边缘计算 第1章 边缘计算的需求与意义
边缘算法和边缘计算_概述说明以及概述
边缘算法和边缘计算概述说明以及概述1. 引言1.1 概述边缘算法和边缘计算是当前热门的技术领域，它们与传统的云计算相辅相成。
随着物联网的快速发展，越来越多的设备、传感器和无线通信技术在各行各业中得到应用，并且产生了大量的数据。
然而，将所有这些数据传输到云端进行处理和分析可能会面临一些问题，例如延迟高、网络带宽消耗大、数据安全性等等。
因此，边缘算法和边缘计算应运而生，通过在离数据源更近的地方进行计算和分析，可以有效解决这些问题。
1.2 文章结构本文将以以下几个方面介绍边缘算法和边缘计算：- 第2部分：边缘算法和边缘计算的概述，包括定义、概念以及二者之间的关系。
- 第3部分：重点介绍边缘算法的要点，包括在边缘环境中的特点、常见应用场景以及优势与挑战。
- 第4部分：重点介绍边缘计算的要点，包括架构与组件介绍、常见技术和标准以及在不同领域中的应用案例。
- 第5部分：总结和结论。
1.3 目的本文的目的是为读者提供关于边缘算法和边缘计算的全面了解。
通过对边缘算法和边缘计算定义、概念、关系、要点以及应用案例的介绍，希望读者能够深入理解这两个领域，并在实际应用中能够更好地利用它们来解决相关问题。
此外，本文还将重点探讨边缘算法和边缘计算所面临的挑战，以及未来发展方向。
2. 边缘算法和边缘计算概述2.1 边缘算法的定义和概念边缘算法指的是在边缘计算环境中运行的一种算法。
边缘计算是一种分布式计算模型，它将数据处理和存储功能从传统的云计算数据中心移至离数据产生源头更近的地方，即边缘设备或边缘节点。
边缘算法通过在这些边缘设备上部署运行，可以实现实时响应、降低网络延迟，并减轻对云端资源的依赖。
2.2 边缘计算的定义和概念边缘计算是一种将计算资源置于距离数据产生源头更近的位置以进行本地处理与分析的方法。
与传统的云计算相比，边缘计算更注重将计算能力靠近终端用户或设备。
通过在边缘设备上进行数据处理和分析，可以加快响应时间，减少带宽需求，并增加隐私保护。
边缘计算基础知识介绍
设计数据的安全策略，包括数据加密、数 据备份等。
实施边缘计算应用
开发边缘应用
根据业务需求和边缘计算架 构，开发相应的边缘应用。
部署边缘应用
将边缘应用部署到边缘设备 上，确保应用的正常运行。
测试与优化
对部署的边缘应用进行测试 ，优化应用的性能和稳定性 。
测试与优化
进行性能测试
测试边缘应用的性能，确保应用能够满足 业务需求。
通过将部分计算任务转移到网络边缘 ，可以减轻核心网络的负担，提高整 体网络性能和稳定性。
03
数据隐私保护
由于数据在本地处理，而不是传输到 远程服务器，因此可以更好地保护用 户隐私和敏感数据的安全性。
边缘计算的历史与发展
起源与早期发展
边缘计算的概念起源于20世纪90年代的移动通信领域，随着移动互联网的发展和物联网技术的普及， 边缘计算的关注度逐渐提高。
案例三：无人驾驶中的边缘计算应用
பைடு நூலகம்
总结词
无人驾驶是边缘计算应用的另一个典型应用场景，通 过在车辆上部署计算设备和传感器，实现车辆自主导 航和安全驾驶。
详细描述
在无人驾驶中，边缘计算应用在自动驾驶汽车、智能 物流车等领域发挥着重要作用。通过在车辆上部署计 算设备和传感器，可以实现车辆自主导航、障碍物识 别和安全驾驶等功能。例如，在自动驾驶汽车中，利 用边缘计算技术对车辆行驶过程中的数据进行实时采 集、分析和处理，可以提高车辆行驶的安全性和稳定 性。
确定需求与目标
明确应用场景
了解边缘计算的应用场景，包括工业制造、智 能交通、医疗健康等。
分析业务需求
详细分析具体业务需求，确定边缘计算需要解 决的问题和目标。
制定技术方案
边缘计算技术的核心概念与定义解析
边缘计算技术的核心概念与定义解析边缘计算（Edge Computing）是一种分布式计算模型，旨在将计算和存储资源靠近数据源和终端设备，以提供低延迟、高带宽和快速响应的计算服务。
近年来，随着物联网、人工智能和大数据等技术的快速发展，边缘计算被广泛应用于各种领域，包括智能家居、智慧城市、工业自动化等。
核心概念：1. 去中心化：边缘计算的核心理念是将计算资源从传统的集中式云端向离数据源和终端设备更近的边缘部署。
这种去中心化架构可以减少数据在传输过程中的延迟，并提供实时响应。
同时，去中心化还可以降低对云端计算资源的依赖，减轻网络压力。
2. 数据处理：边缘计算技术将数据的采集、处理和分析推向数据源和终端设备附近的边缘节点。
这些边缘节点可以是智能手机、路由器、传感器等。
通过在边缘节点上进行本地数据处理，可以减少数据的传输量，提高响应速度，并减少对网络带宽和云端计算资源的需求。
3. 实时响应：边缘计算的主要目标是提供实时的计算服务和即时响应。
相较于传统的云计算模型，边缘计算能够更快地处理和分析数据，并立即返回结果。
实时响应是许多应用场景中的关键要求，如自动驾驶、工业自动化和虚拟现实等。
4. 安全性：边缘计算技术也注重数据的安全性和隐私保护。
由于边缘节点更接近数据源和终端设备，数据可以在本地进行处理和存储，减少敏感数据的传输，从而降低了数据泄露的风险。
定义解析：边缘计算的定义可以从不同角度来解析，以下是一些常见的定义解析。
1. 技术角度：边缘计算是一种将计算能力和存储资源推送到离数据源和终端设备更近的边缘位置的计算模型。
通过在边缘节点上进行数据处理和分析，可以实现低延迟、高带宽和快速响应的计算服务。
2. 应用角度：边缘计算是一种为物联网、智慧城市、工业自动化等应用场景提供实时计算和即时响应的技术。
通过将计算和存储资源置于边缘位置，可以实现更高效的数据处理和更快速的应用服务。
3. 网络角度：边缘计算是一种利用网络边缘节点进行数据处理和存储的计算模型。
中国移动边缘计算技术白皮书
中国移动边缘计算技术白皮书摘要：边缘计算技术是一种新兴的计算模式，将数据处理和分析功能从云端转移到离用户更近的边缘设备上，可以提供更高效的计算和响应能力，适用于各种应用场景。
本文对中国移动边缘计算技术进行了深入分析和探讨，包括边缘计算的定义、架构、关键技术、应用案例等方面。
通过详细介绍和分析，展现了中国移动在边缘计算领域的研究和创新成果。
第一部分：引言1.1背景介绍1.2边缘计算的定义1.3白皮书的目标和意义第二部分：边缘计算架构2.1传统的云计算架构2.2边缘计算的基本架构2.3边缘计算与云计算的关系第三部分：边缘计算关键技术3.1边缘设备3.1.1边缘设备概述3.1.2边缘设备的性能要求3.2网络通信3.2.1边缘计算的网络需求3.2.25G和边缘计算的结合3.3数据处理与分析3.3.1边缘计算的数据处理需求3.3.2数据处理与分析的关键技术3.4安全性与隐私保护3.4.1边缘计算的安全性需求3.4.2边缘计算的隐私保护技术第四部分：边缘计算应用案例4.1工业生产4.2智能交通4.3智能家居4.4医疗健康4.5金融服务4.6其他领域的应用案例第五部分：边缘计算的发展前景与挑战5.1边缘计算的发展前景5.2边缘计算面临的挑战5.3中国移动在边缘计算领域的研究和创新成果结论：本文对中国移动边缘计算技术进行了系统性的分析和介绍，展现了边缘计算技术在各应用场景中的优势和潜力。
中国移动在边缘计算领域的研究和创新成果，为推动边缘计算技术的发展和应用提供了有力支持。
[1] 中国移动边缘计算白皮书，xxx年。
[2] xxx，xxx。
《边缘计算与云计算的关系研究》。
xxx年。
[3] xxx，xxx。
《边缘计算安全性与隐私保护技术综述》。
xxx年。
注：以上内容仅为模拟生成，不代表白皮书实际内容和长度。
实际白皮书应根据实际情况编写和调整。
简述边缘计算的概念
简述边缘计算的概念边缘计算是一种新兴的计算模式，它将计算能力从传统的云计算中心向网络边缘推移，从而更有效地处理数据和实现实时应用。
边缘计算充分利用了数据的本地处理和存储，减少了数据在传输过程中的延迟和带宽负载。
在边缘计算中，计算资源和存储设备分布在网络边缘，比如终端设备、路由器、网关等，形成一个边缘计算网络。
边缘计算的概念最早由惠普提出，旨在满足物联网应用对低延迟、高带宽和实时性的要求。
传统的云计算模式将数据集中存储在云服务器中进行处理，但是随着物联网设备数量的爆发式增长和大数据的快速积累，云计算的延迟和网络带宽限制成为了制约应用性能的瓶颈。
而边缘计算通过将计算资源移动到网络边缘，可将数据的处理和分析任务在离数据产生源头的地方完成，大大减少了数据传输的时间和成本，同时提高了应用的响应速度和用户体验。
边缘计算的核心是将计算、存储和网络功能以及复杂的算法模型分发到网络边缘设备上，实现智能化的数据处理和决策能力。
边缘计算网络由终端设备、边缘节点和云服务器组成，终端设备包括智能手机、传感器、监测设备等，边缘节点包括边缘服务器、路由器、网关等，云服务器则负责管理和协调整个边缘计算网络。
边缘计算的架构主要包括以下几个方面：1. 边缘设备：边缘设备是边缘计算网络的终端节点，包括智能手机、物联网设备、传感器等，它们采集和处理数据，并与边缘节点进行通信交互。
2. 边缘节点：边缘节点是边缘计算网络的核心组成部分，它们分布在网络边缘，负责存储和处理数据。
边缘节点具有一定的计算能力，可以执行复杂的算法模型，并实时地响应和处理终端设备的请求。
3. 云服务器：云服务器是边缘计算网络的中央管理和协调节点，它负责分配计算任务、处理数据分析，提供各种服务和资源，如数据存储、数据同步等。
云服务器可以与边缘节点进行通信，并控制整个边缘计算网络的运行和协调。
边缘计算的优势主要体现在以下几个方面：1. 低延迟：边缘计算将计算和处理任务放在离数据源最近的位置，减少了数据在传输过程中的延迟。
边缘计算中的网络建设需求分析
边缘计算中的网络建设需求分析边缘计算是一种将计算和数据处理分布到离数据源近的位置上的计算模型。
与传统的云计算相比，边缘计算可以提供更低的延迟、更高的带宽和更好的隐私保护。
边缘计算的网络建设是其实现的关键之一，主要涉及到网络架构、安全性、可靠性和数据传输等方面的需求。
首先，边缘计算需要具备灵活的网络架构以支持多种连接方式。
边缘设备可以通过有线或无线网络连接到边缘网络，因此边缘网络需要支持以太网、Wi-Fi、蜂窝网络等多种连接方式。
此外，边缘网络还需要支持在不同边缘设备之间建立可靠和安全的连接，以便实现数据的传输和共享。
其次，网络建设需求还包括对安全性和隐私保护的要求。
边缘计算需要保护边缘设备上的数据和应用程序不受未经授权的访问和攻击。
因此，边缘网络需要具备完善的安全机制，如身份认证、访问控制和数据加密等，以保障数据的机密性和完整性。
此外，边缘计算还需要可靠的网络建设以确保数据的传输能够及时、准确地完成。
边缘设备可能分布在不同的位置上，其之间的网络连接需要具备高可用性和容错能力，以应对网络中断或故障的情况。
为了提高传输效率，边缘网络还应该具备较高的带宽和较低的延迟，以满足实时性要求。
此外，数据传输也是边缘计算网络建设的重要需求之一、边缘设备可能会产生大量的数据，这些数据需要传输到边缘计算中心或云端进行处理和存储。
因此，边缘网络需要具备高效的数据传输能力，包括数据压缩、数据分片和数据缓存等技术，以减少传输延迟和网络负载。
同时，边缘网络还需要支持不同类型的数据传输，如实时流数据和批处理数据，以满足不同应用场景的需求。
综上所述，边缘计算中的网络建设需求包括灵活的网络架构、安全性和隐私保护、可靠性和数据传输等方面。
网络建设需要考虑多种连接方式，保障数据的安全性和数据传输的可靠性，并提供高效的数据传输能力。
只有满足这些需求，边缘计算才能发挥其优势，提供更快速、更安全和更可靠的计算和数据处理服务。
边缘计算技术的工作原理解析
边缘计算技术的工作原理解析边缘计算（Edge Computing）是一种将数据处理和存储功能从传统的云计算中心移至靠近数据源的边缘设备的新兴技术。
通过在物理设备或者网络节点等边缘位置部署计算资源和服务，边缘计算技术能够将计算任务在本地进行处理，减少了数据传输的延迟和带宽占用，提高了系统性能和用户体验。
边缘计算技术的原理主要涉及到以下几个方面：1. 数据收集与传输：边缘计算的核心任务是在边缘设备上收集和处理数据。
这些边缘设备可以是智能手机、传感器、监控摄像头、工业设备等。
数据可以通过网络传输到云计算中心进行处理，也可以在边缘设备上进行处理并直接应用。
边缘设备需要具备数据收集和传输能力，可以通过有线或无线方式将数据发送到相邻的边缘服务器或者云计算中心。
2. 边缘节点的部署与配置：边缘计算依靠部署在边缘节点上的计算资源和服务来处理数据。
边缘节点通常位于网络边缘，可以是边缘服务器、路由器、交换机或其他智能设备。
为了更好地满足实时和低延迟的数据处理需求，边缘节点需要配置高性能的处理器、存储设备和网络连接。
边缘节点之间可以进行协同工作，实现资源的共享与互补，提高系统的可靠性和容错性。
3. 数据处理与分析：边缘计算技术的目标是将计算任务尽量在边缘设备上处理，减少数据传输到云计算中心的需求。
为了实现这一目标，边缘设备需要具备一定的计算能力和算法处理能力。
边缘设备可以运行本地应用程序或服务，对收集到的数据进行实时处理和分析。
这样能够避免数据传输延迟和带宽资源浪费，提高数据处理的效率和准确性。
4. 边缘与云的协同：边缘计算并不代表完全取代云计算，而是与云计算相互协作。
边缘设备可以根据实际需求将部分数据传输到云计算中心，以便进行更复杂的数据处理和分析。
边缘设备可以通过边缘计算技术将部分计算任务卸载到云端来获得更强大的计算能力和存储能力。
边缘设备还可以将处理后的数据传输到云计算中心进行长期存储、进一步挖掘和数据分析等操作。
基于边缘计算的机器视觉 第1部分：应用场景与业务需求
基于边缘计算的机器视觉第1部分：应用场景与业务需求1 范围本文件主要规定了基于边缘计算的机器视觉的典型应用场景与业务需求，包括机器视觉典型应用场景梳理、各类业务对于技术能力的要求、规范性描述等。
本文件适用于基于边缘计算的机器视觉的应用场景和业务需求梳理，明确了不同场景下各类业务对于网络、计算、存储等方面的需求，为行业市场发展提供参考。
2 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
工业视觉industrial Vision满足工业智能化发展需求，是用于自动检验、工件加工和装配自动化以及生产过程的控制和监视的图像识别应用。
机器视觉machine vision使用机器替代人眼实现检测，测量，识别。
边缘计算edge computing在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。
3 缩略语下列缩略语适用于本文件。
AGV Automated Guided Vehicle自动导引运输车AI Artificial Intelligence人工智能DPM Direct Part Mark标签与元件标记MES Manufacturing Execution System工厂制造执行系统OCR Optical Character Recognition光学字符识别OCV Optical Character Verification光学字符验证USB Universal Serial Bus通用串行总线4 典型应用场景分类典型应用场景概述边缘计算是一种将主要处理和数据存储放在网络的边缘节点的分布式计算形式。
随着各行业数字化、智能化的持续发展，各行业纷纷意识到边缘计算在提高机器视觉应用的用户实时性体验，提供差异性服务以及分担云计算负荷等多个方面具备先天优势。
本文件提到的边缘计算是指可与云端协同的边缘计算场景，本文件定义的基于边缘计算的机器视觉，其最大特点就是可以与云端协同，从而提高机器视觉的灵活性，能够使整体计算效能达到最大化，且部署更加方便。
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② 对等网络
P2P 计算（peer-to-peer computing，P2P）是较早将计算 迁移到网络边缘的一种文件传输技术。
边缘计算模式与P2P 技术具有很大程度的相似性，但前者 对后者在新技术和新手段上 进行拓展，将P2P 的概念扩展 到网络边缘设备，涵盖P2P 计算和云计算的融合。
③ 内容分发网络
图1-2 边缘计算是 一个连续统 （continuum）
1.2
边缘计算的产生背景
课堂引入
1
引导学生回顾物联网的概念
及物联网关键技术
2
引导学生理解万物互联（IoE)的
概念。
万物互联
思科（Cisco）于2012年12月提出万物互联的概念，这是 未来互联网连接和“物联网”发展的全新网络连接架构， 是在物联网基础上的新型互联的构建，增加了网络智能化 处理功能和安全功能。
边缘计算是什么？为什么要提出边缘计算？边缘计算 与云计算和大数据处理之间是何种关系？本章将通过 边缘计算的概念、起源及发展历史揭开边缘计算的神 秘面纱，带读者进入万物互联时代下新型计算模式— —边缘计算
1.1
什么是边缘计算
课堂引入
1
请学生说出自己比较了解的
计算模式名称
2
针对课前预习作业提交的文档，
第1章 边缘计算的需求与意义
《边缘计算：edge computing》
本章教学活动设计
1 建议课时
2
2 知识目标 1. 了解边缘计算的定义和核心理念
2. 了解边缘计算产生背景和其他计算模式
3 技能目标 1. 通过阅读文献资料，拓展对于分布式数据库、P2P、
内容分发网络、移动边缘计算、雾计算、海云计算 等面向数据的计算模式的理解，从而掌握查阅文献 资料、梳理知识体系的能力。 2. 通过课堂讨论，分析边缘计算产生的意义，培养学 生对于技术发展方向进行探索的兴趣和方法，激发 其创新创造能力。
数据存储在多台计算机上，分布式数据库操作不局限于单 台机器，而允许在多台机器上执 行事务交易，以此来提高 数据库访问的性能。
分布式数据库的特点
相比于边缘计算模型，分布式数据库提供大数据环境下的 数据存储，较少关注其所在设备端的异构计算和存储能力， 主要用于实现数据的分布式存储和共享。
分布式数据库技术所需的空间较大且数据的隐私性较低， 对基于多数据库的分布式事务处理而言，数据的一致性技 术是分布式数据库要面临的重要挑战。边缘计算模型中数 据位于边缘设备端，具有较高的隐私性、可靠性和可用性。
传统云计算与边缘计算对比
传统云计算模式需要解决带宽和延迟这两大瓶颈，因此将难以 实时高效地支持基于万物互联的应用服务程序。 边缘计算模型不仅可以降低网络传输中带宽的压力，加快数据 分析处理，同时能降低终端敏感数据隐私泄露的风险 。
到2020 年，连接到网络的无 线设备数量将达到500 亿台。
边缘计算的优点 极大缓解网络带宽与数据中心压力 增强服务的响应能力 保护隐私数据提升数据安全性
完全依赖云计算的计算机系统就好比每一件事都 要请示司令部的军队，在需要大量和外界互动的时 候会显得僵化，反应迟缓，而且一旦网络有点问题 就彻底歇菜。加上边缘计算之后就好比让中低层军 官也开始发挥主观能动性，能一定程度上自主做出 智能判断和行动决策，同时也只需要把一部分经过 筛选的信息上传到司令部，大大缓解了网络通讯的 压力。即使在和总司令部暂时失去联系的情况下， 也能自主做出部分决策。
拓展资源
边缘计算和云计算的区别是什么？ - 摘自知 乎
如果把云计算比作计算机智能系统的大脑，那么 边缘计算就是其眼睛、耳朵和手脚。大数据应用中 常常面对的一个痛点，就是没有采集到合适的数据。 边缘计算可以为核心服务器的大数据算法提供最准 确、最及时的数据来源。边缘计算和云计算的结合 让整个智能系统不但头脑清楚，而且耳聪目明，手 脚灵便。
1.3
边缘计算的发展历史
在边缘计算产生之前，研究者也探索如何在 靠近数据的边缘增加数据处理的功能，即计 算任务从计算中心迁移到网络边缘的研究， 主要 典型模型包括：分布式数据库模型、 P2P 模型、CDN 模型、移动边缘计算模型、 雾计算模 型以及海云计算。
① 分布式数据库模型
分布式数据库部署在自组织网络服务器或分散在互联网、 企业网或外部网、以及其他自组织网络的独立计算机上。
物联网等应用背景下的数据在地理上分散，并且对响应时间 和安全性提出更高的要求。云计算虽然为大数据处理提供高 效的计算平台，但是目前网络带宽的增长速度远远赶不上数 据的增长速度，网络带宽成本的下降速度要比CPU、内存这 些硬件资源成本的下降速度慢很多，同时复杂的网络环境让 网络延迟很难有突破性提升，因此传统云计算模式将难以实 时高效地支持基于万物互联的应用服务程序，需要解决带宽 和延迟这两大瓶颈。
பைடு நூலகம்
相比物联网而言，万物互联除了“物”与“物”的互联， 还增加了更高级别的“人”与“物”的互联，其突出特点 是任何“物”都将具有语境感知的功能、更强的计算能力 和感知能力。
基于万物互联平台的应用服务需 要更短的响应时间，同时也会产 生大量涉及个人隐私的数据。
例如，装载在无人驾驶汽车上的传感器和摄像头实时 捕捉路况信息，每秒产生约1GB数据。据研究机构 IHS预测，到2035年，全球将有5400万辆无人驾驶汽 车；波音787每秒将产生大约5GB的数据，并要求对 这些数据进行实时处理。
4 教学重点
边缘计算的概念及其优势
5 教学难点
引发学生自我探究新知识的兴趣，提高其自主学习能力 2
课前学习 任务布置
1 阅读教材1-10页。
2 上网查的语言回答： 什么是边缘计算？
4 提交文档，发表对于边缘计算的 自我理解，要求不少于100字。
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什么是边缘计算 ?
边缘计算中的“边缘”是相对的概念，是指从数据源到云计算 中心路径之间的任意计算、存储和网络资源。可以把这条路径 上的资源看作是一个“连续统”（continuum）。
从一端（数据源）到另一端（云中心），根据应用的具体需求 和实际场景，边缘（edge）可以是这条路径上的一个或多个资 源节点。