在病人到達急診室之前，醫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，再相應地派遣執法人員；交通控制系統自動調整信號燈，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到位，但是現有的無線網絡仍然存在模糊、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絡，這也可能會改變企業構建應用程序、管理數據、分配計算資源的方式。
邊緣計算狂潮席卷
IDC預計，到2025年，全球每年將創造163 ZB的數據，是2016年的10倍左右。該研究公司還預計，其中四分之一的數據將實時生成，其中“物聯網”設備將貢獻95%的數據量。而實現邊緣計算的基礎設施也即將在這個好時機面市。
當然，在一個集中云或數據中心處理，存儲如此大量的數據是不切實際的。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、濕度計和數百個其他產生數據的設備。所以，5G、Wi-Fi 6和公民寬帶無線電服務（CBRS），三個新興無線協議應運而生，為分布式智能的實現助力。
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網絡提供商和電信巨頭，科技行業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，幫助企業構建新的邊緣“結構”；虛擬化和管理系統供應商，如VMware和IBM以及眾多初創公司，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IT基礎設施的大規模變革，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網世界大會，這些行業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，但網絡如何將數據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，這是通過數字蜂窩網絡進行通信的新國際標準，但是大多數人并不了解它為什么如此重要。該協議有三種不同版本：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絡。
Packet的Smith預測無線應用將具有“零延遲和無限帶寬”
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驚人的速度，還能夠將信號分割，并運行在同一物理網絡基礎設施上的多個虛擬化獨立邏輯網絡。
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絡性能不穩定的問題。
Packet Host Inc.（一家裸機云平臺的開發商）首席執行官Zac Smith說，在5G網絡下可以零延遲地運行應用程序，保證你的頻譜不會被共享。
而且其連接速度非常快，每秒高達10Gbit。5G可能替代以太網布線，使數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，但這使網絡擴建既費時又昂貴。在可預見的將來，根據使用情況，公共蜂窩數據網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協會5G Americas總裁Chris Pearson表示，5G網絡的商業部署始于去年，目前已有約50個實時網絡。“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，全球的網絡連接將超過10億。”
Wi-Fi
Wi-Fi 6是無線協議的最新版本，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推出了數月，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也實現了自己的網絡切片形式，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在人口稠密地區方更有效。”
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絡上的設備，而不是始終保持連接狀態，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絡廣播狀態。邊緣計算軟件公司Edgeworx的首席執行官Kilton Hopkins說：“從電池壽命的角度來看，Wi-Fi 6改變了游戲規則。”
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涵蓋了一系列未經許可的頻譜，這些頻譜最初是由美國國防部開發的，并于去年秋天批準用于商業用途。像Wi-Fi一樣，CBRS適用于地理位置有限的區域，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，這意味著企業可以在不許可商業頻譜的情況下運行自己的5G網絡，這在以前是不可能做到的。
新標準應使組織能夠構建微網絡，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的服務，僅選擇性地將數據發送到中央云。
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。
1 + 1 = 3
Celona的Dondurmacioglu：下一代無線采用者“不再考慮Wi-Fi，而是在準備更換布線。”
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公司（一家基于5G構建企業應用程序的公司）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著數十年來的網絡體系結構，“幾年前，一切都建立在中心輻射模式下。”企業技術和供應鏈服務提供商World Wide Technology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，這些網絡實際上已經沒有邊界。”
IT咨詢公司Global Elmeast的首席執行官Ken Zhang說：“在3G和4G網絡中，應用程序和移動設備之間的服務質量只是差強人意，而現在，企業可以在給定的地理區域內建立自己的專用5G網絡，而基站數量只需要10-20個。”
這種新基礎架構之上的是軟件定義網絡（SDN）——統籌設備和服務的管理層的統稱。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，分段和關閉網絡。
亞利桑那州立大學CIO Gonick：“極大地簡化了運營開銷。”
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，預計該校可以保證數千臺設備上高速度和高性能。
“我們正在研究虛擬網絡、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企業網絡架構師James McCabe說，他以前為美國國家航空航天局設計網絡。
ASU的新網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。
新的網絡將使大學成為云服務提供商和電信運營商。ASU已經在校園范圍內部署了WhatsApp和Zoom視頻會議等應用程序。它可以挖掘使用數據，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還在擴展其網絡，來供附近創新區的企業使用。Gonick說：“使用我們的網絡來代替商業網絡，可以為城鎮節省大量成本。”
Cary鎮的Raimundo發現了整合整個地區數據流的新方法
SDN還允許運營商通過應用程序接口公開網絡服務，Cary鎮的首席信息官Raimundo對此非常關注。她說：“當前的物聯網解決方案往往非常單一，而如今我們關注的是新的生態系統——將所有這些數據集中到一個地方，并進行整體研究。”
這可以為穿越城鎮的訪客提供一致的服務，并有助于整個區域的應急響應。Cary鎮與附近的Apex鎮以及北卡羅萊納州首府羅利（Raleigh）合作，采用一種協作的方法來監測雨水傳感器，以便遇到洪水的城鎮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，并觸發警報，自動關閉受影響的道路并重新引導交通。這種網絡可以通過API聯合本地網絡來構建。
結合CPRS、Wi-Fi 6和5G等技術的校園網，可以使企業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網絡，并提供增值內容，如收費的VR重播和互動游戲。體育場館所有者有了一個內容交付網絡，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絡的復雜性，企業可能會嚴重依賴技術提供商實現邊緣計算。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進行的網絡改造，并希望技術提供商能幫助他們將網絡簡化。
客戶端/服務器2.0
盡管下一代網絡有望實現，但許多CIO仍持懷疑態度。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，他們的態度反映出一定的戰斗疲倦，但也可能是因為人們認為這些技術僅僅是現有技術的較快版本。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。”
加州大學圣地亞哥分校的Kellen認為，“集權和分權的力量都很大。”
在1990年代初期，一種稱為“客戶端/服務器（client/server）”的概念吸引了業界組織，并有望將集中式大型機計算分為服務器和PC網絡。
但是其復雜性也一直是個問題。客戶端/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：“但是這些產品的規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/服務器是在商業互聯網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據的責任。
ESG的Laliberte說：“那么企業重要的課題應該是如何部署最少的基礎結構，來執行所需的分析，從而確保所有數據都發送到集中式數據湖、海洋或云中。”“企業不應將此視為一對一的情況，而應將這些技術無縫地協同工作。”
這種扁平的對等網絡的設想，又喚起了人們對網格計算的回憶，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，并排成網格，用于分析南極表面以下的冰晶。實驗證明，網格體系結構能夠臨時積累計算能力來應對重大問題。“我們現在看到網格計算的形式變得非常可行。” 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已經拉開帷幕。前三大運營商正在推動的本地云操作堆棧（AWS的Outposts、微軟的Azure堆棧和谷歌的Anthos）都用作基站，可用于未來協調客戶的邊緣部署。
去年12月，AWS宣布了Wavelength服務，該服務可在5G網絡的邊緣提供其云計算和存儲資源，AWS還與Verizon Communications建立了合作伙伴關系，并稱這是眾多電信聯盟中的第一家。AWS還已開始推出“本地區域”，這些區域是小型衛星數據中心，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網絡邊緣位置提供Azure云服務。該公司在去年春季的Build開發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，谷歌已經將其戰略鎖定在其園區開發的Kubernetes容器協調器上，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絡，甚至在地方一級提供云計算和數據服務中獲益。World Wide Technologies的Wojtal說：“服務提供商在公共云提供商方面有優勢，因為它們有直接連接到企業客戶的設施。”
邊緣計算還可能重新引發人們對服務器托管的興趣，服務器托管已有數十年的歷史，最初的設想是租用數據中心空間，現在，托管提供商作為低成本的網絡中心，在企業中發揮著重要作用，他們可以連接地理受限的5G網絡。
不僅如此，Cisco等傳統網絡公司都希望在數據中心、企業網絡和其他邊緣技術的開發等方面，繼續保持中流砥柱的地位。
專家表示，建立下一代網絡還需要時間，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絡。
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