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关于如何将边缘计算引入智慧城市的实践与思考
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作为中国智慧城市建设与运营的领军企业、领先的创新型技术服务商,软通动力信息技术(集团)有限公司积极参与国家“一带一路”、“新型城镇化”、以及“中国制造2025”的建设与实践。同时,作为边缘计算产业联盟的创始单位和核心成员, 软通动力致力于将多年在智慧城市领域的洞察和行业经验带到联盟试验平台的搭建与市场推广之中。另外,我们也会将现实中所遇到的具有共性的行业痛点和技术挑战,前瞻性地结合行业发展趋势,与联盟中的合作伙伴们一道,通过实验平台进行测试验证,以促进行业标准和解决方案的落地。从技术分工来看,在边缘计算的参考架构中,软通动力更加聚焦于边缘侧的数据域和应用域,以及云端应用。

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软通动力经过在智慧城市领域多年的深耕细作,凭借多年的行业积累,以及不断的创新和实践,很早就提出了基于云计算的智慧城市综合解决方案,为政府、产业、民生提供服务,我们称之为城市云。城市云是一个异构混合云,在IaaS层面提供弹性可扩展的计算、存储和网络等基础设施,降低了城市的IT基础设施的投入成本,避免了不必要的重复建设;城市云为开发者和合作伙伴所提供的PaaS平台为打破信息孤岛提供了重要技术支撑,部门之间、企业之间甚至行业之间的应用和数据可以进行打通和共享,同时又有严格的安全保障措施;另外,通过云端的SaaS应用的访问和使用,逐渐沉淀和汇集城市级大数据,而依靠城市大数据所产生的洞察,可以为城市提供运营和增值服务。可以说,云平台是当下智慧城市的最基础IT支撑平台,几乎所有的数据都要在云端进行汇集并处理。

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随着国内创新、创业理念的普及,互联网行业从线上(online)往线下(offline)进行渗透,加之传统行业自身数字化转型的需要,以及中国智慧城市、新型城镇化建设、“一带一路”等国家战略的推动,积极地带动了物联网产业的发展。未来的城市基础设施将进一步物联化,各类感知设备将无处不在,它涉及交通出行、气象环保、工业制造、物流运输、健康养老、居家生活等方方面面。这些物联网的前端设备就如整个城市的触角和感知器官一般,延伸到城市的各个角落和各个领域,实时收集整个城市的运营状况,同时再结合云计算、大数据、人工智能等创新技术的应用,可以获取有关整个城市运行状况的前所未有的洞察。城市的管理者们可以根据这些洞察做出科学决策和宏观调控,以优化城市的管理和运营,使之一直处于良性循环之中。

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新的机遇来临之际,挑战也随之而来:物联网产生的大数据空前之大,并且在很多场景之中都需要进行及时响应,云计算似乎难以完全胜任这一要求。仅仅以一辆无人驾驶汽车为例,车上的各种传感器和摄像头每秒钟所产生的数据量就有可能会超过1GB。而像波音787这样的飞机每秒产生的数据量则会超过5GB。那么,这些数据如果传到云端进行实时处理,显然是不现实的。另外,还有很多场景中还要考虑安全和隐私等问题。在这些情况下,数据需要在靠近数据源的边缘侧进行处理,以提供实时的联接、集成、分析和安全等能力。这需要一种更新的技术架构来应对全新的机遇与挑战,以满足物联网时代智慧城市场景中更为苛刻的需求。

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现有的这种只支持在云端进行大数据集中处理的城市云方案是不能完全满足未来发展需求的,需要根据不同场景进行有序升级,并最终提供全面支持云计算和边缘计算的智慧城市综合解决方案。

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首先,在平台方面,软通动力选择了华为的物联网云平台以及边缘计算网关,作为未来升级版的城市云的底层物联网支撑平台。通过这个支持广泛连接的平台,不但能满足系统在边缘端及时、智能的响应,还能解决由于技术标准不同而造成的潜在的“技术孤岛”问题。然后,选取一个合适的场景作为切入点,以打通对平台进行升级的技术通路。我们选择了当下非常热点的场景:环保。环境问题是当下政府比较头疼的问题, 政府需要对各种污染源进行实时监测,有问题要能及时预警、取证并采取相应行动,甚至需要预测性分析,在必要时提前采取防范措施。

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借助智慧环保解决方案的升级改造,软通动力成功打通了基于“设备→边缘网关→云端”的技术通路,为后续更多应用场景移入到这个支撑云计算和边缘计算的物联网平台扫清了技术上的障碍。接下来,我们会逐步将整个城市的智慧应用场景用这个既能支持云计算又能支持边缘计算的物联网平台支撑起来。

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通过在前沿领域不断的探索与实践,软通动力认为云计算结合边缘计算的技术架构将能很好地应对物联网时代的挑战,这是一种自然的选择过程。理想情况下,云计算和边缘计算将作如下分工与配合:

(1)将计算、网络、存储能力从云端延伸到边缘端;

(2)遵循“业务应用在边缘,管理在云端”的模式;

(3) 边缘端的业务规则是在云端通过机器学习的方式进行训练,规则训练好后,推送到边缘端,本地执行。

不难想象,边缘端将承载更多的业务逻辑执行能力,尤其是那些需要及时响应的场景,而云端则需要通过人工智能来参与管理和协同。未来万物互联,前端设备也不仅仅是屈指可数的几种类型,很可能是几万种甚至几十万种不同类型的设备,它们在非人为干预下进行互联互通,那么单靠程序员提前预判好数据类型和业务逻辑然后编写一段程序进行处理,显然是很难实现的。而且种类如此繁多的前端设备在未来的升级、维护,完全靠人工来处理,将是不可能完成的任务。边缘计算的出现,不是为了取代云计算,而是为了弥补云计算这种单一的集中控制和处理所造成的短板,两者之间是天然的协同和互补关系。

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比尔盖茨曾说过:“微软离破产永远只有18个月的时间。”在过去的几年当中,海内外有很多知名的大企业遇到了转型和生存的问题,但同时也有很多创新型企业抓住机遇,及时转型,将自己做大做强。与时俱进,通过不断的转型与创新,抓住新的机遇,是一切优秀企业应具备的基因和思维方式。如何将边缘计算引入智慧城市的话题,也是围绕转型和创新来展开的,相信这里并没有什么标准答案,更多是软通动力在前进途中所做的一些积极的实践和思考。

作者简介:

崔士勇(1976-),边缘计算产业联盟实验平台工作组专家。17年IT从业经验,现任软通动力信息技术(集团)有限公司集团战略合作项目支持部总监,负责软通动力与华为、IBM等战略合作伙伴在智慧城市领域的联合解决方案的技术引进和资源整合,同时也负责集团重点战略项目的孵化、管理与支持工作。

摘自《自动化博览》2017年7月刊

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