邊緣計算技術與應用

吳英，南開大學計算機學院副教授、博士、碩士生導師。主要研究方向為計算機網絡、物聯網與網絡存儲，主持與參加科研項目8項，發表學術論文20餘篇；出版教材、譯著共10部。多年來一直從事計算機網絡、物聯網導論與軟件編程教學工作；獲天津市教學成果一等獎一項。

前言
第1章邊緣計算概述/1
1.1 邊緣計算技術的發展/1
1.1.1 從雲計算到移動雲計算/1
1.1.2 從移動雲計算到邊緣計算/5
1.2 邊緣計算的基本概念/8
1.2.1 邊緣計算的定義/8
1.2.2 “邊緣”的內涵/9
1.2.3 邊緣計算模型的特徵/10
1.3 物聯網對邊緣計算的需求/11
1.3.1 物聯網的實時性需求/11
1.3.2 移動邊緣計算的概念/12
1.3.3 移動邊緣計算的優點/14
1.4 邊緣計算的架構與實現技術/15
1.4.1 邊緣計算的模型/15
1.4.2 邊緣計算的覆蓋範圍/17
1.4.3 邊緣雲與核心雲的關係/19
1.4.4 邊緣計算中的異構計算/21
1.4.5 邊緣數據的特點/22
1.4.6 邊緣硬件設備/24
1.4.7 邊緣計算的工程應用/30
1.5 習題/31
第2章5G邊緣計算技術/33
2.1 5G邊緣計算概述/33
2.1.1 5G的技術特點/33
2.1.2 5G網絡的技術指標/34
2.1.3 5G的應用場景/35
2.1.4 5G邊緣雲的分類/41
2.1.5 5G邊緣計算面臨的挑戰/42
2.2 5G邊緣計算的架構/43
2.2.1 設計原則/43
2.2.2 ETSI MEC架構/46
2.2.3 MEC架構的層次/48
2.3 邊緣計算參考架構3.0 /49
2.3.1 基本概念/49
2.3.2 商業視圖/51
2.3.3 使用視圖/53
2.3.4 功能視圖/54
2.3.5 部署視圖/59
2.3.6 共性服務/60
2.4 在5G網絡中部署邊緣計算/62
2.4.1 部署位置/62
2.4.2 部署級別/64
2.4.3 網絡延時估算/65
2.4.4 整體部署策略/67
2.5 不同場景的MEC部署方案/69
2.5.1 eMBB部署方案/69
2.5.2 uRLLC部署方案/69
2.5.3 mMTC部署方案/70
2.5.4 從4G網絡到5G網絡的過渡/70
2.6 習題/73
第3章計算遷移技術/75
3.1 計算遷移概述/75
3.1.1 計算遷移的基本概念/75
3.1.2 計算遷移的類型/76
3.1.3 基於MEC的計算遷移的步驟/80
3.1.4 計算遷移的工作原理/81
3.2 計算遷移的實現方法/83
3.2.1 相關概念/83
3.2.2 細粒度計算遷移系統/84
3.2.3 粗粒度計算遷移系統/87
3.3 習題/88
第4章移動邊緣計算系統/91
4.1 MEC系統概述/91
4.1.1 相關概念/91
4.1.2 標準化工作/92
4.2 Cloudlet /93
4.2.1 基本概念/93
4.2.2 基本特徵/94
4.2.3 關鍵技術/95
4.2.4 工作原理/95
4.2.5 資源發現與選擇機制/98
4.3 Cloudlet的相關研究/101
4.3.1 ParaDrop /101
4.3.2 PCloud /102
4.3.3 FocusStack /103
4.3.4 CloudPath /105
4.4 霧計算/107
4.4.1 基本概念/107
4.4.2 霧節點的功能/108
4.4.3 霧計算應用系統架構/109
4.4.4 層次結構劃分/111
4.5 邊緣計算中間件/114
4.5.1 研究背景/114
4.5.2 中間件的功能/114
4.5.3 中間件的架構/115
4.5.4 智能中間件的研究/120
4.6 MEC、Cloudlet與霧計算/121
4.6.1 發展背景與特點/121
4.6.2 整體技術比較/122
4.7 習題/122
第5章邊緣計算安全/125
5.1 邊緣計算安全概述/125
5.1.1 邊緣計算安全的重要性/125
5.1.2 邊緣計算安全的特殊性/126
5.1.3 邊緣計算潛在的安全威脅分析/127
5.1.4 邊緣計算安全面臨的挑戰/131
5.2 邊緣計算安全服務的架構/133
5.2.1 邊緣計算安全的需求/133
5.2.2 安全架構設計原則/136
5.2.3 邊緣計算安全參考框架1.0 /137
5.3 邊緣計算安全架構視圖/138
5.3.1 基礎設施安全/138
5.3.2 網絡安全/139
5.3.3 數據安全/141
5.3.4 應用安全/142
5.3.5 邊緣安全生命週期管理/143
5.3.6 “邊-雲”協同安全/146
5.4 邊緣計算安全的關鍵技術/147
5.5 習題/149
第6章物聯網邊緣計算應用/151
6.1 基於MEC的CDN系統/151
6.1.1 場景分析/151
6.1.2 技術方案/152
6.2 基於MEC的增強現實服務/154
6.2.1 場景分析/154
6.2.2 技術方案/155
6.3 基於MEC的實時人物目標跟蹤/158
6.3.1 場景分析/158
6.3.2 技術方案/158
6.4 基於MEC的智能家居系統/162
6.4.1 場景分析/162
6.4.2 技術方案/163
6.5 習題/170
第7章邊緣計算開源平臺/173
7.1 開源平臺概述/173
7.2 面向設備側的開源平臺/175
7.2.1 EdgeX Foundry /176
7.2.2 ioFog /177
7.2.3 Fledge /179
7.3 面向邊緣雲的開源平臺/180
7.3.1 Akraino Edge Stack /180
7.3.2 StarlingX /182
7.3.3 CORD /183
7.4 “邊-雲”協同的開源平臺/184
7.4.1 Azure IoT Edge /184
7.4.2 KubeEdge /186
7.4.3 Baetyl /188
7.5 習題/189
部分習題參考答案/191