Edge computing is playing an increasing important role in Internet of Things and has a great number of application scenarios. In this article, we will talk about the role of edge computing by giving several examples.
I、Smart City
1、Smart Grid
智能電網是一個虛拟網絡，它可以對實體電網進行一系列管理和操作，包括電力負載平衡控制、清潔能源控制、電力節點控制、安全保護等。而能源負載平衡的應用就運作在網絡的邊緣上，例如智能電表和微電網, 它們實時監測電網的運作狀态，對電網進行實時控制，以達到負載均衡和節能的目的。電路網絡分布廣泛，将所有的資料全部上傳到雲端計算是不現實的，而霧計算利用自身支援地理分布的特點為其提供了一種新的解決方案。如圖所示，沿電網分布的各種傳感器組成霧計算節點，實時收集電網的各種狀态資訊，利用自身的計算，存儲和網絡通訊能力，各個節點之間互相配合，以達到對電網實時控制的效果。由于霧計算節點的計算和存儲能力有限，一部分對實時性要求不高的資料将會被發送到雲端永久存儲和進行進一步的計算。
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2、Smart Traffic
智能信号燈是一套交通控制系統，它将傳統的信号燈與各種傳感器，攝像頭和網絡傳輸結合起來，利用人工智能技術為車輛和行人提供更加智能的交通指導。霧計算對實時性，裝置異構性和多種網絡的支援使智能信号燈成為可能。如圖，在網絡邊緣進行計算，使得霧計算可以為信号燈提供更加實時、迅速的控制。交通攝像頭，信号燈，沿道路兩旁分布的傳感器，行人的手機以及具有網絡功能的汽車，通過WLAN，WIFI，4G，有線網等方式連接配接起來，形成霧計算的節點，互相配合，為信号燈提供智能、實時、迅速的控制。例如，一輛載有病人的急救車在馬路上行駛，智能信号燈系統可以根據路況為其開辟一條快速通道，這需要各個節點之間的互相合作，攝像頭判斷目前道路上有無行人和汽車，并計算距離，測速儀計算車輛的速度，各個信号燈之間合作改變信号燈顔色，并為過往行人和車倆駕駛員發出警告，進而達到調節交通的作用。
3、Intelligent Street Lamp
由于傳統路燈的弊端：如能源浪費嚴重、管理手段單一、資訊化水準低下、缺乏故障主動報警機制、故障燈位置難以發現等一系列問題。近幾年來國内很多城市都已經開始采用智能路燈技術，對傳統路燈進行改造。智能路燈路燈可以根據周圍的環境自動控制開關、調節亮度、多路燈協同照明等。例如：智能路燈可以使用光感應晶片自動的控制路燈的開啟和關閉，做到根據季節和天氣動态調節開關燈時間，達到節約電力的目标。在深夜沒有汽車經過時，智能路燈可以自動的降低亮度，有車通過時，附近的路燈可以經過計算協同照明，使用最小的電量為汽車提供照明服務。
嵌入到路燈内部的傳感器、執行器、計算和存儲單元可以組合起來構成邊緣計算的節點，傳感器采集的資料發送到位于網絡邊緣的計算和存儲節點，經過計算将結果傳回給執行器，執行器對路燈進行控制，而不是将資料發送到位于網絡邊緣的雲計算中心。這樣既可以提高系統的實時性，又可以減輕雲端的壓力。
4、Smart Parking
停車是現在生活中的一大難題，有時為了尋找一個停車位需要在路邊找很久，而且也有報告指出城市地區30%的交通擁堵是由司機緩慢駕駛汽車尋找停車位引起的。為了迅速的幫助司機找到停車位，英國劍橋大學設計了名為ParkSense [1] 的系統。這是一個基于智能手機傳感器系統，它利用城市中無處不在的Wi-Fi beacons來判斷停車位是否是空閑的。Wi-Fi需要定期的發送SSID作為beacon，而ParkSense就是利用了這一特性，它使用一個基于beacon接收率的Wi-Fi簽名比對方法來檢測使用者是否傳回了停在停車位中的車中。而且，ParkSense還通過觀察可用接入點的變化率來判斷司機是否開始駕駛汽車。而所有的這些檢測和計算都是在使用者的手機上完成了，并沒有将資料發送了其他計算中心，這樣系統的實時性可以得到保證，并且ParkSense已經被測試耗電量很低，完全适用于手機。
5、Pipeline Inspection
城市中的管道分布和電網分布一樣複雜，瓦斯管道，飲用水管道，排污管道都需要實時監測，一旦發生洩漏需要立即處理。為了監測這些管道的狀況，通常會沿管道放置許多的傳感器和檢測器，這些裝置可以構成邊緣計算的節點，傳感器檢測的管道情況可以立即在網絡的邊緣進行計算，得到的結果可以立即發送給執行器，大大的提高了系統的實時性。
II、Connected Vehicle
車聯網的部署展示了一個充滿連接配接和互動的場景：車到車，車到接入點（Wi-Fi，3G，LTE，智能信号燈），接入點到接入點。邊緣計算所具有的一些特性，例如：廣泛的地理分布，支援移動性，位置感覺，低延遲，支援實時互動等使得它成為車聯網平台的理想選擇。如圖所示[2]，智能交通信号燈可以根據路上車流的情況動态的調整信号燈的顔色，提高交通流暢度，減少擁堵，還可以應用于緊急情況，例如：當急救車經過時，信号燈可以為其開辟出一條綠色通道。另外，汽車也可以與信号燈互動，車載系統利用信号燈的資訊為司機規劃一條最佳線路。
III、Wireless Sensors and Actuators Networks
傳統的無線傳感器網WSN絡缺少執行單元，僅僅能夠感覺環境并将資料發送到伺服器，後來人們在WSN中引入了執行器形成了WSAN，這樣就形成了一個閉環系統。傳感器獲得的資料發送到計算和存儲中心，結果傳回給執行器，執行器執行相應的指令。引入執行器後，WSAN可以看做是一個邊緣計算系統，可以為使用者提高計算和存儲服務。例如：在可以火車上，安置在車輪上的傳感器可以感覺滾珠軸承的溫度，一旦超過設定的警戒溫度，執行器就會報警。
IV、Telehealth
伴随着可穿戴裝置的興起，以這些可穿戴裝置為基礎的遠端醫療也逐漸發展起來。可穿戴裝置一般都具有計算、存儲和網絡能力，是以它們可以作為邊緣計算的節點來提供服務。邊緣計算實時性高的特點也使得它成為理想的實作方式。例如：老人身上穿戴的智能手環、智能手表等可以檢測患有中風的老人是否摔倒，一旦摔倒立即向手機等執行器發送信号使其發出警報。這樣的實時性可以為挽救病人的聲明提供寶貴的時間。
V、Smart Farm
智慧農場系統是基于物聯網在農業領域中的典型應用之一，系統綜合內建了計算機與網絡技術、物聯網技術、音視訊技術、傳感器技術、虛拟現實技術及無線通信技術等，實作對農場的數字化/3D可視化綜合管理，包括遠端診斷、自動控制、災變預警、生産及品質追溯管理、農場人員/裝置/資源實時動态管理，農場作物/牲畜自動化全程化實時動态管理，農産品可追溯化的配送服務等等。進而實作對農場生産環境的精準監測和控制，提高農場生産效率，減少成本，提高農場建設管理水準，提高農産品生産及配送全過程的透明度，提高客戶參與度及滿意度，為客戶提供安全/綠色/可追溯可視化的農産品服務[3]。分布在農場中負責監控的各種傳感器與執行器可以組成邊緣計算的節點，利用邊緣計算實時性高的特點為農場提供更好的服務。
以上隻是邊緣計算應用的一部分例子，事實上邊緣計算可以應用于生活中的方方面面，為我們的生活提供各種便利。
[1] Nawaz S, Efstratiou C, Mascolo C. ParkSense:a smartphone based sensing system for on-street parking[C]// International Conference on Mobile Computing & NETWORKING. 2013:75-86.
[2] I. Stojmenovic and S. Wen. The fog computing paradigm: Scenarios and security issues. In Computer Science and Information Systems (FedCSIS), 2014 Federated Conference on, 2014.
[3] http://blog.sina.com.cn/s/blog_735feb8f0101kb6t.html