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】zhuanweibianyuanyingyongdazaodexitongyaoqiujubeigaodulinghuoxing。zhexuyaokekuozhandechulinengli,ercaiyongqianrushijisuanjimokuaishizuiweigaoxiaodeshixianfangshi。congzhihuichengshiLoRa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LoRa已yi廣guang泛fan部bu署shu於yu不bu同tong的de交jiao通tong應ying用yong領ling域yu。智zhi能neng城cheng市shi基ji於yu此ci項xiang技ji術shu構gou建jian網wang絡luo,以yi連lian接jie智zhi能neng分fen布bu式shi設she備bei,例li如ru分fen布bu式shi停ting車che空kong間jian以yi及ji中zhong央yang多duo層ceng停ting車che場chang。上shang述shu各ge種zhong停ting車che應ying用yong的de例li子zi證zheng明ming,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(guo)Expemb公司推出的LoRa FlexGate FGW264wangguan,tongguoqianrushijisuanjimokuaitigonglezhezhongkekuozhanxing。zhekuanxinxingwangguancaiyongmanzubianyuanchuliqixuqiudemokuai,keshixianlinghuodeyingjianheruanjianshezhi,yijiejuebaokuorengongzhineng(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、數shu百bai個ge供gong電dian協xie議yi,以yi及ji在zai線xian編bian輯ji通tong用yong標biao準zhun協xie議yi和he動dong態tai化hua完wan成cheng通tong用yong標biao準zhun設she備bei類lei型xing。這zhe種zhong綜zong合he性xing生sheng態tai係xi統tong對dui於yu全quan球qiu眾zhong多duo應ying用yong項xiang目mu將jiang具ju有you很hen大da的de吸xi引yin力li。
邊緣服務器設計者選擇采用了基於COM Express Type 7模mo塊kuai的de靈ling活huo係xi統tong設she計ji,並bing將jiang其qi用yong於yu邊bian緣yuan設she備bei新xin類lei別bie的de適shi應ying性xing硬ying件jian。這zhe些xie模mo塊kuai采cai用yong標biao準zhun化hua的de外wai形xing設she計ji,且qie具ju備bei服fu務wu器qi級ji的de性xing能neng和he功gong能neng性xing。首shou批pi係xi統tong采cai用yong的de模mo塊kuai搭da載zai了le英ying特te爾er至zhi強qiangD15xx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,完wan美mei匹pi配pei所suo有you需xu要yao處chu理li小xiao數shu據ju報bao的de應ying用yong項xiang目mu。此ci類lei係xi統tong設she計ji本ben質zhi上shang是shi一yi個ge小xiao型xing的de盒he裝zhuang係xi統tong,但dan即ji使shi是shi安an裝zhuang在zai服fu務wu器qi機ji架jia內nei的de邊bian緣yuan係xi統tong,也ye能neng夠gou從cong嵌qian入ru式shi計ji算suan機ji模mo塊kuai設she計ji中zhong獲huo益yi。

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(ru)5G路lu側ce邊bian緣yuan服fu務wu器qi等deng或huo消xiao費fei類lei電dian動dong汽qi車che,為wei何he不bu采cai用yong類lei似si的de方fang法fa?首shou先xian實shi施shi用yong於yu研yan發fa的de計ji算suan機ji模mo塊kuai和he載zai板ban設she計ji,然ran後hou通tong過guo計ji算suan機ji模mo塊kuai和he載zai板ban集ji成cheng實shi現xian全quan定ding製zhi設she計ji。嵌qian入ru式shi計ji算suan機ji供gong貨huo商shang,如ru康kang佳jia特te,已yi準zhun備bei好hao支zhi持chi這zhe種zhong從cong專zhuan屬shu設she計ji到dao采cai用yong開kai放fang式shi模mo塊kuai化hua平ping台tai的de死si循xun環huan設she計ji的de範fan式shi轉zhuan換huan。

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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