工业物联网核心技术（边缘计算网关）

作者: 陈良银著 , 陈彦如著

出版社: 人民邮电出版社

出版时间: 2021-09

版次: 1

ISBN: 9787115556110

定价: 39.80

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 154页

分类: 工程技术

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本书系统地介绍了工业物联网的核心技术―边缘计算网关的基础知识与应用实例，内容包括边缘计算概述、边缘计算基本架构与关键技术、边缘计算网关设计、边缘计算网关关键技术―开放性、边缘计算网关关键技术―可维护性与可靠性、边缘计算网关关键技术―安全性、边缘计算网关设计实例、华为自主研发案例。本书图文并茂，内容翔实，理论与实践相结合，与华为认证紧密结合。

本书可作为高等院校物联网相关专业的教材，也可供相关人员自学参考。陈良银，四川大学工学博士/教授/博导。任四川省大数据分析与融合应用技术工程实验室主任、四川大学工业互联网研究院常务副院长、四川大学计算机学院物联网专业学科建设负责人。研究方向：智能物联网及安全、工业互联网等。发表论文100多篇，主持/主研基金、重点专项等10多项纵向项目，申请发明专利40余项，获得各类奖项40余项，出版教材8本，写作字数超150万。综述篇

第 1章边缘计算概述 1

1．1 边缘计算的基本概念 2

1．2 边缘计算的相关知识 4

1．2．1 分布式计算基础 4

1．2．2 云计算概述 7

1．2．3 大数据概述 13

1．2．4 边缘计算概述 16

1．3 边缘计算的发展历程 17

1．3．1 分布式数据库 17

1．3．2 内容分发网络 18

1．3．3 对等网络 18

1．3．4 微云 18

1．3．5 雾计算 18

1．3．6 多接入边缘计算 19

本章小结 19

思考题 19

第 2章边缘计算基本架构与关键技术 20

2．1 边缘计算基本架构 21

2．1．1 移动边缘计算 21

2．1．2 边缘计算参考架构 23

2．1．3 雾计算 24

2．1．4 微云 25

2．1．5 小结 26

2．2 边缘计算关键技术 27

2．2．1 5G通信技术 27

2．2．2 计算卸载技术 31

2．2．3 服务迁移技术 33

2．2．4 边缘计算资源管理 35

2．2．5 边缘计算安全与隐私保护 37

本章小结 39

思考题 39

技术篇

第3章边缘计算网关设计 40

3．1 边缘计算网关的基本概念 41

3．1．1 网关的概念 41

3．1．2 边缘计算网关的能力 42

3．2 边缘计算网关硬件架构 42

3．2．1 边缘计算网关应用系统方案设计方法 43

3．2．2 边缘计算网关硬件设计方案 44

3．3 边缘计算网关软件架构 46

3．4 边缘计算网关的CROSS能力要求 48

3．4．1 边缘计算网关的连接能力（Connection） 48

3．4．2 边缘计算网关的业务实时性处理能力（Real-Time） 50

3．4．3 边缘计算网关的数据优化能力（Optimization） 51

3．4．4 边缘计算网关的智能能力（Smart） 51

3．4．5 边缘计算网关的安全能力（Security） 52

本章小结 55

思考题 55

第4章边缘计算网关关键技术――开放性 56

4．1 虚拟化技术介绍 57

4．1．1 服务器虚拟化技术 57

4．1．2 网络虚拟化技术 60

4．2 LXC容器 62

4．2．1 LXC是什么 62

4．2．2 LXC组件 63

4．2．3 虚拟化 64

4．2．4 LXC的使用 65

4．3 Docker容器 66

4．3．1 容器简介 66

4．3．2 Docker简介 67

4．3．3 Docker的主要特点 69

4．3．4 Docker的主要组件 70

4．3．5 Docker的应用场景 72

4．4 网关开放接口 73

4．4．1 软件接口 73

4．4．2 硬件接口 78

本章小结 85

思考题 85

第5章边缘计算网关关键技术――可维护性与可靠性 86

5．1 可维护性概述 87

5．2 可靠性概述 87

5．3 网关维护技术 88

5．3．1 软件维护 88

5．3．2 硬件维护 90

5．4 网关可靠性技术 91

5．4．1 提高可靠性 91

5．4．2 故障监控 92

5．4．3 性能测试 94

本章小结 95

思考题 95

第6章边缘计算网关关键技术――安全性 96

6．1 边缘计算安全性概述 97

6．2 边缘计算环境下的安全隐患 98

6．2．1 硬件安全 98

6．2．2 软件安全 98

6．3 边缘计算网关安全体系 99

6．3．1 安全芯片 99

6．3．2 数据安全 100

6．3．3 身份认证 102

6．3．4 访问控制 102

6．3．5 隐私保护 103

6．4 总结 105

本章小结 105

思考题 105

应用篇

第7章边缘计算网关设计实例 106

7．1 AR502硬件基础环境 107

7．2 AR502软件基础架构 107

7．3 AR502开放性接口 109

7．4 AR502开发实战 109

7．4．1 短信控制功能开发 109

7．4．2 LTE无线链路监控功能开发 112

7．5 易书桥实验室多模安全态势监测云平台 114

7．5．1 设计需求分析 114

7．5．2 特色与创新 116

7．5．3 功能设计 117

7．5．4 系统实现 121

7．6 恩易通边缘计算方案 126

7．6．1 应用背景 126

7．6．2 系统设计 126

7．6．3 系统实现方法 127

7．6．4 案例总结 130

7．7 KubeEdge的介绍与实践 130

7．7．1 Kubernetes简介 130

7．7．2 Kubernetes的主要组件 131

7．7．3 KubeEdge简介 132

7．7．4 KubeEdge的主要特点 134

7．7．5 KubeEdge的架构介绍 134

7．7．6 KubeEdge的架构实践 135

7．8 K3s的介绍与实践 136

7．8．1 K3s边缘计算开源平台介绍 136

7．8．2 K3s边缘计算开源平台实践 140

7．9 基于边缘计算的实验室实时数据采集方案 143

7．9．1 背景 143

7．9．2 目标 144

7．9．3 方案调研 144

7．9．4 整体设计 146

7．9．5 详细设计 146

7．9．6 案例小结 147

本章小结 147

思考题 148

第8章华为自主研发案例 149

8．1 华为EC-IoT边缘计算解决方案 150

8．2 华为梯联网边缘计算方案 151

8．3 华为智能配变终端边缘计算方案 152

本章小结 154

思考题 154
内容简介:
本书系统地介绍了工业物联网的核心技术―边缘计算网关的基础知识与应用实例，内容包括边缘计算概述、边缘计算基本架构与关键技术、边缘计算网关设计、边缘计算网关关键技术―开放性、边缘计算网关关键技术―可维护性与可靠性、边缘计算网关关键技术―安全性、边缘计算网关设计实例、华为自主研发案例。本书图文并茂，内容翔实，理论与实践相结合，与华为认证紧密结合。

本书可作为高等院校物联网相关专业的教材，也可供相关人员自学参考。
作者简介:
陈良银，四川大学工学博士/教授/博导。任四川省大数据分析与融合应用技术工程实验室主任、四川大学工业互联网研究院常务副院长、四川大学计算机学院物联网专业学科建设负责人。研究方向：智能物联网及安全、工业互联网等。发表论文100多篇，主持/主研基金、重点专项等10多项纵向项目，申请发明专利40余项，获得各类奖项40余项，出版教材8本，写作字数超150万。
目录:
综述篇

第 1章边缘计算概述 1

1．1 边缘计算的基本概念 2

1．2 边缘计算的相关知识 4

1．2．1 分布式计算基础 4

1．2．2 云计算概述 7

1．2．3 大数据概述 13

1．2．4 边缘计算概述 16

1．3 边缘计算的发展历程 17

1．3．1 分布式数据库 17

1．3．2 内容分发网络 18

1．3．3 对等网络 18

1．3．4 微云 18

1．3．5 雾计算 18

1．3．6 多接入边缘计算 19

本章小结 19

思考题 19

第 2章边缘计算基本架构与关键技术 20

2．1 边缘计算基本架构 21

2．1．1 移动边缘计算 21

2．1．2 边缘计算参考架构 23

2．1．3 雾计算 24

2．1．4 微云 25

2．1．5 小结 26

2．2 边缘计算关键技术 27

2．2．1 5G通信技术 27

2．2．2 计算卸载技术 31

2．2．3 服务迁移技术 33

2．2．4 边缘计算资源管理 35

2．2．5 边缘计算安全与隐私保护 37

本章小结 39

思考题 39

技术篇

第3章边缘计算网关设计 40

3．1 边缘计算网关的基本概念 41

3．1．1 网关的概念 41

3．1．2 边缘计算网关的能力 42

3．2 边缘计算网关硬件架构 42

3．2．1 边缘计算网关应用系统方案设计方法 43

3．2．2 边缘计算网关硬件设计方案 44

3．3 边缘计算网关软件架构 46

3．4 边缘计算网关的CROSS能力要求 48

3．4．1 边缘计算网关的连接能力（Connection） 48

3．4．2 边缘计算网关的业务实时性处理能力（Real-Time） 50

3．4．3 边缘计算网关的数据优化能力（Optimization） 51

3．4．4 边缘计算网关的智能能力（Smart） 51

3．4．5 边缘计算网关的安全能力（Security） 52

本章小结 55

思考题 55

第4章边缘计算网关关键技术――开放性 56

4．1 虚拟化技术介绍 57

4．1．1 服务器虚拟化技术 57

4．1．2 网络虚拟化技术 60

4．2 LXC容器 62

4．2．1 LXC是什么 62

4．2．2 LXC组件 63

4．2．3 虚拟化 64

4．2．4 LXC的使用 65

4．3 Docker容器 66

4．3．1 容器简介 66

4．3．2 Docker简介 67

4．3．3 Docker的主要特点 69

4．3．4 Docker的主要组件 70

4．3．5 Docker的应用场景 72

4．4 网关开放接口 73

4．4．1 软件接口 73

4．4．2 硬件接口 78

本章小结 85

思考题 85

第5章边缘计算网关关键技术――可维护性与可靠性 86

5．1 可维护性概述 87

5．2 可靠性概述 87

5．3 网关维护技术 88

5．3．1 软件维护 88

5．3．2 硬件维护 90

5．4 网关可靠性技术 91

5．4．1 提高可靠性 91

5．4．2 故障监控 92

5．4．3 性能测试 94

本章小结 95

思考题 95

第6章边缘计算网关关键技术――安全性 96

6．1 边缘计算安全性概述 97

6．2 边缘计算环境下的安全隐患 98

6．2．1 硬件安全 98

6．2．2 软件安全 98

6．3 边缘计算网关安全体系 99

6．3．1 安全芯片 99

6．3．2 数据安全 100

6．3．3 身份认证 102

6．3．4 访问控制 102

6．3．5 隐私保护 103

6．4 总结 105

本章小结 105

思考题 105

应用篇

第7章边缘计算网关设计实例 106

7．1 AR502硬件基础环境 107

7．2 AR502软件基础架构 107

7．3 AR502开放性接口 109

7．4 AR502开发实战 109

7．4．1 短信控制功能开发 109

7．4．2 LTE无线链路监控功能开发 112

7．5 易书桥实验室多模安全态势监测云平台 114

7．5．1 设计需求分析 114

7．5．2 特色与创新 116

7．5．3 功能设计 117

7．5．4 系统实现 121

7．6 恩易通边缘计算方案 126

7．6．1 应用背景 126

7．6．2 系统设计 126

7．6．3 系统实现方法 127

7．6．4 案例总结 130

7．7 KubeEdge的介绍与实践 130

7．7．1 Kubernetes简介 130

7．7．2 Kubernetes的主要组件 131

7．7．3 KubeEdge简介 132

7．7．4 KubeEdge的主要特点 134

7．7．5 KubeEdge的架构介绍 134

7．7．6 KubeEdge的架构实践 135

7．8 K3s的介绍与实践 136

7．8．1 K3s边缘计算开源平台介绍 136

7．8．2 K3s边缘计算开源平台实践 140

7．9 基于边缘计算的实验室实时数据采集方案 143

7．9．1 背景 143

7．9．2 目标 144

7．9．3 方案调研 144

7．9．4 整体设计 146

7．9．5 详细设计 146

7．9．6 案例小结 147

本章小结 147

思考题 148

第8章华为自主研发案例 149

8．1 华为EC-IoT边缘计算解决方案 150

8．2 华为梯联网边缘计算方案 151

8．3 华为智能配变终端边缘计算方案 152

本章小结 154

思考题 154