你是否想過，在未來，流媒體視頻會成為城市應急響應的重要工具。

在病人到達急診室之前，醫(yī)生護士通過高清視頻就能初步診斷病情;警察可以通過這樣的實時流評估緊急情況，再相應地派遣執(zhí)法人員;交通控制系統(tǒng)自動調整信號燈，重新安排交通路線，來加快緊急車輛的行駛速度……

以上是Nicole Raimundo的設想，Raimundo是北卡羅來納州Cary鎮(zhèn)的首席信息官，目前正在為Cary的“智慧城市”項目實施此類功能。

從理論上講，支持這些方案的技術已經(jīng)到位，但是現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡仍然存在模糊、卡屏和掉線等問題。

不過，在2020年，三項無線技術將重新定義無線網(wǎng)絡，這也可能會改變企業(yè)構建應用程序、管理數(shù)據(jù)、分配計算資源的方式。

邊緣計算狂潮席卷

IDC預計，到2025年，全球每年將創(chuàng)造163 ZB的數(shù)據(jù)，是2016年的10倍左右。該研究公司還預計，其中四分之一的數(shù)據(jù)將實時生成，其中“物聯(lián)網(wǎng)”設備將貢獻95%的數(shù)據(jù)量。而實現(xiàn)邊緣計算的基礎設施也即將在這個好時機面市。

當然，在一個集中云或數(shù)據(jù)中心處理，存儲如此大量的數(shù)據(jù)是不切實際的。這意味著需要更多的邊緣計算平臺更靠近傳感器、攝像機、收銀機、濕度計和數(shù)百個其他產(chǎn)生數(shù)據(jù)的設備。所以，5G、Wi-Fi 6和公民寬帶無線電服務(CBRS)，三個新興無線協(xié)議應運而生，為分布式智能的實現(xiàn)助力。

不過，復雜性、安全性和管理問題能在新邊緣模型問世之前被解決嗎?

在此背景下，從云計算提供商到傳統(tǒng)網(wǎng)絡提供商和電信巨頭，科技行業(yè)的許多領域都面臨著巨大的風險。

雖然邊緣計算的分布式性質與亞馬遜和微軟等云計算巨頭成功駕馭的集中式處理模式相悖，但他們很快對此采取了相應措施;與此同時，Cisco和Juniper等網(wǎng)絡提供商也看到了一個更大的基礎設施市場;無線運營商和托管服務提供商也正在尋找機會，幫助企業(yè)構建新的邊緣“結構”;虛擬化和管理系統(tǒng)供應商，如VMware和IBM以及眾多初創(chuàng)公司，也將與邊緣計算進行融合。

由于眾人都預見到邊緣計算將引起企業(yè)IT基礎設施的大規(guī)模變革，從1月份Cisco在巴塞羅那的直播，到2月份舉行的移動世界大會，以及4月份在加州圣何塞舉行的物聯(lián)網(wǎng)世界大會，這些行業(yè)會議都在圍繞著邊緣計算的主題。加州大學圣地亞哥分校首席信息官Vince Kellen說：“我們正處于一場大規(guī)模的分裂之中，各方力量都在推動中央集權和分權兩個極端。”云還是首選，但網(wǎng)絡如何將數(shù)據(jù)傳遞給云僅僅是人們的猜測。

追求線速的無線技術—5G

5G，幾乎人人都有所耳聞，這是通過數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡進行通信的新國際標準，但是大多數(shù)人并不了解它為什么如此重要。該協(xié)議有三種不同版本：低頻帶，中頻帶和高頻帶，它們彼此之間不兼容。低頻帶網(wǎng)絡僅在4G的基礎上提高了速度，不過是第一個進入消費類手機的網(wǎng)絡。 

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而激動人心的是5G高頻段，它的頻譜范圍在20 GHz至100 GHz之間，這是從未應用于消費類手機的頻段。5G高頻段不僅能夠實現(xiàn)驚人的速度，還能夠將信號分割成，并運行在同一物理網(wǎng)絡基礎設施上的多個虛擬化獨立邏輯網(wǎng)絡。

并且每個切片可以具有不同的特性，能用于特定的用途或組織，提供有保證的性能和極低的延遲。這解決了帶寬共享使蜂窩網(wǎng)絡性能不穩(wěn)定的問題。

Packet Host Inc.(一家裸機云平臺的開發(fā)商)首席執(zhí)行官Zac Smith說，5G網(wǎng)絡下，只要你靠近一臺收音機，就可以在零延遲和無限帶寬的情況下運行應用程序，保證你的頻譜不會被共享。

而且其連接速度非?？?，每秒高達10Gbit。5G可能替代以太網(wǎng)布線，使數(shù)百萬臺計算機擺脫硬連線的束縛。

但是，高頻段5G的信號不會傳播很遠，并且很容易被墻壁和樹木阻擋。為了實現(xiàn)速度和低延遲，微蜂窩站之間的位置必須相距不超過500英尺，但這使網(wǎng)絡擴建既費時又昂貴。在可預見的將來，根據(jù)使用情況，公共蜂窩數(shù)據(jù)網(wǎng)絡將結合使用所有三種5G頻段，以及它們的4G和3G前身，具體取決于使用場景。

電信服務提供商和制造商行業(yè)協(xié)會5G Americas總裁Chris Pearson表示，5G網(wǎng)絡的商業(yè)部署始于去年，目前已有約50個實時網(wǎng)絡。“但在2020年你會看到一個突飛猛進的增長，我們預計，到今年年底，全球的網(wǎng)絡連接將超過10億。”

Wi-Fi

Wi-Fi 6是無線協(xié)議的最新版本，通常在建筑物或受地理位置限制的共享空間中使用。與該標準兼容的設備已經(jīng)推出了數(shù)月，預計明年價格會急劇下降。

Wi-Fi 6除了性能提升，也有一些新功能。與5G一樣，Wi-Fi 6也實現(xiàn)了自己的網(wǎng)絡切片形式，從而使信號可以專用于某些端點。由于帶寬共享，Wi-Fi無法在一些速度和可靠性要求高的場合下使用，這也是困擾網(wǎng)絡架構師多年的一個難題，Packet的Smith表示：“對于需要保證訪問和性能的應用，Wi-Fi目前完全無法使用。”

新標準還提高了Wi-Fi接入點可以同時尋址的設備數(shù)量的閾值。與帶寬切片結合使用時，可大大提高可靠性。Enterprise Strategy Group Inc.的分析師Bob Laliberte說：“與之前的版本相比，Wi-Fi 6在人口稠密地區(qū)方更有效。” 

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Edgeworx的Hopkins認為Wi-Fi 6將引入一類新型的IoT設備 

另外，新功能“無線LAN喚醒”允許在需要時喚醒網(wǎng)絡上的設備，而不是始終保持連接狀態(tài)，該功能可以大大提高傳感器和其他端點設備的電池壽命。而目前，即使只是偶爾需要更新，端點也必須不斷保持網(wǎng)絡廣播狀態(tài)。邊緣計算軟件公司Edgeworx的首席執(zhí)行官Kilton Hopkins說：“從電池壽命的角度來看，Wi-Fi 6改變了游戲規(guī)則。”

CBRS

第三個重要的新無線標準，即公民寬帶無線電服務( Citizens Broadband Radio Service，CBRS)，也是最鮮為人知的。CBRS涵蓋了一系列未經(jīng)許可的頻譜，這些頻譜最初是由美國國防部開發(fā)的，并于去年秋天批準用于商業(yè)用途。像Wi-Fi一樣，CBRS適用于地理位置有限的區(qū)域，例如大學校園和運動場。

不過，它具有比Wi-Fi更大的容量、速度和范圍。但更重要的是，CBRS可以用作5G的載體介質，這意味著企業(yè)可以在不許可商業(yè)頻譜的情況下運行自己的5G網(wǎng)絡，這在以前是不可能做到的。

綜上所述，新標準應使組織能夠構建微網(wǎng)絡，而不用去處理基站和信號共享帶來的瓶頸問題。這些組織將成為微型云提供商，可以在本地處理大多數(shù)的服務，僅選擇性地將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央云。

在推動科技的進步同時，以公有云為代表的傳統(tǒng)集中式的云計算模式積累了大量財富，但是，以邊緣計算為代表的分布式云模式將會給前者帶來強有力的挑戰(zhàn)。

1 + 1 = 3 

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技術組合在一起的潛力是巨大的，邊緣計算軟件公司Edgeworx Inc.的首席執(zhí)行官Kilton Hopkins說，例如，Wi-Fi 6的“無線LAN喚醒”可以顯著降低功耗，從而將更多的情報存儲在傳感器和遠程設備中，進而允許將更多的應用程序邏輯委派給那些設備。

同樣，5G網(wǎng)絡的速度和帶寬將使許多計算機擺脫硬連線的束縛。擁護這些技術的公司表示，“沒有尋找替代Wi-Fi，而是在準備更換布線。” Celona Inc.公司(一家基于5G構建企業(yè)應用程序的公司)的營銷副總裁Ozer Dondurmacioglu說。

例如帶寬劃分、預留帶寬之類的功能也挑戰(zhàn)著數(shù)十年來的網(wǎng)絡體系結構，“幾年前，一切都建立在中心輻射模式下。”企業(yè)技術和供應鏈服務提供商World Wide Technology Inc.全球服務提供商部門的首席技術官Joe Wojtal說，“隨著公共云和邊緣計算的普及，這些網(wǎng)絡實際上已經(jīng)沒有邊界。”

IT咨詢公司Global Elmeast的首席執(zhí)行官Ken Zhang說：“在3G和4G網(wǎng)絡中，應用程序和移動設備之間的服務質量只是差強人意，而現(xiàn)在，企業(yè)可以在給定的地理區(qū)域內(nèi)建立自己的專用5G網(wǎng)絡，而基站數(shù)量只需要10-20個。”

這種新基礎架構之上的是軟件定義網(wǎng)絡(SDN)——統(tǒng)籌設備和服務的管理層的統(tǒng)稱。SDN讓管理員可以從中央管理點靈活地調配和管理服務，在不接觸物理設備的情況下設置，更改，分段和關閉網(wǎng)絡。 

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亞利桑那州立大學(Arizona State University，ASU)正在進行SDN，5G，Wi-Fi 6和CBRS的改造，預計該?？梢员ＷC數(shù)千臺設備上高速度和高性能。

“我們正在研究虛擬網(wǎng)絡、軟件定義的編排和跨多個域的自動化，能夠為每個客戶提供高性能、低延遲、隱私和安全。”ASU企業(yè)網(wǎng)絡架構師James McCabe說，他以前為美國國家航空航天局設計網(wǎng)絡。

ASU的新網(wǎng)絡能使該大學在中央集線器、本地處理器甚至智能設備上的負載分散開來。McCabe說：“我們有能力感知環(huán)境和傳輸。例如，智能攝像頭能夠解讀視頻信號，使校園警察能夠在人群中檢測，或者在炎熱天氣中識別過熱人群。

新的網(wǎng)絡將使大學成為云服務提供商和電信運營商。ASU已經(jīng)在校園范圍內(nèi)部署了WhatsApp和Zoom視頻會議等應用程序。它可以挖掘使用數(shù)據(jù)，以便更好地了解這些應用程序是如何應用的。

它還可以將其網(wǎng)絡的專用部分用于應急響應、車隊管理和科學實驗等。“這是我們第一次虛擬化網(wǎng)絡，并利用可分割的軟件平臺，”CIO Lev Gonick說。“這大大減少了運營成本。”

ASU還在擴展其網(wǎng)絡，來供附近創(chuàng)新區(qū)的企業(yè)使用。Gonick說：“使用我們的網(wǎng)絡來代替商業(yè)網(wǎng)絡，可以為城鎮(zhèn)節(jié)省大量成本。” 

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SDN還允許運營商通過應用程序接口公開網(wǎng)絡服務，Cary鎮(zhèn)的首席信息官Raimundo對此非常關注。她說：“當前的物聯(lián)網(wǎng)解決方案往往非常單一，而如今我們關注的是新的生態(tài)系統(tǒng)——將所有這些數(shù)據(jù)集中到一個地方，并進行整體研究。”

這可以為穿越城鎮(zhèn)的訪客提供一致的服務，并有助于整個區(qū)域的應急響應。Cary鎮(zhèn)與附近的Apex鎮(zhèn)以及北卡羅萊納州首府羅利(Raleigh)合作，采用一種協(xié)作的方法來監(jiān)測雨水傳感器，以便遇到洪水的城鎮(zhèn)可以提醒下游鄰居做好準備。

其目標是讓攝像機感知即將到來的洪水，并觸發(fā)警報，自動關閉受影響的道路并重新引導交通。這種網(wǎng)絡可以通過API聯(lián)合本地網(wǎng)絡來構建。

結合CPRS、Wi-Fi 6和5G等技術的校園網(wǎng)，可以使企業(yè)成為自己的小型云提供商。例如，一個足球場的所有者可以專門為看臺上的球迷建立一個私人5G網(wǎng)絡，并提供增值內(nèi)容，如收費的VR重播和互動游戲。體育場館所有者有了一個內(nèi)容交付網(wǎng)絡，還成為了一個運營商，但這一切都無需向外部支付任何費用。

考慮到高度分散的網(wǎng)絡的復雜性，企業(yè)可能會嚴重依賴技術提供商實現(xiàn)邊緣計算。克萊姆森大學(Clemson University)首席信息官Russell Kaurloto表示：“我們的復雜性是多方面的，管理開銷巨大。”所以，該組織正在調查使用CBRS，5G和Wi-Fi 6進行的網(wǎng)絡改造，并希望技術提供商能幫助他們將網(wǎng)絡簡化。

客戶端/服務器2.0

盡管下一代網(wǎng)絡有望實現(xiàn)，但許多CIO仍持懷疑態(tài)度。在《華爾街日報》對IT領導者進行的一次年終非正式調查中，他們將5G標記為上一年最被夸大的技術之一。

Edgeworx的Hopkins說，毫無疑問，他們的態(tài)度反映出一定的戰(zhàn)斗疲倦，但也可能是因為人們認為這些技術僅僅是現(xiàn)有技術的較快版本。他說：“如果他們認為5G只是帶寬的升級，那當然不是革命。”“他們要知道，這是關于連接和消費的全新模型。” 

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在1990年代初期，一種稱為“客戶端/服務器(client/server)”的概念吸引了業(yè)界組織，并有望將集中式大型機計算分為服務器和PC網(wǎng)絡。

但是其復雜性也一直是個問題?？蛻舳?服務器本來應該比集中計算更便宜，更靈活，但是它從來沒有達到過人們的預期，這在很大程度上是因為管理復雜和安全性問題。那邊緣計算能否最終成為客戶端/服務器2.0呢?

IBM Watson的IBM研究員兼首席技術官Rob High說：“但是這些產(chǎn)品的規(guī)模存在一定的價值風險。”“如果我們不能解決管理繁瑣的問題，提供簡便和廉價的價值，那么這些規(guī)模的成本可能大于它所帶來的的價值。”

World Wide Technology的Wojtal對此也表示同意。他說：“沒有人樂意做虧本買賣。”

也有人說，兩者千差萬別，不能拿來比較。一方面，客戶機/服務器是在商業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供一致傳輸層之前構思的，它嚴重依賴于Windows個人電腦，當時甚至連多任務都做不到。相比之下，新的邊緣體系結構旨在將處理和邏輯分布在計算機和其他設備的多樣和流動的網(wǎng)絡中。

客戶機/服務器也是公司大型機的替代品，多虧云計算的興起，沒有人再抨擊集中處理了，相反的是，云被視為價值鏈中的一個重要部分，而智能設備將承擔起在邊緣篩選數(shù)據(jù)的責任。

ESG的Laliberte說：“那么企業(yè)重要的課題應該是如何部署最少的基礎結構，來執(zhí)行所需的分析，從而確保所有數(shù)據(jù)都發(fā)送到集中式數(shù)據(jù)湖、海洋或云中。”“企業(yè)不應將此視為一對一的情況，而應將這些技術無縫地協(xié)同工作。”

這種扁平的對等網(wǎng)絡的設想，又喚起了人們對網(wǎng)格計算的回憶，這是20世紀90年代的一個從未達到人們預期的技術。網(wǎng)格是一種分布式處理結構，許多計算機并行處理復雜的問題。在當今高性能的計算環(huán)境中，它仍然很受歡迎。

去年秋天，加州大學圣地亞哥分校與威斯康星大學合作，將超過51,000個租用的圖形處理單元結合在一起，并排成網(wǎng)格，用于分析南極表面以下的冰晶。實驗證明，網(wǎng)格體系結構能夠臨時積累計算能力來應對重大問題。“我們現(xiàn)在看到網(wǎng)格計算的形式變得非?？尚?。” CIO Kellen說。

競爭紛紜

在云平臺提供商的帶領下，供應商的市場爭奪戰(zhàn)已經(jīng)拉開帷幕。前三大運營商正在推動的本地云操作堆棧(AWS的前哨站、微軟的Azure堆棧和谷歌的Anthos)都用作基站，可用于未來協(xié)調客戶的邊緣部署。

去年12月，AWS宣布了Wavelength服務，該服務可在5G網(wǎng)絡的邊緣提供其云計算和存儲資源，AWS還與Verizon Communications Inc.建立了合作伙伴關系，并稱這是眾多電信聯(lián)盟中的第一家。AWS還已開始推出“本地區(qū)域”，這些區(qū)域是小型衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心，用于速度要求高的應用程序。

微軟與AT&T公司結盟，從AT&T的5G網(wǎng)絡邊緣位置提供Azure云服務。該公司在去年春季的Build開發(fā)者大會上宣布了一系列針對邊緣計算的計劃，并且專門針對IoT設備部署了Azure云版本。

到目前為止，谷歌已經(jīng)將其戰(zhàn)略鎖定在其園區(qū)開發(fā)的Kubernetes容器協(xié)調器上，它被視為在邊緣設備上運行云原生應用程序的關鍵技術。

另一方面，電信供應商可以從幫助客戶建立自己的微型網(wǎng)絡，甚至在地方一級提供云計算和數(shù)據(jù)服務中獲益。World Wide Technologies的Wojtal說：“服務提供商在公共云提供商方面有優(yōu)勢，因為它們有直接連接到企業(yè)客戶的設施。”

邊緣計算還可能重新引發(fā)人們對服務器托管的興趣，服務器托管已有數(shù)十年的歷史，最初的設想是租用數(shù)據(jù)中心空間，現(xiàn)在，托管提供商作為低成本的網(wǎng)絡中心，在企業(yè)中發(fā)揮著重要作用，他們可以連接地理受限的5G網(wǎng)絡。

不僅如此，Cisco等傳統(tǒng)網(wǎng)絡公司都希望在數(shù)據(jù)中心、企業(yè)網(wǎng)絡和其他邊緣技術的開發(fā)等方面，繼續(xù)保持中流砥柱的地位。

專家表示，建立下一代網(wǎng)絡還需要時間，不想站在風口浪尖的CIO最好再等等。ESG的Laliberte建議：“先確保關鍵架構師和團隊成員能受到有關技術的培訓，再進行下一步。”

總的來說，通過有條不紊的行動，漸進式的升級，依靠技術提供商來承擔繁重的工作，那么即使是視頻電話，都終將形成一個在速度、適應性和可靠性上都前所未有的網(wǎng)絡。