編者按：自成立以來，邊緣計算產業聯盟（ECC）一直將體系架構制定與技術路線選擇作為推動邊緣計算產業發展的重要抓手，以參考架構提供跨產業的設計為參考，以客戶需求、產業最佳實踐、聯盟的商業成功為導向，拉通“政、產、學、研、用”各方面資源，促進技術架構、標準、方案及應用的開放合作與協同。

在2017邊緣計算產業峰會上，邊緣計算產業聯盟和工業互聯網產業聯盟聯合發布《邊緣計算參考架構2.0》，重點闡釋了邊緣計算的概念、特點、價值，分別從概念視圖、功能視圖、部署視圖三個維度全方位展現ECC邊緣計算參考架構2.0，提出構建模型驅動的智能分布式開放架構，實現架構極簡，OICT設施自動化和可視化，以及資源服務與行業業務需求的智能協同，通過全層次開放架構推動跨產業的生態協作，產品的快速孵化，為邊緣計算技術研發、應用創新和產業發展提供方向指引。本刊自本期起刊發其中的核心內容以饗讀者。

1.1　模型驅動的參考架構

參考架構基于模型驅動的工程方法（Model-Driven Engineering MDE）進行設計。基于模型可以將物理和數字世界的知識模型化，從而實現：

物理世界和數字世界的協作

對物理世界建立實時、系統的認知模型。在數字世界預測物理世界的狀態、仿真物理世界的運行、簡化物理世界的重構，然后驅動物理世界優化運行。能夠將物理世界的全生命周期數據與商業過程數據建立協同，實現商業過程和生產過程的協作。

跨產業的生態協作

基于模型化的方法，ICT和各垂直行業可以建立和復用本領域的知識模型體系。ICT行業通過水平化的邊緣計算領域模型和參考架構屏蔽ICT技術復雜性，各垂直行業將行業Know-how進行模型化封裝，實現ICT行業與垂直行業的有效協作。

減少系統異構性，簡化跨平臺移植

系統與系統之間、子系統與子系統之間、服務與服務之間、新系統與舊系統之間等基于模型化的接口進行交互，簡化集成。基于模型，可以實現軟件接口與開發語言、平臺、工具、協議等解耦，從而簡化跨平臺的移植。

有效支撐系統的全生命周期活動

包括應用開發服務的全生命周期、部署運營服務的全生命周期、數據處理服務的全生命周期、安全服務的全生命周期等。

ICT行業在網絡、計算、存儲等領域面臨著架構極簡、業務智能、降低CapEx和OpEx等挑戰，正在通過虛擬化、SDN、模型驅動的業務編排、微服務等技術創新應對這些挑戰。邊緣計算作為OT和ICT融合的產業，其參考架構設計需要借鑒這些新技術和新理念。同時，邊緣計算與云計算存在協同與差異，面臨獨特挑戰，需要獨特的創新技術。

基于上述理念，ECC提出了如下的邊緣計算參考架構2.0：

從架構的橫向層次來看，具有如下特點：

圖1 邊緣計算參考架構2.0

智能服務基于模型驅動的統一服務框架，通過開發服務框架和部署運營服務框架實現開發與部署智能協同，能夠實現軟件開發接口一致和部署運營自動化；

智能業務編排通過業務Fabric定義端到端業務流，實現業務敏捷；

聯接計算CCF（Connectivityand Computing Fabric）實現架構極簡，對業務屏蔽邊緣智能分布式架構的復雜性；實現OICT基礎設施部署運營自動化和可視化，支撐邊緣計算資源服務與行業業務需求的智能協同；

智能ECN（Edge Computing Node）兼容多種異構聯接、支持實時處理與響應、提供軟硬一體化安全等；

邊緣計算參考架構在每層提供了模型化的開放接口，實現了架構的全層次開放；邊緣計算參考架構通過縱向管理服務、數據全生命周期服務、安全服務，實現業務的全流程、全生命周期的智能服務。

1.2　多視圖呈現

以ISO/IEC/IEEE 42010:2011架構定義國際標準為指導，將產業對邊緣計算的關注點進行系統性的分析，并提出了解決措施和框架，通過如下三類視圖來展示邊緣計算參考架構：

概念視圖

闡述邊緣計算的領域模型和關鍵概念。

功能設計視圖

闡述橫向的開發服務框架、部署運營框架業務Fabric、聯接計算Fabric和ECN、縱向的跨層次開放服務、管理服務、數據全生命周期服務、安全服務的功能與設計思路。

部署視圖

闡述系統的部署過程和典型的部署場景。

同時，架構需要滿足跨行業的典型非功能性需求，包括實時性、確定性、可靠性等。為此，在功能視圖、部署視圖給出了相關技術方案推薦。

1.3　概念視圖

1.3.1　邊緣計算節點、開發框架與產品實現

智能資產、智能系統、智能網關具有數字化、網絡化、智能化的共性特點，都提供網絡、計算、存儲等ICT資源，可以在邏輯上統一抽象為邊緣計算節點（Edge Computing Node ECN）。

根據ECN節點的典型應用場景，系統定義了四類ECN開發框架。每類開發框架提供了匹配場景的操作系統、功能模塊、集成開發環境等。

基于四類ECN開發框架，結合ECN節點所需要的特定硬件平臺，可以構建六類產品實現。

下圖對上述過程做了概括總結。

ECN節點典型功能包括：

總線協議適配；

實時聯接；

實時流式數據分析；

時序數據存取；

策略執行；

設備即插即用；

資源管理。

ECN四類開發框架包括：

圖2 概念視圖：ECN、開發框架和產品

實現實時計算系統框架

面向數字化的物理資產，滿足應用實時性等需求；

輕量計算系統框架

面向資源受限的感知終端，滿足低功耗等需求；

智能網關系統框架

支持多種網絡接口、總線協議與網絡拓撲，實現邊緣本地系統互聯并提供本地計算和存儲能力，能夠和云端系統協同；

智能分布式系統框架

基于分布式架構，能夠在邊緣側彈性擴展網絡、計算和存儲等能力，支持資源面向業務的動態管理和調度，能夠和云端系統協同。

ECN六類產品實現包括：

1.3.2　邊緣計算領域模型

邊緣計算領域模型是從邊緣計算的ICT視角進行模型定義，包括：

圖3 概念視圖：面向全生命周期的模型服務

設計階段模型

定義ECN節點的標識、屬性、功能、性能、派生繼承關系等，為部署與運行階段提供價值信息。

部署階段模型

主要包括業務策略、物理拓撲等模型。其中，業務策略模型是用業務語言，而不是機器語言來描述業務規則與約束，實現業務驅動邊緣計算基礎設施。業務策略模型可描述，可靈活復用和變更，使能業務敏捷。

運行階段模型

主要包括聯接計算Fabric模型、運行負載模型等。基于這些模型可以監視和優化系統運行狀態，實現負載在邊緣分布式架構上的部署優化等。

通過模型驅動的統一服務框架能夠實現邊緣計算領域模型和垂直行業領域模型的相互映射和統一管理，從而復用垂直行業的領域模型（如OPC UA及其生態），實現邊緣計算參考架構和行業平臺、行業應用的易集成。

摘自《自動化博覽》2018年1月刊