边缘运算是近年来最受注目的人工智能与物联网相关概念，该概念将影响实体装置与数据中心的设计。 目前，最重要的两个应用领域为工业设施与智能交通系统。 利用边缘运算概念，将使得这两个应用领域实现更高的效率与安全性。

人们目前最关注的人工智能(AI)与物联网(IoT)相关应用发展，都不能忽略「边缘运算」。 以物联网应用为例，它的概念不仅会影响实体装置与数据中心的设计，也会影响用来链接实体装置与数据中心的网络。 边缘计算概念的出现，是为了满足分散地区处理数据的需求。 此种数据处理作业通常是以虚拟化的处理模式为基础，而此种模式能让网络设备在配置与使用时，具有更大的弹性。

边缘运算的两个重要应用领域是：现代工业设施(如工厂、仓库、配送中心)与道路沿线(用来支持智能交通系统)。 管理这些环境中的流量与数据处理作业的安全网络，能提供更高的效率、便利性、安全性。

    云边缘助IoT发展  

物联网被视为科技界的「下一件大事」。 过去45年来，因特网与其用途已经有很大的进展。 因特网最初的构想是用来链接各研究机构，后来成为企业商务的基础，最近成长速度更快，已经能够支持全球超过20亿台行动装置与数亿台计算机和家庭娱乐装置的信息与通讯需求，提供串流音乐、影片、社交网络内容及其他多项服务。 「下一件大事」是联机实体装置，如家电、办公室与工厂设备，以及交通系统。 此种实体装置的联机，保证能够大幅提升效率、便利性和安全性。

有些对物联网的描述，将它过度简化成是大量的传感器，将信息传送至大型云端数据中心运作的大数据应用程序。 稍简略的描述还提到致动器(Actuator)，让大数据应用程序可以执行控制回路。 在这些描述中，因特网只是提供传感器、致动器、云端智能之间的联机。 实际上，物联网是由一连串系统建立而成，这套系统包含单一功能的传感器、致动器，多功能的内建式系统，及网络基础架构、云端数据中心等。

再者，其中有一套连续的网络基础架构，有一些算是「内建」(安装硬件、实时、固定的功能)的网络设备，而其他则是高度可编程的系统，直到能被视为云端的一部分。 结合内建设备与云端特性的系统，有时就称为「云边缘(Cloud Edge)」。 本文将检视「云边缘」的起源，接着讨论云边缘的两个领域。

云端(Cloud)的定义，来自它缺乏明显的外形或边界，而且非实体存在。 透过云端，位在远程的运算资源(处理与储存)就能集中化，并动态提供给需要的用户。 云端施行的硬件，与内建系统使用的硬件完全相同，但商用服务器架构(x86处理器、DDR、HDD、以太网络适配器)的长期稳定性，激励开发者创造硬件抽象的中间件，能够让通用应用程序在任何服务器上执行。 此种虚拟化的中间件能扩大范围，允许多个应用程序共享硬件，甚至允许全部的操作系统加上称为虚拟机(VM)的应用程序共享硬件。 从实体资源分离的虚拟机，能够从一部实体服务器移植到另一部服务器，并透过「复制(Cloning)」扩展规模。

一旦虚拟化科技被广泛运用，硬件就会进化而更符合虚拟机的需求。 只要再加上虚拟MAC、NIC和硬件加速器，就能支持以太网络与虚拟机联机。 PCI Express接口也增加了IO虚拟化技术，并导入新型的数据中心设备，如服务器负载平衡器/应用传递控制器(ADC)，藉此将适当的网络流量引导至实体硬件，而目标虚拟机就在特定时刻实时驻留在此实体硬件。 集合了服务器、储存数组、虚拟化感测交换器、应用传递控制器，就能让云端数据中心达到超大规模(Hyperscale)。

虚拟化支持者很快就把关注焦点转向路由器、交换器和ADC。 这些特殊的网络装置真的需要吗？ 或者这些网络功能也可以作为虚拟机，像应用程序本身一样在相同的商用硬件上执行？ 软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)的概念，开始证明交换、路由、防火墙等网络功能，也可以在商用服务器硬件上执行。

    虚拟化平台实现高弹性  

在配置更有弹性的网络装置上执行网络功能，是否就能构成云边缘，此点目前仍有争议。 在网络装置上执行数据分析应用程序及「发表和订阅」数据库服务，当然符合云边缘运算的资格，而且有种较新型的产品就提供此项数据分析功能，这种产品称为工业物联网(IIoT)网关。 IIoT网关和现有的工业网关类似，而与家用和企业网关的区别在于，IIoT网关可支持更多的接口(以太网络、CAN、串行、ZigBee)与工业网络协议(如Modbus TCP/IP和Profinet)， 藉此在一系列物联网传感器、致动器和中央控制系统之间传送流量。

内建QorIQ处理器的IIoT网关，采用标准式协调管理软件(Orchestration Software)，可支持分布式分析与控制应用程序迁移上线(On-Boarding)，让IIoT网关能了解数据。 IIoT网关作为传感器数据的逻辑汇总点，会摘要不相关的数据、转送异常值，并在本地执行适当的控制作业，比控制回路直接到达云端的情况更可靠而且延迟更低。 IIoT网关确保只有经过授权的流量才能通过网关，也只有经过授权的数据分析或其他应用程序，才能执行网关上驻留的处理资源。

利用虚拟化处理平台来执行以网关为基础的分析作业，能提供较大的平台弹性，以应付多样化且不断改变的工业云边缘运算难题。

    云边缘实现智能交通  

感测、分析、控制、沟通等功能汇集云边缘，应用在智能交通系统(ITS)中特别明显。 虽然可联网的自动车辆(CAV)革命最受关注，但路边基础设施的发展同样令人惊讶。 路边基地台(RSU)传感器会仿真自动车辆发生的一切，包括：视线、雷达、V2X无线通信。 RSU会负责处理固定地点的信息，如繁忙的十字路口。 RSU会将超出车辆传感器范围所察觉到的状况传送给自动车辆、发出危险警示、分析交通流量以调整号志时间，让交通更顺畅等等。

与CAV车辆联机时，十字路口的RSU可能告知行经的CAV忽略红灯，因为RSU侦测后确定现场并没有其他车辆或行人。 我们甚至可以想象，未来红绿灯与停车号志，只适用于「传统的」人为驾驶车辆；RSU可能发送车速调整讯号至自动驾驶车辆，让来自各个方向的车辆能够全速通过十字路口。 此种「绿能驾驶」可望消弭城市驾驶燃油效率差距，而且在V2X通讯更保守的视线范围带来的安全性之外，还能产生环保与道路效率的优点。

车流量最高的地点最需要设置RSU。 当然，设置RSU最理想的地点，也是提供宽带服务的最佳地点。 5G小型基地台主机代管虚拟化媒体服务器与网络高速缓存，将会随着驾驶变乘客而出现高度需求。 在路上通行的人不用再注意路况，就能利用通车时间掌握新闻，并在真正的行动办公室里工作。

CAV车辆全速通过十字路口的例子指出，车辆本身和RSU都必须具备高度的功能安全性(以防随机故障)与网络安全性(以防网络直接攻击)。