【導讀】在物聯(lián)網（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)者解決不斷出現的新的物聯(lián)網需求，邊緣設備將會在解決大規(guī)模物聯(lián)網系統(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)網設備設計的要求，開發(fā)者可以專注于物聯(lián)網系統(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)網應用在數百乃至數千個無線傳感器節(jié)點大量的數據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大量設備的初始化調試并連接到物聯(lián)網網絡上，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)點的子網時，邊緣設備本身會對一些較少拓撲的網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。歐盟通用數據保護條例計劃于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據的組織同樣適用。因此諸如默認隱私這類的概念以及數據最小化的隱私技術將被添加到物聯(lián)網系統(tǒng)設計的需求中，這些可能需要借助邊緣設備來實現。與此同時，數據工程師發(fā)現將詳細數據推送到云端的限制越來越多，物聯(lián)網解決方案需要在邊緣設備中集成諸如匿名機器學習、高級模式匹配等數據密集型算法。
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、隱私和數據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公司已經將邊緣設備作為滿足物聯(lián)網需求的關鍵要素。隨著物聯(lián)網應用的不斷發(fā)展，邊緣設備將在滿足高效物聯(lián)網解決方案更多復雜需求方面發(fā)揮關鍵的作用。
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