定 價：99 元
叢書名：物聯(lián)網工程專業(yè)系列教材
- 作者：趙志為，閔革勇
- 出版時間：2021/10/1
- ISBN：9787111690894
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN929.5
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
隨著通信和計算技術的快速發(fā)展、計算成本的不斷降低，物理世界與信息世界正在發(fā)生加速融合。不僅僅是物理世界的信息被映射到網絡當中，通信和計算的能力也隨著嵌入式技術的發(fā)展融入到了世間萬物。隨著物聯(lián)網和5G通信產業(yè)的快速興起，越來越多的人和物開始持續(xù)產生大量、多樣的計算任務，“無處不在的計算”成為了各類應用共性而迫切的需求，邊緣計算應運而生。
相比于云計算，邊緣計算將計算資源下沉到網絡邊緣設備、甚至嵌入到各類網絡系統(tǒng)當中，為大至自動駕駛車聯(lián)網、小到可穿戴設備提供快速、穩(wěn)定、無處不在的計算服務。如果說物聯(lián)網讓物理世界具備了“感知”和“溝通”的能力，那么邊緣計算的使命則是讓世間萬物具備“思考”的能力。網絡邊緣在形態(tài)上可以千變萬化，既可以是部署在移動蜂窩網絡的數(shù)據中心、亦可以是隨車而載的小型服務器，甚至可以是隨身攜帶的迷你節(jié)點，以完成各類場景的計算服務，這些場景包括移動計算、自動駕駛車聯(lián)網、智慧工業(yè)、智能家居、可穿戴計算等。
隨著通信技術和計算技術的快速發(fā)展，計算成本不斷降低，物理世界與信息世界正在加速融合。不僅物理世界的信息被映射到網絡當中，網絡通信和計算的能力也隨著嵌入式技術的發(fā)展融入了世間萬物。隨著物聯(lián)網和5G通信產業(yè)的快速興起，越來越多的人和物開始持續(xù)產生大量、多樣、復雜的計算任務，“無處不在的計算”成為各類應用共性而迫切的需求，“邊緣計算”應運而生。
相比于云計算，邊緣計算將計算資源下沉到網絡邊緣設備，嵌入到各類網絡系統(tǒng)當中，為大到自動駕駛車聯(lián)網，小到可穿戴設備提供快速、穩(wěn)定、無處不在的計算服務。如果說物聯(lián)網讓物理世界具備了“感知”和“溝通”的能力，那么邊緣計算的使命則是在“摩爾定律”失靈的背景下，讓世間萬物具備“思考”的能力。網絡邊緣設備在形態(tài)上千變萬化，既可以是部署在移動蜂窩網絡的數(shù)據中心，也可以是隨車而載的小型服務器，甚至可以是隨身攜帶的智能手機。正是形式多樣、無處不在的邊緣設備，支撐完成了各類泛在場景的計算服務，包括移動計算、衛(wèi)星計算、自動駕駛車聯(lián)網、智慧工業(yè)、智能家居、可穿戴設備等。
當前的邊緣計算正處于科研界與工業(yè)界進行思想碰撞、共同發(fā)力的關鍵時期，有望為移動互聯(lián)網、物聯(lián)網、人工智能等新興技術提供強大的賦能潛力和顛覆性的計算范式，但在關鍵基礎理論、網絡系統(tǒng)架構、協(xié)同運算模式、關鍵技術方法等方面仍存在重要的研究挑戰(zhàn)。本書將介紹邊緣計算的基礎理論、概念模型、系統(tǒng)架構、設計原理、關鍵技術、原型系統(tǒng)、應用案例等，為計算機科學、物聯(lián)網工程、互聯(lián)網+、電子信息、通信工程、人工智能、智慧城市等專業(yè)的學生、研究人員和從業(yè)者提供全面、系統(tǒng)的參考。本書配備完整的PPT、習題和實驗（包括教程與實驗源碼），可作為高年級本科生及研究生的相關課程教材。
推薦序一
推薦序二
自序
前言
第1章 邊緣計算概述 1
1.1 邊緣計算的背景與概念 1
1.1.1 邊緣計算的歷史背景 1
1.1.2 邊緣計算的概念 3
1.1.3 邊緣計算帶來的改變 4
1.2 邊緣計算發(fā)展的歷史必然性 7
1.2.1 催生邊緣計算的技術 7
1.2.2 計算形態(tài)變革的內在邏輯 12
1.2.3 邊緣計算將深刻改變計算方式 16
1.3 邊緣計算的重要意義 20
1.4 邊緣計算中的關鍵問題 21
1.4.1 關鍵詞 22
1.4.2 關鍵研究問題概述 23
1.4.3 邊緣計算架構 27
1.4.4 操作系統(tǒng)與編程模型 27
1.4.5 計算卸載與資源分配 28
1.4.6 虛擬化與服務管理 28
1.4.7 服務集群管理 29
1.4.8 人工智能與大數(shù)據 29
1.4.9 移動性管理 30
1.4.10 系統(tǒng)與應用 30
1.5 發(fā)展趨勢與技術挑戰(zhàn) 31
1.5.1 發(fā)展趨勢 31
1.5.2 關鍵機構與成果 32
1.6 本書的寫作邏輯 33
習題 34
參考文獻 34
第2章 邊緣計算架構原理 35
2.1 邊緣計算架構概述 35
2.1.1 系統(tǒng)評價及設計要求 35
2.1.2 邊緣計算架構設計面臨的獨特挑戰(zhàn) 37
2.2 總體系統(tǒng)架構 39
2.2.1 兩類邊緣：主干網邊緣和
泛在邊緣 39
2.2.2 云-邊-端架構 40
2.2.3 邊-端架構 42
2.2.4 多接入邊緣計算 43
2.2.5 分布式D2D/D4D架構（泛在邊緣架構） 43
2.2.6 AIoT架構 43
2.3 軟件計算架構 44
2.3.1 一般邊緣計算軟件架構 45
2.3.2 多接入邊緣計算架構 47
2.3.3 AIoT軟件架構 48
2.3.4 衛(wèi)星邊緣計算架構 49
2.3.5 編程模型 53
2.4 邊緣計算操作系統(tǒng)與開源框架 55
2.4.1 EdgeX Foundry 56
2.4.2 StarlingX 58
2.4.3 其他開源框架 58
2.4.4 融合邊緣的前端物聯(lián)網操作系統(tǒng) 59
習題 59
參考文獻 59
第3章 邊緣接入技術 60
3.1 無線傳輸機制 61
3.1.1 無線局域網傳輸機制 61
3.1.2 無線個域網傳輸機制 62
3.1.3 無線廣域網傳輸機制 68
3.1.4 低功耗廣域網傳輸機制 74
3.1.5 新型無線傳輸機制 81
3.1.6 總結 84
3.2 無線接入的通信服務協(xié)議 84
3.2.1 MQTT 85
3.2.2 AMQP 85
3.2.3 Kaf?ka 87
3.2.4 STOMP 87
3.3 可靠的數(shù)據傳輸 88
3.3.1 考慮移動性的可靠數(shù)據傳輸 88
3.3.2 基于博弈的數(shù)據接入 91
3.4 多接入邊緣網絡與超密集網絡 92
習題 94
參考文獻 94
第4章 計算任務卸載 95
4.1 任務卸載概述 96
4.1.1 任務卸載概念與步驟 96
4.1.2 計算卸載的時延模型 97
4.1.3 邊緣計算任務卸載評價指標 101
4.2 任務卸載方式 103
4.2.1 0-1卸載 103
4.2.2 部分卸載 104
4.2.3 任務切分技術及實例分析 106
4.2.4 子任務卸載策略 109
4.3 不同場景下任務卸載策略研究 110
4.3.1 單用戶邊緣網絡場景 110
4.3.2 多用戶邊緣網絡場景 112
4.3.3 異構服務器邊緣網絡場景 115
4.4 不同架構下任務卸載策略研究 117
4.4.1 云-邊-端架構中的卸載策略 117
4.4.2 邊-邊架構中的卸載策略 118
4.4.3 多接入邊緣架構中的計算卸載 120
4.4.4 定制化邊緣架構中的計算卸載 121
4.4.5 用戶高移動性網絡場景中的計算卸載 123
4.4.6 分布式D2D網絡中的計算卸載 129
4.5 開源工具概述 133
4.5.1 Slacker 133
4.5.2 EdgeCloudSim 134
4.5.3 EdgeX Foundry 136
4.5.4 Apache Edgent 136
4.5.5 KubeEdge 137
4.6 邊緣卸載策略展望與挑戰(zhàn) 139
4.6.1 資源協(xié)同調度的挑戰(zhàn)與展望 139
4.6.2 用戶移動性管理的挑戰(zhàn)與展望 140
習題 141
參考文獻 141
第5章 虛擬化技術 142
5.1 虛擬化技術概述 143
5.2 虛擬化技術發(fā)展歷史 143
5.3 虛擬化技術分類 145
5.3.1 指令架構級虛擬化 146
5.3.2 硬件抽象級虛擬化 147
5.3.3 操作系統(tǒng)級虛擬化 153
5.3.4 庫函數(shù)級虛擬化 156
5.3.5 編程語言級虛擬化 157
5.4 輕量級虛擬化 158
5.4.1 虛擬機與容器 159
5.4.2 Docker 160
5.4.3 Unikernel 162
5.4.4 Firecraker 164
5.4.5 總結 165
5.5 微服務 165
5.5.1 服務架構的發(fā)展歷程 166
5.5.2 微服務架構特點 166
5.5.3 微服務架構面臨的挑戰(zhàn) 169
5.6 服務網格 169
5.6.1 服務網格的發(fā)展歷程 169
5.6.2 服務網格工具: Istio 173
5.6.3 服務網格工具對比 181
5.7 無服務架構 185
5.7.1 發(fā)展歷史 185
5.7.2 Serverless開源工具 188
習題 192
參考文獻 192
第6章 邊緣服務管理支撐技術 193
6.1 NFV架構 194
6.1.1 NFV概述 19
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