▲圖1-9 近5年邊緣計算相關文章中的關鍵詞相對詞頻

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)之間緊密的關系。物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展越是成熟，對于邊緣計算的技術需求就越是強烈。兩者的結合關鍵在于兩方面：

一方面，需要解決物聯(lián)網(wǎng)設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對物聯(lián)網(wǎng)服務海量、異構、動態(tài)的特點。

2.5G+邊緣計算

5G技術的發(fā)展使得通信延遲達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，也會導致越來越多的計算負載從前端移動設備轉移到邊緣計算服務器上。

這對于邊緣計算的架構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基礎之上做出重要改進，以適應實時性高、數(shù)據(jù)密集、移動性高、異構動態(tài)的5G移動服務需求。

3.虛擬化技術

由于前端設備的異構性，邊緣計算所服務的計算請求同樣是高度異構的。這就要求邊緣服務器能夠靈活地運行各種各樣的計算服務。虛擬化技術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)絡功能在通用的計算資源上實現(xiàn)，從而實現(xiàn)對網(wǎng)絡功能的靈活管理。

相比于傳統(tǒng)云計算中的虛擬化技術，邊緣計算的虛擬化技術對延遲要求較高。不僅如此，邊緣服務器的計算資源相比于云服務器也要少很多，使得虛擬化技術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從前端設備轉移到邊緣服務器上運行，任務執(zhí)行完畢后邊緣服務器再將計算結果返回到前端設備或按照要求傳遞到云服務器。針對該方向的研究集中在回答幾個關鍵的核心問題——是否需要卸載、卸載哪些任務、卸載到哪個服務器、以什么方式卸載等。

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

5.資源分配

同一個邊緣計算網(wǎng)絡中可能存在數(shù)量眾多的邊緣服務器，同一個邊緣服務器可能需要處理數(shù)量巨大的計算任務，不同的計算任務存在不同的計算和通信資源需求。基于此，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，其運行的服務和配備的資源具有較強的針對性。不僅如此，不同邊緣服務器上的資源通常具有較強的異構性，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用場景，更多起到的是類似于內容分發(fā)網(wǎng)絡的作用，減少應用的訪問延遲。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)架構的變化帶來了多設備之間的協(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)過程產生的數(shù)據(jù)，對邊緣系統(tǒng)本身進行優(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)設備當中，這一方向正引起越來越多的關注。

關于作者：趙志為，電子科技大學計算機學院副教授、博士生導師。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)絡領域國際重要學術期刊/會議上發(fā)表60余篇學術論文，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，英國埃克塞特大學計算機系教授。在移動互聯(lián)網(wǎng)、無線通信、物聯(lián)網(wǎng)、分布式計算等領域取得了一系列創(chuàng)新性科研成果，在國際重要學術期刊/會議上發(fā)表300多篇論文，獲得10余項國際會議論文獎。現(xiàn)任多個國際學術期刊的編委并擔任多個國際學術會議的主席。

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