
作者
Gauravm Chawla
合著者
Liamm
Quinn
Gauravm Chawla,Dell EMC CTO办公室,边缘/物联网、NFV和区块链研究员/副总裁
Liamm Quinn,戴尔科技客户解决方案部高级副总裁/高级研究员
想象一个框架,在这个框架中,设备可以与其他设备无缝共享计算和服务资源,并利用可编程的网络功能来优化、分析数据并交付业务成果。由5G和AI/ML(人工智能/机器学习)支持的物联网、社交媒体和新的边缘部署正在推动云应用迁移到分布式边缘。未来的使用模型将需要新的体系结构,以实现高度协作的数据处理环境,并智能、流畅的共享计算资源和跨设备的应用移动性。
我们认为,需要新的架构和快速的行业创新,来实现边缘的无缝协作和数据共享。
当前的边缘用例和技术创新
目前的边缘用例正在将数据处理移到更接近终端设备的地方。例如,内容分发将数据从云端移动到边缘,并利用内容分发网络(CDN)将内容缓存到更接近终端用户的位置。物联网和社交媒体用例导致在边缘使用和产生数据。这些数据在终端设备或边缘云上进行分析,以提供正确的结果。
边缘云可能是在本地,也可能是联合办公设施,或者是由服务提供商提供的"即服务"。用例和部署方案在各个垂直行业中有所不同,这些行业包括家庭自动化、ADAS、智能工厂、零售、石油和天然气、农业和企业。
物联网设备数量的增长、数据传输成本和关键任务用例推动了这一转变,将数据处理从云端转移到边缘。赋能技术总结如下:
高性能客户端设备
客户端设备具有CPU内核和硬件加速功能,可以在本地处理数据并执行ML推理模型。新的嵌入式传感器和传感器融合正在推动智能、位置和情境感知功能的不断改进。结合AI/ML,可以创建客户端/边缘就绪和敏捷应用。
网络边缘云
云应用和数据处理正在向网络边缘和边缘云转移,从而以更低的延迟,处理更接近终端设备的数据。计算性能的提高使处理能力得以提高。数据管理控制平台在决定进行数据优化处理的位置方面起着重要作用。
AI/ML和加速器
AI/ML框架和低功耗硬件加速器的出现使得在边缘进行推理成为可能,而训练的计算密集型操作则在集中式云端进行。这些加速器嵌入在智能终端设备和网络边缘平台中。训练有素的ML模型在边缘交付,以实现接近数据生成点的推理。
5G蜂窝网络
新兴的5G网络可利用现有频谱和新频谱,为各种工作负载提供高速无线网络管道并降低延迟。RAN虚拟化(vRAN)使无线电处理从蜂窝塔台的定制设备转移到带有硬件加速器的标准x86服务器,进行聚合RAN处理。它支持对大量微蜂窝、无缝移动和数十亿的终端设备进行性能扩展。
网络切片
边缘应用数量的增长以及云和边缘之间处理的分布式正在推动网络切片功能的的下一阶段创新。这样可以在终端设备和后端应用之间的连接能够保证SLA。该应用可能正在电信网络边缘或云端运行。
可编程网络
可编程网络正在兴起,以实现用户的无缝移动和网络切片的重新配置。它们还支持将应用程序以及相关的网络和安全服务从云端无缝迁移到边缘。
SD-WAN
软件定义WAN的出现,实现具有多种服务质量选项的边缘到云端连接。数据分布在这些WAN连接上,以提供最佳的应用程序性能。
Wi-Fi和蜂窝融合
围绕无缝终端用户移动性的要求正在推动Wi-Fi和蜂窝融合与下一代Wi-Fi和Private-LTE/ CBRS(市民宽带无线电频谱)的创新。带有嵌入式传感器和智能天线/无线电切换功能的新型戴尔Edge设备,是基于工作负载应用和使用模型来实现这种无缝体验的关键要素。
戴尔科技集团在上述每个领域都进行了创新,并与电信运营商、服务提供商和云提供商合作,为终端用户提供关键功能。边缘和数据中心基础架构旨在与智能客户端设备、高性能PowerEdge服务器,超融合基础架构(HCI)和密集的GPU平台一起扩展。
PowerEdge XE2420服务器为边缘部署提供密集计算和强大的安全性。
▲Dell EMC PowerEdge XE2420采用第2代英特尔®至强®可扩展处理器
模块化数据中心Micro 415将数据中心带到偏远而恶劣的环境中。
Dell EMC iDRAC9软件带来了远程访问,实现从边缘到核心再到云的统一、更安全的服务器管理体验。
戴尔易安信流数据平台可存储和分析边缘数据。
网络切片功能使客户端设备上的软件可以配置从用户应用到网络边缘或云端的所有网络切片,以确保性能。
未来的边缘使用模型和架构转变
随着数据以及边缘设备的急剧增长,当前的边缘基础架构并不能很好地适应未来极端协作环境。围绕实时内容共享、游戏、AR/VR、自动驾驶、无人机和机器人技术的下一代使用模型正在推动高度协作的环境。在此环境中,信息将在终端设备和网络边缘进行存储、分发和分析。
例如,在体育场内观看比赛或音乐会的用户希望与其他用户实时共享本地拍摄的内容。分散的消费者希望使用结合虚拟现实(VR)功能的在线游戏进行协作。这将利用客户端设备中的点对点通信和嵌入式AR/VR功能。自动驾驶、无人机和机器人技术将使边缘信息处理和设备与设备之间的直接通信提升到新的水平。
下图显示了从当前的“边缘到云”架构到未来的智能与弹性计算架构的演变。
硬件加速
4G→ 5G,可编程网络
SD-WAN
Wi-Fi和蜂窝融合(5G,CBRS)
支持AI的弹性计算
带有片上系统模块的设备,微型AI
多租户网络切片
分散/可信的计算和数据结构
跨点对点设备的智能仲裁
未来的架构将以当前高性能客户端设备、AI/ML和网络边缘的功能为基础,但也需要一系列新的创新,以提供高度智能的设备、弹性计算环境和去中心化的存储基础设施,从而适应下一代工作负载的需求。
为了推动这些创新,业界正在进行各种努力,戴尔科技也参与其中,正在开发用于AI驱动的弹性计算解决方案。
智能客户端设备
高度集成的“片上系统”模块正在兴起,它们将作为客户端和边缘设备(包括可穿戴设备,视频监控,工业和汽车系统)的构建基块。这些ASIC(特殊应用集成电路)使高度智能的设备具有适量的计算、内存、存储和AI/ML功能。片上系统模块正在将微AI和微加速器与软件框架集成在一起,以简化AI应用的开发。
这些芯片、能耗进步和软件框架将为设备功能虚拟化提供支持。想象一个“弹性模型”,在该模型中,设备和网络进行协作以提供终端用户所需的体验,并利用对等设备和网络边缘的集群功能。
去中心化数据结构
存储架构将变得去中心化,使终端用户和边缘云能够贡献存储容量。数据将根据地理感知、性能、安全性和法规政策(例如GDPR)分布在不同位置。
多租户和可信计算
可信计算框架正在出现,以实现应用执行和相关数据的最佳放置。处理器供应商正在嵌入安全功能(例如Intel SGX , ),进而为多租户环境中的应用程序创建受信任的执行环境。
数据中心去中心化和存储结构
企业基础架构正在发展为去中心化的可组合体系结构。在该体系结构中,CPU、内存、IO和加速器使用基于存储的结构进行分解。这使软件定义的基础架构成为可能,计算节点是动态组成的,以适应工作负责的需求。
该领域的一些技术创新包括用于未来存储结构的GenZ和CXL,用于高速存储的持久性存储器(PMEM)和用于未来嵌入式存储器的高带宽存储器(HBM)。
vRAN和动态网络可编程性
vRAN(虚拟RAN)和可编程网络将不断发展,以实现跨设备和应用的点对点的连接保证SLA。
AI/ML驱动的资源优化
来自客户端和企业基础设施的流式遥测将利用分布式分析对基础设施和应用程序进行实时重新配置。
引领这项创新的公司将在下一代AI驱动的弹性和去中心化边缘领域取得成功。戴尔科技正在通过其解决方案、行业标准化工作以及与合作伙伴一起在戴尔平台上创新和集成技术,推动这些创新。
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