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边缘复杂性为5G增长

边缘计算对于5G的成功变得至关重要,因为毫米波技术将成为边缘的成功。事实上,边缘计算正在增加,因为看起来似乎不会是另一个。

而5G网络的边缘将无法满足3GPP的4毫秒延迟规则,如果没有一层提供数据,运行应用程序并在不可预测的智能设备阵列中代理多层互联网应用程序的复杂性。最初是作为物联网管理者保留其数据控制的一种方式而开发的,如果没有超快速的无线通信就无法运行。

将远程云应用程序的答案从足够拥挤的汽车中发送给最终用户的需求可能会被打破。实际上,这些因素开始改变芯片设计,因为整个行业开始成为这样一个事实的一部分:有一个因素可以开始改变数据源,并优先考虑需要立即响应的数据量。最适合哪些应用程序。

Cadence市场营销和业务发展高级副总裁Nimish Modi说:“如果它是一辆汽车,可能会有一种像乒乓球一样的乒乓球通讯”但是边缘的基础设施能力将决定事物的功能。计算水平正在迅速增加。边缘生成的数据量每天都在增长,信号 - 但也有一些重要的东西,需要快速的本地化决策 - 而且它需要是安全的。然后有一个边缘存储这是边缘所需的系统级功能。“

这些层的要求开始影响在哪种应用中使用哪种硬件。

西门子商务公司Mentor数字设计实施解决方案营销总监Eleven Burns说:“这就是我们看到更多TPU的原因。一个通用的通用设备未来将包括进行计算的小阵列和在ASIC上实现算法以获得更好的功率和性能。“解决方案使用太多功率而且太昂贵,因为移动数据需要大量内存。

Achronix的系统高级主管肯特说:“你们需要采用不同的模块,因为它们可以用于不同的事情。”如果你有一个给定的功能,并且你不需要编程和灵活性,那么ASIC就会更快。但FPGA可以经常编程和重新编程,你可以重新编程。因为它们可能比ASIC小,所以您可以使用多种不同的功能来加速。

5G成为一个关键元素,因为它是一种加速设备之间数据移动的方式。这可能是终端设备和云之间的关系,但如果有大量数据,它的成本就会降低。这就是为什么边缘变得如此重要的原因。但边缘设备的确切位置取决于应用,在中国的情况下,政府强制要求。

例如,在汽车中,边缘可能在高速公路旁边,但由于存在连通性,因此可能仅发生一些处理。

Synopsys公司汽车副总裁Burkhard Huhnke表示:“如果你依赖5G通信而且你与5G断开连接,那么你就会遇到问题而且汽车必须停在路边。”您无法从嵌入式世界访问它。在欧洲和美国,重点是更多的嵌入式智能,所以如果你有一些连接,你不会发送另一只手,这可以让你在一个角落里看得更远。令人难以置信的强大数据流来回,延迟将是一个挑战。“

由于安全关键电路,它在汽车领域比其他市场更加复杂。

“您可能不得不重新启动部分芯片以进行失败的操作,同时保持其余部分在安全状态下运行,” Arteris IP营销副总裁Kurt Shuler说道,“如果您考虑航天飞机或者在微处理器级别上有很多功能安全性可以节省成本。这可以用于系统级别的间谍活动。如果出现问题,您可以将它们隔离并保持安全状态并正常失败。如果出现暂时性错误,则重新启动。“

虽然汽车系统中出现了更多这种功能,但它还必须在外壳之间进行通信存在问题。而对于汽车而言,所有这些都需要以无线方式接近实时发生,以防止交通拥堵即使使用5G连接,将所有这些数据一直发送到云也太慢了。

“有一系列的应用和要求,” Flex Logix高级工程副总裁Cheng Wang表示,“所以你有LiDAR,雷达和视觉应用,可能是2”但是你也有一个低帧率的备用摄像头,其中电源要求更敏感。所以在低端你可能会使用MobileNet V2 SSD,而高端你可能正在使用YOLOv3。两者之间的性能差距为100倍。“

从历史中学习 
技术领域拥有多年的边缘概念经验。最初受到公司的欢迎,发现添加网关设备或服务器可以减少带宽使用和云周期。但随着传感器产生的数据量不断增加,边缘正在呈现出一种全新的紧迫感。

“由于你真的不希望每分钟有六千个传感器直接报告给你的云应用程序,所以有一个小设备可以整合数据或只是发送一个结果,这似乎是一个好主意。”国际数据公司分析师Shane Rau

运营商和网络提供商也使用了同一术语,在其他网络基础设施层以及安全摄像头和智能手机等终端设备中添加了智能。

如果边缘计算中的主要问题是来自数十亿物联网设备的数据不必要地向上游流动,那么5G开发人员担心的是过多的数据下游太慢而无法满足5G规范中的4毫秒延迟要求延迟会破坏基于远程云的应用程序可以作为自动驾驶汽车中的驱动程序或其他需要实时响应的情况接管的用例。

一个有用的响应需要的不仅仅是低延迟。在4毫秒内从另一个网络节点恢复ping很简单但没用。

但你推动“延迟是重要的,”Cadence产品管理和市场营销高级主管Frank Schirrmeister说道,“我有一位朋友用远程操作机器人进行演示,当延迟为5毫秒时,它非常稳定。 Siri在我的德国口音方面存在问题。我一度不得不关闭,因为Siri认为我是在侮辱他您需要将智能从设备卸载到云端。您需要从设备卸载到云端。当你需要时,你必须在云边缘拥有它。你必须非常灵活,但它仍然是一个仍在讨论的架构。它看起来非常特定于应用程序,但是 我们还不知道最佳平衡是什么让它全部运转起来。“

“这种方法的几个名称” - 分散数据,数据传输网络,边缘云 - 没有一个非常具体,也没有证明有效。“所有人都在努力将信息和要点分配到基础设施中最有意义的点,” “最新的东西被称为环境计算 - 用户与周围的世界互动。这不是一件事。它是一个运动。它是一个运动。增强现实是拼图的一部分,但只是一个部分。这需要大量新设备来提供用户体验。必须解决许多不同的难题来实现它。这将驱动许多新系统在不久的将来设计。“


图1:5G网络是一个仍有待解决的难题。资料来源:Cadence

任何可行的设计仍然需要分布式数据和IT基础设施,这与当前对核心数据中心中尽可能多的功能的合并有很大不同。

“我不是在考虑将所有数据从云端移动到终端设备,而是在那个小的[延迟]窗口内再次移动,”“我认为将所有数据都放在终端设备上,即使是那么多。它可能是边缘计算和智能设备的结合,其中不同级别的数据被捕获在云和边缘之间,因此它在需要时就存在。“

IDC的Rau表示,对于设备的优势,以及有资格作为终端的设备,推理加速器和机器学习应用的目标,或者是数据基础设施的一部分,存在一定程度的混淆。

“端点设备将是我们很久以前称之为嵌入式系统的第一件事,并且大致定义为物联网。”下一跳“我将边缘定义为互联网的前两个跃点”互联网的I / O部分 - 边缘基础设施,您可以在其中找到物联网网关和边缘服务器,它们可以作为来自端点的数据的聚合点,并可以进行一些分析或通信或其他更多特定于应用程序的功能其中一些数据可以通过通信基础设施继续传输到云端,通信基础设施包括移动边缘计算和可能具有或多或少相同功能的基站,因此随着时间的推移会有一些模糊的线条。图片非常多样化,非常分散。“来自更注重通信而非计算的公司。

高通公司首席技术官John Smee表示,移动优势不仅仅是一种通信接口,他在波士顿IEEE微波研讨会上最近的5G峰会上概述了他对行业发展方向的看法。我们可以将IoT和5G结合在一起使用案例,其中无线技术可以更经济地协同工作,而不仅仅是了解我们如何能够实现可以部署的解决方案,而不需要有线回程。“

5G中可用的频率范围可以让高通公司的合作伙伴能够解决物联网设备,智能因素以及其他可能成为计算和通信解决方案的市场,而不仅仅是其中一种,另一种。

“我们非常乐观地继续增加更多系列的5G设备 - 不仅是手机,还有车辆,因素和可穿戴设备,头戴式显示器,”Smee说。“我们谈论云,边缘云和设备处理,在高通公司,我们继续在最有效的方式支持机器学习的能力方面突破设备的界限。“


图2:5G权衡和问题来源:Qualcomm

其他设备中的智能安全摄像头,智能扬声器和其他扬声器表明,边缘设备可以成为基于云的系统的有效智能客户端。这是一种很好的迹象,表明那种多层应用程序开发已经到来了企业中的典型特征还可以在IT基础架构中工作,其中一端具有云应用程序,另一端具有智能拖拉机或风力涡轮机,可通过满足特定应用需求的边缘服务器进行支持,请关注Carlos Maci , eSilicon人工智能战略和产品高级总监。

对于硬件设计人员来说,集成传感器,推理加速器和一系列其他功能可能会非常棘手,特别是如果他们很难将太多应用程序的功能连接到推理芯片或忘记特定形状因素的自然限制。

“如果你愿意的话,电池驱动的设备可以做你用CPU做的所有事情,但如果你试图让它太繁重或者不注意使用电池效率,你可能会立即遇到性能问题, “如果你没有陷入延迟或其他任何问题,那么任何其他类型的数据中心集成都没有真正的区别,因为你在云上放了太多东西而且必须随着一些人工智能创业公司将不同的架构推向市场,我们可以看到它们是如何形成的,这将变得更加有趣。

结论 
它还需要了解如何构建服务器, Ito将需要了解如何设计将关注基站,小小区接入点, 毫微微小区和微微小区以获得足够本地覆盖的无线网络。在正确的时间为网络的正确部分提供正确的计算资源以超过4毫秒的延迟障碍所需的设备,存储和其他资源

“我们谈论5G三角形的这三条腿 - 低延迟,设备数量和高带宽,”Cadence的Schirmeister说道,“我怀疑几个月的延迟是否可以立即获得,因为你做到了这将对网络的设计产生重大影响。现在,诚实的答案是在设计中非常通用,并使数据集正确,并确保数据正确,您可以在不到一毫秒的时间内获得数据。可以说还有一大堆架构决策仍在考虑之中,目前还不清楚结果会是什么。

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