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工業網際網路邊緣計算架構

作者:工業膠囊

為了能夠充分整合雲計算、邊緣計算架構模式的優勢,本節結合工業網際網路領域技術構成與應用特點,提出了一種邊雲協同的聯合式架構系統(以下簡稱工業網際網路邊緣計算系統)。工業網際網路邊緣計算系統通過在現場終端與雲伺服器之間部署具有計算、存儲能力的邊緣節點,将雲服務應用拓展到工業網絡邊緣。邊雲協同的架構通常包括3層,即現場終端層、邊緣層、雲層,。各層可以進行層間與層内通信,具體功能分析如下:

工業網際網路邊緣計算架構

1)現場終端層。現場終端層由各種不同類型的物聯網終端(如工業傳感器、NFC感應裝置、智能卡、攝像頭、智能車輛等)組成。這些智能終端通過有線連接配接(如工業以太網、現場總線和光導纖維等)或無線連接配接(如4G、5G、藍牙、Wi-Fi、RFID和NB-IoT等)的方式與邊緣層中的邊緣控制器、網關相連,主要完成原始資料采集與上傳任務,實作現場終端層與邊緣層的資訊、資料互通。在現場終端層中,為了延長裝置的使用壽命,通常不考慮它們的計算能力。

2)邊緣層。邊緣層是邊緣協同架構的核心,由大量的邊緣節點(如邊緣網關、邊緣控制器、路由器和基站等)組成。它既接收來自現場終端層發送的資料資訊,進行計算與存儲任務,又與雲層進行任務、資料、管理、安全協同。邊緣層通常由3李輝,等:邊緣計算助力工業網際網路:架構、應用與挑戰3部分組成:基礎設施即服務(IAAS)、平台即服務(PAAS)和軟體即服務(SAAS)。

工業網際網路邊緣計算架構

IaaS層提供系統運作所必需的基礎設施資源,如計算、存儲與網絡資源等,通過容器化與虛拟化技術為系統提供硬體層面優化。PaaS平台層提供系統程式的運作環境,可以完成分布式推理,運作人工智能(AI)算法、資料可視化、大資料平台建構等任務。SaaS應用層屏蔽底層技術細節,對外提供平台管理、創新型應用、工業預測性維護、自動化控制等功能服務。企業可以結合自身需求定制、開發相應的創新型軟體與平台。

工業網際網路邊緣計算架構

3)雲層。在邊雲協同的架構模式下,雲層仍然是最強大的資料計算與進行中心,通常由若幹高性能伺服器叢集部署組成。邊緣層難以處理的計算任務(如大資料分析、深度學習模型融合訓練和曆史資料管理等)和存儲任務(如鏡像倉庫等),将仍由雲層完成。雲層不僅提供數字化、資訊化和智能化的應用服務,還支援與邊緣IaaS層、PaaS層和SaaS層協同,以實作網絡資源與安全協同智能化管理,通過邊緣層接收工業現場資料、向現場終端層發送控制指令資訊,從全局範圍内進行資源排程和生産工藝優化,滿足現場終端層多樣性的業務需求。

來源:邊緣計算助力工業網際網路:架構、應用與挑戰

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