边缘节点的需求分析和核心技术研究

其次是边缘节点之间的网络关系。每个边缘节点的处理能力有限，如要完成较大规模的应用，逻辑上各个边缘节点之间就需要有较强鲁棒性的网络连接，对应用进行分布式的实时处理。每个边缘节点都不是单独存在的，它们是数据链条中的一个计算、存储和转发的点。由于5G 的部署和有线带宽的提升，边缘节点和数据源之间的网络逐渐不再是问题，但是边缘节点之间的网络管理和分发策略将会影响到最终边缘节点的部署效果。借助SD-WAN 技术，广域网技术正在由传统“两点一线”的封闭方式，向灵活的、连接多数据中心的、开放方式演进，未来SD-WAN 在边缘节点领域可能会有比较突出的用武之地。

图2 边缘节点组网架构

02、边缘节点架构

边缘节点在物理上是一个单独的数据中心，麻雀虽小五脏俱全。从架构上来看，边缘节点分为制冷、环境等基础设施，边缘服务器、交换机等硬件，边缘网络架构，PaaS 以及SaaS 平台。

图3 边缘节点框架

基础设施层面，边缘节点部署环境更加贴近用户，部署面积和规模相对较小，运行环境的控制力将远不如云数据中心，所以一般会采用轻量级的移动边缘节点的模块快速完成基础设备的部署。基础设施方面的安全解决方案，也是一个需要重点考虑的问题。当某个边缘节点出现故障，通过近点冗余，对应用产生的影响降到最低。

边缘硬件主要包括边缘服务器和交换机。环境的恶劣性带来了对硬件设备要求的提高，硬件的运行温度范围，对空气质量、震动的要求等等将会比云数据中心的要求更高。PaaS 层面需要提供微服务的部署框架，支撑各种应用的微服务的部署和管理。SaaS 层面提供各种业务的边缘软件部署。

此外，整个边缘节点的安全性和运维管理将是两个重要方面。由于部署位置的特点，无法对边缘节点实现云数据中心那样的强力集中管控，不管是物理环境的安全还是网络的安全，都将是边缘节点需要面临的重要问题。这些因素也导致了对边缘节点的运维管理必然与传统的方式不同，需要研究更加有效更有针对性的边缘节点运维管理模式，以发挥边缘节点的更大价值。

4、核心技术研究

边缘计算在产业落地的过程中，有如下的核心计算需要相关企业在产业过程中不断的攻克和完善。

01、边缘硬件

边缘硬件主要指边缘通用服务器、网络设备、制冷等一系列基础设施。边缘计算业务的部署位置往往更加靠近用户，所以在部署空间相对传统数据中心较小，机房的条件相对传统的数据中心也相对较差，部署业务规模随着用户动态灵活扩展和收缩，这些都对边缘硬件提出了更多的新的要求，其中包括不限于：高密度的计算和存储能力、在更小的空间下操作和维护的能力、更高的可靠性（适应恶劣环境的稳定运行能力）、自散热能力等。

在开放数据中心委员会（ODCC），三大运营商提出了OTII 项目，这可以认为是一种边缘服务器的尝试。此前，一般的思路是让边缘机房的环境适配现有的标准服务器设备，但在这个过程中为了满足服务器的承重、配电以及湿度、温度等环境要求，需要在边缘机房的改造上下很大的成本。因此，OTII 项目换了一个思路，研发具有边缘特色的服务器设备，来适配现有的机房。目前OTII 服务器在中国电信已经得到了少量的应用部署。

02、边云协同

边缘节点为用户提供就近的边缘计算服务，但是边缘计算节点并不是数据孤岛，边缘节点根据不同的业务需求需要和远端数据中心进行数据交互，通过边缘和数据中心的互动来为客户提供更好的业务服务。

边云协同的主要作用和价值，首先是实现多边缘节点的负荷分担和智能调度。基于不同的边缘节点的资源占用，流量大小，健康状态来做更加全局和高效的智能调度。其次是提供全局的业务整合能力，满足应用快速移动业务的应用需求。例如：车联网应用中，如果仅仅了解一个边缘节点覆盖范围的交通信息是远远不够的，往往在长途驾驶中需要了解全路径的交通信息，以规划更好的交通线路。这些都需要全局的数据信息，需要数据中心针对多个边缘的节点的信息做汇总，做中心统一的智能规划。再次，助力AI 和大数据业务后台实现。人工智能和大数据业务都需要大量的数据进行运算，边缘提取出的有价值信息，都需要同步到数据中心进行更加深入的模型训练。

03、边边协同

边缘节点除了和中心节点需要做数据交互之外，边缘和边缘之间的数据交互也是非常必要的，边缘和边缘协同有效帮助用户解决在不同的边缘之间的流畅切换，例如：用户在高速移动（驾车或者高铁等）场景使用边缘计算业务，需要能快速在不同的边缘节点之间的做状态信息的同步，以保证用户业务不受边缘节点切换的影响。

如前文所述，边缘节点之间的网络架构将会是一个关键的技术方面。以CDN 为例，传统的CDN接入方式一般是CDN 边缘pop 接入城域网，CDN骨干POP 点、省级CDN 内容中心和CDN 省级管理中心接入省会节点IDC，省会IDC 连接骨干网。在边边协同的场景下，需要CDN 之间进行更短路径的连接，这对于未来的网络架构设计提出了更高的要求。

5、存在问题分析

边缘节点规模虽小，但数量多，总量大，物理分散，我国基础运营商、IDC 服务商、设备厂商等纷纷开始布局，但在其技术研究及推广应用过程中面临诸多问题。

01、技术碎片化和发展不确定性