边缘计算是一种物联网技术，帮助解决在数百万连接的设备和云或数据中心之间传输数据时的延迟和低效率问题。边缘计算背后的主要思想是在数据生成的地方对数据进行管理，而不是依赖于将数据上传到传统上处理过的集中资源。随着物联网的发展，边缘计算对于提高数据收集、处理和路由的效率越来越重要。
边缘计算正在接近一个临界点。如今，根据分析公司Gartner的数据，只有不到10%的企业数据是在边缘创建和处理的。但到2025年，Gartner预计这一数字将达到75%①。
边缘计算的重要性可以归纳为三个关键点:
1. 在物联网应用程序中产生数据的绝大多数设备都位于网络的“边缘”，而不是在数据中心内，该数据中心被设计用来处理大量数据。在边缘和数据中心之间来回路由所有数据效率很低。更有意义的是，在接近物联网解决方案的物理位置处理数据，并确定是否需要上传。
2. 在许多物联网应用中，必须快速处理数据，以便在必要时立即采取保护行动。例如，在关键任务的工业应用中，延迟问题可能会导致诸如油箱或泵的过载、干枯或故障。
3. 虽然数以百万计的分布式设备生成的数据可能需要在数据中心或云中存储、处理和分析，但大部分并不需要。例如，虽然在某些应用程序中发送关于设备是否正常运行的检查点数据可能很重要，但对于许多应用程序来说，只有在设备运行超出其规范时才重要地将数据路由到总部。
在这篇文章中，我们将探讨边缘计算的一些好处，并介绍Digi将边缘计算构建到物联网部署中的解决方案组合。
管理边缘数据量和带宽问题
许多边缘派生数据只是表明一切都在顺利运行 – 通常称为“心跳数据”。例如，水泵或马达在99.999%的时间内以相同的转速运行。随着时间的流逝，收集数百万个相同的数据读数的价值可能微乎其微。然而，如果出现异常数据，应尽快识别并采取行动，以避免潜在的灾难。在这种情况下，边缘计算是无价的。
在大多数情况下，在网络边缘、事件和进程附近执行计算任务是最有效的。正如一位业内观察人士所说，“大海捞针难”的古老格言，边缘计算“让我们把数据的‘大海捞针’变得更小，从而更有可能更有效地找到可操作的信息‘针’。②”
幸运的是，设备智能和计算能力正在增强，“智能”设备现在有了更强大的功能来处理以前需要传统计算堆栈帮助的进程。例如，智能边缘设备可以通过智能编程来破译需要人工干预的数据，然后将其发送给下一个接收方。
不断增长的数据并不是推动边缘计算发展的唯一挑战。随着物联网应用的增多，可用带宽总是有限的。边缘计算允许设备自主做出决策，帮助吸收和管理不断增长的处理量，而这些处理总是需要完成。
边缘计算的好处
这里有一些关键的好处，使边缘计算吸引了一系列的应用:
· 减少延迟：边缘计算允许更快地响应本地事件，因为数据不需要来回地从边缘传输到云。使用边缘计算，延迟可以减少到接近零。
· 降低成本：网络数据流量的减少导致网络成本降低，特别是无线蜂窝连接。
· 增强安全性和私密性：通过边缘计算，敏感数据，如医学图像，不需要离开设备。应用程序可以建立规则和加密来安全地识别和传输特定的、需要的数据。
· 离线操作能力：边缘计算设备可以自己收集、存储和处理数据。不需要永久连接到网络。除了支持较低的延迟外，边缘设备的电池管理和安全性也能带来好处。
· 可编程设备:可编程设备延长了资本设备的使用寿命，因为它们可以随着嵌入硬件的发展而发展，反映出新的应用、新的功能和先进的安全能力。
边缘计算用例
从技术上讲，边缘计算已经在我们身边广泛应用，从智能手机上的指纹读取器到十字路口的实时交通监控。下面的用例只是不断增长的边缘计算应用程序的一个示例。
· 自适应诊断：可以改善机器和设备的正常运行时间，减少服务费用和降低保修成本。边缘计算生成的错误代码，结合历史修复信息，还可以为技术人员提供上下文，缩短故障诊断和完成修复所需的时间。
· 近海石油钻井平台：基于其价值，存储数据以备记录，识别并保留性能分析。边缘装置可对设备进行安全监控，并在超出预设限制时自动关闭设备。
· 制造：工业传感器监控工厂设备，以保持性能设置，提高效率和预测维修需求。
· 智能城市：交通摄像头和信号改善了安全性和交通流量。可以对公共建筑进行监控，以提高照明、供暖等方面的效率。
· 医疗保健：可穿戴设备存储心率和温度等信息，并提供药物提醒。在病人摔倒的情况下，其他医用可穿戴设备会将特定数据发送给病人的医生进行分析，或者发送警报。
· 农业：农民使用传感器跟踪土壤水分水平和其他田间条件，然后启动应用程序的自动化过程，并将任何关键数据发送到管理界面，如Digi Remote Manager进行分析。
实时边缘处理最引人注目的例子是联网汽车和自动驾驶汽车的出现，在这些领域，接近零延迟是至关重要的。在这种环境中，实时决策是一种必不可少的能力，在这种环境中，即使是几毫秒的延迟都可能是生死攸关的问题。自动驾驶汽车还将记录信息，并定期连接到云端，上传性能数据和下载软件更新。
边缘计算解决方案
为了开发和充分利用边缘计算，部署物联网应用程序的团队需要配套的硬件、软件和工具。例如:
· Digi Remote Manager提供了一个内嵌的工具箱的边缘计算能力。企业可以开发对其应用程序至关重要的边缘计算功能，或者与Digi的专业服务团队合作开发所需的功能，并使用Digi Remote Manager将该功能推出到所有Digi 边缘设备上。Digi Remote Manager还集成了第三方云服务，我们将在下面讨论。
· 可以通过云服务来管理边缘计算基础设施，如Microsoft Azure, Google Cloud和亚马逊网络服务(AWS)的AWS IoT Greengrass。这些服务使企业能够在将软件部署到设备上之前，利用云进行管理、分析和数据存储，以及在云上创建和测试软件。
· 对于集成边缘计算的产品开发人员来说，选择耐用、安全、尺寸、重量和功能符合边缘机器要求的设备是很重要的。
o Digi XBee蜂窝智能调制解调器为开发边缘计算应用程序提供了边缘智能和完整的生态系统，这些应用程序经过充分优化，可在现场无缝工作。例如，Digi XBee 3 LTE-M/NB-IoT提供集成的MicroPython编程能力，对Microsoft Azure和Amazon AWS的MQTT支持，空中固件更新，内置的安全性与Digi TrustFence，并与Digi Remote Manager集成的远程管理。
o Digi ConnectCore嵌入式解决方案，以及AWS Greengrass，旨在支持具有云连接的边缘设备的长期使用寿命。Digi ConnectCore8X embedded system on-module (SOM)设备基于NXP i.MX 8X应用程序处理器。ConnectCore 8X紧凑的尺寸(40毫米x 45毫米)提供了Digi SMTplus表面安装形式，这允许产品设计师选择edge-castellated SMT技术或LGA选项，以实现最大的设计灵活性。这种形状因素降低了成本，同时增加了制造的灵活性。ConnectCore 8X还提供内置的Digi TrustFence设备安全性。
· Digi的高性能蜂窝路由器是支持关键任务边缘计算通信的理想选择，确保关键数据在应用程序和边缘设备之间快速、安全地传输。例如，Digi TX64移动接入路由器，是一个强大的高速，5G准备平台可用的LTE-Advanced Cat 11或LTE-Advanced Pro Cat 18蜂窝模块，内置Digi TrustFence安全，集成的Digi Remote Manager可见性和控制在边缘。
· Digi网关，如Digi XBee工业网关，通过将数据聚合到用于交付的正确协议，支持多协议环境。Digi XBee工业网关可编程定制，使用Digi XBee射频模块进行操作，集成了Digi Remote Manager进行远程设备管理。
边缘计算是注定要成为无处不在的管理成本、巨大的数据量和关键任务应用程序的可伸缩性,和团队开发和部署这些应用程序必须与一个合作伙伴,可以提供所需的端到端支持 – 从正确的工具到物联网的经验。
想知道如何在你的设计中建立边缘智能吗?Digi无线设计服务可以提供帮助。联系我们以获得您需要的帮助。
①Rob van der Meulen, “Edge computing promises near real-time insights and facilitates localized actions,” Smarter with Gartner, October 3, 2018
②Stephanie Overby, How to explain edge computing in plain English, The Enterprisers Project, July 22, 2019
