为什么边缘是物联网成功的核心

在物联网(IoT) 中，边缘设备似乎是事后才想到的，被分配到外围物联网设备与云中复杂的物联网软件应用程序之间边界的次要位置。然而，随着物联网开发人员应对新兴的物联网需求，边缘设备将在应对大规模物联网系统面临的诸多挑战方面发挥核心作用。

在其最基本的作用中，物联网边缘设备将物联网终端设备与远程资源连接起来——这与电信有线中心、工业 I/O 控制器和 Wi-Fi 路由器分别连接电话、工厂自动化设备和家用计算机的方式不同。边缘设备通过支持多种无线技术和协议，可以大大简化物联网设备设计的要求。开发人员可以专注于 IoT 设备设计中的应用程序，而不是研究有限的无线连接选项。然而，物联网的本质推动了对边缘设备的需求，以支持基本连接之外的功能。让我们回顾一下 IoT 边缘功能。

边缘设备提供解决方案

物联网应用程序在成百上千个无线传感器节点涌出数据流的质量效应下蓬勃发展。大量部署和维护这些节点是一项重大的后勤挑战，肯定会阻碍物联网的整体成功。边缘设备提供了一个自然的解决方案，它提供了一个本地主机，用于将大量设备初始调试到物联网网络上，并处理这些设备的后续无线更新。此外，边缘设备可以提供本地版本的基于云的服务，以在云连接中断时维持运行。对于时间敏感的操作，边缘设备可以执行本地处理，以支持短延迟反馈循环，这些循环无法容忍云访问带来的额外延迟。

同时，边缘设备可以帮助确保从设备到云的部署、维护和持续操作保持安全。在划分传感器节点子网时，边缘设备固有地提供了一定程度的保护，这在较浅的物联网拓扑中是不可用的，允许黑客通过云直接攻击大量终端设备。凭借隔离和更高性能的结合，边缘设备可以提供更强大的安全性，以减轻除了最顽固的攻击之外的所有攻击。

边缘设备还为开发人员提供了一种更有效地满足隐私要求的方法。2018 年 5 月 25 日，欧盟通用数据保护条例 (GDPR) 取代了数据保护指令 95/46/EC。GDPR 旨在增加欧盟公民的数据隐私，并对欧盟公司和任何处理欧盟居民数据的组织实施隐私法规。包括默认隐私和数据最小化等隐私技术在内的概念将增加可能在边缘找到解决方案的物联网要求。与此同时，随着数据科学家发现将详细数据推送到云端的限制越来越多，IoT 解决方案将需要将匿名机器学习和高级模式匹配等数据密集型算法拉入边缘。

为了满足他们多样化的需求，边缘设备将建立在结合了主机平台和实时系统功能的硬件基础上，同时使用应用处理器和微控制器（图 1）。随着物联网智能从云端扩展到边缘，这些设备将提供更高的性能和处理专业化能力，以支持安全、隐私、分析等方面的算法复杂性。

图 1：IoT 边缘设备同时使用应用处理器和无线微控制器，将主机系统的性能与 I/O 控制器的连接性相结合，以支持它们在 IoT 系统层次结构中的独特作用。（来源：恩智浦半导体）

结论

开发人员可以期望看到越来越重视物联网解决方案链各个级别的边缘系统——从芯片到模块和电路板以及软件专业化。事实上，Arm ®已经将边缘设备确定为满足物联网新兴需求的关键要素。随着物联网应用的发展，边缘设备将在满足有效物联网解决方案的更复杂要求方面发挥关键作用。

该博客由 Stephen Evanczuk 撰写，最初于 2017 年发布。贸泽于 2021 年 5 月更新了该博客。

审核编辑黄昊宇