架构师论文《论边缘计算架构的设计与实现》

软考论文-系统架构设计师

摘要：
我所在的企业是国内领先的人工智能物联网（AIoT）解决方案提供商。随着各行业对实时数据处理需求的增长，传统云计算架构在带宽占用、响应延迟和隐私保护等方面逐渐暴露出局限性。2021年3月，公司启动智慧城市物联网平台的升级项目，重点解决海量终端设备数据实时处理与集中式云服务架构之间的矛盾。在此项目中，我担任系统架构师，主导设计并实现了融合边缘计算与云计算的分层架构体系。通过引入边缘节点本地化计算、边云协同资源调度以及轻量化微服务框架，平台在制造业设备预测性维护、交通实时监控等场景中取得了显著效果。本文结合该项目的实践经验，从边缘计算的核心价值、架构设计方法、关键技术选型及实施挑战等角度展开论述，并总结对行业未来发展的启示。

正文：
近年来，随着工业物联网和智能终端的快速普及，传统云计算模式在应对高并发实时业务需求时逐渐显现出架构瓶颈。在智慧城市项目中，每天需处理10亿级末端传感器数据，若全部依赖云端处理，不仅导致网络带宽费用高昂，关键控制指令的传输延迟也难以满足工业实时性要求。同时，部分涉及隐私数据的场景由于法规限制无法直接传输至公有云。在此背景下，公司决定重构原有物联网平台，构建支持边缘计算的分布式架构体系，实现数据就近处理与全局智能决策的有机结合。

在架构设计阶段，我组织团队进行了为期两周的技术可行性验证，最终确定采用"边缘节点—边缘网关—云平台"三级架构模型。该方案中将计算能力下沉至距离终端设备30公里范围内的边缘节点，主要承