何谓边缘运算及其运作方式為何? 深入探讨边缘运算

2021-12-01

我们的国家充斥着小型伺服器运作。这些运作透过能提供快速高品质通讯的光纤缆线网路彼此连接。这理论上代表这些小型伺服器的功能与输出就像一座巨大资料中心,為使用者提供必要的价值。这就是边缘运算。

 

什么是边缘运算

 

| 边缘运算应用与解决方案 |

 

何谓边缘运算?

边缘运算是尽可能储存最接近来源的个别使用者资料的过程。此位置可能是在周边装置或相关网路的边缘。在网路边缘以及资料储存装置和处理器配置伺服器,会产生许多机会。由於此资料更贴近使用者,代表能将延迟降至最低。这是一种最终运用最短所需距离的分散式 I.T. 网路。这可提升服务速度,且产生相关价值的提升。

 

边缘运算的运作方式為何?

位置是边缘运算的首要问题。由於装置与经网际网路传输的资料量快速增加,传统资料中心无不努力跟上。因此现在的焦点着重於基础建设的逻辑边缘,并迁移资源至资料产生点。其实,并非是资料移动至资料中心,而是资料中心更接近资料。然而,越接近不一定指实体上越接近,而是指网路与路由层面越接近。视企业使用的服务供应商数量而定,如云端等,多数系统都有成為边缘的可能性。不过,储存装置与伺服器皆设置在资料所在的位置。而这需要少量的运算设置以操作远端 LAN。将运算装置套用在网路并防止各种环境因素的影响。在处理资料时,进行资料流的标準化与分析供商业智慧之用。如此一来的结果,会成為重新路由至主要资料中心的资料片段。

 

边缘运算的优势 (例如最低延迟、精简维护)

边缘运算的优势眾多,因為边缘运算针对现有基础架构的问题加以解决:

 

边缘运算范例及使用案例

将资料储存装置去中心化的多数产业认為,更接近所需位置会更实用:

边缘技术提供眾多实用的应用程式,而上列项目仅仅只是其中一部分。

 

边缘运算架构

在了解边缘运算的优点以及有哪些使用案例后,你应该已经知道边缘运算的应用其实遍及我们的四周,那么你知道边缘运算的架构究竟是如何形成的吗?其中又包含哪些重要层面呢?


典型的边缘运算架构可以分成负责处理以及储存全面资料的「Cloud Layer」,即时处理数据的「Edge Layer」,以及用以侦测数据以及进行简单处理的「Device Layer」,往下带你拆解边缘运算架构三大层面:

 

图:Edge Computing Architecture Overview 边缘运算架构示意图

 

Cloud Layer 

虽然边缘运算是为了解决云端运算的拥挤以及时滞而进行发展的,但是事实上,在整个边缘运算架构中,云端运算仍然占了很重要的一个部分!我们可以说云端运算,以及边缘运算两者是互补存在的,透过我们下面要介绍的 Edge Layer 来判断资料的处理是否需要经过云端运算后,如果资料需要经由云端处理,会将资料传至Cloud Layer进行较复杂的运算 ;另一方面,伺服器也会将部分或是关键资料回传至 Cloud Layer,进行储存及更全面地分析,以达到整合目的。

Edge Layer

这个部分主要是由 Edge Server,也就是边缘伺服器组成,这些伺服器的所在地相较云端伺服器来得更为遍布,因此能透过分散式的边缘运算,来实现尽可能接近资料来源的所在地,解决云端运算延迟的问题。 Edge Layer 可以说是整个边缘运算的核心部位,透过接收由 Device Layer 传递而来的资料,在分析及处理过后,回传至 Cloud Layer 做更广泛地处理及分析;如果是 Edge Layer 无法处理的资料,再传至 Cloud Layer 解析,以确保了资料传输正确性。

Device Layer

Device Layer 包含最多的装置,小至我们手上的手机、电脑,大至汽车、工厂,都可能是 Device Layer 的一环,Device Layer 里面的设备会透过各自所装设的感应器,来搜集以及侦测能够协助该产品解决问题的数据,像是医院里面的设备可能就会搜集病患的生命征象,自动驾驶汽车便会搜集马路上其他的交通工具数据。虽然在 Device Layer 上面还有两层运算能力更强的构造,但是事实上  Device Layer 也可以进行一些简单的资料分析、处理以及储存,以更即时并贴近数据来源地处理资料。

 

边缘运算硬体设备与电源供应器的关系

对于边缘运算设备而言,功耗是一个无法回避的问题,设备内置的功能越多,所需的功率就越多。考虑电力需求时,工业物联网环境充满不可靠和不良的电源(dirty power sources),而且某些边缘设备并不是维持在常态开启状态,因此一些应用程序需要依赖低电量和替代电源等储能系统。而在电源供应器的瓦数方面,不同的硬体设备会有其相应的瓦数与尺寸,往往越大的硬体设备所需的瓦数也越大,且尺寸也会随之增大,为了让边缘运算单元更有效率的运行,在边缘运算单元的设计方面,开始降低系统复杂程度,以利缩短反应时间。而此时缩小电源供应器单元、增加效率及散热,就成了重点。

 

电源供应器如何影响边缘运算表现

边缘运算对于不同产业OT部署差异极大,在制造厂区部署保护和管理固定式工业自动化设备;在能源和公用事业等产业中部署远端资产;而在运输、铁路、采矿和农业产业则是移动应用程序。每个产业都有各自的标准和认证,用以确保维护和应用领域知识、最佳实务(best practice)和安全性。相较于传统资料中心的稳定环境,电源供应器因应边缘运算的环境和硬体的尺寸,而对于电源效率、功率密度以及可靠度都有着举足轻重的影响,其中「电」也是个关键因素,电源供应器不稳定,而导致断电是一件常见又恼人的事,如高负载时,在提供高电压时是否会漏电,而影响硬体设备的运行甚至是工安问题,以及在低负载,效率不会太差却也能够稳定的供电,让设备维持在一个基础的运算表现,虽然有一部分可以透过资讯技术(IT)和云端环境去弥补缺陷,但是核心的影响还是在于硬体的品质,高品质电源供应器中的可以使边缘运算装置,在大量的数据处理中不会出现数据遗漏、数据失真等等。因此为了提供边缘运算有更稳定、更优良的表现,优秀的电源供应器对于边缘运算来说,也是不可或缺的一部分。

 

在这些边缘运算应用中选择电源的考量

边缘运算的问题之一可能是对电源的需求。伺服器的位置无关紧要,只要有高性能的处理器就好。其他需要参考电源选项的考量有:安装位置、输入规格、操作温度、IP 等级 (IEC60529) (IP-异物防护等级)、突波需求及电源接头。所有这些变数在没有任何重大停电状况下,都会影响效率、效能与网路连续执行的能力。

 

边缘运算、物联网与 5G 可能性

边缘运算是一个不断涌入新技术的新兴实体。而其各方面的特性也强化了可用性、功能和性能。越来越多产品特别採用边缘技术製作。资料的去中心化将成為未来趋势。5G 将藉由提升其功能如让车辆具备自主性,对边缘技术产生影响力。边缘技术在让无线网路更灵活的同时也能减少成本。由於物联网仍在快速崛起,代表边缘运算的发展将随之成长。已在开发中的 MMDC (微型模组化资料中心) 也会有其大显身手的餘地,而其体积将约只有一个盒子的大小。这些 MMDC 可部署在接近需要资料的位置。 

 

FSP 的边缘运算电源解决方案

FSP 提供许多使用中的边缘运算解决方案。这些方案皆配备适当的多重通讯技术,可强化任何网路。这些方案皆安装最合适的电源供应以及各种相关功能。您可轻鬆连接这些资料中心并分析资料示意图,提升您的业务功能。

 

全汉CRPS产品线瓦数齐全(550W~2400W),适用于云端、高速网通设备、边缘运算 等应用领域。

全汉CRPS产品线瓦数齐全(550W~2400W),适用于云端、高速网通设备、边缘运算 等应用领域。

 

关於FSP

全汉为全球电源供应器专业制造领导大厂,FSP Group自1993年成立以来,本着「服务、专业、创新」的经营理念,持续做好全方位绿色能源解决方案供应商。

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