5G商用时代,边缘计算+工业互联网打破发展瓶颈

2020-06-23 09:55:16
电子发烧友
工业互联网
5G
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虽然边缘计算能为工业企业带来诸多受益,但是如果只把边缘计算简单看作一种技术,那可能还是低估了它的价值。从某种意义上来说,边缘计算正在驱动整个产业链的变革。

前言:

工业互联网等方向对边缘计算有着极大的需求,而边缘计算是个大的生态系统,包括软件、硬件、工业厂商,重要的发展趋势边缘计算与工业互联网等有机融合。

5G+AI需求推动边缘计算不断向前

①当5G来临,消费互联网逐渐向产业互联网延伸,物联网、工业互联网、车联网、医疗健康、在线教育、企业远程视频会议等大带宽、低时延、大流量的场景被激活。

②5G的一个关键特性是允许在基站或者网络中的任何位置进行分流,所以5G也为边缘计算提供了技术上的可行性。

以上两点,是边缘计算在5G时代走上风口的最核心原因。

5G助燃工业互联网

目前建5G基站并不是要替代4G的业务,我国进入4G的时间不是很长,当前的问题不是简单区分4G和5G,更重要的是把移动通信和互联网联系起来。

4G在消费领域并没有到消亡的阶段,还有很多业务没有完善,甚至还有很多业务有待开发。至于为何要研发5G,是因为物与物之间的互联在连接层面提出了更大的挑战,这需要5G去解决。

5G的重点是要下沉到工业互联网,解决物和物之间的互联,即物和物之间信息的处理。

工业为边缘计算落地提供土壤

而2020年是从消费互联网走向产业互联网的转折之年,也是边缘计算领域真正乘风而行的一年。

根据边缘计算产业联盟(ECC)与工业互联网产业联盟(AII)联合发布的《边缘计算参考架构3.0》报告,边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧,融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台,就近提供边缘智能服务,满足行业数字化在敏捷连接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

工业领域或许将为边缘计算的落地提供优渥的“土壤”,很多典型的工业场景对边缘计算存在天然的需求。

工业互联网的传统架构受到挑战

随着可穿戴设备、智能电表、智能家居、车联网和大规模无线传感器网络的发展,工业物联网被视为是工业互联网的未来,工业物联网设备和传感器的数量大大增加,对工业互联网的传统网络架构提出了挑战。

由于接入网络的工业智能设备越来越多,不仅会占用大量网络带宽,而且会加重工业云数据中心的负担,数据传输和信息获取的情况将越来越糟,由此引发的服务中断、网络延迟等问题将严重制约我国工业互联网的应用和发展。

工业网络中的反馈闭环控制流从传感器到边缘控制节点,最后到执行器,在此闭环中的传感器会生成周期性的数据包,在网络上产生大量实时感知的数据流业务。

同时,网络中运行着多个非常重要的控制流,每个控制流的关键性和优先级也不同。在云端协同、管控一体化的工业异构网络中,管理层面获取的现场生产信息、下达的排产计划和调度以交互流的形式在网络上传输。

此外,由于工业互联网设备和集中式的云计算数据中心的传输距离较远,工业领域一些需要移动支持、位置感知和低延迟的应用的服务质量也难以得到保证。

边缘计算+工业互联网可打破瓶颈

边缘计算是将集中式的计算资源分散到数据产生源附近,并且将一部分计算任务分配到边缘层计算资源中,以提高计算任务的实时性。

在工业控制系统中,位于底层、嵌于PLC、DCS等设备或者系统中的计算资源,即可图1工业互联网数据处理架构作为边缘计算的资源。

这些纷杂、独立的边缘资源如能充分实现互联、互通、互操作,并充分标准化和平台化,将很好地满足现代工业应用场景在实时、安全、大容量、高速度、自适应计算和通信等方面的要求。

为实际生产中的工业自动化金字塔,边缘计算位于过程控制系统层和机器控制层之间,在离工业现场最近的地方,就近提供边缘智能服务,在边缘侧直接采集、感知、分析、预测、优化、决策,实现实际生产中的工业自动化,提高工业现场的确定性和业务实时性。

同时,边缘计算可以同云计算进行协同交互,并将生产数据分析结果反馈给ERP系统,满足制造企业数字化转型中在实时业务、数据优化、应用智能、安全保护等方面的需求。

工业互联网环境,从网络技术的角度来说,有两个特殊需求,一个是极高的可靠性,另一个,就是极低的时延。

工业自动化技术的演进,使得现在工业设备的运转速度和工作精度远超以往。如果网络不能实现实现低时延,将不能满足很多工业场景的需求。为了降低时延,工业互联网引入了边缘计算。

不过,在边缘计算应用到工业互联网的过程中,边缘计算也为用户带来了一定的安全隐患。因此,在工业互联网与边缘计算深度融合的过程中,解决安全问题带来的痛点、难点势在必行。

工业智能化的“最佳搭档”

根据实验网和早期商用部署的速度,显然,我国产业生态力求在边缘计算发展中发挥主导作用。众多公司正全力推动边缘计算的发展,其中三大电信运营商以及华为、中兴、诺基亚、爱立信等主要网络供应商发力最大。

边缘计算生态的合作也在本地产业组织(ECC、CAICT、CCSA、5G DNA)和国际组织(ETSI、3GPP、GSMA)的推动下不断扩大。

我国政府致力于打造为新型技术强国,而工业4.0是推动数字化进程的主要驱动力,为5G和物联网的发展提供支撑。

我国拥有全球最大、最发达的物联网市场,三大运营商制定了宏大的5G规划,包括计划从2020年推出的5G SA网络。在5G和物联网领域的领先地位为边缘计算产业发展创造了良好的产业环境。

结尾:

随着5G技术正式商用,边缘计算正重塑计算、存储和网络的形态,成为工业互联网的标配。

虽然边缘计算能为工业企业带来诸多受益,但是如果只把边缘计算简单看作一种技术,那可能还是低估了它的价值。从某种意义上来说,边缘计算正在驱动整个产业链的变革。

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