和測試軟件。
· 對于集成邊緣計算的產品開發人員來說，選擇耐用、安全、尺寸、重量和功能符合邊緣機器要求的設備是很重要的。
o Digi XBee蜂窩智能調制解調器為開發邊緣計算應用程序提供了邊緣智能和完整的生態系統，這些應用程序經過充分優化，可在現場無縫工作。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，內置的安全性與Digi TrustFence，并與Digi Remote Manager集成的遠程管理。
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備的長期使用壽命。Digi ConnectCore8X embedded system on-module (SOM)設備基于NXP i.MX 8X應用程序處理器。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，這允許產品設計師選擇edge-castellated SMT技術或LGA選項，以實現最大的設計靈活性。這種形狀因素降低了成本，同時增加了制造的靈活性。ConnectCore 8X還提供內置的Digi TrustFence設備安全性。
· Digi的高性能蜂窩路由器是支持關鍵任務邊緣計算通信的理想選擇，確保關鍵數據在應用程序和邊緣設備之間快速、安全地傳輸。例如，Digi TX64移動接入路由器，是一個強大的高速，5G準備平臺可用的LTE-Advanced Cat 11或LTE-Advanced Pro Cat 18蜂窩模塊，內置Digi TrustFence安全，集成的Digi Remote Manager可見性和控制在邊緣。
· Digi網關，如Digi XBee工業網關，通過將數據聚合到用于交付的正確協議，支持多協議環境。Digi XBee工業網關可編程定制，使用Digi XBee射頻模塊進行操作，集成了Digi Remote Manager進行遠程設備管理。
邊緣計算是注定要成為無處不在的管理成本、巨大的數據量和關鍵任務應用程序的可伸縮性,和團隊開發和部署這些應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網的經驗。
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①Rob van der Meulen, “Edge computing promises near real-time insights and facilitates localized actions,” Smarter with Gartner, October 3, 2018
②Stephanie Overby, How to explain edge computing in plain English, The Enterprisers Project, July 22, 2019
