物联网篇第一章物联网中边缘计算、区域计算、云计算的介绍和关系

本章主要简单的介绍边缘计算、区域计算、云计算。分别也说明三者各自的意义和应用范围，又同时说明三者之间可能存在的新的联系。

一、边缘计算的介绍

边缘计算这个名词其实也是在这几年才出现，这个概念在当前还是比较模糊的意思。其实边缘计算的理解是很简单，边缘计算就是边缘的计算。这个边缘的意思是在整个物联网网络架构当中，处于边缘的位置。边缘计算是最靠近数据源，也就是最靠近传感器侧的计算能力，一般来说会是集成在离传感器最近的具有计算能力的MCU上表现。

那么为啥会有边缘计算的概念呢？在现在的物联网中，越来越多人理解的是大数据、云计算等。这些概念也越来越在生活中具体的体现和使用，所有这些概念应该是代表了最新的技术发展要求的方向，而恰恰是因为大数据、云计算等，才刺激了边缘计算的产生和发展。在当前的云计算会有两个瓶颈限制：有限的计算力和有限的数据带宽。另外还有一些其他的因素制约，促使了边缘计算的发展。

边缘计算在实际使用当中更加的贴近传感器，也贴近应用终端。会具有下面五个功能：

具有计算功能，一般会是单片机、DSP、或者Linux；
存储功能，内置FLASH、外置FLASH等；
获取数据功能，一般也是外接相应的应用传感器或者执行器等；
筛选、分类、归纳数据功能，这个部分其实也就是边缘计算的核心表现。
通信功能，能与区域计算中心或者云平台直接数据交互。

在这五个功能里，普通的应用终端也会变成具边缘计算型的应用终端。例如电气安全监测终端就不只是具有报警功能，还会具有预警功能。可以根据自身的历史数据和行为数据作为样本，来匹配最新采集到的数据，以判断电气安全处于什么阶段。另外在现场处理数据的时效性也会大大的提高。边缘计算也是会有下面几个优势：

行为处理的时效性高，一些行为动作可以不用经过云计算来判断，而是根据自身的计算来确定执行；
识别更多地数据内容，间接的提高数据精度;
减少与云平台的通信数据，其实也是经过边缘计算之后，可以有选择的把有效数据或计算数据上传。

以上也是边缘计算的简单介绍和理解。

二、区域计算的介绍

区域计算这个概念是什么呢？其实也是和边缘计算概念相同的理解方式，区域计算就是一个区域范围内的计算。在物联网的网络架构当中，一个区域的范围可以理解一个“局域网”的范围，这个“局域网”的可以是用网线、WIFI、LORA或者总线形式组成。那么在这个“局域网”中间，一定是有至少一台承担了网关的功能。而这个网关功能其实就是区域计算的一个能力，一般在实际的设计中，也是会把具有区域计算能力的设备放置在网关的位置。
区域计算应该具备以下的功能：

网关和通信功能，能支持多种协议，TCP、HTTP、常见总线等；
存储功能，相对于边缘计算的存储会有数量级的提升；
具有计算功能，一般也会是高等级的单片机，或者直接Linux；
交互功能，自身可以不用具有交互界面或中断，但至少需要提供能交互的数据接口；

在这四个功能中，区域计算的终端主要和各个采集终端或者执行终端数据交互、于云平台数据交互。最常见的是没有计算能力的网关终端，虽然看起来理解区域计算的应用范围和应用能力在哪比较困难，但是在区域计算中做多采集数据终端的数据融合是合理的位置，也是可以作为复杂多种动作组合的发起终端。具体的应用在后章的“虚拟设备”的概念详细说明。
区域计算具有的优势也有下面几点：

高时效性；
范围大；
可做数据融合。

三、云计算的介绍

云计算的概念应该是网络上有很多，也有很多大牛有各种各样的理解，本章就不具体的深入。

四、边缘计算，区域计算，云计算的相互关系

物联网的发展也是比较早期就提出和发展，现在也有很多物联网应用的公司和产品。简单的规整物联网的发展有两个阶段。第一个阶段是“共享单车”的阶段，用户是直接和终端进行交互和使用。在共享单车中云平台承担了数据存储的功能，以产品的业务来产生数据的上行下行。也主要是“业务—数据”流程，本地的车辆和手机的APP基本承担了所有的功能。另外一种是“小爱同学”的阶段，用户与“小爱”之间产生的数据并不是直接送达云平台或者终端，而是经过语音识别之后，根据用户当前的智能终端情况、时间、天气等等各种信息产生业务，再上传云平台或者其他智能终端。应该是“用户数据—计算处理—产生业务—数据”的流程。

如果是在“共享单车”的第一阶段，实际上可以不需要边缘计算和区域计算的概念，或者在某些具有边缘计算能力终端的物联网中，也可以不需要区域计算这一层级。在某些需要提高精度或者追溯历史数据的产品中，“边缘计算—云计算”的效果还是很显著的。在电气安全监测产品中（或其他类仪表），如果在传感器的数据采集层之后加入边缘计算，可以有效的提高传感器的精度，这种精度的提高并不是直接提高传感器的物理性能，而是通过历史数据或者专家样本，能对采集到的一点或一段数据进行分析。得到更详细的分析结果之后，再按需把浓缩后的数据高效的与云平台交互。这一点会在后章“预警型产品”中详细介绍。

在“小爱同学”的第二阶段，区域计算是在物联网架构中的重心。通过区域计算承担较多的计算能力，来承担数据源的筛选和分类，找到有效数据才和云平台进行交互，大大的提高了交互效率，并且也大大的减少了通信数据等。而“小爱同学”结合了对应的多种智能终端，实际上也就形成了数据融合地能力，例如用户在中午炎热的时候说句“我要凉快”，那么根据用户信息，可以把智能空调、智能冰箱、智能窗帘等数据联动融合起来。通过区域计算中对“我要凉快”的分析和理解，能分别产生对空调，冰箱，窗帘等智能终端的数据交互，这个也是数据融合的概念。此概念会在后章“虚拟设备”中详细介绍。在这个阶段当中，就会把“区域计算—云计算”有机的组合达到原有不能实现的功能。

另外“边缘计算—区域计算—云计算”都具有的产品或者应用，我也是会在后章详细介绍。

五、总结

边缘计算、区域计算一定是在以后物联网发展当中对当前云计算的不足而进行改进中产生的。通过边缘计算和区域计算，能解决到当前很多行业领域中所不能解决的问题，例如边缘计算间接的解决传感器精度问题，区域计算可以解决多终端的数据融合问题等等。

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个人长期在物联网行业做产品，也经过了研发、产品、项目、市场等多个岗位。