傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)部署由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，但是簡單添加設(shè)備并不能成為一個(gè)智慧城市。城市可以隨時(shí)安裝類似安全攝像頭這樣的東西，并將其連接回?cái)?shù)據(jù)中心，但是除非城市能夠快速分析數(shù)據(jù)，否則它所能做的也只是收集和存儲信息。為了真正智能并且經(jīng)濟(jì)地?cái)U(kuò)展，該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要具有板載或附近的計(jì)算資源。換句話說，就是邊緣計(jì)算。

邊緣計(jì)算更適合物聯(lián)網(wǎng)，它位于大面積區(qū)域、低連接性區(qū)域或依賴多個(gè)傳感器協(xié)同工作以提供復(fù)雜圖像的區(qū)域。在設(shè)備上進(jìn)行的任何計(jì)算都意味著可以讓集中式數(shù)據(jù)中心完成更少的計(jì)算，這還意味著可以減輕帶寬傳輸?shù)墓ぷ髫?fù)載。通過這種方式，任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用可以免費(fèi)獲得更多資源。

城市正在走向邊緣

智慧城市的大部分使用案例涉及保護(hù)公民安全。這可能意味著需要監(jiān)測正在發(fā)生的犯罪、提醒消防員注意房屋火災(zāi)，或者向患有心臟病的公民提供緊急服務(wù)。在所有這些場景中，每一秒都很重要——這就是邊緣計(jì)算如此重要的原因。舉個(gè)例子：假如城市安裝了一個(gè)監(jiān)測空氣質(zhì)量的智能空氣監(jiān)測儀，有一天它監(jiān)測到異常讀數(shù)，它將讀數(shù)發(fā)送到數(shù)百英里之外的數(shù)據(jù)中心，然后，該數(shù)據(jù)中心必須花時(shí)間處理數(shù)據(jù)，再然后必須花時(shí)間將數(shù)據(jù)返回。與此同時(shí)，智能空氣監(jiān)測儀監(jiān)測到的氣體泄漏已經(jīng)變成了一場大火。

在智能空氣監(jiān)測儀具備計(jì)算能力的情況下，火災(zāi)不會發(fā)生——或者至少在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消防人員已經(jīng)在路上了。該設(shè)備使用其板載計(jì)算能力得出泄漏正在發(fā)生，然后直接通知相關(guān)機(jī)構(gòu)，而不依賴于回程。

城市已經(jīng)認(rèn)識到邊緣計(jì)算的潛在影響，許多智慧城市項(xiàng)目已經(jīng)開始以多種方式將其納入其中，包括：

▲水質(zhì)：在紐約市，復(fù)雜老化的供水系統(tǒng)為數(shù)百萬人供水。該市的公用事業(yè)部門利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)幫助當(dāng)?shù)匾患裔t(yī)院控制爆發(fā)的軍團(tuán)菌，通過在其供水系統(tǒng)中使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器，市政工作人員能夠監(jiān)測供水管道中的氯含量，并確保它們足夠高，以防止軍團(tuán)菌的生長。

▲公共汽車：城市正在通過安裝識別潛在暴力事件的記錄系統(tǒng)來提高公共汽車的安全性。從移動的車輛中傳輸視頻和音頻非常困難，因此公共汽車上的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)配備了計(jì)算能力，使它們能夠識別和報(bào)告問題。

▲高速公路收費(fèi)：收費(fèi)公路上幾乎每一個(gè)駕駛員都受益于邊緣驅(qū)動的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。在繁忙的高速公路上很難實(shí)現(xiàn)連接，因此車牌攝像頭在本地拍攝照片并進(jìn)行光學(xué)字符識別，然后在車流量較少的晚上傳輸數(shù)據(jù)到中央數(shù)據(jù)中心。

邊緣計(jì)算在緊急至關(guān)重要問題以及難以找到良好連接情況下是有意義的。城市中有很多這樣的區(qū)域，上面只是邊緣計(jì)算的部分應(yīng)用，唯一的問題是——城市應(yīng)該在哪里開始實(shí)施邊緣計(jì)算以最大化成果？

城市應(yīng)該如何構(gòu)建邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施？

從概念上來說，為智慧城市構(gòu)建邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施與構(gòu)建其他IT服務(wù)并無太大不同。城市必須通過物聯(lián)網(wǎng)定義他們希望實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，以確定其優(yōu)先級并相應(yīng)地支持它們。例如：

▲智慧城市物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的目標(biāo)是什么？您想減少意外死亡、制止犯罪、監(jiān)控環(huán)境質(zhì)量、減少交通流量或其他什么嗎？

▲項(xiàng)目有多重要？如果它下線，人們的生命會有危險(xiǎn)嗎？如果是，危險(xiǎn)是眼前的還是長期的？

▲對于生命垂危的任務(wù)關(guān)鍵型活動，城市需要將冗余設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中，并讓支持團(tuán)隊(duì)隨時(shí)待命，以便在發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行修復(fù)。

對于某些物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，如高速公路收費(fèi)，正常運(yùn)行時(shí)間并不重要。城市希望實(shí)現(xiàn)智能收費(fèi)，但如果系統(tǒng)停機(jī)，駕駛員將不會注意到或不會遭受過度損害——與此同時(shí)，車牌攝像頭仍然可以拍攝照片，并準(zhǔn)備好在連網(wǎng)恢復(fù)后上傳照片。對于像水質(zhì)監(jiān)視器這樣的東西，關(guān)系民生，所以擁有本地計(jì)算能力非常重要，有了邊緣計(jì)算，如果網(wǎng)絡(luò)連接中斷，城市管理員仍然可以獲得實(shí)時(shí)情報(bào)和分析。

此外，分析水中的化學(xué)物質(zhì)必須盡可能接近實(shí)時(shí)，以防止廣泛的污染。然后，將這些數(shù)據(jù)與流量和壓力周圍的數(shù)字相結(jié)合，您可以模擬污染物的潛在擴(kuò)散，以確定您已經(jīng)徹底沖洗了水源。所有這些都是以正確的方式將數(shù)據(jù)組合在一起，并在一個(gè)能夠滿足數(shù)據(jù)分析需求的平臺上進(jìn)行。

基于我們的例子，城市應(yīng)該將投資重點(diǎn)放在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施上的三個(gè)重要因素：核心、云和邊緣。邊緣計(jì)算可能更昂貴，因?yàn)樗婕靶枰徺I具有額外計(jì)算能力的設(shè)備用于機(jī)載分析，但是對于高優(yōu)先級、低帶寬場景非常有用。城市的私有云具有更多延遲和更多計(jì)算能力，工作負(fù)載很難到達(dá)那里，但是一旦到達(dá)就很容易處理。

最后，公共云具有最高的延遲和最高的計(jì)算能力。公共云的數(shù)據(jù)中心可能位于完全不同的區(qū)域，但其處理能力在功能上是無限的。這種能力的混合為智慧城市提供了一個(gè)框架，讓它們能夠區(qū)分工作負(fù)載的優(yōu)先級和投資的優(yōu)先級。

為了讓智慧城市項(xiàng)目發(fā)揮作用，管理員需要確定其物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以防止生死攸關(guān)場景的位置。然后，他們需要確定這些情況可能涉及擁擠帶寬和繁重工作負(fù)載的組合，例如圖像識別或語音分析。在這些場景中，將計(jì)算資源從云中取出并放在設(shè)備本身或附近，將會對公民的健康和福祉產(chǎn)生直接的積極影響。