物联网技术如何在雾计算上进行创新

雾计算是支撑一些重大发展的基础设施

说物联网将成为社会中真正的游戏规则改变者并不是什么大新闻，它是未来十年一些最重要的改变世界的技术的关键要素（从无人驾驶汽车到智慧城市和P2P网络等），但以目前用于绝大多数物联网设备的基础设施而言，这些应用实例并非总是可行。

大多数物联网设备目前都需要直接连接到云端，由于需要网络连接，这意味着低延迟和低速度。例如，如果我想让智能语音助手打开灯，它需要将请求发送到云端，然后再将命令从云端发送回灯泡以自行开启。当你在一个有私人wi-fi信号的房子里做一些简单事情，比如关灯或开灯，这不是太大问题，但是当这需要在一个不太友好的环境中处理许多传感器时，它就会变得异常复杂。

这就是雾计算的用武之地，允许传感器和设备连接起来存储和处理数据，而不需要直接连接到云端。它基本上位于设备的上方，但略低于云端，因此得名——位于地面上方的本地云。

对许多人来说，这似乎不是什么突破，因为它本质上只是一台本地服务器，但是当你考虑到有人预测到2020年将有210亿台连网设备投入使用时，这会突然成为一个相当重要的技术发展。当我们看到像智慧城市这样的东西时，街上可能有成千上万台设备都需要上传到云端，数据传输的速度和安全显然是个问题。如今，从云端实时上传、处理、存储和命令这些数千个设备所需的网络连接已经可用，但是，如果每条街道都有数千台设备，并且有数千条街道，那么所需的连接会突然呈指数级增长，而且这种数据传输的速度比有效传输所需的速度要慢得多。通过使用雾计算系统，不再需要将每台设备直接连接到云，从而节省了大量带宽，并允许进行非常出色的实时数据分析和命令。

为了充分发挥这项技术的潜力，2015年，许多有远见的公司联合起来创建了Open Fog联盟。参与公司的实力显示了这项技术的潜力，思科、英特尔、微软、ARM和戴尔都是该技术的创始成员，通用电气、富士康和日立都是该技术的贡献成员。2016年2月，他们发布了白皮书Open Fog参考体系结构，概述了Open Fog体系结构的八大支柱，即安全性、可扩展性、开放性、自主性、可编程性、RAS（可靠性、可用性和可维护性）、灵活性和层次结构。

雾计算如何影响世界的一个例子是当地的能源使用。Shaun Varga和Ross Laurie写了《能源雾》，论文中讨论了雾计算将如何成为P2P能源交易的关键推动因素。

这篇论文讨论了我们如何与当前的电网输送枢纽系统交互——即使是在人们通过可再生能源创造自己多余电力的情况下，也需要传输回电网。这意味着，如果我的太阳能电池板产生多余电量，而不是直接与我的邻居分享，而是需要送回电网，然后再送回我的邻居。这是一个过时的系统，因为根据Varga和Laurie的说法，这没有理由让国家电网参与其中。Varga和Laurie认为没有其他选择，只能从一个中心枢纽模式转向一个完全连网的网络拓扑结构。这涉及一个相对复杂的本地P2P交易过程，这些交易记录在区块链，并由本地雾计算系统管理。

这是一个好主意，它在今天的能源基础设施中越来越必要，因为越来越多的人正在生产自己的能源。根据Open Fog联盟能源文件显示，2017年4月，加州67.2%的能源来自可再生能源，但其中大量能源被浪费，因为它们无法储存，而且国家电网也无法重新分配。有了共享系统，这将不再是一个问题，因为当地社区可以简单地使用他们自己生产的能源，并通过一个本地化的雾计算系统对其进行控制。不过，该论文还认为，该系统不会取代电网，而是将与电网一起工作，雾计算允许这种中等水平的控制，这种控制有助于规定能源可以从哪里提取或分配到哪里，而不需要将所有东西实时上传到云中。该系统最重要的一个要素是，它允许通过区块链进行交换，分类账保存在该雾系统中，并且只有在必要时才上传到云中，从而节省了大量带宽，并使传输速度大大加快。

能源使用只是雾计算可能产生影响的众多例子之一，另一份《雾计算市场的规模和影响》报告发现，全球最大的潜在市场是能源/公用事业、交通、医疗保健和工业市场。同一份报告预测，到2022年，市场机会可能超过180亿美元。然而，仍有几个障碍需要克服，报告指出，其中最主要的是“市场还需要商业模式和责任结构，允许终端制造商（货船、健身跟踪器、便携式内窥镜）在其环境中‘沙箱’雾节点能力，而不会潜在地损害设备功能或承担责任”。2019年是公司将这些要素落实到位的时候，我们希望看到这些要素在未来开花结果。