边缘设备成就IoT的成功

在物联网（IoT）领域，边缘设备看起来并不太重要，它处在外围IoT设备与云端复杂的IoT软件应用之间，占很少的比重。但是随着IoT开发者解决不断出现的新的物联网需求，边缘设备将会在解决大规模物联网系统面临的诸多挑战中发挥核心作用。

IoT边缘设备起到的最基本的作用是连接IoT终端设备和远程资源——与电信有线中心、工业I/O控制器和WiFi路由分别连接电话、工厂自动化设备和家用计算机的方式有所不同。通过支持各种无线技术和协议，边缘设备可以大大简化物联网设备设计的要求，开发者可以专注于物联网系统中应用的设计而不是在无线连接技术有限的选项上耗费时间。而且IoT的发展自然会带动边缘设备的发展，除了基本的互连功能还需要支持更多的功能。

物联网应用在数百乃至数千个无线传感器节点大量的数据流效应的带动下快速发展，部署和维护这些大量的节点是一个巨大的挑战，而且会影响整个物联网系统的成功。边缘设备则提供了一种自然化的解决方案，通过提供本地主机可以实现大量设备的初始化调试并连接到物联网网络上，后续可以通过无线的方式对这些设备进行更新。此外在云端服务器连接断开时，边缘设备还能提供本地版本的基于云的服务，保持系统的正常操作。对于时间敏感的操作，边缘设备还可以提供必要的本地化处理，从而支持很少延迟的反馈回路，有效的缓解了访问云端带来的额外延迟。

同时边缘设备可以帮助确保从终端到云端所有部署、维护和正在运行的设备的安全，在划分传感器节点的子网时，边缘设备本身会对一些较少拓扑的网络提供一定程度的保护，防止黑客通过云直接攻击大量的终端设备。通过将隔离和更高性能先结合，边缘设备可以提供更强大的安全特性，从而可以有效的避免除致命攻击外的所有恶意攻击。

边缘设备还为开发者提供了一种更有效的满足新需求的方法，其中一个要求就是“隐私”，这是监管部门和消费者共同关注的问题。欧盟通用数据保护条例计划于2018年生效，这不仅对欧盟范围内的公司实施这项法规，而且对所有处理欧盟范围内的居民数据的组织同样适用。因此诸如默认隐私这类的概念以及数据最小化的隐私技术将被添加到物联网系统设计的需求中，这些可能需要借助边缘设备来实现。与此同时，数据工程师发现将详细数据推送到云端的限制越来越多，物联网解决方案需要在边缘设备中集成诸如匿名机器学习、高级模式匹配等数据密集型算法。

为了满足各种各样的需求，边缘设备将在建立硬件设备的基础上实现主机平台和实时系统，同时采用应用处理器和微控制器（图1），随着智能物联网从云端扩展到边缘提供，这些设备将能够提供更强大的性能和更专业化的处理功能来支持安全、隐私和数据分析等功能涉及到的复杂算法。

图1：采用应用处理器和无线微控制器，物联网边缘设备将主机系统的性能和I/O控制器的互连特性相结合，从而在物联网系统中起到独特的作用（来源：NXP半导体）

开发者可以看到在整个物联网解决方案中边缘系统的重要性越来越明显——从芯片到模块、电路板卡以及具体的软件应用。实际上ARM公司已经将边缘设备作为满足物联网需求的关键要素。随着物联网应用的不断发展，边缘设备将在满足高效物联网解决方案更多复杂需求方面发挥关键的作用。