在物聯(lián)網(wǎng)(IoT) 中，邊緣設備似乎是事后才想到的，被分配到外圍物聯(lián)網(wǎng)設備與云中復雜的物聯(lián)網(wǎng)軟件應用程序之間邊界的次要位置。然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)人員應對新興的物聯(lián)網(wǎng)需求，邊緣設備將在應對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)面臨的諸多挑戰(zhàn)方面發(fā)揮核心作用。

在其最基本的作用中，物聯(lián)網(wǎng)邊緣設備將物聯(lián)網(wǎng)終端設備與遠程資源連接起來——這與電信有線中心、工業(yè) I/O 控制器和 Wi-Fi 路由器分別連接電話、工廠自動化設備和家用計算機的方式不同。邊緣設備通過支持多種無線技術和協(xié)議，可以大大簡化物聯(lián)網(wǎng)設備設計的要求。開發(fā)人員可以專注于 IoT 設備設計中的應用程序，而不是研究有限的無線連接選項。然而，物聯(lián)網(wǎng)的本質推動了對邊緣設備的需求，以支持基本連接之外的功能。讓我們回顧一下 IoT 邊緣功能。

邊緣設備提供解決方案

物聯(lián)網(wǎng)應用程序在成百上千個無線傳感器節(jié)點涌出數(shù)據(jù)流的質量效應下蓬勃發(fā)展。大量部署和維護這些節(jié)點是一項重大的后勤挑戰(zhàn)，肯定會阻礙物聯(lián)網(wǎng)的整體成功。邊緣設備提供了一個自然的解決方案，它提供了一個本地主機，用于將大量設備初始調試到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡上，并處理這些設備的后續(xù)無線更新。此外，邊緣設備可以提供本地版本的基于云的服務，以在云連接中斷時維持運行。對于時間敏感的操作，邊緣設備可以執(zhí)行本地處理，以支持短延遲反饋循環(huán)，這些循環(huán)無法容忍云訪問帶來的額外延遲。

同時，邊緣設備可以幫助確保從設備到云的部署、維護和持續(xù)操作保持安全。在劃分傳感器節(jié)點子網(wǎng)時，邊緣設備固有地提供了一定程度的保護，這在較淺的物聯(lián)網(wǎng)拓撲中是不可用的，允許黑客通過云直接攻擊大量終端設備。憑借隔離和更高性能的結合，邊緣設備可以提供更強大的安全性，以減輕除了最頑固的攻擊之外的所有攻擊。

邊緣設備還為開發(fā)人員提供了一種更有效地滿足隱私要求的方法。2018 年 5 月 25 日，歐盟通用數(shù)據(jù)保護條例 (GDPR) 取代了數(shù)據(jù)保護指令 95/46/EC。GDPR 旨在增加歐盟公民的數(shù)據(jù)隱私，并對歐盟公司和任何處理歐盟居民數(shù)據(jù)的組織實施隱私法規(guī)。包括默認隱私和數(shù)據(jù)最小化等隱私技術在內的概念將增加可能在邊緣找到解決方案的物聯(lián)網(wǎng)要求。與此同時，隨著數(shù)據(jù)科學家發(fā)現(xiàn)將詳細數(shù)據(jù)推送到云端的限制越來越多，IoT 解決方案將需要將匿名機器學習和高級模式匹配等數(shù)據(jù)密集型算法拉入邊緣。

為了滿足他們多樣化的需求，邊緣設備將建立在結合了主機平臺和實時系統(tǒng)功能的硬件基礎上，同時使用應用處理器和微控制器（圖 1）。隨著物聯(lián)網(wǎng)智能從云端擴展到邊緣，這些設備將提供更高的性能和處理專業(yè)化能力，以支持安全、隱私、分析等方面的算法復雜性。

圖 1：IoT 邊緣設備同時使用應用處理器和無線微控制器，將主機系統(tǒng)的性能與 I/O 控制器的連接性相結合，以支持它們在 IoT 系統(tǒng)層次結構中的獨特作用。（來源：恩智浦半導體）

結論

開發(fā)人員可以期望看到越來越重視物聯(lián)網(wǎng)解決方案鏈各個級別的邊緣系統(tǒng)——從芯片到模塊和電路板以及軟件專業(yè)化。事實上，Arm ?已經(jīng)將邊緣設備確定為滿足物聯(lián)網(wǎng)新興需求的關鍵要素。隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展，邊緣設備將在滿足有效物聯(lián)網(wǎng)解決方案的更復雜要求方面發(fā)揮關鍵作用。

該博客由 Stephen Evanczuk 撰寫，最初于 2017 年發(fā)布。貿澤于 2021 年 5 月更新了該博客。