边缘计算和云计算在智慧城市建设中的应用

　　关键词：边缘计算;云计算;智慧城市建设

　　1引言

　　边缘计算以互补的方式应用在智慧城市建设中，能够解决传统封闭式架构对云端过分依赖所导致的通信覆盖面窄、连接和传输成本高、数据处理延时等问题，将计算、通信及存储等迁移到基础设施架构的边缘，使云架构在时延、数据分析及成本等方面的压力得以缓解。

　　2边缘计算、云计算及智慧城市的相关概述

　　2.1边缘计算

　　2.1.1定义

　　边缘计算指的是：在网络边缘执行计算的新兴技术模型，从数据源至云计算中心路径之间的网络资源、任意计算都称为边缘，网络边缘设备既可以从云中心请求服务、内容，也可以执行数据存储、缓存、处理、隐私保护及设备管理等计算任务。

　　2.1.2特点

　　边缘计算的特点为：其一，边缘计算主要以运算节点下沉的方式进行流量负载，数据传输速度较快，能够实现实时数据的分析和处理，使数据处理靠近源，起到缩短延迟时间的作用;其二，运营成本低。对于企业而言，以往利用数据中心网络对本地设备上的数据进行管理时需消耗较多成本。而基于边缘计算，企业运营管理的成本得以降低，使企业经费预算减少;其三，确保数据安全。边缘计算主要从权限切换、统一管理及跨域数据这三个层面优化数据隐私性能，为用户创设安全的数据使用环境，确保数据模型、用户信息及数据切片等方面的安全性;其四，加强稳定性。与云计算大数据中心方式相比较，边缘计算为分散的节点，便于对故障影响的范围、数据量进行控制，使数据处理设备的负担减轻，确保为用户提供更加稳定的服务。

　　2.2云计算

　　2.2.1定义

　　云计算作为一种服务提供模型，利用网络访问数据中心的网络、计算及存储等资源为应用提供具有伸缩性的分布式计算能力，使用虚拟化技术构建共享资源池，拥有计算、监督等能力，且能够对计算资源进行动态分割、分配，为用户提供高效的交付服务，满足不同用户多样化的需求。云计算是基于网络技术、分布式计算机并行计算上发展而成，按照服务种类可以将其分为基础设施、平台、软件。

　　2.2.2云计算的特点

　　其一，云中心服务器的规模较大。比如，目前微软、谷歌等大型公司的云计算平台拥有十万台服务器，小型公司的私有云项目拥有上百台或上千台服务器，意味着可以为用户提供海量存储空间、计算能力;其二，可靠性高。由于云计算是在分布式服务器集群基础上设计的，为了避免单点错误的出现，云计算中心采取副本策略、计算节点同构互换等机制，增强云计算的可靠性;其三，拓展性强。云计算能够根据用户的特定需求实现资源动态化分配、释放，当用户需求发生改变的情况下，云计算能够灵活地调整匹配资源，以弹性化的方式向用户提供或释放资源，突显出云计算在资源方面的拓展性;其四，虚拟化。利用虚拟化技术对不同分布位置的资源进行整合，形成统一的共享资源池，便于用户在不受时间、空间约束的情况下，通过网络享受云计算中心所提供的服务。

　　2.3智慧城市

　　智慧城市指的是：借助先进技术来构建城市基础设施，使城市管理服务更加便捷，为人们提供舒适、便捷的生活环境。在智慧城市建设中，将边缘计算和云计算相结合，为城市建设提供新的计算方式，利用分布计算任务的方式使城市各个应用系统具有计算力、存储空间等服务，从而提高城市应用系统数据的使用效率，以改善人们的生活质量和城市的环境质量。

　　因此，有人将云计算、边缘计算分别比作是智慧城市的“大脑”和“眼睛、耳朵、手脚”，二者所提供的服务类型、目标应用等存在差异，如表1所示。边缘计算的实际应用需依托云计算中心的海量存储、计算能力，而云计算的应用需边缘设备处理海量数据、隱私数据，在二者相互作用下，达到节约能耗、保护隐私及实时性等要求。

　　3边缘计算与云计算应用于智慧城市建设的必要性分析

　　3.1边缘技术与云计算结合应用于智慧城市建设的优势

　　3.1.1满足物联网场景服务

　　边缘设备具有智能性，能够根据设备性能、任务需求，对信息是否传回网关、云端加工处理进行有效判断。充分利用边缘计算所具备的计算能力，可以对业务进行实时处理，并且可以利用云计算对数据进行整体分析、处理，在二者协同作用下实现物联网场景服务。

　　3.1.2节约智慧城市建设成本

　　智慧城市是多系统、多行业及多应用构成的综合体。城市的各个应用体系需要信息之间的交互、资源的共享，为了充分发挥城市各系统的功能，将边缘计算相融合应用于智慧城市建设中，能够起到协调城市各应用系统，计算、存储城市中的海量数据，节约智慧城市建设成本等作用。

　　3.1.3整合城市信息资源

　　当前，城市各个领域处于网状关系，智慧城市的建设需了解、获取城市各类信息，对各领域之间的网状关系进行分析。其中，将信息流、资源流、人才流等信息存储于云端，可以实现城市信息资源的整合。此外，智慧城市建设的本质是融合，在实现传统产业与信息技术融合的过程中，为新型网站建设、快递等行业提供发展机遇，比如利用边缘计算、云计算平台构建智慧政府、交通、教育及医疗等，可以为智慧城市的构建提供广阔的发展空间。

　　3.2智慧城市建设存在的问题

　　3.2.1用户流失，资源浪费

　　目前，在智慧城市建设中，社会运行管理、物联网及医疗等方面都使用数据中心对数据进行处理，这种数据处理方式需担负日常查询、复杂数据清洗、数据建模、数据汇总等多方面的工作，意味着其业务压力较大，容易出现数据反馈效率低的问题，无法满足用户的实际需求，导致部分用户流失、资源浪费。

　　3.2.2智慧城市各应用系统的服务能力被弱化

　　智慧城市中数据的生成需要借助智能设备、外接式监控单元来实现，其自身无法对大规模数据进行存储，加之不同设备所生成的数据在格式、内容量、规则及标准等方面具有一定差异，通常需将其转换成统一标准后，才能分配给智慧城市各应用系统进行数据加工，说明其服务能力较弱。因此，在智慧城市建设中，应用边缘计算和云计算具有必要性。

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