什麼是邊緣運算?

邊緣運算是一種 IT 部署,其設計可讓應用程式和資料盡可能貼近使用者或需要它們的「事物」。

邊緣運算與霧運算

這些產業用語意旨之內容高度相似,幾乎能夠交替使用,而產業目前傾向以邊緣運算做為實質標準。Cisco 創造了「霧運算」這個說法,但業界中施耐德電氣的 GE、HPE 和 APC 等大型企業則採用了「邊緣運算」一詞。

邊緣運算與雲端運算

在混合式 IT 環境中,邊緣運算與雲端運算相輔相成。雲端運算運用集中化資料中心,而邊緣運算則是運用網路邊緣的分散式微型資料中心,在更靠近產生資料的位置中使用資料。

為何需要邊緣運算?

您需要使用邊緣運算,補足雲端式應用程式和服務在效能與法規要求方面的不足。簡而言之,在關鍵應用程式所需的回應時間方面,雲端運算未必能滿足所需的要求。需面對資料儲存場所之相關政府法規的公司,也會發現雲端運算無法提供他們所需的本機儲存需求。

這是需要正視的問題,因為這股邁向數位化以提升效率和經營成效的趨勢,對於需要以最佳效能運作之應用程式的需求極大,特別是物聯網 (IoT) 應用程式。IoT 應用程式通常需要大量的頻寬、低延遲時間,以及可靠的效能,同時需符合規定和法規遵循方面之要求,因此邊緣對它們來說相當合適。

支援您的數位轉型

如需深入分析,請下載白皮書 226「邊緣運算的驅動力與優勢」

部署邊緣資料中心

邊緣運算部署形式多樣,不過大致上可歸納為以下三種類別:

1.用於特定目的之本機裝置,例如執行大樓保全系統的設備,或是將線上儲存服務與內部部署系統加以整合、促進兩者之間資料傳輸的雲端儲存閘道。
2.可提供大量處理和儲存能力的小型本地化資料中心 (1 到 10 個機架)。
3.可服務大量本地使用者人數、具有超過 10 個機架的地區性資料中心。

無論規模大小如何,這些邊緣範例對企業來說都很重要,因此將可用性最大化是不可或缺的關鍵。

由於這個原因,公司在建立邊緣資料中心時,必須和建立大型集中化的資料中心時一樣,對於可靠性和安全性秉持同等的堅持。本網站旨提供給您必要的資訊,協助您建立安全、可靠且易於管理的高效能邊緣資料中心,並促進貴組織的數位轉型。

IoT 如何驅動邊緣運算需求

物聯網涉及從各種傳感器和設備收集數據,並將算法應用於數據以收集可帶來業務收益的見解。製造業、配電公用事業、交通管理業、零售業、醫療保健業,甚至是教育業等產業,都透過這套技術來提升客戶滿意度、降低成本、改善安全性和營運,以及創造更豐富的使用者體驗,還有其他多不勝數的優勢。

舉例來說,零售商可使用來自 IoT 應用程式的資料,根據客戶過去的購買記錄預測客戶的需求,提供現場的折扣,並且改善自身的客戶服務群組,為客戶提供更優質的服務。在工業場合中,IoT 應用程式能夠在機器效能與已建立的基準有所不同時予以偵測,指出機器需要進行維護,藉此支援預防性維護計畫。

潛在的應用實例不勝枚舉,但它們全都有一項共同點:收集來自許多感測器和智慧型裝置的大量資料,並將資料運用於改善商務。

許多物聯網應用程序依靠基於雲的資源來獲得計算能力,數據存儲和應用程序智能,從而獲得業務洞察力。然而,基於頻寬、延遲時間與法規要求等限制,將感測器和裝置產生的所有資料直接傳送到雲端通常並非最佳做法。

IoT 應用程式需要邊緣運算的 3 大主因

頻寬
部分 IoT 應用程式產生的資料量相當驚人,而將這些資料全部傳送到雲端的相關成本也同樣驚人,因此本機處理是更務實且有利的做法。這也是需要串流大量內容的任何應用程式所面臨的最大限制,包括用於石油與天然氣探勘應用程式的高畫質視訊。
延遲時間
部分應用程式需要極低的延遲時間,也就是資料封包前往其目的地並返回所需的時間。與安全性有關的任何應用程式 (例如無人駕駛車輛、醫療保健業或工業廠房應用) 需要近乎即時的反應時間。由於封包往返於集中化服務勢必產生延遲時間,在這類情況下,雲端服務並不是最佳選擇。
法規要求
在受到高度管制的產業和地區中 (例如受歐盟個人資料保護規則 (General Data Protection Regulation,簡稱 GDPR) 所規範的歐洲地區),個人資訊的處理方式受到密切管控,包括其儲存位置及其傳輸方式,使得本地化資料中心的需求不斷擴大。

在所有這類情況下,甚而是其他不及備載的案例當中,邊緣部署是因應這些問題的關鍵。

數位轉型的優勢範例

當然,所有 IT 都與因應業務需求息息相關,而邊緣亦是如此。邊緣運算協助企業邁向數位轉型之旅,並使用 IoT 應用程式來提升客戶體驗和營運效率,以及開拓新的收益來源。

提升客戶體驗

客戶會發現 IoT 應用程式的例子比比皆是。數位電子看板改善了零售業的購物和運輸體驗。透過擴增實境應用程式,工業現場服務人員能夠更輕鬆地進行複雜機器和裝置的維修作業。您現在可以透過手機執行大多數的銀行相關業務,並從遠端監控您的醫療保健裝置。IoT 應用程式讓幾乎各行各業的客戶生活更加便利。

提升營運效率

無論是工業環境或是資料中心,IoT 應用程式可協助提升各式機器和設備預防性維護等領域的營運效率,及早在問題造成停機前將其修正。無線頻率識別 (RFID) 追蹤能協助零售商進行庫存管理及預防損失,而且能讓醫療保健供應商追蹤輪推車上的電腦等昂貴的設備。城市使用 IoT 應用程式來監控繁忙的十字路口以及控制交通號誌燈,減少交通堵塞。提升營運效率可能正是公司部署 IoT 應用程式的最大原因。

開拓新的收益來源

IoT 技術讓全新的產業得以誕生。如果沒有 IoT,Uber 和 Lyft 不可能得以實現,短期自行車和機車租賃服務也不可能得以實現。物流公司現在可以根據貨櫃所在位置之即時狀態以及氣候控制是否運作正常的能力,提供全新型態的服務。對客戶而言至關重要的預防性維護服務,也能為製造商和服務供應商帶來新的收益來源。現在市面上眾多的居家監控服務都倚賴一系列的感測器和網際網路連線。醫療保健供應商現在可以提供遠端裝置監控和分析等「數位醫院」服務。

實現復原能力與可用性

白皮書 256「為何雲端運算讓我們必須重新思考邊緣的復原能力」探討企業可以如何改善其與業務關鍵應用程式之間的連線能力。

橫跨各產業的範例

任何產業的任何公司都可以套用 IoT 技術和邊緣運算,開拓新的收益來源,並提升客戶體驗和營運效率。無論實際導入方式為何,應用程式背後有著一貫共通的原則:一端的裝置或感測器將資料傳送到邊緣資料中心進行處理 (也許還會進行一些分析),然後傳送到更集中化的應用程式 (通常是在雲端),為公司帶來預期的優勢。

有一些垂直產業很顯然是 IoT 技術應用的先驅,導入了許多成功的應用程式。他們學到的經驗也適用於其他垂直產業,因此審視他們的成功之處,將能幫助其他產業領導者激盪出不同想法。

採用邊緣的工業

「智慧」製造流程的其中一項主要元件是預測性分析。製造廠房的 IIoT 裝置和感測器不僅能測量溫度和濕度,還能測量能源、馬達和驅動系統的特性、震動和其他變數。這些資料可用來對機器元件故障進行準確的相關預測。這能改善整體設備有效性 (OEE) 指標,這項指標會影響可用性、品質、效率,當然也有助於公司減少停機的狀況。

採用邊緣的零售業

零售商透過配備擴增實境的智慧型鏡子等 IoT 技術強化店內體驗,吸引客戶來到實體店面。他們讓客戶不需要實際穿上衣服即可試穿及比較衣服、自拍並將相片傳送給親朋好友,以及尋找適合搭配的項目。同時,數位電子看板可協助客戶找到所需前往之處,並提醒客戶不斷變化的特賣活動。在客戶看不到的地方上有 RFID 庫存追蹤應用程式,以及網際網路連線銷售點系統的支援基礎設施,促進客戶使用便利的 Apple Pay 等應用程式。

採用邊緣的醫療保健業

醫療保健供應商致力於在對病患來說最方便的位置,提供高品質且價格合理的醫療保健服務。為實現這些承諾,他們使用了多項 IoT 技術,例如數位健康記錄、數位成像和遠距醫療。在醫院內,機器人輔助手術等應用程式需要非常可靠的 IT 基礎設施,而這仰賴邊緣運算解決方案。

採用邊緣的金融業

金融機構面臨來自許多不同領域的競爭威脅:網際網路巨擘、虛擬貨幣和與日俱增的「金融科技」新創公司。IoT 透過更具智慧的 ATM、視訊櫃檯機、「隨時隨地使用銀行服務」應用程式以及數位付款選項等技術,協助改善客戶體驗,以對抗這些威脅。IoT 也提供更多資料,讓公司能夠用來降低風險及做出更好的決策。舉例來說,至少有一間保險公司在客戶的車內安裝了感測器,並根據客戶駕駛的優良程度向客戶收費。

採用邊緣的教育業

教育機構的格局急遽轉變,正朝向更數位化、學習者與教育者彼此更緊密連結的環境發展。邊緣運算可實現 IoT,讓課堂中的教學體驗更加豐富精彩、簡化行政管理系統,並縮小現狀與學生本位此一教育願景之間的鴻溝。

因應邊緣的挑戰

不過,若要將 IoT 應用程式預期能帶來的優勢加以實現,邊緣資料中心就必須具備這些應用程式所需的效能和可靠性。這會帶來一些挑戰,因為邊緣資料中心可能位於任何地方:在配線機櫃或伺服器機房中、在充滿員工的辦公室中、在充滿員工和客戶的零售店中,或是在嚴苛的戶外環境中。

無論邊緣資料中心位於何處,若要確保其可靠性和效能,則需要因應三項關鍵需求:遠端管理、迅速且標準化的部署,以及實體安全性。

備妥適當的資源

白皮書 277 聚焦於邊緣運算工具、合作夥伴和解決方案整合生態系統的優勢。
遠端管理和服務

無論是驅動公用事業 IoT 應用程式的遠端戶外設施,或是設有數百間商店的零售商,大多數邊緣資料中心很少有或甚至沒有能夠進行管理的現場 IT 人員。在這類情況下,從遠端管理及維修邊緣元件的能力至關重要。維護將必須以預防性且主動式的方式加以實行,以確保現場不出現停機的狀況,並降低服務諮詢的成本。利用智慧分析應用程式的雲端式管理平台會是一種有效的解決方案。

深入瞭解邊緣運算的遠端管理

標準化迅速部署

由於許多組織即將設有大量邊緣資料中心,以標準化、可重複且迅速的方式提供這些資料中心便顯得格外重要。若遷就採用一系列臨機 IT 部署這種替代方式,部署速度和後續管理將會是一場夢靨。

此處的解決方案應包括參考架構的採用,以確保每個邊緣部署的一致性。這類架構可定義出裝置和服務的基本水準,同時能根據每個位置個別需要施以局部性變化。為確保一致性,更好的做法是能夠在每個現場都能擁有數量有限的參考設計供選用。

預製的模組化微型資料中心通常是適用於邊緣資料中心的良好解決方案。它們包含所有必要的電力和冷卻基礎設施以及管理軟體。它們全都預先整合並安裝於機架或機櫃中,準備好安裝 IT 設備,而這通常是由 IT 解決方案供應商或系統整合業者進行。部分微型資料中心也已通過頂尖融合和超融合 IT 設備製造商的認證,可協助確保良好效能和可靠性。

深入瞭解邊緣運算的標準化迅速部署

實體安全性

邊緣資料中心可能位於伺服器機房和 IT 機櫃、收銀機或桌子底下。即使它位於專屬的空間,也可能不是安全的狀態。這讓邊緣基礎設施容易遭受意外損壞、不肖分子的蓄意傷害攻擊,以及動機良善但相關知識不足之員工的不經意破壞。

若要提供適當的實體安全性,需要有下列三項元件:

監控實體空間,方法是使用感測器來回報溫度和濕度等級,以及偵測火焰、煙霧、洪水等事件所導致的環境變化。

控制空間,確保唯有獲得授權的人員能夠存取邊緣基礎設施。

監督環境,方法是使用音訊和視訊監控與錄製共能,藉此目視有哪些人正在出入邊緣空間。

也許不足為奇,這三個因素在IDC調查*的受訪者中占主要地位,這是有關邊緣部署的首要問題。由超過 200 名參與調查的受訪者所得回覆可知,在邊緣運算的前六大疑慮當中,安全性、監控和實體空間出入管制的相關問題就佔了五項。

深入瞭解採用邊緣的實體安全性

* IDC、邊緣運算:資料中心演進的下一階段,2018 年 4 月。

由這裡深入瞭解我們的邊緣解決方案

在任何邊緣環境中,游刃有餘、輕鬆自在地設計、部署及操作。

作者: Jamie Bourassa

施耐德電機安全電力部門的邊緣運算與通路策略副總裁

Jamie 負責實現安全電力部門的商業策略,並確保施耐德電機能夠與提高所有商業與工業領域本機運算關鍵性的邊緣運算、IoT 和其他革新技術的相關市場演進步調齊同並進。Jamie 擁有 IT 通路策略、銷售營運和提案管理的全球職涯豐富閱歷,並具有一套獨特的能力,於評估及提供市場革新趨勢時不可或缺。

深入瞭解 Jamie Bourassa 的邊緣內容
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