邊緣計算：分層架構及拓撲典型組網

物聯網（Internet of Things）簡稱：IoT，是新一代資訊科技的重要組成部分，也 是“資訊化”時代的重要發展階段。 

物聯網透過智慧感知、識別技術與普適計算等通訊感知技術，被廣泛應用於網路的融合中，也因此被稱為繼計算機、網際網路之後世界資訊產業發展的第三次浪潮。

物聯網大事件- NB-IoT標準演進

窄帶蜂窩物聯網通訊技術NB-IoT標準從2015年9月正式立項，於2016年6月核心標準凍結。

物聯網大事件 - 軟銀收購ARM

2016年7月18日，日本軟銀集團和英國ARM公司共同宣佈，雙方達成協議，軟銀集團以243億英鎊（摺合人民幣2028億元，摺合日元3.3萬億）收購ARM。

物聯網(Internet Of Things)概念最早於1999年由美國MIT提出，早期的物聯網是指依託RFID（Radio Frequency Identification）技術和裝置，按約定的通訊協議與網際網路結合，使物品資訊實現智慧化識別和管理，實現物品資訊互聯、可交換和共享而形成的網路。 

透過二維碼識讀裝置、射頻識別(RFID) 裝置、紅外感應器、全球定位系統和鐳射掃描器等資訊感測裝置，按約定的協議，把任何物品與網際網路相連線，進行資訊交換和通訊，以實現智慧化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。

物聯網的層次劃分

• 感知識別層

感知層負責資訊收集和訊號處理。透過感知識別技術，讓物品“開口說話、釋出資訊”，這是物聯網區別於其他網路的最獨特部分。感知識別層的資訊生成裝置，既包括採用自動生成方式的RFID電子標籤、感測器、定位系統等部分，還包括採用人工生成方式的各種智慧裝置，例如智慧手機、PDA、多媒體播放器、膝上型電腦等。感知識別層位於物聯網四層模型的最底端，是所有上層結構的基礎。

• 網路構建層

其直接透過現有的網際網路、行動通訊網、衛星通訊網等基礎網路設施，對來自感知識別層的資訊進行接入和傳輸。在物聯網四層模型中，網路構建層接駁感知識別層和平臺管理層，具有強大的紐帶作用。

• 平臺管理層

在高效能網路計算機的環境下，平臺管理層能夠將網路內海量的資訊資源透過計算機整合成一個可互聯互通的大型智慧網路。平臺管理層可解決資料如何儲存(資料庫與海量儲存技術)、如何檢索(搜尋引擎)、如何使用(資料探勘與機器學習)、如何不被濫用(資料安全與隱私保護)等問題。平臺管理層位於感知識別和網路構建層之上，處於綜合應用層之下，是物聯網的智慧源泉。人們通常把物聯網應用冠以“智慧”的名稱，如智慧電網、智慧交通、智慧物流等，而其中的智慧就來自於這一層。

• 綜合應用層

綜合應用層是物聯網系統的使用者介面，透過分析處理後的感知資料，為使用者提供豐富的特定服務。具體來看，綜合應用層接收網路構建層傳來的資訊，並對資訊進行處理和決策，再透過網路構建層傳送資訊，以控制感知識別層的裝置和終端。物聯網的應用以“物”或物理世界為中心，涵蓋物品追蹤、環境感知、智慧物流、智慧交通、智慧海關等各個領域。

什麼是邊緣計算？ 

在靠近終端的網路邊緣節點上，提供連線、計算、儲存、控制與應用功能，滿足使用者實時、智慧、安全和資料聚合等需求。藉助成熟的通訊技術，在位於網路邊緣的節點上分散式部署計算、儲存、安全等能力，把中心節點的計算、儲存、通訊壓力分散到計算能力稍弱的邊緣節點，同時實現了服務的低時延、高可靠、低成本，也有效地保護了使用者的邊緣隱私，支援網路從成本中心向商業價值中心的轉移。

在靠近終端裝置或資料來源頭的邊緣節點，融合聯接、計算、儲存、控制和應用等核心能力的開放平臺，滿足使用者實時、智慧、資料聚合和安全需求。

邊緣計算架構分層

ECC將邊緣計算架構分成四個層次域：應用域、資料域、網路域、裝置域。

ECC提出了CROSS，即在敏捷聯接（Connection）的基礎上，實現實時業務（Real-time）、資料最佳化（DataOptimization）、應用智慧（Smart）、安全與隱私保護（Security），為使用者在網路邊緣側帶來價值和機會，也就是聯盟成員要關注的重點。

網路拓撲（Network Topology）結構是指利用傳輸介質互連各種裝置的物理佈局。指構成網路成員間特定的物理的（即真實的）、或者邏輯的（即虛擬的）排列方式。如果兩個網路的連線結構相同即它們的網路拓撲相同，儘管它們各自內部的物理接線、節點間距離可能會有不同。

星型拓撲結構

星型拓撲（Star Topology）是指網路中的各節點裝置透過一個網路集中裝置（如集線器HUB或者交換機Switch）連線在一起，各節點呈星狀分佈的網路連線方式。

它具有如下特點：結構簡單，便於管理；控制簡單，便於建網；網路延遲時間較小，傳輸誤差較低。但缺點也是明顯的：成本高、可靠性較低、資源共享能力也較差。

環形拓撲結構

環形網路拓撲(英文：Ring Topology) 環型結構在LAN中使用較多。這種結構中的傳輸媒體從一個端使用者到另一個端使用者，直到將所有的端使用者連成環型。資料在環路中沿著一個方向在各個節點間傳輸，資訊從一個節點傳到另一個節點。這種結構顯而易見消除了端使用者通訊時對中心繫統的依賴性。 

環型結構具有如下特點：資訊流在網中是沿著固定方向流動的，兩個節點僅有一條道路，故簡化了路徑選擇的控制；環路上各節點都是自舉控制，故控制軟體簡單；由於資訊源在環路中是序列地穿過各個節點，當環中節點過多時，勢必影響資訊傳輸速率，使網路的響應時間延長；環路是封閉的，不便於擴充；可靠性低，一個節點故障，將會造成全網癱瘓；維護難，對分支節點故障定位較難。

匯流排型拓撲結構

匯流排拓撲(英文：Bus Topology)，又稱匯流排網路(Bus Network)；在該節點連線以Daisy Chain由直線之匯流排序列。由於該拓撲是由一條主纜線串接所有的電腦或其他網路裝置，因此也稱為線性匯流排(Linear Bus)。 

匯流排型結構的網路特點如下：結構簡單，可擴充性好。當需要增加節點時，只需要在匯流排上增加一個分支介面便可與分支節點相連，當匯流排負載不允許時還可以擴充匯流排；使用的電纜少，且安裝容易；使用的裝置相對簡單，可靠性高；維護難，分支節點故障查詢難。

Mesh網路拓撲結構

無線Mesh網路也稱為“多跳”網路，它是一種與傳統無線網路完全不同的新型無線網路技術。它不依賴於預設的基礎設施，具有可臨時組網、快速展開、無控制中心、抗毀性強等特點。

在無線Mesh網路中，採用網狀Mesh拓撲結構，是一種多點到多點網路拓撲結構。在這種Mesh網路結構中，各網路節點透過相鄰其他網路節點，以無線多跳方式相連。