如何實施邊緣計算？請看這4個用例

Ann Bednarz 陳琳華

企業(yè)可以通過多種形式將處理能力和存儲放置在企業(yè)網(wǎng)絡的邊緣，以實現(xiàn)更快的響應時間和更低的WAN帶寬需求。

邊緣計算對不同的用戶意味著不同的事情。不過，有一件事是不變的，那就是位置很重要。

有了邊緣計算，即使與網(wǎng)絡連接中斷，自主采礦設備也可以對地下一英里以下的意外情況做出反應。當酒店客人通過手機下單點菜并希望將菜送到游泳池邊上時，邊緣計算可以引導使用距離客人最近的服務器。

目前，在各個行業(yè)中，傳感器、智能設備和移動用戶的數(shù)量正在激增。為了應對越來越多的需要就地處理的分散數(shù)據(jù)，企業(yè)開始投資邊緣計算。低延遲對于許多應用程序至關(guān)重要，而邊緣計算可消除將數(shù)據(jù)移至數(shù)據(jù)中心或公有云進行處理的時間。

另一個因素是將數(shù)據(jù)回傳到數(shù)據(jù)中心的成本。就地進行處理和分析可以減少對昂貴帶寬的需求。

在沉浸式交互領(lǐng)域，邊緣計算可以讓實時數(shù)據(jù)的生成更靠近人類和機器。據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)顯示，到2022年，在由企業(yè)生成的數(shù)據(jù)當中，超過50%的數(shù)據(jù)將在數(shù)據(jù)中心或云端以外的地方進行創(chuàng)建和處理。

邊緣計算部署并不是孤島式的。邊緣基礎設施通常通過企業(yè)數(shù)據(jù)中心或云端進行集中管理。邊緣服務可通過內(nèi)容交付網(wǎng)絡、托管服務提供商和云服務提供商交付。目前這些服務商正在通過區(qū)域數(shù)據(jù)中心、本地微數(shù)據(jù)中心和電信發(fā)射塔上的計算能力來擴展自己的業(yè)務。企業(yè)IT的主要任務是集成傳感器、移動設備、接入點、網(wǎng)關(guān)、邊緣服務器、存儲和網(wǎng)絡設備等所有組件，并對從邊緣擴展到本地和云數(shù)據(jù)中心的操作進行管理。

Gartner認為，在邊緣計算的使用方面，企業(yè)目前傾向于先從由賣方或系統(tǒng)集成商主導的單一簡單用例入手進行嘗試。經(jīng)過幾年時間后，企業(yè)將開始嘗試各種邊緣計算用例。Gartner預測，到2023年底，超過50%的大型企業(yè)將對于物聯(lián)網(wǎng)或沉浸式體驗至少部署6個邊緣計算用例，這一數(shù)值與2019年的不到1%形成了鮮明對比。

以下是4家不同行業(yè)中的企業(yè)關(guān)于他們在邊緣計算方面的嘗試，以及他們在員工安全、生產(chǎn)力、客戶服務和收入方面的經(jīng)驗。

邊緣計算加快了人工智能維護貨運列車的速度

閑置時間是貨運列車運營的敵人。Duos Technologies的首席運營官Scott Carns指出，鐵路公司以平均速度來衡量貨運列車的性能，這一數(shù)值通常在每小時35-37英里之間?！捌骄俣让刻岣咭挥⒗?，盈利就相當于增加了一千萬美元。為此，人們大力對那些能夠提升效率的技術(shù)進行投資?！?/p>

導致貨運列車速度放緩的一個因素是檢查。在北美地區(qū)，當貨運列車越過鐵路線時，運營商必須要抽出時間對車輛進行強制性檢查。從以往經(jīng)驗看，工人需要對停放在鐵路貨場的列車上的機械部件進行目視檢查和物理檢查。為了簡化該過程，Duos開始使用部署在貨場上傳感器、成像設備和分析工具。

Duos公司正在建設多個鐵路檢測門，檢測門就像大型車棚一樣。列車通過Duos檢測門會被自動檢查，不必降低速度，也不用像以往那樣進入檢查場進行物理檢查。檢測門配備有可照亮列車的大功率LED燈和可以高速捕獲圖像的攝像頭。

Carns說：“我們修建的這些大型檢測門可供列車以每小時40、50、60英里的速度穿越。在列車穿越時，我們從各個角度對整個列車進行成像，然后通過AI算法尋找用例或機械缺陷。該系統(tǒng)可以檢測出漏油、零件損壞和艙門缺失的情況，并指出需要修復的問題。”

系統(tǒng)可以從九種不同的攝像機視角觀察每節(jié)列車。每部攝像機會產(chǎn)生大約1GB的數(shù)據(jù)，因此一節(jié)列車大約會產(chǎn)生9GB的數(shù)據(jù)。一列普通火車大約有120節(jié)車廂，因此每列火車生成的數(shù)據(jù)量約為1TB。由于全美的許多跟蹤站點都位于偏遠地區(qū)，導致可用的WAN帶寬各不相同，加之數(shù)據(jù)量巨大，這使得將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央數(shù)據(jù)中心進行處理變得不切實際。

與Duos檢測門相鄰的是IT系統(tǒng)房間。每個房間放置有兩個安裝有Dell XR2服務器和PowerVault存儲的45U機架。Carns說：“我們的想法是在軌道旁邊修建一個小型數(shù)據(jù)中心，以在邊緣處理所有數(shù)據(jù)?！?/p>

為了遵守鐵路安全法規(guī)，檢查工作必須迅速展開，以便在火車到達附近的車站時可以進行維修。“我們必須近實時地進行檢查工作，因為列車必須在到達目的地之前完成檢查?！?/p>

另外，根據(jù)檢測門位置的不同，每天可能有30到40列火車通過。在下一列火車通過之前，處理工作必須完成。這些數(shù)據(jù)密集型操作會在軌道旁邊迅速完成。

Duos大約在18個月前從Dell的PowerEdge VRTX刀片服務器遷移到XR2。 因為XR2平臺可使系統(tǒng)更具模塊化。

考慮到服務器必須承受的環(huán)境條件，對服務器進行額外的加固也很重要。例如，作為Duos檢測門部署地之一的加拿大溫尼伯，那里的溫度在夏天可以上升到90度，在冬天會下降到零下40度。在鐵路行業(yè)最大的挑戰(zhàn)之一是維護和可維護性。除了軍事和海洋應用之外，就屬鐵路了。Duos還計劃繼續(xù)擴大其檢測門的建設。在未來幾年中，該公司預計將部署60或70套。

在開發(fā)方面，該公司也將繼續(xù)擴大其AI應用程序的范圍。最近，Duos開始使用熱成像技術(shù)來捕獲和分析安裝在列車車廂下方的電力牽引電機在不同溫度下的運行情況模型。此舉旨在為這些容易損壞和燒壞的昂貴零件提高預測性維護。

位置感知應用程序讓酒店客房變得更加智能

在邊緣執(zhí)行大量操作有時可以減少硬件數(shù)量。在Nobu Hotels，經(jīng)過升級的無線基礎設施正在以更少的專有硬件支持更多的物聯(lián)網(wǎng)和由AI驅(qū)動的應用程序。

Nobu目前正在對其酒店的網(wǎng)絡基礎設施進行標準化改造，以使Wi-Fi接入能夠與訪客和員工的應用程序融合在一起，這其中包括內(nèi)容交付、照明控制、門鎖和安全警報。Nobu Hospitality的全球IT主管Rodney Linville說，這樣可使Nobu簡化其現(xiàn)場硬件要求，從而達到節(jié)省時間和資金的目的。

Linville說：“為了簡化酒店的開張工作以及將高科技與酒店有機地融合在一起，我需要確保所選擇的技術(shù)能夠做到這一點。我們希望能夠馬上實現(xiàn)這些，而不是等到將來?！?/p>

為此，Nobu開始在位于芝加哥、華沙和倫敦的三家新酒店部署Aruba設備。該設備使用了Aruba的邊緣和核心交換機，基于角色和設備安全網(wǎng)絡訪問控制的ClearPass策略管理器，以及支持運行WLAN、Zigbee、藍牙和第三方協(xié)議的IoT設備的位置就緒型訪問點。

網(wǎng)絡基礎設施支持酒店的移動POS機、財產(chǎn)管理系統(tǒng)和訪客應用程序等管理型應用程序。此外，它們還可為酒店客房提供門鎖、溫度控制、酒店服務等技術(shù)?？腿丝梢允褂米约旱囊苿釉O備辦理入住、退房、訂房服務，要求更換床上用品，或是升起窗簾。員工可以監(jiān)視房間的進出，對門鎖進行重新編程，或處理客人在緊急情況下的求助。

Linville說：“能夠在房間中的任何地方建立連接，并能夠控制房間中的服務，這就是我們客房的改造要求。”Nobu的目標是允許客人使用自己的手機或無線設備來管理酒店的服務，管理房間內(nèi)的不同系統(tǒng)（例如門鎖、電視或空調(diào)）。

為了實現(xiàn)這一目標，IT團隊正在將Aruba接入點中的藍牙信標和Zigbee網(wǎng)關(guān)與可實時生成、分析數(shù)據(jù)并根據(jù)數(shù)據(jù)采取行動的IoT和分析應用程序進行配對。

此外，Nobu還開始將Aruba的基礎設施與ASSA ABLOY全球解決方案的訪問控制技術(shù)集成在一起。ASSA ABLOY技術(shù)可讓客人使用智能手機在線辦理入住手續(xù)并打開客房的門鎖。過去，Nobu必須為ASSA ABLOY非接觸式進入系統(tǒng)部署專用的室內(nèi)網(wǎng)關(guān)。通過集成，Nobu可以使用Aruba接入點來保護室內(nèi)智能門鎖與集中式門鎖管理軟件之間的通信安全，而不再依靠單獨的Zigbee網(wǎng)關(guān)。

Linville要求ASSA ABLOY使用Aruba硬件替代專用的網(wǎng)關(guān)。Linville說：“這些專用網(wǎng)關(guān)幾乎可以在酒店內(nèi)部另設一個網(wǎng)絡來控制客房的門鎖。當我們已經(jīng)在酒店中部署了這項技術(shù)時，我們不想為此付費?！?/p>

另一個關(guān)鍵項目讓Aruba設備與第三方員工安全應用程序共同使用。React Mobile提供了便攜式應急按鍵，在酒店員工遇到客人受到威脅或緊急醫(yī)療事故等危險或威脅情況時可隨時提醒安全人員。該警報系統(tǒng)整合了基于位置的服務，過去它們需要IT部門進行部署和作為一個獨立的網(wǎng)絡進行維護，房間中安裝的藍牙信標也是專用的。

通過系統(tǒng)整合，Nobu可以使用Aruba帶物聯(lián)網(wǎng)功能的接入點來提供必要的連接性。如果員工按下React Mobile智能手機應用程序上的“幫助”按鍵，那么Aruba接入點中的藍牙信標將使用該應用程序確定用戶的位置，通過Wi-Fi發(fā)送幫助請求。

在Nobu的要求下，多家供應商通力合作，及時整合了他們的系統(tǒng)，最終使位于芝加哥的酒店得以開業(yè)。這些部署需要反復試驗，努力都會得到回報。有了芝加哥的經(jīng)驗后，華沙酒店相關(guān)設施部署的就變得非常簡單了。

Aruba也有意愿投資研發(fā)和探索AI。Linville說：“我們選擇Aruba的原因之一是因為他們像我一樣渴望進行這些類型的整合。他們看到了其中的價值。”

Nobu使用Aruba平臺的另一個考慮因素是安全性。Aruba設備集成了具有基于角色的防火墻和入侵防御功能。這些功能可幫助Nobu讓其移動POS應用程序符合支付卡信息（PCI）數(shù)據(jù)安全要求。其他的企業(yè)供應商也可以提供這種安全性，但是他們需要在網(wǎng)絡中添加新的設備。

位于邊緣的超融合基礎設施簡化了IT工作

多年前對超融合基礎設施（HCI）平臺進行的展示引起了Jeff Miller的關(guān)注，但是該系統(tǒng)的規(guī)模卻是一個大問題。Miller說：“我個人認為當時的展示非常完美，只不過我需要的規(guī)模并不需要那么大，再小10倍就可以了?！睘榇?，他與供應商Scale Computing一直保持著聯(lián)系，并密切關(guān)注著HCI的發(fā)展，直到使用規(guī)模可以滿足他的需求。

Jerry's Foods在明尼蘇達州和佛羅里達州開設了50多家零售店，主營日用百貨、酒類和五金。Miller是該公司的IT總監(jiān)。過去，每家分店都有虛擬服務器和SAN，但是這些老舊的系統(tǒng)難以管理且維護費用不菲。如今，Jerry's Foods部署Scale Computing的HE150邊緣設備項目已經(jīng)接近尾聲。此舉使得該公司能夠重構(gòu)其整個IT戰(zhàn)略。

HE150基于Intel NUC mini PC構(gòu)建，使用了NVMe存儲的全閃存計算設備，其尺寸大約為三臺智能手機堆疊在一起，功能包括災難恢復、高可用性群集、滾動升級和集成的數(shù)據(jù)保護。

就地處理對于一些核心商店應用程序至關(guān)重要。例如，產(chǎn)品信息需要在現(xiàn)場進行管理。這些商店的商品項目有6.5萬至7萬種。這些商品需要在數(shù)據(jù)庫中被跟蹤，隨著供應商對其產(chǎn)品進行更改，該數(shù)據(jù)庫會不斷更新。POS交易依賴數(shù)據(jù)訪問，其中包括UPC代碼、供應商編號、產(chǎn)品類別和價格。所有這些都必須駐留在本地，并且可以在本地被查看。

另一個重要的現(xiàn)場應用程序是電子福利轉(zhuǎn)移（EBT）系統(tǒng)。為了驗證資金的可用性，該系統(tǒng)要求本地POS應用程序與美國政府運行的系統(tǒng)之間交鏈。由于采用了集群化，這使得HE150基礎設施具有高可用性。將EBT應用程序遷移至HE150基礎設施后，該基礎設施會與美國政府的系統(tǒng)執(zhí)行ping操作，以確認用戶的賬戶情況。如果購物者無法使用EBT資金，他們會選擇在其他可以使用EBT資金的地方購物。這會對Jerry's Foods的銷售業(yè)績產(chǎn)生重大影響。Miller說：“例如，如果明尼阿波利斯的Lake Street商店不能使用EBT，那么不到一個小時，我們就可能會損失4萬美元?！?/p>

目前店內(nèi)的工作負載在計算和智能方面都不繁重，這主要是由于美國社會動蕩所致。在今年夏天明尼阿波利斯的騷亂中，一家分店受到了嚴重破壞。目前Jerry's Foods正在對其進行重建，包括強化的建筑物安全系統(tǒng)，這些工作將給本地IT資源帶來更多負擔。在其他地方，Jerry's Foods正在考慮安裝太陽能屋頂，以降低能源成本，如果建成的話，店內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)將實現(xiàn)智能化。

借助邊緣設備，Jerry's Foods可以自定義在每個位置運行的應用程序。在邊緣處理要求更高的分店，Miller計劃部署Scale Computing的大型HCI設備。目前，決定使用多大規(guī)模取決于本地需要存儲多少視頻。Miller 說：“無論是大還是小，對我們來說仍然是優(yōu)勢?！?/p>

從總體上看，Scale Computing設備減少了IT部門花在管理店內(nèi)基礎設施上的時間，因為所用的資源變少了。與傳統(tǒng)的虛擬化系統(tǒng)相比，Jerry's Foods的此次部署預計將在五年內(nèi)將每個實例的成本降低一半。Miller說：“關(guān)于Scale的好處是，所有的老舊基礎設施都消失了。我們也可以完全擺脫VMware了?！迸c此同時，許多專用硬件設備也將被淘汰。過去，所有的分店都必須為某些應用程序維護其專用硬件。

Jerry's Foods還有一些分店將換用新的邊緣基礎設施模型，該模型將于明年春季完成。Miller的下一步計劃是考慮將云存儲與運行在邊緣的應用程序聯(lián)系起來。

IT/OT融合技術(shù)在采礦業(yè)中大放異彩

瑞典礦業(yè)和冶煉生產(chǎn)商Boliden 公司的工人正在開采銅、鋅、鉛、金和銀，只不過他們在舒適的地面控制室中進行，而不是在地下巷道中進行井下做業(yè)。

在瑞典加彭貝格的Boliden工地，自主采礦設備在不適合派工人下井工作的地方運行。這些地方充滿了灰塵和振動，并且容易滲入水和產(chǎn)生有毒氣體。在這種環(huán)境中，通訊設備也無法正常工作。

多年來，自動化一直在改變著采礦業(yè)。Sandvik Mining and Rock Technology（山特維克礦山和巖石技術(shù)公司 ）早在2004年就制造了第一臺自動采礦設備。如今，在地下礦井中完全自主運行的設備是目前最先進的設備。Sandvik礦業(yè)信息管理產(chǎn)品線經(jīng)理Petri Mannonen說：“車載計算機可以獨立控制機器，而無需人工干預?！盤etri Mannonen主要負責為鑿巖、破碎、篩分、裝載、裝載、拖運、挖掘和拆除等作業(yè)提供設備和服務。

采礦業(yè)現(xiàn)代化的主要發(fā)展動力是員工安全。因為地下采礦是一個危險的環(huán)境，讓工人們遠離危險的環(huán)境可以提高安全性。

另一個關(guān)鍵目標是提高運營效率。

隨著采礦技術(shù)的進步，對網(wǎng)絡連接性的要求也越來越高。不僅僅是筆記本電腦在地下運行，具有網(wǎng)絡連接功能的機器對于運營來說更是至關(guān)重要。隨著挖掘工作變得越來越智能，連接性也被從小型專用網(wǎng)絡擴展到整個礦山網(wǎng)絡當中。借助覆蓋性更高的連接性，礦業(yè)公司通過檢測可以使人員、設備與其他資源保持安全距離。在緊急情況下，高可靠性的連接可為通信協(xié)調(diào)和響應提供幫助。

Sandvik為Boliden公司的Garpenberg礦井提供了采礦設備和運營軟件。這些軟件可以通過有線或無線連接思科的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)IoT網(wǎng)絡。Sandvik的AutoMine軟件可實現(xiàn)對地下采礦設備進行自主控制和遠程控制，控制室里的工程師可以跟蹤資源情況并根據(jù)需要進行調(diào)整。此外，Boliden還使用了Sandvik的OptiMine軟件從采礦設備中收集數(shù)據(jù)并進行分析，以優(yōu)化生產(chǎn)。

為了確保環(huán)境和設備的安全，從設備到控制室再到安全解決方案都需要一個強大而可靠的通信網(wǎng)絡。為此，Boliden在網(wǎng)絡方面使用了由思科的工業(yè)交換機和接入點構(gòu)建的低延遲物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡。

網(wǎng)絡在地下必須保持連通狀態(tài)這是一條硬性要求。思科物聯(lián)網(wǎng)全球銷售董事總經(jīng)理Dave Wilson說，這種連通性幫助采礦行業(yè)實現(xiàn)了轉(zhuǎn)型，尤其是Sandvik的商業(yè)模式。

Wilson說：“現(xiàn)在，我們能夠在惡劣環(huán)境中提供聯(lián)網(wǎng)功能，讓設備可以連接到網(wǎng)絡。這使得Sandvik能夠?qū)ζ錁I(yè)務模型進行重構(gòu)并進一步發(fā)展。聯(lián)網(wǎng)功能也使得車輛變得更智能。加入了工具、傳感器和軟件后，車輛變成一個可以分析正在發(fā)生事件的大型傳感器。用戶可以根據(jù)分析數(shù)據(jù)優(yōu)化整個流程?！?/p>

盡管Garpenberg礦井位于地下一英里處，但是工程師可實時跟蹤人員和設備的情況。車載傳感器可以幫助導航并跟蹤設備的健康狀況，以確保其處于最佳運行狀態(tài)。而收集到的數(shù)據(jù)還有助于制定業(yè)務決策。

這些功能使得采礦作業(yè)發(fā)生了革命性變化。自動駕駛的卡車可以自主行駛，“駕駛員”不會感到疲倦。這些車輛在礦井中的精度可以達到厘米級，并且可以前往以前從未開采過的地方。

許多計算是在礦井最遠處的邊緣獨立進行的。由于設備可以在網(wǎng)絡覆蓋面積不佳的區(qū)域中工作，因此許多分析工作是在車輛上完成的。

更高級的分析是在地面上完成的。通常，設備收集的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)要么發(fā)送到存儲數(shù)據(jù)的本地中央存儲庫，要么發(fā)送到云端進行分析。隨著邊緣計算的發(fā)展，IT系統(tǒng)與運營技術(shù)的融合趨勢在采礦業(yè)得到了彰顯。

本文作者Ann Bednarz，主要負責為《網(wǎng)絡世界》采訪報道IT職業(yè)、外包和互聯(lián)網(wǎng)文化方面的新聞。

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