「邊緣運算拓撲的基礎專注於在資料來源處平衡工作負載的特定模型：遠端和行動邊緣運算、物聯網邊緣和雲端邊緣就是很好的例子 — 部署內建堅固、長期可靠性技術的邊緣硬體至關重要。」
什麼是堅固型邊緣電腦？
堅固型邊緣電腦專為承受惡劣使用條件的嚴苛考驗而開發，透過在整個產品設計中整合堅固耐用的功能，能夠實現高水準的耐用性。從外部機殼到內部元件，堅固型邊緣電腦的每個部分都是透過機械和熱工程的結合而專門打造的，以解決強烈振動、極端溫度以及潮濕或多塵環境的問題。
探索具備堅固型邊緣電腦關鍵基本功能的硬體解決方案
1. 無線連線
Wi-Fi、4G LTE、藍牙和現在的 5G 網路，包括 GPS/GNSS 定位追蹤，為設備收集新物聯網技術的重要資料點提供了更大的靈活性和可能性。此外，邊緣電腦可以在處理本地資料的同時，將更需要計算的任務傳輸並卸載到雲端伺服器，從而提高整體效率。
| 無線技術 | 支援標準 |
|---|---|
| Wi-Fi 5 | IEEE802.11ac/a/b/g/n |
| Wi-Fi 6 | IEEE802.11ax |
| 4G LTE | CAT 1-8 |
| 5G | Cat-M1；NB-IoT |
| 藍牙 | 4.x, 5.x |
2. 行動性和遠端部署
堅固型邊緣電腦的一項關鍵功能是能夠部署在各種行動和遠端位置，使其與雲端中的資源分散開來。這些類型的應用通常有空間限制，需要緊湊的外形以適應狹窄的空間。因此，行動性和遠端部署的關鍵基礎很大程度上依賴於任務關鍵型功能，以確保全天候的可靠性，因為缺乏現場技術支援。行動性和機器在遠端位置主動運行的理念利用了「看門狗」功能，允許從中央集線器進行遠端自動重置和系統監控。甚至作業系統層 (Win 10 IoT) 也設計用於支援邊緣和物聯網功能，並提供長期服務通道選項，這基本上避免了可能導致中斷和有害停機的更新。
邊緣運算的一個範例是車載環境，擴展了運算能力的範圍，而目前的整合能力較弱或更加分散。CAN 匯流排協議的存取實現了預測性維護，這是鐵路、車隊經理、重型機械操作員和第一響應車輛最受追捧的應用之一。透過對車輛引擎狀況更深入和即時的洞察，企業可以透過根據準確資料安排維修來大大降低成本和停機時間。堅固型邊緣電腦最佳的另一項車載功能是點火電源管理；一旦在汽車模式與 PC 模式之間切換，這允許電腦直接與汽車的點火器通訊，並控制開/關延遲，以確保應用程式在點火過程中不會中斷。深入瞭解電源點火管理。
3. 效能加速器
單純將資料資訊從物聯網感測器和執行器傳遞到下一個實際運算階段的簡單邊緣設備已經成為過去。處理器效能的提升、基於 GPU 或 VPU 的推論分析以及大容量資料儲存驅動器，使得堅固型邊緣電腦能夠管理本地分析，而無需透過網路將資料傳輸到雲端，從而節省頻寬並消除延遲效應。此外，高速 NVMe 固態硬碟 (SSD) 快速地將大量資料傳輸給等待中的 CPU、GPU 和/或 VPU，消除了處理器和儲存技術之間的瓶頸。這些開啟了即時運算和更好的應用程式效能的領域。自動機器人可以本地處理攝影機資訊，並立即執行手頭的任務，例如當有東西阻擋其路徑時停止其操作。透過網路傳送攝影機資訊進行處理不僅有反應時間緩慢的風險，還會遇到頻寬成本上升和連線不穩定的問題。
4. 各種 I/O 連接埠和 PCIe/PCI 擴充插槽
邊緣電腦之所以能如此出色地運作，是因為它能夠連接各種舊式和現代設備，以從舊式類比和數位物聯網訊號中收集資料。透過納入 GPIO 和數位 I/O，邊緣電腦可以從各種感測器擷取訊號，以獲得可行的結果。支援多個通用序列匯流排 (USB 2.0 和 3.0) 也是當今數位資料轉換框架的關鍵，因為這些感測器和設備利用高達 10 Gbps 的高速和超高速傳輸速率。
- 另一個關鍵功能是透過常見的運算標準（例如舊版 PCI 或目前的 PCIe Gen 2、3，以及最近的 Gen 4）為特定應用程式效能附加卡提供靈活性。這種靈活性不僅提供快速的資料傳輸速度，還提供用於特定應用程式效能卡的選項，例如透過 PCIe 匯流排協議通訊的 GPU、VPU 或擷取卡。
5. 堅固性和安全性
如果沒有適當的保護措施，以應對對敏感電腦元件有害的外部環境因素，那麼邊緣運算將無法在惡劣的操作環境中提供即時分析的優勢。作為邊緣運算的基礎，功能應包括無風扇設計、寬廣的操作溫度、多樣化的電壓輸入範圍以及高抗震和抗振動可靠性。
此外，邊緣運算的核心是，部署模型必須確保加強安全性、加速效能並提高可擴展性。安全層在硬體和軟體層面上同樣重要，兩者協同合作，為行動和遠端位置的關鍵操作提供驗證。例如，可信賴運算群組發布了可信賴平台模組 (TPM 2.0) 硬體規範，這是一項國際標準，符合現代安全和隱私保護功能。
根據 Trusted Computing Group 的新聞稿，「[TPM 2.0] 在運算裝置中的實作可保護加密金鑰；防止私密金鑰外洩；保護用於驗證的 PIN 值；並記錄並匿名報告開機過程中載入的軟體，以防範惡意軟體和攻擊。因此，它將成為任何全面安全策略的重要組成部分」……「該規範是作為一組命令開發的，這些命令使 TPM 能夠用於各種系統和裝置，從個人電腦、伺服器和網路設備到嵌入式系統和物聯網。」
工業 4.0 和物聯網市場尋求整合更好的資料管理，將需要堅固型邊緣電腦來釋放下一波創新和成長。除了堅固的環境安全之外，還需要更好的安全措施來應對潛在風險和攻擊。邊緣電腦被配置為物聯網設備和外部連線之間新的防禦牆的近端安全代理。經過深思熟慮的邊緣運算方法將始終加速效能、快速擴展並加強邊緣部署中的硬體和軟體層的安全性。