发布日期：2024 年 4 月 9 日
撰稿人：Phill Powell、Ian Smalley
边缘网络是一种基于云的网络，旨在将许多计算任务从数据中心处理转移到边缘设备，由后者负责实际的数据处理杂务，从而减轻数据中心的处理负担。
之所以称为“边缘网络”，是因为其数据处理能力和应用程序集中在网络边缘。这种地理位置上的变化是关键所在，因为通过将工作流转移到网络边缘，组织可以提升运营速度和安全表现。
边缘网络为整个边缘计算领域做出了贡献，后者是一种分布式计算框架，能够让企业应用程序更接近数据创建和采取行动的位置。边缘计算可帮助企业限制延迟，同时提高网络速度、带宽和可靠性。这可以实现更快、更全面的数据分析、更深入的洞察分析、更快的响应时间，并改善个人体验。边缘计算可以吸纳附近端点边缘设备创建和传输的数据，然后利用机器学习程序进行数据分析，并根据此类分析收集实用指导。
服务提供商提供各种解决方案以满足特定公司的计算需求。边缘网络策略代表一种不同的计算范式（或方法），它寻求的不是将处理转移到数据存储设施，而是将资产功能从数据中心转移到通过此网络连接的边缘设备。
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在继续讨论之前，有必要说明一下“边缘设备”的含义。这个术语对于理解边缘网络至关重要，但它涵盖了多种含义，因此需要根据具体的语境进行解读。
从某种意义上说，它可以指称用作不同网络入口点的设备，充当从一个网络到另一个网络的网关。路由器是边缘设备的重要例子，用于访问 SD-WAN（软件定义广域网）的路由交换机和设备也是如此。在某些情况下，防火墙也可用于桥接网络这一目的。类似地，边缘服务器是另一种形式的边缘设备，它也提供了进入另一个网络的手段。
但这只是其中一种解释。该术语还涵盖了通常归类为物联网 (IoT) 的边缘计算设备，这些设备旨在收集和无线传输数据。IoT 设备包括各种类型的执行器、电器和传感器，在消费者生活和各行各业中都有广泛应用。
据预测，到 2030 年，全球将有近 300 亿台 IoT 设备（ibm.com 外部链接）在使用，相比 2024 年增加近 130 亿台。这表明，随着物联网技术不断融入全球越来越多的家庭和工厂，IoT 设备的使用将呈现爆发式增长态势。
对于这两个市场而言，IoT 设备有多种形式。消费者市场包括各种 IoT 设备，如智能家居设备（例如冰箱、照明设备、恒温器和家庭安防控制）、增强型支付终端甚至可穿戴设备技术。
在工业方面，IoT 设备通过持续监控指定路线（以及任何交通复杂性）、运输货物的重量和集装箱温度要求等变量来支持供应链流程。工业 IoT 设备还有助于其他关键业务流程，例如资产跟踪、预测性维护和质量控制保障。此外，工业 IoT 应用程序和设备还支持基于无人机的货物运输等尖端技术。
对于正在努力解决数据中心过载问题的组织而言，边缘网络能够提供许多实用的好处。
与常规网络相比，边缘网络提供的最大好处是通过降低延迟来提高数据传输速率和吞吐量。下载速度可以达到 384 Kbps（比常规网络快两到三倍）。
边缘网络为了实现稳定的吞吐量，通常依赖于与边缘计算紧密相关的高带宽特性。边缘网络所特有的高带宽，结合显著降低的延迟，共同改善了对网络信息的实时访问。
边缘网络的一个关键特性是其可靠性。这要归功于几乎无处不在的边缘设备。这些设备存储和处理数据，并与边缘数据中心协同工作，以应对和克服可能遇到的偶发网络连接问题。
边缘网络是为解决特定问题而诞生的。要准确追溯其起源，有必要讨论超大规模数据中心的发展历程，它同样是解决问题的产物。确实，边缘网络为很多小型组织和中等规模的公司带来了可见的好处，比如可扩展性的提升，但边缘网络原初的设计目的实际上是为了应对超大规模数据中心的过度拥堵问题。这些数据中心通常非常庞大，并且由于成本昂贵（高达数百万、甚至数十亿美元），主要服务于那些能够负担得起的大型公司。
这一切始于 20 世纪 90 年代，当时内容分发网络 (CDN) 开始被使用。CDN 由一组分布于不同地理位置的服务器组成，可以将内容缓存在离用户更近的服务器上。CDN 使得网络/视频内容的提供成为可能，并支持将这些内容存储在数据中心中。
数据中心是云计算和虚拟化等已明确定义的概念的产物。然而，进入 21 世纪初，许多企业的本地数据中心已无法满足业务增长需求。为了解决这一问题，通过托管设施建造或租用的超大规模数据中心应运而生。此外，对于许多组织而言，除了更多的存储空间之外，还需要更高的可扩展性来处理大量工作负载。
超大规模数据中心提供了所需的可扩展性，以及根据需要在超大规模设施内启动各种应用程序的能力、空间和带宽。很快，超大规模数据中心开始在全球各地涌现，它们以前所未有的宏大尺度提供网络计算服务。超大规模数据中心的行业定义（ibm.com 外部链接）由国际数据公司 (IDC) 制定。根据该定义，要成为真正的超大规模数据中心，这样的设施必须使用至少 5,000 台服务器，并占用至少 10,000 平方英尺的面积。
超大规模数据中心目前面临着一个颇具讽刺意味的问题：它们本身设计用来解决数据处理和存储的挑战，现如今竟也陷入了数据存储的困境。当许多公司采用超大规模数据中心时，他们认为，现在终于有足够的空间和带宽来存储所有可能形式的数据。他们确实做到了，但代价是：延迟增加，数据传输速率降低。结果如何呢？其中一些超大规模数据中心已经变得如此拥挤，以至于几乎无法正常运行。
这个问题致使开发边缘网络的需求产生。自推出以来，边缘网络已迅速成为处理数据的现代公司的首选解决方案。行业分析机构 Gartner 研究了 2023 年的边缘网络（链接位于 ibm.com 站外）情况，并报告称，69% 的受访 CIO 表示，其组织已经开始使用边缘计算解决方案，或计划在 2025 年中期之前开始使用。
仅就美国市场而言，边缘网络技术呈现出近乎爆炸式的增长，并获得了广泛认可。全球边缘计算市场报告（ibm.com 外部链接）认为，2021 年美国的边缘网络市场规模为 74.4 亿美元。根据同一套市场分析价值预测，到 2030 年的市场价值将达到惊人的 1579 亿美元。这意味着，市场每年将实现 37.9% 的稳定且可观的增长率。
虽然超大规模数据中心确实为企业提供了卓越的可扩展性，但仍面临与常规数据中心相同的容量问题，这意味着它们承载的数据“货物”越多，就越容易受到数据传输速率变慢的影响。
边缘网络起到缓解网络基础设施拥挤的作用，可以降低延迟率并提高传输速度。边缘网络通过采用分布式网络模型设计来实现这一点，各种计算任务被分配到不同资产上，以实现一般负载均衡并提升数据速度。
边缘网络的中心容纳其处理核心（非常像原子核）。从该中心位置向外辐射的端点就像分子远端的静止原子。在边缘网络模型中，这些端点（或节点）是边缘设备所在的位置，其功能可以是链接网络，或是执行各种处理杂务。
当分布式网络与边缘计算硬件联手时，会获得额外的能力，从而产生一种协同作用，令分布式网络的高性能与边缘网络和边缘设备相关的低延迟量相结合。
以下行业和用例可以通过实施边缘网络而充分受益。
边缘网络解决方案促进了网络现代化，包括更快的数据速度和创新服务的诞生。这些解决方案在边缘运行，有助于节省带宽、支持安全计划并降低延迟。
边缘网络采用先进的访问控制，有助于阻止黑客未经授权访问医疗保健系统。边缘网络还能确保关键医疗保健应用程序的低延迟，并提高整体资源利用率。
现代网购体验的核心在于能够迅速找到心仪商品，安全便捷地完成交易，并享受到高效快速的送货服务。边缘网络为这一按需购物体验提供强有力的支持。
随着联网车辆技术的不断发展，边缘网络将在其实施中发挥越来越重要的作用。在运输物流领域，边缘网络也将发挥巨大影响，让整个交通系统更加顺畅和安全。
能源公用事业单位必须满足规定的供应水平，升级老化的资产，并适应不断变化的需求。边缘网络利用实时数据来支持智能电网。这能够促进加速决策和规范分析模型的使用。
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