边缘计算参考架构2.0.pdf

边缘计算参考架构2.0（2017年）边缘计算产业联盟（E CC）与工业互联网产业联盟（AII）联合发布2017年11月目录01迎接行业智能时代 .011.1 行业智能时代已来 . 021.2 行业智能2.0 面临的挑战 . 031.3 边缘计算使能行业智能2.0 . 041.4 边缘计算产业化当前进展 . 0602边缘计算.082.1 边缘计算概念 . 092.2 基本 特点和属性 . 092.3 边缘计算CROSS价值 . 092.4 边缘计算与云计算协同 . 1003 边缘计算参考架构.113.1 模型驱动的参考架构 . 123.2 多视图呈现 . 133.3 概念视图 . 143.3.1 边缘计算节点、开发框架与产品实现 . 143.3.2 边缘计算领域模型 . 163.4 功能设计视图 . 173.4.1 ECN . 173.4.2 业务F abric . 223.4.3联接计算F abric . 223.4.4 开发服务框架（智能服务） . 243.4.5 部署运营服务框架（智能服务） . 253.4.6 管理服务 . 273.4.7 数据全生命周期服务 . 273.4.8 安全服务 . 293.5 部署视图 . 3104 ECC产业发展与商业实践.334.1 ECC产业发展总体概况 . 344.1.1 ECC产业组织合作 . 344.1.2 ECC标准组织合作 . 344.2 边缘计算的商业实践 . 354.2.1从理论到实践 . 354.2.2 从水平到垂直 . 354.2.3 从需求到实践，从实践到需求 . 3905 附录.41术语表 . 42缩略语表 . 4301 迎接行业智能时代1边 缘 计 算 参 考 架 构 2.0迎 接 行 业 智 能 时 代1.1 行 业 智 能 时 代 已 来全 球 已 经 掀 起 行 业 数 字 化 转 型 的 浪 潮 ， 数 字 化 是 基 础 ， 网 络 化 是 支 撑 ， 智 能 化 是 目 标 。 通 过 对 人 、物 、 环 境 、 过 程 等 对 象 进 行 数 字 化 产 生 数 据 ， 通 过 网 络 化 实 现 数 据 的 价 值 流 动 ， 以 数 据 为 生 产 要 素 ， 通 过 智能 化 为 各 行 业 创 造 经 济 和 社 会 价 值 。 智 能 化 是 以 数 据 的 智 能 分 析 为 基 础 ， 从 而 实 现 智 能 决 策 和 智 能 操 作 ， 并通 过 闭 环 实 现 业 务 流 程 的 持 续 智 能 优 化 。以 大 数 据 、 机 器 学 习 、 深 度 学 习 为 代 表 的 智 能 技 术 已 经 在 语 音 识 别 、 图 像 识 别 、 用 户 画 像 等 方 面 得 到 应用 ， 在 算 法 、 模 型 、 架 构 等 方 面 取 得 了 较 大 的 进 展 。 智 能 技 术 已 经 率 先 在 制 造 、 电 力 、 交 通 、 医 疗 、 农 业 等行 业 开 始 应 用 ， 对 智 能 技 术 提 出 了 新 的 需 求 与 挑 战 。 行 业 智 能 时 代 已 经 来 临 。行 业 智 能 分 为 1.0和 2.0两 个 发 展 阶 段 ： 1） 行 业 智 能 1.0 行 业 智 能 1.0是 面 向 市 场 线 索 、 营 销 、 采 购 、 物 流 、 售 后 等 商 业 过 程 ， 将 用 户 、 应 用 和 商 业 流 程 的 行 为 和状 态 数 字 化 ， 基 于 多 维 度 数 据 分 析 和 场 景 感 知 ， 建 立 行 业 的 信 息 图 谱 ， 为 行 业 用 户 提 供 个 性 化 的 资 源 配 置 和服 务 。行 业 智 能 1.0的 快 速 发 展 得 到 了 ICT创 新 技 术 的 支 撑 ， 包 括 ：泛 在 网 络 联 接 使 能 数 据 的 快 速 流 动 ； 云 计 算 按 需 提 供 低 成 本 的 基 础 设 施 服 务 应 对 业 务 负 载 变 化 ； 大 数 据 挖 掘 、 分 析 和 管 理 海 量 数 据 ， 提 升 企 业 的 商 业 决 策 能 力 ； 算 法 +数 据 +算 力 ， 释 放 了 行 业 智 能 的 潜 在 价 值 。 01010_VC 44 C 6*C_w I7 y5CXI_l b_Ey!图1 行业数字化转型2 边 缘 计 算 参 考 架 构 2.0DIKWN OT ICTu M | 5/ 8 M 2? kk7 G MWiseKnowledgeInformationDataPhysical System图2 行业智能2.0面临的挑战2） 行 业 智 能 2.0 面 向 产 品 规 划 、 设 计 、 制 造 、 运 营 等 生 产 过 程 ， 产 品 、 生 产 装 备 、 工 艺 流 程 等 已 经 逐 步 数 字 化 和 网 络化 ， 行 业 智 能 2.0已 经 具 备 了 基 础 条 件 。 这 里 所 指 的 产 品 、 装 备 具 有 广 义 的 概 念 ， 既 包 括 制 造 业 所 生 产 的 产 品和 制 造 产 线 等 ， 也 包 括 能 源 、 交 通 、 农 业 、 公 共 事 业 等 行 业 提 供 服 务 时 所 依 赖 的 资 产 ， 如 电 表 、 交 通 工 具 、农 业 机 械 、 环 境 监 测 仪 器 等 。行 业 智 能 2.0需 要 达 成 如 下 目 标 ：提 升 生 产 与 服 务 过 程 敏 捷 性 和 协 作 性 提 升 资 源 共 享 和 减 少 能 耗 降 低 生 产 运 行 和 运 营 不 确 定 性 与 行 业 智 能 1.0协 作 ， 建 立 生 产 、 销 售 和 服 务 的 端 到 端 行 业 智 能 行 业 智 能 2.0时 代 需 要 行 业 发 生 四 个 关 键 转 变 ：物 理 世 界 与 数 字 世 界 从 割 裂 转 变 为 协 作 融 合 ； 运 营 决 策 从 模 糊 的 经 验 化 转 变 为 基 于 数 字 化 、 模 型 化 的 科 学 化 ； 流 程 从 割 裂 转 变 基 于 数 据 的 全 流 程 协 同 ； 从 企 业 单 边 创 新 转 变 为 基 于 产 业 生 态 的 多 边 开 放 创 新 。 1.2 行 业 智 能 2.0面 临 的 挑 战从 DIKW模 型 视 角 看 ， 行 业 智 能 2.0面 临 了 四 大 挑 战 ：3边 缘 计 算 参 考 架 构 2.0OT和 ICT跨 界 协 作 挑 战 OT（ Operation Technology） 与 ICT（ Information and Communication Technology） 关 注 重 点 不 同 ， OT关注 物 理 和 商 业 约 束 、 人 身 安 全 ， ICT关 注 商 业 约 束 、 信 息 安 全 ； OT与 ICT在 行 业 语 言 、 知 识 背 景 、 文 化 背 景 存 在较 大 差 异 ， 相 互 理 解 困 难 ； OT技 术 体 系 碎 片 化 、 专 用 化 与 标 准 化 、 开 放 性 的 ICT技 术 体 系 集 成 协 作 存 在 挑 战 困难 ； OT与 ICT的 融 合 协 作 也 将 带 来 安 全 方 面 的 挑 战 。OT与 ICT的 跨 界 协 作 需 要 建 立 物 理 世 界 和 数 字 世 界 的 联 接 与 融 合 。信 息 难 以 有 效 流 动 与 集 成 目 前 业 界 有 超 过 6种 以 上 的 工 业 实 时 以 太 网 技 术 ， 超 过 40种 工 业 总 线 ， 缺 少 统 一 的 信 息 与 服 务 定 义 模型 。 烟 囱 化 的 系 统 导 致 数 据 孤 岛 ， 使 信 息 难 以 有 效 流 动 与 交 互 。信 息 有 效 流 动 与 集 成 是 支 持 数 据 创 新 、 服 务 创 新 的 基 础 ， 需 要 建 立 数 据 全 生 命 周 期 管 理 。知 识 模 型 化 是 巨 大 挑 战 知 识 模 型 （ Knowledge Model） 主 要 解 决 知 识 的 表 示 、 组 织 与 交 互 关 系 ， 知 识 的 有 序 化 以 及 知 识 处 理模 型 ， 是 将 知 识 进 行 形 式 化 和 结 构 化 的 抽 象 。 知 识 模 型 不 是 知 识 ， 是 知 识 的 抽 象 ， 以 便 于 计 算 机 理 解 与 处理。知 识 模 型 输 入 存 在 信 息 不 完 整 、 不 准 确 和 不 充 分 的 挑 战 ； 知 识 模 型 处 理 的 算 法 与 建 模 还 需 持 续 改 进 与 优化 ； 知 识 模 型 输 出 的 应 用 场 景 有 限 需 要 持 续 积 累 。知 识 模 型 化 是 高 效 、 低 成 本 实 现 行 业 智 能 的 关 键 要 素 。产 业 链 变 长 ， 增 加 了 端 到 端 协 作 集 成 挑 战 需 要 物 理 世 界 和 数 字 世 界 的 产 业 链 的 协 作 ， 需 要 产 品 全 生 命 周 期 的 数 据 集 成 ， 需 要 价 值 链 上 的 各 产 业 角 色建 立 起 协 作 生 态 。 这 种 多 链 条 的 协 作 与 整 合 对 数 据 端 到 端 流 动 和 全 生 命 周 期 管 理 提 出 了 更 高 的 要 求 。1.3 边 缘 计 算 使 能 行 业 智 能 2.0面 向 行 业 智 能 2.0的 挑 战 ， 边 缘 计 算 需 要 提 供 四 个 关 键 能 力 ：1） 建 立 物 理 世 界 和 数 字 世 界 的 联 接 与 互 动通 过 数 字 孪 生 ， 在 数 字 世 界 建 立 起 对 多 样 协 议 、 海 量 设 备 和 跨 系 统 的 物 理 资 产 的 实 时 映 像 ， 了 解 事 物 或系 统 的 状 态 ， 应 对 变 化 ， 改 进 操 作 和 增 加 价 值 。4 边 缘 计 算 参 考 架 构 2.07hC |C7h57h(7h7hEC7h07h=y;-3g|CEGD|C+U g7hC;|1 ;Y 2(4 |3;|4;|2 Y 6*2(4 图3 智能分布式架构在 过 去 十 年 里 ， 网 络 、 计 算 和 存 储 领 域 作 为 ICT产 业 的 三 大 支 柱 ， 在 技 术 可 行 性 和 经 济 可 行 性 发 生 了 指 数性 提 升 。网 络 领 域 变 化 ： 带 宽 提 升 千 倍 ， 而 成 本 下 降 40倍 ；计 算 领 域 变 化 ： 计 算 芯 片 的 成 本 下 降 60倍 ；存 储 领 域 变 化 ： 单 硬 盘 容 量 增 长 万 倍 ， 而 成 本 下 降 17倍 。正 是 联 接 成 本 的 下 降 、 计 算 力 的 提 升 、 海 量 的 数 据 ， 使 得 数 字 孪 生 可 以 在 行 业 智 能 2.0时 代 发 挥 重 要作 用 。2） 模 型 驱 动 的 智 能 分 布 式 架 构 与 平 台在 网 络 边 缘 侧 的 智 能 分 布 式 架 构 与 平 台 上 ， 通 过 知 识 模 型 驱 动 智 能 化 能 力 ， 实 现 了 物 自 主 化 和 物 协 作5边 缘 计 算 参 考 架 构 2.0智 能 分 布 式 架 构 需 要 把 智 能 分 布 到 如 下 要 素 中 ：智 能 资 产 ： 通 过 融 合 网 络 、 计 算 、 存 储 等 ICT能 力 ， 具 有 自 主 化 和 协 作 化 能 力 。智 能 网 关 ： 通 过 网 络 联 接 、 协 议 转 换 等 功 能 联 接 物 理 和 数 字 世 界 ， 提 供 轻 量 化 的 联 接 管 理 、 实 时 数 据分 析 及 应 用 管 理 功 能 。智 能 系 统 ： 基 于 多 个 分 布 式 智 能 网 关 或 服 务 器 的 协 同 构 成 智 能 系 统 ， 提 供 弹 性 扩 展 的 网 络 、 计 算 、 存储 能 力 。智 能 服 务 ： 基 于 模 型 驱 动 的 统 一 服 务 框 架 ， 面 向 系 统 运 维 人 员 、 业 务 决 策 者 、 系 统 集 成 商 、 应 用 开发 人 员 等 多 种 角 色 ， 提 供 开 发 服 务 框 架 和 部 署 运 营 服 务 框 架 。3） 提 供 开 发 与 部 署 运 营 的 服 务 框 架开 发 服 务 框 架 主 要 包 括 方 案 的 开 发 、 集 成 、 验 证 和 发 布 ； 部 署 运 营 服 务 框 架 主 要 包 括 方 案 的 业 务 编 排 、应 用 部 署 和 应 用 市 场 。 开 发 服 务 框 架 和 部 署 运 营 服 务 框 架 需 要 紧 密 协 同 、 无 缝 运 作 ， 支 持 方 案 快 速 高 效 开发 、 自 动 部 署 和 集 中 运 营 。4） 边 缘 计 算 与 云 计 算 的 协 同边 缘 侧 需 要 支 持 多 种 网 络 接 口 、 协 议 与 拓 扑 ， 业 务 实 时 处 理 与 确 定 性 时 延 ， 数 据 处 理 与 分 析 ， 分 布 式 智能 和 安 全 与 隐 私 保 护 。 云 端 难 以 满 足 上 述 要 求 ， 需 要 边 缘 计 算 与 云 计 算 在 网 络 、 业 务 、 应 用 和 智 能 方 面 进 行协 同 。1.4 边 缘 计 算 产 业 化 当 前 进 展2015年 边 缘 计 算 进 入 到 Gartner的 Hype Cycle（ 技 术 成 熟 曲 线 ） 。边 缘 计 算 已 经 掀 起 产 业 化 的 热 潮 ， 各 类 产 业 组 织 、 商 业 组 织 在 积 极 发 起 和 推 进 边 缘 计 算 的 研 究 、 标 准 、产 业 化 活 动 。 具 有 代 表 性 的 活 动 包 括 ：智能资产网络 计算 存储智能网关边缘计算开放平台智能系统应用智能服务图4 边缘计算开放平台使能行业智能2.06 边 缘 计 算 参 考 架 构 2.0