為什么邊緣設(shè)備是IoT取得成功的核心？

在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)領(lǐng)域，邊緣設(shè)備看起來并不太重要，它處在外圍IoT設(shè)備與云端復(fù)雜的IoT軟件應(yīng)用之間，占很少的比重。但是隨著IoT開發(fā)者解決不斷出現(xiàn)的新的物聯(lián)網(wǎng)需求，邊緣設(shè)備將會(huì)在解決大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)面臨的諸多挑戰(zhàn)中發(fā)揮核心作用。

IoT邊緣設(shè)備起到的最基本的作用是連接IoT終端設(shè)備和遠(yuǎn)程資源——與電信有線中心、工業(yè)I/O控制器和WiFi路由分別連接電話、工廠自動(dòng)化設(shè)備和家用計(jì)算機(jī)的方式有所不同。通過支持各種無線技術(shù)和協(xié)議，邊緣設(shè)備可以大大簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)的要求，開發(fā)者可以專注于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)而不是在無線連接技術(shù)有限的選項(xiàng)上耗費(fèi)時(shí)間。而且IoT的發(fā)展自然會(huì)帶動(dòng)邊緣設(shè)備的發(fā)展，除了基本的互連功能還需要支持更多的功能。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在數(shù)百乃至數(shù)千個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)大量的數(shù)據(jù)流效應(yīng)的帶動(dòng)下快速發(fā)展，部署和維護(hù)這些大量的節(jié)點(diǎn)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，而且會(huì)影響整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的成功。邊緣設(shè)備則提供了一種自然化的解決方案，通過提供本地主機(jī)可以實(shí)現(xiàn)大量設(shè)備的初始化調(diào)試并連接到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上，后續(xù)可以通過無線的方式對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行更新。此外在云端服務(wù)器連接斷開時(shí)，邊緣設(shè)備還能提供本地版本的基于云的服務(wù)，保持系統(tǒng)的正常操作。對(duì)于時(shí)間敏感的操作，邊緣設(shè)備還可以提供必要的本地化處理，從而支持很少延遲的反饋回路，有效的緩解了訪問云端帶來的額外延遲。

同時(shí)邊緣設(shè)備可以幫助確保從終端到云端所有部署、維護(hù)和正在運(yùn)行的設(shè)備的安全，在劃分傳感器節(jié)點(diǎn)的子網(wǎng)時(shí)，邊緣設(shè)備本身會(huì)對(duì)一些較少拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)提供一定程度的保護(hù)，防止黑客通過云直接攻擊大量的終端設(shè)備。通過將隔離和更高性能先結(jié)合，邊緣設(shè)備可以提供更強(qiáng)大的安全特性，從而可以有效的避免除致命攻擊外的所有惡意攻擊。

邊緣設(shè)備還為開發(fā)者提供了一種更有效的滿足新需求的方法，其中一個(gè)要求就是“隱私”，這是監(jiān)管部門和消費(fèi)者共同關(guān)注的問題。歐盟通用數(shù)據(jù)保護(hù)條例計(jì)劃于2018年生效，這不僅對(duì)歐盟范圍內(nèi)的公司實(shí)施這項(xiàng)法規(guī)，而且對(duì)所有處理歐盟范圍內(nèi)的居民數(shù)據(jù)的組織同樣適用。因此諸如默認(rèn)隱私這類的概念以及數(shù)據(jù)最小化的隱私技術(shù)將被添加到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求中，這些可能需要借助邊緣設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)工程師發(fā)現(xiàn)將詳細(xì)數(shù)據(jù)推送到云端的限制越來越多，物聯(lián)網(wǎng)解決方案需要在邊緣設(shè)備中集成諸如匿名機(jī)器學(xué)習(xí)、高級(jí)模式匹配等數(shù)據(jù)密集型算法。

為了滿足各種各樣的需求，邊緣設(shè)備將在建立硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)主機(jī)平臺(tái)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)，同時(shí)采用應(yīng)用處理器和微控制器(圖1)，隨著智能物聯(lián)網(wǎng)從云端擴(kuò)展到邊緣提供，這些設(shè)備將能夠提供更強(qiáng)大的性能和更專業(yè)化的處理功能來支持安全、隱私和數(shù)據(jù)分析等功能涉及到的復(fù)雜算法。

圖1：采用應(yīng)用處理器和無線微控制器，物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備將主機(jī)系統(tǒng)的性能和I/O控制器的互連特性相結(jié)合，從而在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中起到獨(dú)特的作用(來源：NXP半導(dǎo)體)

開發(fā)者可以看到在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案中邊緣系統(tǒng)的重要性越來越明顯——從芯片到模塊、電路板卡以及具體的軟件應(yīng)用。實(shí)際上ARM公司已經(jīng)將邊緣設(shè)備作為滿足物聯(lián)網(wǎng)需求的關(guān)鍵要素。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷發(fā)展，邊緣設(shè)備將在滿足高效物聯(lián)網(wǎng)解決方案更多復(fù)雜需求方面發(fā)揮關(guān)鍵的作用。