隨著物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G等技術(shù)的快速發(fā)展和規(guī)模化應(yīng)用，邊端側(cè)的連接和數(shù)據(jù)正在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)生產(chǎn)和消費(fèi)速度都在持續(xù)增加，各類場(chǎng)景對(duì)于計(jì)算服務(wù)的低時(shí)延、低成本要求逐漸提升，邊緣計(jì)算能夠在一定程度上解決集中式數(shù)據(jù)中心的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、帶寬成本高等問(wèn)題。

一、邊緣計(jì)算行業(yè)概述

1、定義與原理

根據(jù)市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告指出，邊緣計(jì)算是一種將計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)靠近數(shù)據(jù)源或用戶的分布式計(jì)算模式，它在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)構(gòu)建融合了網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)以及應(yīng)用處理能力的開(kāi)放平臺(tái)，以就近提供智能服務(wù)，滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的關(guān)鍵需求。與傳統(tǒng)云計(jì)算依賴集中式數(shù)據(jù)中心處理數(shù)據(jù)不同，邊緣計(jì)算將部分或全部計(jì)算任務(wù)遷移到更接近數(shù)據(jù)產(chǎn)生源頭或用戶的邊緣設(shè)備上執(zhí)行，比如路由器、交換機(jī)、傳感器、智能終端以及本地服務(wù)器等，這些邊緣設(shè)備具備一定的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)處理和分析，從而顯著減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力。

例如，在工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景中，生產(chǎn)線上的傳感器可實(shí)時(shí)采集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)直接在車間的邊緣服務(wù)器上進(jìn)行分析和處理，快速判斷設(shè)備是否存在故障隱患，并及時(shí)采取相應(yīng)措施，避免將大量原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)中心，節(jié)省了傳輸時(shí)間和帶寬成本，同時(shí)確保了生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。在智能交通系統(tǒng)里，車輛和路邊的交通傳感器所收集的交通流量、車速、車輛位置等信息，通過(guò)部署在附近的邊緣計(jì)算設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，能夠迅速識(shí)別交通擁堵、事故等異常情況，并即刻向相關(guān)車輛和交通管理部門(mén)發(fā)送預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)高效的交通流量調(diào)控和事故應(yīng)急響應(yīng)，大大提升了交通管理的效率和安全性，而這一切都得益于邊緣計(jì)算將計(jì)算資源靠近數(shù)據(jù)源，使得數(shù)據(jù)處理和決策能夠在極短的時(shí)間內(nèi)完成，滿足了交通場(chǎng)景對(duì)實(shí)時(shí)性的嚴(yán)格要求。

2、發(fā)展歷程

邊緣計(jì)算的發(fā)展歷程可追溯至上世紀(jì)末，最初源于 Akamai 公司在 1998 年提出的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN），其核心思想是通過(guò)在各地部署緩存服務(wù)器，將用戶的訪問(wèn)指向距離最近的緩存服務(wù)器，從而降低網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高用戶訪問(wèn)響應(yīng)速度和命中率，這為邊緣計(jì)算的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，初步體現(xiàn)了將數(shù)據(jù)處理靠近用戶的理念。

2005 年，美國(guó)韋恩州立大學(xué)施巍松教授的團(tuán)隊(duì)提出功能緩存的概念，并應(yīng)用于個(gè)性化郵箱管理服務(wù)，以節(jié)省延遲和帶寬，進(jìn)一步推動(dòng)了邊緣計(jì)算相關(guān)理論的發(fā)展。2009 年，Satyanarayanan 等人提出的 Cloudlet 概念，作為部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣、與互聯(lián)網(wǎng)連接且資源豐富的主機(jī)，能夠?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備提供服務(wù)，類似于 “小朵云”，強(qiáng)調(diào)將云服務(wù)器的功能下行至邊緣服務(wù)器，減少帶寬和時(shí)延，使得邊緣計(jì)算的架構(gòu)和功能逐漸清晰。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起和普及，邊緣數(shù)據(jù)呈爆發(fā)性增長(zhǎng)，為解決數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算和存儲(chǔ)過(guò)程中的問(wèn)題，研究者開(kāi)始探索在靠近數(shù)據(jù)生產(chǎn)者的邊緣增加數(shù)據(jù)處理功能，如移動(dòng)邊緣計(jì)算（MEC）、霧計(jì)算等新興概念相繼涌現(xiàn)。其中，移動(dòng)邊緣計(jì)算是指在接近移動(dòng)用戶的無(wú)線接入網(wǎng)范圍內(nèi)，提供信息技術(shù)服務(wù)和云計(jì)算能力的一種新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)在邊緣服務(wù)器上完成終端數(shù)據(jù)的計(jì)算任務(wù)，有效降低了數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高了服務(wù)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)；霧計(jì)算則由思科公司于 2012 年提出，定義為遷移云計(jì)算中心任務(wù)到網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備執(zhí)行的一種高度虛擬化計(jì)算平臺(tái)，旨在緩解主干鏈路的帶寬負(fù)載和能耗壓力，霧計(jì)算與邊緣計(jì)算在概念和應(yīng)用場(chǎng)景上有諸多相似之處，但霧計(jì)算更側(cè)重于基礎(chǔ)設(shè)施之間的分布式資源共享，而邊緣計(jì)算除關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施外，還著重于邊緣設(shè)備的資源管理以及各層級(jí)之間的合作。

2013 年，美國(guó)太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 Ryan LaMothe 正式提出 “edge computing” 一詞，此時(shí)邊緣計(jì)算的涵義涵蓋了云服務(wù)功能的下行以及萬(wàn)物互聯(lián)服務(wù)的上行，標(biāo)志著現(xiàn)代邊緣計(jì)算概念的正式確立。

2015 - 2017 年，邊緣計(jì)算進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，因其能夠滿足萬(wàn)物互聯(lián)的需求，受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。在政府層面，美國(guó)自然科學(xué)基金委（NSF）將邊緣計(jì)算列為突出領(lǐng)域，積極推動(dòng)相關(guān)研究和討論；學(xué)術(shù)界也對(duì)邊緣計(jì)算展開(kāi)了深入研究，施巍松教授團(tuán)隊(duì)給出了邊緣計(jì)算的正式定義，明確了其操作對(duì)象和邊緣的范圍，為邊緣計(jì)算的理論發(fā)展提供了重要支撐。

近年來(lái)，邊緣計(jì)算更是進(jìn)入了高速發(fā)展階段，成為各大科技公司戰(zhàn)略布局的重點(diǎn)方向，廣泛應(yīng)用于智能制造、智慧城市、自動(dòng)駕駛、醫(yī)療健康、媒體與娛樂(lè)等多個(gè)領(lǐng)域，推動(dòng)了各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)，并且隨著 5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展和融合，邊緣計(jì)算的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)能力還在持續(xù)拓展和深化，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景和潛力，逐漸成為現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分，為構(gòu)建更加智能、高效、安全的數(shù)字化社會(huì)提供了關(guān)鍵支撐。

二、邊緣計(jì)算行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

1、工業(yè)制造

據(jù)調(diào)研報(bào)告報(bào)告進(jìn)行披露，在工業(yè)制造領(lǐng)域，邊緣計(jì)算得到了廣泛應(yīng)用。例如在汽車制造中，通過(guò)在生產(chǎn)線上部署邊緣計(jì)算設(shè)備，對(duì)機(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備以及傳感器等產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的精準(zhǔn)控制和故障預(yù)測(cè)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。以某汽車生產(chǎn)廠為例，其采用邊緣計(jì)算技術(shù)對(duì)焊接機(jī)器人的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接過(guò)程中的異常情況，并迅速調(diào)整機(jī)器人的參數(shù)，將次品率降低了約 15%，同時(shí)由于減少了故障停機(jī)時(shí)間，生產(chǎn)效率提升了約 10%。

在智能制造生產(chǎn)線方面，邊緣計(jì)算可實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的協(xié)同作業(yè)和智能調(diào)度。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線上各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)進(jìn)度等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少生產(chǎn)周期和成本。例如某電子產(chǎn)品制造企業(yè)利用邊緣計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線上物料配送、設(shè)備加工和產(chǎn)品檢測(cè)等環(huán)節(jié)的無(wú)縫銜接，使整體生產(chǎn)效率提高了 20%，庫(kù)存周轉(zhuǎn)率提升了 30%，有效增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2、智慧城市

智慧城市建設(shè)是邊緣計(jì)算的重要應(yīng)用場(chǎng)景之一。在交通管理方面，邊緣計(jì)算可用于智能交通信號(hào)燈控制。通過(guò)在路口部署邊緣計(jì)算設(shè)備，實(shí)時(shí)采集交通流量、車速等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析處理，根據(jù)實(shí)際交通狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)燈的配時(shí)方案，減少車輛等待時(shí)間和擁堵情況。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，采用邊緣計(jì)算的智能交通信號(hào)燈系統(tǒng)，可使城市道路通行能力提高 10% - 20%，車輛平均等待時(shí)間縮短 20% - 30%。

在公共安全領(lǐng)域，邊緣計(jì)算助力安防監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能分析。攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)在邊緣設(shè)備上進(jìn)行初步處理，快速識(shí)別異常行為和事件，如人員聚集、闖入等，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提高安全防范的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。例如某城市在部分重點(diǎn)區(qū)域部署了基于邊緣計(jì)算的安防監(jiān)控系統(tǒng)后，犯罪事件響應(yīng)時(shí)間縮短了 50%，有效維護(hù)了城市的安全穩(wěn)定。

在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，邊緣計(jì)算可對(duì)分布在城市各處的環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，如空氣質(zhì)量、噪音、水質(zhì)等數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境問(wèn)題并采取相應(yīng)措施，提升城市環(huán)境質(zhì)量和居民生活舒適度。

3、醫(yī)療健康

在醫(yī)療健康領(lǐng)域，邊緣計(jì)算為遠(yuǎn)程醫(yī)療和智能醫(yī)療設(shè)備提供了有力支持。在遠(yuǎn)程醫(yī)療中，患者使用的可穿戴醫(yī)療設(shè)備，如智能手環(huán)、血壓計(jì)等，通過(guò)邊緣計(jì)算設(shè)備對(duì)采集到的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析，如心率、血壓、睡眠質(zhì)量等數(shù)據(jù)，判斷患者的健康狀況，并將異常數(shù)據(jù)及時(shí)上傳至醫(yī)院的醫(yī)療信息系統(tǒng)，醫(yī)生可根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和治療建議，提高醫(yī)療服務(wù)的可及性和及時(shí)性。例如某遠(yuǎn)程醫(yī)療項(xiàng)目中，通過(guò)邊緣計(jì)算對(duì)患者的生理數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，使得醫(yī)生能夠提前發(fā)現(xiàn)潛在的健康問(wèn)題，干預(yù)率提高了 30%，有效降低了患者病情惡化的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于智能醫(yī)療設(shè)備，如醫(yī)院內(nèi)的影像診斷設(shè)備、監(jiān)護(hù)設(shè)備等，邊緣計(jì)算可在設(shè)備本地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，快速生成診斷結(jié)果，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高診斷效率和準(zhǔn)確性，同時(shí)也有助于保護(hù)患者的隱私數(shù)據(jù)。

4、其他領(lǐng)域

邊緣計(jì)算在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。通過(guò)在農(nóng)田中部署傳感器和邊緣計(jì)算設(shè)備，實(shí)時(shí)采集土壤濕度、溫度、養(yǎng)分含量以及氣象數(shù)據(jù)等，根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)灌溉、施肥和病蟲(chóng)害防治決策，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減少資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。例如某智慧農(nóng)場(chǎng)采用邊緣計(jì)算技術(shù)后，灌溉用水減少了約 20%，肥料利用率提高了 15%，農(nóng)作物產(chǎn)量增加了 10%。

在物流領(lǐng)域，邊緣計(jì)算用于物流車輛的實(shí)時(shí)追蹤和貨物狀態(tài)監(jiān)測(cè)。通過(guò)在車輛上安裝邊緣計(jì)算設(shè)備，結(jié)合衛(wèi)星定位、傳感器等技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取車輛位置、行駛速度、貨物溫度和濕度等信息，并進(jìn)行分析處理，優(yōu)化物流運(yùn)輸路線，確保貨物安全和及時(shí)送達(dá)，提高物流運(yùn)營(yíng)效率和客戶滿意度。

在能源領(lǐng)域，邊緣計(jì)算可應(yīng)用于智能電網(wǎng)的能源管理。通過(guò)對(duì)分布式能源資源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電設(shè)備）以及電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化調(diào)度和分配，提高能源利用效率，降低能源損耗，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，例如某智能電網(wǎng)試點(diǎn)項(xiàng)目中，通過(guò)邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)了對(duì)分布式能源的有效管理和調(diào)度，能源損耗降低了約 10%，供電可靠性提高了 15%。

北京研精畢智信息咨詢有限公司（XYZResearch），系國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的行業(yè)和企業(yè)研究服務(wù)供應(yīng)商，并榮膺CCTV中視購(gòu)物官方合作品牌。公司秉持助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)決策高效化的核心宗旨，依托十年行業(yè)積累，深度整合企業(yè)研究、行業(yè)研究、數(shù)據(jù)定制、消費(fèi)者調(diào)研、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等多維度服務(wù)模塊，同時(shí)組建由業(yè)內(nèi)資深專家構(gòu)成的專家?guī)?，打造一站式研究服?wù)體系。研精畢智咨詢憑借先進(jìn)方法論、豐富的案例與數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)把脈市場(chǎng)趨勢(shì)，為企業(yè)提供權(quán)威的市場(chǎng)洞察及戰(zhàn)略導(dǎo)向。