具有边缘计算的物联网网关有哪些类型和特点?

2021-11-02 12:32:11 admin 147


作为5G中的关键技术,边缘计算是目前各个行业研究的热点。具有边缘计算的物联网也应用广泛,目前城市工地,教育,医疗,能源等行业已经有了一定的应用。那么边缘计算的网关有哪些类型和特点?

1 什么是边缘计算

边缘计算是在靠近终端的网络边缘侧提供IT(Information Technology)服务环境与云计算功能的新的计算范式。边缘计算通过在靠近用户侧的网络边缘提供存储、计算与通信资源,不仅可以减小用户端的请求响应时延,改善用户服务体验,而且能够有效缓解核心网的负载。

边缘计算系统架构主要包括核心网、宏基站(MacroBaseStation,MBS)、MEC服务器和终端用户设备等。MEC服务器部署在宏基站上,当终端用户设备无法处理自身的计算任务时,则通过无线网络上传至靠近终端用户的MEC服务器进行处理,而无需向远端的核心网发送任务请求。

MEC系统结构

2边缘计算跟物联网有什么关系呢?

随着物联网应用不断发展, 各类应用现场数据上云,当接入设备数量达到一定量给后,对服务端处理能力的要求指数级提升。例:车联网无人驾驶、工业4.0工业生产线控制、智慧消防等,这些应用都要求高效率、低延时、大流量运算处理要求.。因此就要求边缘计算网关提供设备边的处理、存储、控制能力,以提升整个系统的监测、反馈、处理、控制效率。

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2020年12月,边缘计算产业联盟(ECC)与工业互联网产业联盟(AII)联合发布了《边缘计算与云计算协同白皮书2.0》——边缘计算2.0版本:边缘计算主要包括云边缘、边缘云和边缘网关三类落地形态;以“边云协同”和“边缘智能”为核心能力发展方向;软件平台需要考虑导入云理念、云架构、云技术,提供端到端实时、协同式智能、可信赖、可动态重置等能力;硬件平台需要考虑异构计算能力,如鲲鹏、ARM、X86、GPU、NPU、FPGA等。

边缘计算2.0

3 具有边缘计算的物联网网关应用场景

2019年,我国三大运营商正式宣布5G商用,而5G的规模商用,应用才是关键。MEC凭借自身具有的低时延、高带宽可用性和高计算能力优势,成为解决这类需求的必然选择,推动各类新型应用的发展。主要有以下三种典型的边缘计算应用场景。

(1)车联网

车联网是实现车辆与周围事物通信的技术,通过车辆与周围车辆、路侧单元、智能手机等终端之间的数据信息交换提高道路服务安全。同时可以为车辆提供多样的增值服务,例如空闲停车位查找、道路行驶状况共享和各种娱乐服务。随着汽车的大量普及,接入网络的车辆不断增加,网络中产生了大量的通信数据,传统的云计算处理方式无法满足车联网的低时延需求。在此背景下,将边缘计算与车联网融合,利用车载传感器感知周围环境,通过部署在靠近车辆的路侧单元上的MEC服务器处理并分析收集到的数据,以广播方式告知给周围的其他车辆,降低车辆服务响应时延,实现车辆之间的高效互联与信息共享,提高用户体验质量。

(2)视频数据处理

视频流量占移动数据流量的绝大部分,用户通过直播方式进行视频观看时,基于传输控制协议(TransmissionControlProtocol,TCP)和超文本传输协议(HyperTextTransferProtocol,HTTP)的传统内容下载方式无法适应无线接入网络的变化,网络中终端设备数量的变化会引起链路容量变化。此外,长距离的数据传输会造成很大的时延,导致用户体验不佳。通过基于内容分发网络(ContentDeliveryNetwork,CDN)的分发机制来解决上述问题,但是CDN分发机制仍然无法满足用户视频请求的实时性和流畅性需求。于是进一步引入了移动边缘计算,用户从距离自身较近的MEC服务器获取视频数据,可以减少视频传输时延。另外,通过移动边缘计算缓存技术可以将一些热点内容缓存至MEC服务器,减少内容的重复传输,节约回程链路带宽。移动边缘计算的引进使得视频数据的处理更加快速高效。

(3)工业物联网

工业物联网是通过各类传感器与各学科领域先进技术融合实现智能化工业操作的技术。在工业物联网的应用过程中,对于操作的准确性和安全性要求都非常高,此外,还要求对于整个工业操作过程能够进行实时监控与控制。因此,将移动边缘计算应用在工业物联网成了必然选择。通过在MEC服务器处理工业生产中出现的报警、故障分析等情况可以更快的完成数据处理,作出决策,改善系统性能,增加边缘处理的弹性。在靠近数据生产者的MEC服务器处理数据,减少了与云中心的通信,不仅节约了边缘设备到数据中心的传输带宽,还避免了远距离传输过程中数据暴露的风险。因此边缘计算对于工业物联网的发展具有重要的价值。

物联网边缘计算网关特点


1、ARM架构处理器,强大边缘计算能力

ARM高端CPU,强大边缘计算能力,有效分担云端压力;Linux系统,集成Python开发环境和C语言开发环境, 提供标准API接口,方便项目二次开发应用。

2、丰富接口方便现场设备广泛接入

配备丰富的行业应用接口,包括7路千兆LAN口、1路千兆WAN口、2路千兆光口、2路RS232、4路RS485、3路ADC、4路DI、5路继电器输出、4路PoE供电等。智慧灯杆上众多设备包括:传感器、视频监控、环保监测、气象监测、工业设备、等,众多设备可以通过式接入.

3.支持MQTT,兼容协议广、开放包容,平滑接入各种云平台

 · 支持MQTT,与阿里云、百度云、华为云、亚马逊云等第三方云平台平滑对接;

 · 支持国内主流组态软件:组态王、三维力控、易控等;

 · 可与企业研发建设的私有云平台匹配对接;

 · 支持主流工业通信协议,支持定制私有通信协议;下行支持透传、MODBUS、ZHA,TCP/IP、MQTT等;

4. 兼容多种通信方式,技术保障无线通信

 · 集成多种通信方式,下行支持ZigBee、LoRa、蓝牙、LoRaWAN等; 上行支持4G(5G可选)、WiFi、NET等;

 · 支持有线和无线互为备份。可选配GPS定位。可选配4G转WIFI,快速构建工业级WIFI网络;

 · 具有软件看门狗与硬件看门狗技术,设备自动监测工作状态,智能唤醒或硬件断电重启,确保网关实时正常运行;

 · 支持PPP层心跳、ICMP探测、TCP Keepalive以及应用层心跳等多级链路检测机制,故障自恢复,掉线重连,维持无线连接;


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