Azure AI和IoT在TOB業(yè)務(wù)中如何助力5G創(chuàng)新

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本文介紹 Azure 如何在5G場(chǎng)景下助力業(yè)務(wù)創(chuàng)新，實(shí)際上是 5G+AI+IoT的大集合這么玩。

5G場(chǎng)景下的三大特點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)著一些具體的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，eMBB針對(duì)高清視頻等系列應(yīng)用；mMTC針對(duì)智慧城市等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；uRLLC針對(duì)工業(yè)控制或者遠(yuǎn)程駕駛等應(yīng)用。

在這幾類場(chǎng)景中我們舉個(gè)極端的案例：

北京的某個(gè)工廠，控制系統(tǒng)在上海，我們?cè)诒本┖蜕虾Ｖg拉了一根網(wǎng)線進(jìn)行連接，那么設(shè)備執(zhí)行了某個(gè)步驟之后，需要發(fā)請(qǐng)求到上海，上海的控制系統(tǒng)是一臺(tái)奔三的服務(wù)器，這套系統(tǒng)顯然不能工作對(duì)吧？

采用何種改進(jìn)才能正常工作呢？1.控制系統(tǒng)從遠(yuǎn)程下沉到工廠內(nèi)部，2.設(shè)備和控制系統(tǒng)采用更快的連接方式，比如光纖，3. 提高控制系統(tǒng)算力。

把這個(gè)案例擴(kuò)展到5G場(chǎng)景也是一樣，5G雖然空口時(shí)延從之前的10ms降低到1ms，但物理距離仍然是制約條件，因此需要將算力下沉到離業(yè)務(wù)最近的邊緣，這套方案就是MEC。

從上圖的某運(yùn)營(yíng)商的低時(shí)延的構(gòu)想可以看出，運(yùn)營(yíng)商會(huì)利用自己已有的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，逐步在邊緣部署MEC，MEC上跑我們的業(yè)務(wù)應(yīng)用。上圖中的綜合接入局房和邊緣DC中都有MEC的影子。

MEC的概念最早源于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在2009年所研發(fā)的一個(gè)叫做Cloudlet的計(jì)算平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)將云服務(wù)器上的功能下放到邊緣服務(wù)器，以減少帶寬和時(shí)延，又被稱為“小朵云”。

2014年，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）正式定義了MEC的基本概念并成立了MEC規(guī)范工作組，開始啟動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

2016年，ETSI把MEC的概念擴(kuò)展為Muti-access Edge Computing，意為“多接入邊緣計(jì)算”，并將移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的邊緣計(jì)算應(yīng)用推廣至像Wi-Fi這樣的其他無(wú)線接入方式。

5G網(wǎng)絡(luò)和MEC之間的結(jié)合點(diǎn)是UPF。這個(gè)網(wǎng)元的全稱是User Plane Function，顧名思義，就是處理核心網(wǎng)用戶面功能的。所有的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過(guò)UPF轉(zhuǎn)發(fā)，才能流向外部網(wǎng)絡(luò)。

UPF則下沉到省中心，乃至地市，區(qū)縣，方便實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)本地消化，UPF連接MEC，MEC由互聯(lián)網(wǎng)廠商提供或者互聯(lián)網(wǎng)廠商提供的計(jì)算單元直接掛載到MEC上。

下圖是AT&T和微軟聯(lián)合的5G MEC方案，其中使用了Azure Stack Edge這款硬件及服務(wù)的產(chǎn)品。

圖中的本地?cái)?shù)據(jù)包含攝像頭應(yīng)用，溫濕度應(yīng)用，智能眼鏡應(yīng)用均通過(guò)5G連接到運(yùn)營(yíng)商基站，數(shù)據(jù)經(jīng)由MEC中轉(zhuǎn)，如果是上述三個(gè)本地應(yīng)用數(shù)據(jù)，則直接經(jīng)由客戶的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到Azure Stack Edge中。

Azure Stack Edge 可以經(jīng)由公共網(wǎng)絡(luò)或者Express Route 連接到Azure

下一個(gè)問(wèn)題是為什么要使用Azure Stack Edge？

實(shí)際上Azure Stack Edge 可以提供一些云邊擴(kuò)展的能力，這些能力比如：

邊緣機(jī)器學(xué)習(xí)

Azure Stack Edge 通過(guò)處理源附近的數(shù)據(jù)來(lái)幫助解決延遲或連接問(wèn)題。在邊緣位置運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)模型。將所需數(shù)據(jù)集（完整數(shù)據(jù)集或子集）傳輸?shù)紸zure，以重新訓(xùn)練并繼續(xù)改進(jìn)模型。

物聯(lián)網(wǎng)

對(duì) IoT 或數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分類、分析，以確定可立即采取的措施、需要以及不需要保留并存儲(chǔ)在云中的內(nèi)容。

將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)從邊緣傳輸?shù)皆贫?/span>

將數(shù)據(jù)輕松快速地傳輸?shù)?Azure，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的計(jì)算或存檔，或加快云遷移。完成后，將設(shè)備退還給 Microsoft。

邊緣和遠(yuǎn)程站點(diǎn)計(jì)算

在遠(yuǎn)程位置運(yùn)行應(yīng)用程序以加快事務(wù)處理速度并解決帶寬限制。在你與云的連接有限時(shí)，本地應(yīng)用程序仍然可以工作。

我們看一個(gè)案例：

倫敦希思羅機(jī)場(chǎng)利用Azure Stack Edge 和Azure AI  IoT 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)防止非法販賣野生動(dòng)物的應(yīng)用。這個(gè)應(yīng)用的圖像識(shí)別算法就跑在Azure Stack Edge上，識(shí)別結(jié)果也可以連接到云端，調(diào)用云端的一些業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

關(guān)于圖像識(shí)別算法和處理攝像頭數(shù)據(jù)的模塊，使用了另一個(gè)服務(wù)LVA-邊緣設(shè)備上的實(shí)時(shí)視頻分析。

對(duì)這個(gè)案例感興趣的話可以掃描下圖中的二維碼觀看視頻介紹。

我們分開看希思羅機(jī)場(chǎng)中的兩大組成部分，第一部分是Azure Stack Edge：

Azure Stack Edge是硬件即服務(wù)的模塊，在Azure Portal上選擇相應(yīng)的硬件，微軟就會(huì)把硬件郵寄給你，簡(jiǎn)單配置之后就可以使用。

目前包含如下三類：

Pro

1U機(jī)架安裝式設(shè)備，針對(duì)數(shù)據(jù)中心或分支機(jī)構(gòu)內(nèi)部的條件進(jìn)行了優(yōu)化。

可用選項(xiàng)：1-2個(gè) NVIDIA T4 GPU 或 1 個(gè) Intel FPGA

Pro R

加固型數(shù)據(jù)中心級(jí)電源，具有內(nèi)置的NVIDIA T4 GPU，可收納在便攜箱中，以供在偏遠(yuǎn)地區(qū)使用。

可用選項(xiàng)：有/無(wú)不間斷電源(UPS)

MiniR

加固型電池供電設(shè)備- 小到可以裝進(jìn)背包，專為惡劣環(huán)境和斷網(wǎng)情況而設(shè)計(jì)。包括用于邊緣處理的內(nèi)置 IntelVPU。

接下來(lái)看第二部分，LVA，全稱是Live Video Analytics，是一個(gè)邊緣設(shè)備上的的模塊，簡(jiǎn)單的理解，可以做幾件事情，一是內(nèi)置了RTSP視頻流的捕獲能力，二是調(diào)用外部AI算法的能力，本身也支持微軟Custom Vision 容器的調(diào)用，三是IoT Hub的集成，可以將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到云端，四是視頻存儲(chǔ)相關(guān)的能力，比如將檢測(cè)到特定物品或人之后的關(guān)鍵視頻存儲(chǔ)到云端Azure Media Service或本地。

如果對(duì)LVA感興趣，可以掃描下圖的二維碼，我們做了一個(gè)使用LVA進(jìn)行指定停車位空余會(huì)立即發(fā)出通知的demo。

至此，我們演示了幾個(gè)微軟Azure IoT 邊緣和 AI的好玩的案例，如果我們想自己動(dòng)手做一下自己的基于微軟AI 和 IOT的 想法的驗(yàn)證，該如何開始呢？

Azure Percept是今年微軟新推出的一個(gè)用于快速開始基于視覺(jué)和音頻AI概念驗(yàn)證的套件。

主要包含三個(gè)部分，第一個(gè)是DK，帶有攝像頭和wifi 藍(lán)牙等連接能力的硬件，第二個(gè)是Audio，是一個(gè)麥克風(fēng)陣列，第三個(gè)是Studio，云端的設(shè)計(jì)平臺(tái)。

值得推薦的是，這個(gè)套件內(nèi)置了一些預(yù)訓(xùn)練的算法，比如人員檢測(cè)，車輛檢測(cè)，常規(guī)對(duì)象檢測(cè)，產(chǎn)品質(zhì)保期檢測(cè)等等。

微軟的邊緣計(jì)算能力除了剛才提到的這個(gè)開發(fā)套件里的這些東西，還有：

1.異常檢測(cè)2.計(jì)算機(jī)視覺(jué)3.人臉4.表單識(shí)別5.語(yǔ)言理解6.語(yǔ)音服務(wù)7.文本分析等，當(dāng)然也會(huì)有越來(lái)越多能力會(huì)逐步擴(kuò)展到邊緣。

除了AI能力，還提供了一些與云端模型一致的計(jì)算相關(guān)的模塊，比如：

1.Storage2.SQL Edge3.Stream Analytics4.Azure Functions等

這些架構(gòu)允許我們開發(fā)一份代碼同時(shí)運(yùn)行在云端和邊緣。

Azure Stack Edge 和MEC的結(jié)合只是Azure在5G時(shí)代的“前菜“，也只是Azure Edge Zone家族的一個(gè)部分也就是Azure Private Edge Zone，我們看下Azure Edge Zone其他幾個(gè)部分：

Azure Edge Zone是微軟 60多個(gè)區(qū)域之外的，更靠近用戶的略“輕量”的數(shù)據(jù)中心，連接了微軟全球廣域網(wǎng)(全球最大的網(wǎng)絡(luò)之一，連接超過(guò)60個(gè)區(qū)域，170個(gè)全球POP點(diǎn)，165,000英里的光纖和海底電纜)

提供了AKS，DevOps，IoT Central，VM等多種服務(wù)。

Azure Edge Zone with carrier 是部署在運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)中心，一方面連接了運(yùn)營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò)，另一方面連接了微軟全球骨干網(wǎng)。

Azure Private Edge Zone是可以部署在企業(yè)內(nèi)部的專用Edge Zone，配合MEC也可以使用5G網(wǎng)絡(luò)，另一方面通過(guò)公共網(wǎng)絡(luò)或者Express Route 可以連接到Azure。

利用Azure Edge Zone，我們可以更容易的實(shí)現(xiàn)如下應(yīng)用：

?自動(dòng)裝置中的實(shí)時(shí)命令和控制?

?通過(guò)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析?

?計(jì)算機(jī)視覺(jué)?

?混合現(xiàn)實(shí)和 VDI 方案的遠(yuǎn)程呈現(xiàn)?

?沉浸式多玩家游戲?

?媒體流式處理和內(nèi)容傳遞?

?監(jiān)視和安全性

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