物聯網部署所面臨的挑戰與延遲、網絡帶寬、可靠性和安全性相關的挑戰無法通過僅云模型來解決，因此物聯網的重點正在向邊緣發展。

預測是，在短短兩年內，工業設備創建的所有數據中有45%將被存儲，處理，分析和操作在網絡附近或邊緣。

高性能、安全、開放和可互操作的邊緣軟件平臺對于支持這種新的計算模式至關重要。當前一代邊緣物聯網平臺被設計為在通用硬件上運行，例如物聯網網關和本地服務器。這些環境支持以數百毫秒到秒為單位的數據處理速率，并且通常具有至少 1GB 的可用內存。對于許多用例，從樓宇管理到設備監控和預測性維護，超過100ms的響應時間通常是可以接受的。

然而，有大量重要的工業物聯網用例，例如閉環過程控制，實時信號處理或高頻分析，例如，周期時間以微秒為單位測量，并且需要可預測的實時執行。IoT 邊緣計算的這一專用子集稱為時間關鍵型邊緣。

物聯網勢頭正在推動變革

時間關鍵型邊緣并不新鮮，但與其他形式的邊緣計算一樣，隨著物聯網采用的勢頭增強，它肯定會不斷發展。

使用專用PLC的工業控制系統已經存在了幾十年。PLC和PAC提供有限的軟件可編程性和可配置性，因此也使用了其他定制或定制的面向軟件的解決方案。

隨著工業物聯網的出現，這些傳統方法無法充分支持操作技術（OT）和信息技術（IT）世界之間的融合。這限制了利用人工智能（AI）和機器學習（ML）最新進展的能力。

特別是過程自動化領域已經認識到他們的邊緣系統需要更加軟件友好，因此，創建并越來越多地采用IEC6113等標準，以及最近用于開發下一代分布式控制系統（DCS）的IEC 61499。反過來，這使得供應商和用戶都可以利用COTS硬件托管專用的實時操作系統（RTOS）或具有實時內核擴展的Linux。

從支持時間關鍵型邊緣用例的專用單點解決方案轉向軟件定義的多模式、可配置的基于 IPC 的解決方案的趨勢肯定會加速。其他已經在更通用的物聯網邊緣系統中變得普遍的技術，如容器化和虛擬化，也將更廣泛地用于時間關鍵型系統。它們提供的功能可以幫助解決應用程序部署和編排問題，隨著系統的擴展和發展，這些問題變得非常重要。

開放邊緣軟件平臺

新一代開放軟件平臺開始出現，并將在實現物聯網邊緣系統方面發揮越來越重要的作用，包括那些具有時間關鍵要求的系統。

它們提供了OT和IT環境之間的中央集成點，實現了OT連接并處理來自許多不同南向協議的數據采集。它們還可以從底層硬件和操作系統細節中抽象出應用程序，從而實現可移植性和軟件重用。重要的是，它們支持與更高級別的系統和IT端點集成，從而允許在向北發送數據之前對其進行過濾和轉換。從根本上說，邊緣軟件平臺支持低延遲的本地決策和分析，而與云連接是否可用無關。

為了支持時間關鍵型用例，這些邊緣軟件平臺提供了一組核心功能，例如：

? 來自南向OT設備的數據聚合

? 支持邊緣分析/規則/AI

? 能夠向連接的設備發出命令/致動請求

? 過濾和轉換數據的能力

? 導出到北向 IT 端點

? 在北向連接間歇性的情況下存儲和轉發

? 日志記錄和警報以實現可管理性

? 安全的數據通信和對平臺資源的訪問

? 支持現代軟件部署方法，如容器化和虛擬化

這些表示構建邊緣系統所基于的基本功能。但是，時間關鍵型邊緣平臺必須提供其他功能，以實現：

? 高頻數據采集和超低延遲響應時間（《50ms到微秒）

? 實時確定性數據處理

? 能夠部署在 CPU 功率和內存有限的環境中或傳統環境中

? 兼容IEC6113和61499等新興行業標準

擁抱開放性的邊緣平臺技術是解決工業邊緣系統固有的異構性的關鍵。至關重要的是，邊緣平臺解決方案的選擇為用戶提供了多個級別的選擇和靈活性，而不受芯片、硬件、操作系統OT技術和云連接的影響。定義良好的 API 可實現互操作性和應用程序“即插即用”。

業界已經認識到了這一需求。開源邊緣計算計劃，如Linux基金會的EdgeX Foundry?項目，在工業部門不斷增長的公司生態系統的支持下，開始獲得巨大的動力。總的來說，該項目的成員組織專注于為低延遲工業邊緣系統創建通用軟件基礎。通過社區擴展，例如IOTech的Edge XRT，具有最苛刻的時間關鍵要求的系統現在可以從通用的開放框架中受益，該框架可以支持廣泛的工業用例。這包括支持低延遲的“硬”實時處理要求，并部署在專用（例如，運行實時擴展的RTOS或Linux內核的IPC）或資源密集型邊緣環境（如微控制器）上。

總之，新一代開放邊緣軟件平臺有望對高性能邊緣系統的部署產生重大影響。它們將使解決方案比以前更具軟件定義性、多模式性、可進化性和靈活性。系統開發人員將免受許多底層數據連接、網絡、應用程序集成和硬件問題的困擾。這可以簡化開發、降低集成成本并縮短新邊緣解決方案的上市時間，即使是那些具有最苛刻的時間關鍵型要求的解決方案。

審核編輯：郭婷