编者按：自成立以来，边缘计算产业联盟（ECC）一直将体系架构制定与技术路线选择作为推动边缘计算产业发展的重要抓手，以参考架构提供跨产业的设计为参考，以客户需求、产业最佳实践、联盟的商业成功为导向，拉通“政、产、学、研、用”各方面资源，促进技术架构、标准、方案及应用的开放合作与协同。

在2017边缘计算产业峰会上，边缘计算产业联盟和工业互联网产业联盟联合发布《边缘计算参考架构2.0》，重点阐释了边缘计算的概念、特点、价值，分别从概念视图、功能视图、部署视图三个维度全方位展现ECC边缘计算参考架构2.0，提出构建模型驱动的智能分布式开放架构，实现架构极简，OICT设施自动化和可视化，以及资源服务与行业业务需求的智能协同，通过全层次开放架构推动跨产业的生态协作，产品的快速孵化，为边缘计算技术研发、应用创新和产业发展提供方向指引。本刊自本期起刊发其中的核心内容以飨读者。

1.1　模型驱动的参考架构

参考架构基于模型驱动的工程方法（Model-Driven Engineering MDE）进行设计。基于模型可以将物理和数字世界的知识模型化，从而实现：

物理世界和数字世界的协作

对物理世界建立实时、系统的认知模型。在数字世界预测物理世界的状态、仿真物理世界的运行、简化物理世界的重构，然后驱动物理世界优化运行。能够将物理世界的全生命周期数据与商业过程数据建立协同，实现商业过程和生产过程的协作。

跨产业的生态协作

基于模型化的方法，ICT和各垂直行业可以建立和复用本领域的知识模型体系。ICT行业通过水平化的边缘计算领域模型和参考架构屏蔽ICT技术复杂性，各垂直行业将行业Know-how进行模型化封装，实现ICT行业与垂直行业的有效协作。

减少系统异构性，简化跨平台移植

系统与系统之间、子系统与子系统之间、服务与服务之间、新系统与旧系统之间等基于模型化的接口进行交互，简化集成。基于模型，可以实现软件接口与开发语言、平台、工具、协议等解耦，从而简化跨平台的移植。

有效支撑系统的全生命周期活动

包括应用开发服务的全生命周期、部署运营服务的全生命周期、数据处理服务的全生命周期、安全服务的全生命周期等。

ICT行业在网络、计算、存储等领域面临着架构极简、业务智能、降低CapEx和OpEx等挑战，正在通过虚拟化、SDN、模型驱动的业务编排、微服务等技术创新应对这些挑战。边缘计算作为OT和ICT融合的产业，其参考架构设计需要借鉴这些新技术和新理念。同时，边缘计算与云计算存在协同与差异，面临独特挑战，需要独特的创新技术。

基于上述理念，ECC提出了如下的边缘计算参考架构2.0：

从架构的横向层次来看，具有如下特点：

图1 边缘计算参考架构2.0

智能服务基于模型驱动的统一服务框架，通过开发服务框架和部署运营服务框架实现开发与部署智能协同，能够实现软件开发接口一致和部署运营自动化；

智能业务编排通过业务Fabric定义端到端业务流，实现业务敏捷；

联接计算CCF（Connectivityand Computing Fabric）实现架构极简，对业务屏蔽边缘智能分布式架构的复杂性；实现OICT基础设施部署运营自动化和可视化，支撑边缘计算资源服务与行业业务需求的智能协同；

智能ECN（Edge Computing Node）兼容多种异构联接、支持实时处理与响应、提供软硬一体化安全等；

边缘计算参考架构在每层提供了模型化的开放接口，实现了架构的全层次开放；边缘计算参考架构通过纵向管理服务、数据全生命周期服务、安全服务，实现业务的全流程、全生命周期的智能服务。

1.2　多视图呈现

以ISO/IEC/IEEE 42010:2011架构定义国际标准为指导，将产业对边缘计算的关注点进行系统性的分析，并提出了解决措施和框架，通过如下三类视图来展示边缘计算参考架构：

概念视图

阐述边缘计算的领域模型和关键概念。

功能设计视图

阐述横向的开发服务框架、部署运营框架业务Fabric、联接计算Fabric和ECN、纵向的跨层次开放服务、管理服务、数据全生命周期服务、安全服务的功能与设计思路。

部署视图

阐述系统的部署过程和典型的部署场景。

同时，架构需要满足跨行业的典型非功能性需求，包括实时性、确定性、可靠性等。为此，在功能视图、部署视图给出了相关技术方案推荐。

1.3　概念视图

1.3.1　边缘计算节点、开发框架与产品实现

智能资产、智能系统、智能网关具有数字化、网络化、智能化的共性特点，都提供网络、计算、存储等ICT资源，可以在逻辑上统一抽象为边缘计算节点（Edge Computing Node ECN）。

根据ECN节点的典型应用场景，系统定义了四类ECN开发框架。每类开发框架提供了匹配场景的操作系统、功能模块、集成开发环境等。

基于四类ECN开发框架，结合ECN节点所需要的特定硬件平台，可以构建六类产品实现。

下图对上述过程做了概括总结。

ECN节点典型功能包括：

总线协议适配；

实时联接；

实时流式数据分析；

时序数据存取；

策略执行；

设备即插即用；

资源管理。

ECN四类开发框架包括：

图2 概念视图：ECN、开发框架和产品

实现实时计算系统框架

面向数字化的物理资产，满足应用实时性等需求；

轻量计算系统框架

面向资源受限的感知终端，满足低功耗等需求；

智能网关系统框架

支持多种网络接口、总线协议与网络拓扑，实现边缘本地系统互联并提供本地计算和存储能力，能够和云端系统协同；

智能分布式系统框架

基于分布式架构，能够在边缘侧弹性扩展网络、计算和存储等能力，支持资源面向业务的动态管理和调度，能够和云端系统协同。

ECN六类产品实现包括：

1.3.2　边缘计算领域模型

边缘计算领域模型是从边缘计算的ICT视角进行模型定义，包括：

图3 概念视图：面向全生命周期的模型服务

设计阶段模型

定义ECN节点的标识、属性、功能、性能、派生继承关系等，为部署与运行阶段提供价值信息。

部署阶段模型

主要包括业务策略、物理拓扑等模型。其中，业务策略模型是用业务语言，而不是机器语言来描述业务规则与约束，实现业务驱动边缘计算基础设施。业务策略模型可描述，可灵活复用和变更，使能业务敏捷。

运行阶段模型

主要包括联接计算Fabric模型、运行负载模型等。基于这些模型可以监视和优化系统运行状态，实现负载在边缘分布式架构上的部署优化等。

通过模型驱动的统一服务框架能够实现边缘计算领域模型和垂直行业领域模型的相互映射和统一管理，从而复用垂直行业的领域模型（如OPC UA及其生态），实现边缘计算参考架构和行业平台、行业应用的易集成。

摘自《自动化博览》2018年1月刊