【導讀】在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領域，邊緣設備看起來并不太重要，它處在外圍IoT設備與云端復雜的IoT軟件應用之間，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，邊緣設備將會在解決大規(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邊緣設備起到的最基本的作用是連接IoT終端設備和遠程資源——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、工廠自動化設備和家用計算機的方式有所不同。通過支持各種無線技術和協(xié)議，邊緣設備可以大大簡化物聯(lián)網(wǎng)設備設計的要求，開發(fā)者可以專注于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中應用的設計而不是在無線連接技術有限的選項上耗費時間。而且IoT的發(fā)展自然會帶動邊緣設備的發(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)應用在數(shù)百乃至數(shù)千個無線傳感器節(jié)點大量的數(shù)據(jù)流效應的帶動下快速發(fā)展，部署和維護這些大量的節(jié)點是一個巨大的挑戰(zhàn)，而且會影響整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的成功。邊緣設備則提供了一種自然化的解決方案，通過提供本地主機可以實現(xiàn)大量設備的初始化調試并連接到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡上，后續(xù)可以通過無線的方式對這些設備進行更新。此外在云端服務器連接斷開時，邊緣設備還能提供本地版本的基于云的服務，保持系統(tǒng)的正常操作。對于時間敏感的操作，邊緣設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。
同時邊緣設備可以幫助確保從終端到云端所有部署、維護和正在運行的設備的安全，在劃分傳感器節(jié)點的子網(wǎng)時，邊緣設備本身會對一些較少拓撲的網(wǎng)絡提供一定程度的保護，防止黑客通過云直接攻擊大量的終端設備。通過將隔離和更高性能先結合，邊緣設備可以提供更強大的安全特性，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，其中一個要求就是“隱私”，這是監(jiān)管部門和消費者共同關注的問題。歐盟通用數(shù)據(jù)保護條例計劃于2018年生效，這不僅對歐盟范圍內的公司實施這項法規(guī)，而且對所有處理歐盟范圍內的居民數(shù)據(jù)的組織同樣適用。因此諸如默認隱私這類的概念以及數(shù)據(jù)最小化的隱私技術將被添加到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計的需求中，這些可能需要借助邊緣設備來實現(xiàn)。與此同時，數(shù)據(jù)工程師發(fā)現(xiàn)將詳細數(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備中集成諸如匿名機器學習、高級模式匹配等數(shù)據(jù)密集型算法。
為了滿足各種各樣的需求，邊緣設備將在建立硬件設備的基礎上實現(xiàn)主機平臺和實時系統(tǒng)，同時采用應用處理器和微控制器（圖1），隨著智能物聯(lián)網(wǎng)從云端擴展到邊緣提供，這些設備將能夠提供更強大的性能和更專業(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雜算法。
圖1：采用應用處理器和無線微控制器，物聯(lián)網(wǎng)邊緣設備將主機系統(tǒng)的性能和I/O控制器的互連特性相結合，從而在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中起到獨特的作用（來源：NXP半導體）
開發(fā)者可以看到在整個物聯(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用。實際上ARM公司已經(jīng)將邊緣設備作為滿足物聯(lián)網(wǎng)需求的關鍵要素。隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的不斷發(fā)展，邊緣設備將在滿足高效物聯(lián)網(wǎng)解決方案更多復雜需求方面發(fā)揮關鍵的作用。
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