您的位置: 集微网:积微成著 >> 资讯 >> 物联网 >> 详细内容 在线投稿

开创IoT新局面 边缘运算实现智能工业/交通

更多猛料?欢迎关注老杳个人微信号:laoyaoshow
来源: 新电子   发布者:新电子
热度57票   时间:2018年6月15日 04:51
边缘运算是近年来最受注目的人工智能与物联网相关概念,该概念将影响实体装置与数据中心的设计。 目前,最重要的两个应用领域为工业设施与智能交通系统。 利用边缘运算概念,将使得这两个应用领域实现更高的效率与安全性。

人们目前最关注的人工智能(AI)与物联网(IoT)相关应用发展,都不能忽略「边缘运算」。 以物联网应用为例,它的概念不仅会影响实体装置与数据中心的设计,也会影响用来链接实体装置与数据中心的网络。 边缘计算概念的出现,是为了满足分散地区处理数据的需求。 此种数据处理作业通常是以虚拟化的处理模式为基础,而此种模式能让网络设备在配置与使用时,具有更大的弹性。

边缘运算的两个重要应用领域是:现代工业设施(如工厂、仓库、配送中心)与道路沿线(用来支持智能交通系统)。 管理这些环境中的流量与数据处理作业的安全网络,能提供更高的效率、便利性、安全性。

云边缘助IoT发展

物联网被视为科技界的「下一件大事」。 过去45年来,因特网与其用途已经有很大的进展。 因特网最初的构想是用来链接各研究机构,后来成为企业商务的基础,最近成长速度更快,已经能够支持全球超过20亿台行动装置与数亿台计算机和家庭娱乐装置的信息与通讯需求,提供串流音乐、影片、社交网络内容及其他多项服务。 「下一件大事」是联机实体装置,如家电、办公室与工厂设备,以及交通系统。 此种实体装置的联机,保证能够大幅提升效率、便利性和安全性。

有些对物联网的描述,将它过度简化成是大量的传感器,将信息传送至大型云端数据中心运作的大数据应用程序。 稍简略的描述还提到致动器(Actuator),让大数据应用程序可以执行控制回路。 在这些描述中,因特网只是提供传感器、致动器、云端智能之间的联机。 实际上,物联网是由一连串系统建立而成,这套系统包含单一功能的传感器、致动器,多功能的内建式系统,及网络基础架构、云端数据中心等。

再者,其中有一套连续的网络基础架构,有一些算是「内建」(安装硬件、实时、固定的功能)的网络设备,而其他则是高度可编程的系统,直到能被视为云端的一部分。 结合内建设备与云端特性的系统,有时就称为「云边缘(Cloud Edge)」。 本文将检视「云边缘」的起源,接着讨论云边缘的两个领域。

云端(Cloud)的定义,来自它缺乏明显的外形或边界,而且非实体存在。 透过云端,位在远程的运算资源(处理与储存)就能集中化,并动态提供给需要的用户。 云端施行的硬件,与内建系统使用的硬件完全相同,但商用服务器架构(x86处理器、DDR、HDD、以太网络适配器)的长期稳定性,激励开发者创造硬件抽象的中间件,能够让通用应用程序在任何服务器上执行。 此种虚拟化的中间件能扩大范围,允许多个应用程序共享硬件,甚至允许全部的操作系统加上称为虚拟机(VM)的应用程序共享硬件。 从实体资源分离的虚拟机,能够从一部实体服务器移植到另一部服务器,并透过「复制(Cloning)」扩展规模。

一旦虚拟化科技被广泛运用,硬件就会进化而更符合虚拟机的需求。 只要再加上虚拟MAC、NIC和硬件加速器,就能支持以太网络与虚拟机联机。 PCI Express接口也增加了IO虚拟化技术,并导入新型的数据中心设备,如服务器负载平衡器/应用传递控制器(ADC),藉此将适当的网络流量引导至实体硬件,而目标虚拟机就在特定时刻实时驻留在此实体硬件。 集合了服务器、储存数组、虚拟化感测交换器、应用传递控制器,就能让云端数据中心达到超大规模(Hyperscale)。

虚拟化支持者很快就把关注焦点转向路由器、交换器和ADC。 这些特殊的网络装置真的需要吗? 或者这些网络功能也可以作为虚拟机,像应用程序本身一样在相同的商用硬件上执行? 软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)的概念,开始证明交换、路由、防火墙等网络功能,也可以在商用服务器硬件上执行。

虚拟化平台实现高弹性

在配置更有弹性的网络装置上执行网络功能,是否就能构成云边缘,此点目前仍有争议。 在网络装置上执行数据分析应用程序及「发表和订阅」数据库服务,当然符合云边缘运算的资格,而且有种较新型的产品就提供此项数据分析功能,这种产品称为工业物联网(IIoT)网关。 IIoT网关和现有的工业网关类似,而与家用和企业网关的区别在于,IIoT网关可支持更多的接口(以太网络、CAN、串行、ZigBee)与工业网络协议(如Modbus TCP/IP和Profinet), 藉此在一系列物联网传感器、致动器和中央控制系统之间传送流量。

内建QorIQ处理器的IIoT网关,采用标准式协调管理软件(Orchestration Software),可支持分布式分析与控制应用程序迁移上线(On-Boarding),让IIoT网关能了解数据。 IIoT网关作为传感器数据的逻辑汇总点,会摘要不相关的数据、转送异常值,并在本地执行适当的控制作业,比控制回路直接到达云端的情况更可靠而且延迟更低。 IIoT网关确保只有经过授权的流量才能通过网关,也只有经过授权的数据分析或其他应用程序,才能执行网关上驻留的处理资源。

利用虚拟化处理平台来执行以网关为基础的分析作业,能提供较大的平台弹性,以应付多样化且不断改变的工业云边缘运算难题。

云边缘实现智能交通

感测、分析、控制、沟通等功能汇集云边缘,应用在智能交通系统(ITS)中特别明显。 虽然可联网的自动车辆(CAV)革命最受关注,但路边基础设施的发展同样令人惊讶。 路边基地台(RSU)传感器会仿真自动车辆发生的一切,包括:视线、雷达、V2X无线通信。 RSU会负责处理固定地点的信息,如繁忙的十字路口。 RSU会将超出车辆传感器范围所察觉到的状况传送给自动车辆、发出危险警示、分析交通流量以调整号志时间,让交通更顺畅等等。

与CAV车辆联机时,十字路口的RSU可能告知行经的CAV忽略红灯,因为RSU侦测后确定现场并没有其他车辆或行人。 我们甚至可以想象,未来红绿灯与停车号志,只适用于「传统的」人为驾驶车辆;RSU可能发送车速调整讯号至自动驾驶车辆,让来自各个方向的车辆能够全速通过十字路口。 此种「绿能驾驶」可望消弭城市驾驶燃油效率差距,而且在V2X通讯更保守的视线范围带来的安全性之外,还能产生环保与道路效率的优点。

车流量最高的地点最需要设置RSU。 当然,设置RSU最理想的地点,也是提供宽带服务的最佳地点。 5G小型基地台主机代管虚拟化媒体服务器与网络高速缓存,将会随着驾驶变乘客而出现高度需求。 在路上通行的人不用再注意路况,就能利用通车时间掌握新闻,并在真正的行动办公室里工作。

CAV车辆全速通过十字路口的例子指出,车辆本身和RSU都必须具备高度的功能安全性(以防随机故障)与网络安全性(以防网络直接攻击)。

(本文作者为恩智浦数字网络事业部市场开发主管与资深工程师)


    扫描下方二维码关注老杳或集微网官方微信:




  • 【手机中国联盟官博系列赠机活动进行中,欢迎参与】

  • 老杳吧本周热点帖子

    老杳吧今日热点帖子


    顶:4 踩:3
    对本文中的事件或人物打分:
    当前平均分: (19次打分)
    对本篇资讯内容的质量打分:
    当前平均分: (15次打分)
    【已经有人表态】
    7票
    感动
    2票
    路过
    2票
    高兴
    1票
    难过
    1票
    搞笑
    1票
    愤怒
    1票
    无聊
    1票
    同情
    上一篇 下一篇