麵向智能交通基礎設施的模塊化邊緣計算技術
發布時間:2020-07-29 責任編輯:lina
【導讀】專(zhuan)為(wei)邊(bian)緣(yuan)應(ying)用(yong)打(da)造(zao)的(de)係(xi)統(tong)要(yao)求(qiu)具(ju)備(bei)高(gao)度(du)靈(ling)活(huo)性(xing)。這(zhe)需(xu)要(yao)可(ke)擴(kuo)展(zhan)的(de)處(chu)理(li)能(neng)力(li),而(er)采(cai)用(yong)嵌(qian)入(ru)式(shi)計(ji)算(suan)機(ji)模(mo)塊(kuai)是(shi)最(zui)為(wei)高(gao)效(xiao)的(de)實(shi)現(xian)方(fang)式(shi)。從(cong)智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)LoRa網關到智能充電基礎設施和視頻監控服務器,三種實際應用均搭配可選AI技術,以展現這種模塊化設置的優勢。
低功耗廣域網(LPWAN)技術LoRayiguangfanbushuyubutongdejiaotongyingyonglingyu。zhinengchengshijiyucixiangjishugoujianwangluo,yilianjiezhinengfenbushishebei,lirufenbushitingchekongjianyijizhongyangduocengtingchechang。shangshugezhongtingcheyingyongdelizizhengming,LoRa網關需具備高度可適應性。
LoRa網關需要靈活嵌入式邊緣邏輯
靈活的LoRa網關應用配置是需要的,因為該無線協議無需物理式連接器,就可連接任何LoRa傳感器。這意味著基於各種LoRa設備混合的任何應用,都可使用LoRa網關。因此,智慧城市也可采用LoRa停ting車che網wang關guan跟gen蹤zong其qi自zi由you浮fu動dong的de移yi動dong服fu務wu,以yi及ji將jiang充chong電dian基ji礎chu設she施shi集ji成cheng到dao停ting車che指zhi導dao係xi統tong等deng。然ran而er,擴kuo展zhan智zhi能neng城cheng市shi網wang關guan的de任ren務wu,需xu要yao集ji成cheng麵mian向xiang未wei來lai需xu求qiu的de可ke擴kuo展zhan性xing,以yi改gai善shan投tou資zi安an全quan性xing。法fa國guoExpemb公司推出的LoRa FlexGate FGW264網(wang)關(guan),通(tong)過(guo)嵌(qian)入(ru)式(shi)計(ji)算(suan)機(ji)模(mo)塊(kuai)提(ti)供(gong)了(le)這(zhe)種(zhong)可(ke)擴(kuo)展(zhan)性(xing)。這(zhe)款(kuan)新(xin)型(xing)網(wang)關(guan)采(cai)用(yong)滿(man)足(zu)邊(bian)緣(yuan)處(chu)理(li)器(qi)需(xu)求(qiu)的(de)模(mo)塊(kuai),可(ke)實(shi)現(xian)靈(ling)活(huo)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)設(she)置(zhi),以(yi)解(jie)決(jue)包(bao)括(kuo)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(AI)在內的任何基於LoRa的物聯網技術挑戰。平台支持最多8個LoRa通道,可同步和數千個連接對象進行通信。該係統可搭載兩個不同世代的英特爾淩動處理器(代號Bay Trail和Apollo Lake)。通過采用獨立於供貨商的Qseven嵌入式計算機模塊(COM),可實現這種超出專用處理器插槽性能的高可擴展性。

圖1:Expermb推出的LoRaWAN FlexGate FG264私人網關設計采用康佳特Qseven嵌入式計算機模塊。
麵向雲端的LoRa網關,可提供1Gb網速的以太網和3G/4G連接性能。由於界麵數量受到限製,網關尤其適合以LoRa為重點的應用。要求配備混合型本地連接功能的邊緣係統需具有更高的I/O靈活性。但即使在此類應用情形下,模塊化方式非常適合邊緣計算機,正如中國最近實施的邊緣層部署所示。
用於智能充電基礎設施的邊緣服務器
中zhong國guo正zheng在zai攜xie手shou騰teng訊xun的de能neng源yuan物wu聯lian網wang合he作zuo夥huo伴ban,為wei智zhi能neng電dian網wang分fen布bu式shi管guan理li係xi統tong部bu署shu邊bian緣yuan層ceng。在zai未wei來lai發fa展zhan前qian景jing廣guang闊kuo的de電dian動dong汽qi車che的de影ying響xiang下xia,這zhe種zhong結jie合he交jiao通tong基ji礎chu設she施shi應ying用yong背bei景jing的de邊bian緣yuan服fu務wu器qi設she計ji優you勢shi顯xian著zhu。電dian動dong汽qi車che需xu要yao的de充chong電dian基ji礎chu設she施shi,理li論lun上shang以yi可ke再zai生sheng能neng源yuan燃ran料liao為wei佳jia,而er再zai生sheng能neng源yuan是shi在zai本ben地di微wei電dian網wang和he分fen布bu式shi虛xu擬ni電dian網wang中zhong產chan生sheng的de,這zhe些xie分fen布bu式shi電dian網wang需xu要yao智zhi能neng邊bian緣yuan設she備bei,才cai能neng夠gou將jiang分fen散san在zai各ge地di的de再zai生sheng能neng源yuan有you效xiao管guan理li並bing集ji中zhong給gei這zhe些xie充chong電dian基ji礎chu設she備bei。中zhong國guo的de邊bian緣yuan層ceng服fu務wu一yi旦dan全quan部bu可ke用yong,有you望wang支zhi持chi數shu千qian台tai電dian力li設she備bei、shubaigegongdianxieyi,yijizaixianbianjitongyongbiaozhunxieyihedongtaihuawanchengtongyongbiaozhunshebeileixing。zhezhongzonghexingshengtaixitongduiyuquanqiuzhongduoyingyongxiangmujiangjuyouhendadexiyinli。
邊緣服務器設計者選擇采用了基於COM Express Type 7mokuaidelinghuoxitongsheji,bingjiangqiyongyubianyuanshebeixinleibiedeshiyingxingyingjian。zhexiemokuaicaiyongbiaozhunhuadewaixingsheji,qiejubeifuwuqijidexingnenghegongnengxing。shoupixitongcaiyongdemokuaidazaileyingteerzhiqiangD15xx處理器,最多可配備16個內核和32個線程。備用配置采用英特爾淩動C3xxx處理器。這些處理器配備多達16個內核,且同時能耗低至25W TDP,wanmeipipeisuoyouxuyaochulixiaoshujubaodeyingyongxiangmu。cileixitongshejibenzhishangshiyigexiaoxingdehezhuangxitong,danjishishianzhuangzaifuwuqijijianeidebianyuanxitong,yenenggoucongqianrushijisuanjimokuaishejizhonghuoyi。

圖2:中國智能電網邊緣層首個采用物聯網邊緣路由器設計,基於英特爾至強D15xx處理器的康佳特嵌入式服務器模塊。另可選配置基於英特爾淩動C3xxx處理器的服務器模塊。
用於上下文感知應用的模塊化機架式服務器
在機架式服務器設計方麵,通過采用標準的嵌入式計算機模塊,可顯著降低路邊應用(例如配備AI以提高上下文感知能力的視頻監控係統)的長期投資成本。對於基礎設施邊緣微服務器應用項目,例如Christmann等供貨商,也采用獨立於供貨商的COM Express Type 7和新一代COM-HPC標準的嵌入式服務器模塊。其優勢不僅體現在適應最新AI技術的靈活性,而且還具有長期的發展前景:隨著技術增強功能的快速革新,在3至5年後需要推出的第二代產品,預計成本將僅占初始投資的50%左右,因為大多數情形下隻需簡單更換處理器模塊。
Christmann機架式服務器可靈活地配備多達27台搭載x86或Arm架構的中央處理器微服務器,有顯著減少TCO(總體擁有成本)的潛力。此外,所提供的產品還包括采用GPGPU卡和FPGA模塊形式進行並行任務處理的標準化模塊選項,外形設計也采用了COM Express Basic的規格尺寸(95x125mm2)。基於模塊化設計理念的Christmann RECS Box 4.0服務器產品係列,具有極高的可擴展性。

圖3:用於機架式係統的Cristmann RECS Box 4.0微服務器係列產品,采用康佳特推出的COM Express Type 6和COM Express Type 7嵌入式服務器模塊,以及標準化GPGPU卡和FPGA模塊,具有極高的可擴展性。
即使5G邊緣也應模塊化
以yi上shang三san個ge實shi例li表biao明ming,基ji於yu嵌qian入ru式shi計ji算suan機ji模mo塊kuai和he服fu務wu器qi模mo塊kuai設she計ji邊bian緣yuan網wang關guan和he服fu務wu器qi具ju有you巨ju大da優you勢shi。對dui於yu大da規gui模mo的de應ying用yong項xiang目mu,采cai用yong專zhuan用yong載zai板ban搭da配pei模mo塊kuai也ye不bu失shi為wei一yi個ge通tong用yong策ce略lve。那na麼me,麵mian向xiang未wei來lai大da規gui模mo的de應ying用yong項xiang目mu,例li如ru5Glucebianyuanfuwuqidenghuoxiaofeileidiandongqiche,weihebucaiyongleisidefangfa?shouxianshishiyongyuyanfadejisuanjimokuaihezaibansheji,ranhoutongguojisuanjimokuaihezaibanjichengshixianquandingzhisheji。qianrushijisuanjigonghuoshang,rukangjiate,yizhunbeihaozhichizhezhongcongzhuanshushejidaocaiyongkaifangshimokuaihuapingtaidesixunhuanshejidefanshizhuanhuan。

圖4:不斷增加的5G路邊邊緣服務器和消費類電動汽車的性能需求,可通過基於嵌入式服務器模塊的模塊化設計得以完美匹配,其中首先實施用於研發的COM和載板設計,並隨後通過COM和載板集成實現全定製設計。
(來源:EDN電子技術設計,作者:Zeljko Loncaric,市場工程師,德國康佳特科技)
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