雾计算：物联网发展蓝图不可缺少的一笔“浓墨重彩”（博纳云） | 雾计算博士开题报告范文

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如今，科学和技术的不断进步让智能设备体积更轻盈小巧、造价更低、性能却越来越强大。随着移动通信技术逐渐向5G迈进，这些设备可以在更快更稳更强大的网络中进行无缝通信和交互，以更好地服务人类社会为宗旨应用于生活的各个方面，这就是我们经常提及的物联网。

物联网即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。

简单地来理解，就是各个角落的智能设备，小到手上佩戴的智能手表、家里的智能冰箱等智能家居，道路上的智能汽车和街道上的智能路灯，大到制造工厂的智能机械设备等，都会被连入网络并彼此通信，实时产生的数据可以被收集、分析和监控，通过数据驱动改善生活质量、提高经济效益和推动社会进步。

智能设备本身具备的资源十分有限（诸如计算能力、能源、带宽和存储等），同时还存在如安全性、隐私性和可靠性等诸多问题，为了更好地实现数据驱动的智能功能和服务，就需要采用云计算，为复杂的数据处理和部署提供快速、低成本的安装和集成方案。

然而，物联网的不断发展为云计算带来了巨大的挑战。根据相关研究，预计到2020年，超过500亿台设备将接入互联网，这意味着在未来由这些设备实时产生的数据将呈现海量规模，如果把所有这些数据发送到云端，那么就需要非常高的带宽资源要求，还会造成严重的时延和传输拥堵，而从四面八方遥远处传输到数据中心也增加了数据丢失和被窃取的安全隐患系数。

应对这一些列挑战，新兴的雾计算便成为能够满足物联网发展新需求的更优解决方案。雾计算的崛起和发展得益于智能设备发展的不断进步和成熟，反过来也推动了以智能设备作为载体的物联网发展。

雾计算是一个为不同领域（特别是物联网领域）提供独特优势服务的新技术，为物联网用户提供数据处理和存储等服务。任何具有计算、存储和网络连接的设备都可以是雾节点，例如工业控制器、交换机、路由器、嵌入式服务器和视频监控摄像头。

与云计算相比，雾节点更接近数据产生源头，其计算层是高度分布式的，同时每个雾节点承载本地计算、网络和存储功能，可为位于感知层的终端设备引入了更多的功能和服务。

云计算主要由大公司通过部署、运营大型数据中心进行实现，而基于雾计算技术的服务可以由不同规模的公司以不同的规模部署和运营私有或公共计算、存储和控制服务，以满足各种客户的需求。雾计算 物联网创造了雾即服务（Fog as a Service，简称为FaaS）的新型服务形式。

云计算、雾计算和传感器层

物联网中的雾计算应用的目的是提高效率、增强性能，同时减少传输到云端进行处理、分析和存储的数据量。

尽管雾计算和云计算二者使用的资源相似（如网络、计算和存储等），也有许多相同的机制和属性（如虚拟化、多租户），但雾计算因其分散式分布和更接近终端设备的特点，在物联网领域发挥以下优势：

1、更高的业务灵活性：雾计算落地应用可以通过使用合适的工具被快速开发和部署，这些应用还可以根据客户的需要对雾节点设备进行调度，使业务服务更灵活。

2、更低的延迟：由于雾节点部署在不同的位置，且更接近产生数据源的终端设备，在处理终端设备数据时，因传输数据距离较短保证了很低的时延。

3、大规模的、分散化的地理分布：雾计算分布广泛，可以满足需要分散化、分布式计算和存储资源的大型应用要求。

4、更低的运营成本：通过本地处理所选数据，无需将数据发送到云端进行分析，从而节省网络带宽，降低了运营成本。

5、更高的灵活性和异构性：作为雾节点的终端设备品牌、型号和形式尽管“五花八门”，却均可以在雾计算平台被调度，雾计算允许多个服务之间在不同物理环境和基础设施架构中进行协作。

6、具有可扩展性：雾计算与终端设备间架构的紧密性可以保证连接的设备和服务的数量在需要时可被拓展。

物联网正在不断快速发展的同时也在面临不少的挑战，基于上述雾计算的特点和优势，雾计算在物联网领域的应用可以更好地应对这些棘手的难题，提供云计算和智能设备本身无法媲美的解决方案：

在未来，物联网将成为社会的常态，推动社会各个方面的发展进程以服务于人类社会。在这过程当中，雾计算是物联网发展必不可少的技术，并会在万物互联状态下的各行各业中逐渐发挥其潜力和价值。

雾计算的应用构想图

▶ 相关拓展阅读：

基础知识科普篇

1.分布式云计算是什么？

2.边缘计算是什么？

3.雾计算是什么？

雾计算落地应用篇：

1. 雾计算如何改变我们的工作和生活方式？

2. 雾计算前沿应用场景之一：城市交通系统

3. 雾计算前沿应用场景之二：健康医疗行业

4. 雾计算前沿应用场景之三：雾计算 在线视频

5. 雾计算前沿应用场景之四：雾计算 无人机快递

参考文章：

1.《物联网中的雾计算》（Fog Computing in the internet of Things）

http://jantsch.se/AxelJantsch/papers/2017/BehailuNegash-FogComputingFundamentals.pdf

2. 《雾计算和物联网：回顾性研究》（Fog Computing and the Internet of Things: A Review）

https://www.researchgate.net/publication/324280213_Fog_Computing_and_the_Internet_of_Things_A_Review

3.《在物联网中的雾计算基础》（Fog Computing Fundamentals in the Internet-of-Things）

https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-319-57639-8_1

*本文由博纳云编译和原创，如需转载，请标明出处。

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