[论文解读] Edge Computing: A Comprehensive Survey of Current Initiatives and a Roadmap for a Sustainable Edge Computing Development

Andrea Hamm, Alexander Willner+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 18, 2019

Green IT and Sustainability参考文献 28被引用 4

一句话总结

本文对当前边缘计算举措进行了全面分析，并提出了面向可持续发展的未来发展方向路线图。通过参考架构的探索性内容分析，识别了电信和工业领域的主要趋势，突出网络虚拟化作为主要关注点，并将可持续性维度——环境、经济和社会——与四大跨领域关切（能源使用、偏见、监控和商业模式）进行映射。

ABSTRACT

Edge Computing is a new distributed Cloud Computing paradigm in which computing and storage capabilities are pushed to the topological edge of a network. However, various standards and implementations are promoted by different initiatives. Lead by a reference architecture model for Edge Computing, current initiatives are analyzed by explorative content analysis. Providing two main contributions to the field, we present, first, how current initiatives are characterized, and second, a roadmap for sustainable Edge Computing relating three dimensions of sustainable development to four cross-concerns of Edge Computing. Findings show that most initiatives are internationally organized software development projects; important branches are currently telecom and industrial sectors; most addressed is the network virtualization layer. The roadmap reveals numerous chances and risks of Edge Computing related to sustainable development; such as the use of renewable energies, biases, new business models, increase and decrease of energy consumption, responsiveness, monitoring and traceability.

研究动机与目标

• 通过系统性审查现有标准和项目，分析当前边缘计算举措的格局。
• 识别推动边缘计算采用的主要领域和技术层级（例如，网络虚拟化）。
• 制定整合环境、经济和社会维度的可持续性发展路线图，以促进边缘计算的发展。
• 研究能源消耗、算法偏见和监控可追溯性等跨领域关切对边缘系统长期可行性的影响力。
• 为政策制定者、产业界和研究人员提供可操作的见解，以推动可持续的边缘计算部署。

提出的方法

• 对主要边缘计算举措中的参考架构模型进行探索性内容分析。
• 根据组织结构、领域重点和技术层级（例如，网络、计算、存储）对举措进行分类。
• 将四个跨领域关切——能源使用、偏见、监控和商业模式——映射到三个可持续性维度：环境、经济和社会。
• 将研究发现综合成一个结构化的可持续边缘计算发展路线图。
• 使用多维框架评估技术、经济和伦理方面的风险与机遇。
• 基于第15届国际商务信息学会议（2020）的研究成果进行验证和语境化处理。

实验结果

研究问题

• RQ1 当前的边缘计算举措在结构上如何组织？哪些领域在主导其发展？
• RQ2 在现有边缘计算举措中，哪些技术层级（例如，网络虚拟化）被最为突出地关注？
• RQ3 在环境、经济和社会维度上，边缘计算面临的关键可持续性挑战和机遇是什么？
• RQ4 能源消耗、算法偏见和监控可追溯性等跨领域关切如何影响边缘系统的长期可行性？
• RQ5 什么样的战略路线图可以指导边缘计算的可持续发展，以契合全球可持续发展目标？

主要发现

• 大多数边缘计算举措是国际协调的软件开发项目，主要由电信和工业领域推动。
• 网络虚拟化层级是在各类举措中被最频繁关注的技术组件，表明对基础设施灵活性的关注。
• 显著的可持续性风险包括边缘部署带来的能源消耗增加，而利用可再生能源则存在发展机遇。
• 算法偏见以及决策过程中缺乏透明度，对边缘计算系统构成重大的伦理挑战。
• 监控和可追溯性对于确保问责制和合规性至关重要，尤其是在受监管的工业和医疗保健应用中。
• 新型商业模式正在涌现，但若缺乏监管和技术上的协调，其长期经济可持续性仍不确定。