边缘计算+SDN：为物联网腾飞插上翅膀

无论是大航海时代还是互联网时代，改变了世界。目前，一波更大的连接浪潮正在席卷&—&—物联网将是全国范围内的物体IT 系统通过数据收集、分析、预测和优化技术与人有机连接，实现物理世界与数字世界的整合，包括人类本身，从更广泛的范围内感知、管理、控制和优化物理世界。

人类的生活方式和工作模式将完全改变，出租车不再需要司机，新闻写作不再需要记者，健康监测不再需要医生……各行各业也将发生翻天覆地的变化，预防性维护服务已得到应用，大规模定制即将成为现实，电梯不再会“吃人”，路灯变得更加节能和人性化。由于物联网，几乎所有行业都将获得数字化转型的机会，新的商业模式和商业机会也将随之而来。为此，美国提出了各国政府制定的相应战略“工业互联网”，德国提出了“工业4.0”，中国提出了“中国制造 2025”，为了在新一轮的国与国竞争中抓住机遇，其他主要国家也纷纷布局物联网。

边缘计算使能物联网行业落地

事实上，物联网不是一个传统的网络，而是一个技术系统，通常分为 4 层：传感控制层、网络层、平台层和应用层。传感控制层是感知和控制的触角。网络层主要传输数据。平台层通常管理连接、数据和操作和维护，而应用层则分析数据和控制相关应用程序。平台层和应用层位于数据中心，通常认为管理、分析、控制和数据处理应集中在数据中心，网络层是数据传输管道。然而，许多行业应用程序对实时性、可靠性和安全性有严格的要求。一些行业应用程序受到接入带宽和成本的限制，需要聚合和预处理上传数据中心的流量。因此，在接近物体或数据源的网络边缘，需要一个集成连接、计算、存储和应用安装能力的开放平台，即边缘计算平台，考虑到其位置，一般在物联网上实现。例如，华为

AR 系列敏捷物联网关具有边缘计算能力。那么，边缘计算将给物联网带来什么价值呢？

1、业务实时性

在生产控制等实时性要求较高的领域，业务控制延迟必须小于 10 毫秒甚至更低；在自动驾驶领域，控制延迟也必须在几毫秒内。如果将控制放置在云中，则根本无法满足上述延迟要求，因此需要将部分分析和控制功能放置在网络边缘，以满足业务实时性的需要。

2、数据适配和聚合性

目前，传感侧有大量的专有通信技术和协议，不仅存在于特定行业，也存在于不同行业。“七国八制”现状和异构性大大提高了现场数据集成的难度和成本，因此需要在网络边缘适应和统一传感侧协议和标准。

据 IDC 统计数据显示，未来 79% 物联网流量将通过网关访问。如果这些流量发送到数据中心，数据中心的计算、存储和广域带宽成本将急剧增加。此外，并非所有数据都有价值，如异常温度监测。事实上，没有必要上传所有收集到的温度信息需上传异常数据即可实现目标；另一个例子是人脸视频识别场景。只需提供人脸图像特征值，无需将所有人脸图像数据上传到数据中心。因此，协议适应和数据预分析聚合在网络边缘尤为重要。

3、可靠性

可靠性是系统提供服务的基石，单点故障在许多行业场景中通常是不可接受的。因此，大量的关键操作不能依赖于云，现场生产系统需要保持一定的独立性和自主性。对于一些特定的应用场景，如制造控制系统，通过边缘分布式智能和自治系统，而不是集中智能，可以保证整个系统的本地生存能力；如路灯物联网系统，即使广域网络故障，路灯也应具有当地的基本控制能力，以确保行人的交通安全。

4、安全性

对于更多的行业系统，尤其是生产系统来说，接入网络的安全性更为重要，安全已经成为物联网领域最受欢迎的问题。连接传感层和数据平台层之间的网络部分往往是安全的薄弱环节，传感层通常受到计算资源、供电和成本的限制，难以进行复杂的加密保护。因此，需要加强网络边缘的安全性，如在物联网关和数据中心之间建立加密隧道，或者应用程序制造商在物联网上安装私人代理，以实现数据添加/解密，从而进一步提高系统的安全性。

随着物联网在行业领域的逐步深化，边缘计算已成为实施许多行业应用的前提，并在行业中形成共识，越来越受到重视。例如，华为在 Cebit 2016 会议上发布的多级控制照明物联网和 HC 2016 会议上发布的电梯物联网采用边缘计算。但目前，边缘计算尚未形成统一的结构和标准，因此华为、中国信息通信研究所、沈阳自动化研究所等

Intel、ARM 与软通动力等多家公司共同推动成立“边缘计算产业联盟”(Edge Computing Consortium，ECC)，定义边缘计算的架构和标准，培育和发展物联网生态。

SDN 使物联网的管理控制成为可能

与传统互联网不同，物联网的连接规模将至少比互联网增加一个数量级。据华为预测，到2025年， 将产生1000 连接，如何管理、维护和控制物联网将是一个巨大的挑战。例如，华为在尼日利亚部署的电力物联网项目总共使用了 30000台电表和通信模块，以及数万台物联网网关。传统的网络管理不能有效、经济地管理如此多的终端设备和物联网网关。此外，边缘计算的引入也对管理系统提出了新的要求，过去只管理网络部分，现在管理物联网网关计算和存储资源，以及第三方应用，不同行业的丰富应用也需要标准的开放接口来实现快速的业务集成。

SDN 技术的出现打破了传统网络架构的限制，成功应用于数据中心网络领域，逐渐成为广域网领域的热点，其主要目标是使网络能够匹配业务的快速变化，核心理念是通过控制器统一、集中的自动化管理和业务模型抽象的全球视野，为上层提供标准的北接口，实现应用水平的快速集成和对接，以及业务的按需部署和调整。介绍在物联网领域SDN 技术可以根据物联网的特点，秉承其核心思想，扩展功能，实现 IT 和 CT 的统一管理满足了物联网在海量设备管理、边缘计算资源管理和快速应用集成方面的要求。其主要功能包括：

1、设备管理功能

传感器、终端、通信模块、物联网网关等设备通过控制器的南接口集中管理PnP 技术实现设备的自动部署；支持设备的安全认证、运行状态监控和远程升级，解决大量终端设备的管理问题；未来，人工智能技术也可以实现故障的深入分析和自动化处理。

2、边缘计算资源管理功能

资源环境于边缘计算资源环境VM 虚拟机或者容器的形式在物联网网关上落地，控制器需要能够支持各类虚拟机/容器的统一管理功能，包括镜像文件管理、资源管理和全生命周期管理。

3、应用管理功能

边缘计算是一个开放的平台，支持第三方应用程序运行和边缘业务处理，也可以实现网络连接和数据连接解耦，物联网网关可以运行不同的应用程序，灵活与多个数据平台快速连接，因此控制器需要统一管理第三方应用程序的发布、安装、运行和删除。

4、数据订阅和分发功能

数据管理是物联网管理不同于传统网络管理的一个重要区别。传统的网络管理主要保证网络的连接，不深入处理流量数据。然而，物联网的最终目标是收集和分析数据，控制终端设备。因此，数据是物联网的生命，最终必须交付给行业应用系统。实现数据交付的方法有很多，包括在物联网网关上安装应用 Agent也可以通过 连接到数据中心的行业应用平台Agent 与华为 等物联网平台对接OceanConnect、GE 的 Predix 等，您也可以先发送控制器进行简单的协议处理，然后与行业应用平台或物联网平台统一连接。然而，为了解耦网络连接和数据连接，物联网本身的管理数据必须通过控制器发送，因此数据分发和订阅是控制器的基本能力。

5、南北集成功能

物联网是一个横向跨越不同行业、纵向包括不同领域的生态系统。制造商无法形成端到端系统。因此，统一标准的南北接口是控制器与其他系统快速集成的前提。

SDN 技术，特别是控制能力的引入，将完全解决物联网的管理、控制、维护和开放问题。华为作为物联网领域的领导者，于2015年发布了敏捷的物联网解决方案，并首次在行业发布了 SDN 引入物联网，广泛应用于电力物联网、照明物联网、智能建筑和车联网。目前，业内其他主流厂商也纷纷投入使用SDN引入物联网。

虽然物联网的应用涉及商业模式、技术方案成熟度和工业生态，但边缘计算和 SDN 这两种核心技术就像物联网的翅膀，将加速其在行业中的腾飞。物联网时代已经向我们迈进，让我们面对它，拥抱它，携手进入物理和数字融合的新时代。