解讀邊緣計算在七大領(lǐng)域的研究趨勢和新進(jìn)展

作者：趙志為 閔革勇 2022-03-07 20:39:54

云計算

邊緣計算 邊緣計算的研究工作中，物聯(lián)網(wǎng)、計算卸載、資源分配、5G、深度學(xué)習(xí)是排名前五位的關(guān)鍵詞。這基本上也涵蓋了邊緣計算的研究趨勢和最新進(jìn)展。

成都創(chuàng)新互聯(lián)公司是一家專業(yè)提供阜城企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),專注與成都網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站設(shè)計、HTML5、小程序制作等業(yè)務(wù)。10年已為阜城眾多企業(yè)、政府機構(gòu)等服務(wù)。創(chuàng)新互聯(lián)專業(yè)的建站公司優(yōu)惠進(jìn)行中。

▲圖1-9 近5年邊緣計算相關(guān)文章中的關(guān)鍵詞相對詞頻

1.物聯(lián)網(wǎng)+邊緣計算

物聯(lián)網(wǎng)在邊緣計算的相關(guān)研究論文中成為熱詞的第一名，反映出邊緣計算和物聯(lián)網(wǎng)之間緊密的關(guān)系。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展越是成熟，對于邊緣計算的技術(shù)需求就越是強烈。兩者的結(jié)合關(guān)鍵在于兩方面：

一方面，需要解決物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備如何以低成本的方式接入邊緣計算;

另一方面，也需要解決邊緣計算如何應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)海量、異構(gòu)、動態(tài)的特點。

2.5G+邊緣計算

5G技術(shù)的發(fā)展使得通信延遲達(dá)到低于計算延遲的水平，這將使得很多現(xiàn)有的計算模式發(fā)生根本性變化，也會導(dǎo)致越來越多的計算負(fù)載從前端移動設(shè)備轉(zhuǎn)移到邊緣計算服務(wù)器上。

這對于邊緣計算的架構(gòu)提出了新的要求和挑戰(zhàn)，需要在現(xiàn)有的云計算集群架構(gòu)基礎(chǔ)之上做出重要改進(jìn)，以適應(yīng)實時性高、數(shù)據(jù)密集、移動性高、異構(gòu)動態(tài)的5G移動服務(wù)需求。

3.虛擬化技術(shù)

由于前端設(shè)備的異構(gòu)性，邊緣計算所服務(wù)的計算請求同樣是高度異構(gòu)的。這就要求邊緣服務(wù)器能夠靈活地運行各種各樣的計算服務(wù)。虛擬化技術(shù)則是解決這一問題的主流方向之一，通過將不同系統(tǒng)、不同環(huán)境甚至不同硬件上的網(wǎng)絡(luò)功能在通用的計算資源上實現(xiàn)，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)功能的靈活管理。

相比于傳統(tǒng)云計算中的虛擬化技術(shù)，邊緣計算的虛擬化技術(shù)對延遲要求較高。不僅如此，邊緣服務(wù)器的計算資源相比于云服務(wù)器也要少很多，使得虛擬化技術(shù)需要做到盡可能輕量級。

4.計算卸載

計算卸載是云計算中的經(jīng)典問題之一，在邊緣計算中同樣是一個十分重要的核心問題。

邊緣計算中的計算卸載是指將計算任務(wù)從前端設(shè)備轉(zhuǎn)移到邊緣服務(wù)器上運行，任務(wù)執(zhí)行完畢后邊緣服務(wù)器再將計算結(jié)果返回到前端設(shè)備或按照要求傳遞到云服務(wù)器。針對該方向的研究集中在回答幾個關(guān)鍵的核心問題——是否需要卸載、卸載哪些任務(wù)、卸載到哪個服務(wù)器、以什么方式卸載等。

與云計算中的任務(wù)卸載相比，邊緣計算的一個重要特征在于前端設(shè)備的傳輸方式和邊緣服務(wù)器選擇，這將會嚴(yán)重影響計算卸載的性能。

5.資源分配

同一個邊緣計算網(wǎng)絡(luò)中可能存在數(shù)量眾多的邊緣服務(wù)器，同一個邊緣服務(wù)器可能需要處理數(shù)量巨大的計算任務(wù)，不同的計算任務(wù)存在不同的計算和通信資源需求?；诖?，邊緣計算中的資源分配問題顯得尤為重要。

不同于云計算數(shù)據(jù)中心，邊緣計算由于更加接近前端用戶，其運行的服務(wù)和配備的資源具有較強的針對性。不僅如此，不同邊緣服務(wù)器上的資源通常具有較強的異構(gòu)性，這使得邊緣計算中的資源分配問題變得極具挑戰(zhàn)性。

6.支持邊緣計算的低功耗物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

邊緣計算的提出并未針對特定的應(yīng)用場景，更多起到的是類似于內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)的作用，減少應(yīng)用的訪問延遲。而這一特點正好能夠解決物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)能量受限、資源受限等問題。除了各類應(yīng)用的探索之外，該方向的共性問題還包括低功耗嵌入式系統(tǒng)(支持計算卸載、低功耗任務(wù)傳輸、高能效數(shù)據(jù)采集等)。

7.邊緣計算與人工智能算法

邊緣計算與人工智能的碰撞，在兩個方向分別產(chǎn)生了一系列問題，即基于邊緣計算的人工智能算法，以及基于人工智能的邊緣系統(tǒng)優(yōu)化。相比于傳統(tǒng)的人工智能算法，前者系統(tǒng)架構(gòu)的變化帶來了多設(shè)備之間的協(xié)同問題。而后者則是利用人工智能算法和邊緣計算系統(tǒng)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，對邊緣系統(tǒng)本身進(jìn)行優(yōu)化和決策。

考慮到邊緣計算的重要使命之一是將人工智能帶入各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備當(dāng)中，這一方向正引起越來越多的關(guān)注。

關(guān)于作者：趙志為，電子科技大學(xué)計算機學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師。主要研究方向為低功耗物聯(lián)網(wǎng)與邊緣計算。在計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域國際重要學(xué)術(shù)期刊/會議上發(fā)表60余篇學(xué)術(shù)論文，期刊包括IEEE/ACM Trans.on Networking、IEEE Trans.on Mobile Computing、IEEE JSAC、IEEE INFOCOM、IEEE ICNP、IEEE ICDCS等，并獲得3項國際會議論文獎，主持國家級、省部級科研項目10余項。閔革勇，英國?？巳卮髮W(xué)計算機系教授。在移動互聯(lián)網(wǎng)、無線通信、物聯(lián)網(wǎng)、分布式計算等領(lǐng)域取得了一系列創(chuàng)新性科研成果，在國際重要學(xué)術(shù)期刊/會議上發(fā)表300多篇論文，獲得10余項國際會議論文獎?，F(xiàn)任多個國際學(xué)術(shù)期刊的編委并擔(dān)任多個國際學(xué)術(shù)會議的主席。

本文摘編自《邊緣計算：原理、技術(shù)與實踐》，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。(ISBN：9787111690894)

網(wǎng)站欄目：解讀邊緣計算在七大領(lǐng)域的研究趨勢和新進(jìn)展
鏈接URL：http://www.5511xx.com/article/cojsiep.html