O que é edge computing e por que isso importa?

A computação de borda está transformando a maneira como os dados são manipulados, processados ​​e entregues a partir de milhões de dispositivos em todo o mundo. O crescimento explosivo de dispositivos conectados à Internet – a IoT – juntamente com novos aplicativos que exigem poder de computação em tempo real, continua a impulsionar os sistemas de computação de ponta.

Tecnologias de rede mais rápidas, como 5G sem fio, estão permitindo que sistemas de computação de ponta acelerem a criação ou o suporte de aplicativos em tempo real, como processamento e análise de vídeo, carros autônomos, inteligência artificial e robótica, para citar alguns alguns.

Embora os primeiros objetivos da computação de borda fossem lidar com os custos de largura de banda para dados que trafegam por longas distâncias devido ao crescimento de dados gerados pela IoT, o aumento de aplicativos em tempo real que precisam de processamento na borda está impulsionando a tecnologia.

O que é edge computing?

O Gartner define edge computing como “uma parte de uma topologia de computação distribuída na qual o processamento de informações está localizado próximo à borda – onde coisas e pessoas produzem ou consomem essas informações”.

Em seu nível básico, a computação de borda aproxima a computação e o armazenamento de dados dos dispositivos onde estão sendo coletados, em vez de depender de um local central que pode estar a milhares de quilômetros de distância. Isso é feito para que os dados, principalmente os dados em tempo real, não sofram problemas de latência que possam afetar o desempenho de uma aplicação. Além disso, as empresas podem economizar dinheiro fazendo o processamento localmente, reduzindo a quantidade de dados que precisam ser processados ​​em um local centralizado ou baseado em nuvem.

A edge computing foi desenvolvida devido ao crescimento exponencial dos dispositivos IoT, que se conectam à internet para receber informações da nuvem ou entregar dados de volta para a nuvem. E muitos dispositivos IoT geram enormes quantidades de dados durante suas operações.

Pense em dispositivos que monitoram equipamentos de fabricação em uma fábrica ou em uma câmera de vídeo conectada à Internet que envia imagens ao vivo de um escritório remoto. Enquanto um único dispositivo que produz dados pode transmiti-los através de uma rede com bastante facilidade, surgem problemas quando o número de dispositivos que transmitem dados ao mesmo tempo aumenta. Em vez de uma câmera de vídeo transmitir imagens ao vivo, multiplique isso por centenas ou milhares de dispositivos. Não apenas a qualidade será prejudicada devido à latência, mas os custos de largura de banda podem ser enormes.

O hardware e os serviços de computação de borda ajudam a resolver esse problema por ser uma fonte local de processamento e armazenamento para muitos desses sistemas. Um edge gateway, por exemplo, pode processar dados de um dispositivo de borda e enviar apenas os dados relevantes de volta pela nuvem, reduzindo as necessidades de largura de banda. Ou pode enviar dados de volta para o dispositivo de borda no caso de necessidades de aplicativos em tempo real. (Consulte também: Edge gateways são capacitadores de IoT flexíveis e robustos)

Esses dispositivos periféricos podem incluir muitas coisas diferentes, como um sensor IoT, o notebook de um funcionário, seu smartphone mais recente, a câmera de segurança ou até mesmo o forno de micro-ondas conectado à Internet na sala de descanso do escritório. Os próprios gateways de borda são considerados dispositivos de borda dentro de uma infraestrutura de computação de borda.

Casos de uso de computação de borda

Existem tantos casos de uso de borda diferentes quanto usuários – o arranjo de todos será diferente – mas vários setores têm estado particularmente na vanguarda da computação de borda. Os fabricantes e a indústria pesada usam hardware de ponta como um facilitador para aplicativos intolerantes a atrasos, mantendo o poder de processamento para coisas como coordenação automatizada de maquinário pesado em um chão de fábrica perto de onde é necessário. A borda também fornece uma maneira para essas empresas integrarem aplicativos de IoT, como manutenção preditiva perto das máquinas. Da mesma forma, os usuários agrícolas podem usar a computação de borda como uma camada de coleta de dados de uma ampla variedade de dispositivos conectados, incluindo sensores de solo e temperatura, colheitadeiras e tratores e muito mais. (Leia mais sobre IoT na fazenda: Drones e sensores para melhores rendimentos)

O hardware necessário para diferentes tipos de implantação será substancialmente diferente. Os usuários industriais, por exemplo, valorizam a confiabilidade e a baixa latência, exigindo nós de borda robustos que possam operar no ambiente hostil de um chão de fábrica e links de comunicação dedicados (5G privado, redes Wi-Fi dedicadas ou até mesmo conexões com fio ) para atingir seus objetivos. Os usuários de agricultura conectada, por outro lado, ainda precisarão de um dispositivo de borda robusto para lidar com a implantação externa, mas a parte da conectividade pode parecer bem diferente – a baixa latência ainda pode ser um requisito para coordenar o movimento de equipamentos pesados, mas os sensores ambientais provavelmente para ter um alcance mais alto e requisitos de dados mais baixos – uma conexão LP-WAN, Sigfox ou similar pode ser a melhor escolha.

Outros casos de uso apresentam desafios completamente diferentes. Os varejistas podem usar nós de borda como uma câmara de compensação na loja para uma série de funcionalidades diferentes, vinculando dados de ponto de venda com promoções direcionadas, rastreando o tráfego de pedestres e muito mais para um aplicativo de gerenciamento de loja unificado. A parte da conectividade aqui pode ser simples – Wi-Fi interno para cada dispositivo – ou mais complexa, com Bluetooth ou outra conectividade de baixa potência atendendo a rastreamento de tráfego e serviços promocionais, e Wi-Fi reservado para ponto de venda e auto. -Confira.

Equipamento de borda

A arquitetura física da borda pode ser complicada, mas a ideia básica é que os dispositivos clientes se conectem a um módulo de borda próximo para processamento mais responsivo e operações mais suaves. A terminologia varia, então você ouvirá os módulos chamados de servidores de borda e “gateways de borda”, entre outros.

Faça você mesmo e opções de serviço

A maneira como um sistema de borda é adquirido e implantado também pode variar muito. Em uma extremidade do espectro, uma empresa pode querer lidar com grande parte do processo. Isso envolveria selecionar dispositivos de ponta, provavelmente de um fornecedor de hardware como Dell, HPE ou IBM, arquitetar uma rede adequada às necessidades do caso de uso e comprar software de gerenciamento e análise capaz de fazer o que for necessário. Isso dá muito trabalho e exigiria uma quantidade considerável de conhecimento interno do lado da TI, mas ainda pode ser uma opção atraente para uma grande organização que deseja uma implantação de borda totalmente personalizada.

No outro extremo do espectro, fornecedores em determinados segmentos verticais estão cada vez mais comercializando serviços de ponta que eles gerenciam. Uma organização que queira escolher esta opção pode simplesmente pedir a um fornecedor para instalar seu próprio equipamento, software e rede e pagar uma taxa regular pelo uso e manutenção. As ofertas de IIoT de empresas como GE e Siemens se enquadram nessa categoria. Isso tem a vantagem de ser fácil e relativamente sem dor de cabeça em termos de implantação, mas serviços altamente gerenciados como esse podem não estar disponíveis para todos os casos de uso.

Benefícios

Para muitas empresas, apenas a economia de custos pode ser um incentivo para implantar a computação de ponta. As empresas que inicialmente adotaram a nuvem para muitos de seus aplicativos podem ter descoberto que os custos com largura de banda eram maiores do que o esperado e estão procurando uma alternativa mais barata. A computação de borda pode ser uma opção.

Cada vez mais, porém, o maior benefício da computação de borda é a capacidade de processar e armazenar dados mais rapidamente, permitindo aplicativos em tempo real mais eficientes que são essenciais para as empresas. Antes da computação de borda, um smartphone escaneando o rosto de uma pessoa para reconhecimento facial precisaria executar o algoritmo de reconhecimento facial por meio de um serviço baseado em nuvem, o que levaria muito tempo para ser processado. Com um modelo de computação de borda, o algoritmo poderia ser executado localmente em um servidor ou gateway de borda, ou até mesmo no próprio smartphone, dado o poder crescente dos smartphones. Aplicações como realidade virtual e aumentada, carros autônomos, cidades inteligentes e até mesmo sistemas de automação predial exigem processamento e resposta rápidos.

“A computação de borda evoluiu significativamente desde os dias de TI isolada em locais ROBO [Remote Office Branch Office]”, diz Kuba Stolarski, diretor de pesquisa da IDC, na “Previsão de infraestrutura de borda mundial (computação e armazenamento), 2019 -2023” relatório. “Com interconectividade aprimorada, permitindo melhor acesso de ponta a mais aplicativos essenciais e com novos casos de uso de negócios específicos da IoT e do setor, a infraestrutura de ponta está pronta para ser um dos principais motores de crescimento no mercado de servidores e armazenamento para a próxima década e além. ”

Empresas como a Nvidia reconheceram a necessidade de mais processamento na borda, e é por isso que estamos vendo novos módulos de sistema que incluem a funcionalidade de inteligência artificial incorporada a eles. O mais recente módulo Jetson Xavier NX da empresa, por exemplo, é menor que um cartão de crédito e pode ser incorporado a dispositivos como drones, robôs e dispositivos médicos. Os algoritmos de IA exigem grandes quantidades de poder de processamento, e é por isso que a maioria deles é executada por meio de serviços em nuvem. O crescimento de chipsets de IA que podem lidar com o processamento na borda permitirá melhores respostas em tempo real em aplicativos que precisam de computação instantânea.

Privacidade e segurança

Do ponto de vista da segurança, os dados na borda podem ser problemáticos, especialmente quando estão sendo manipulados por diferentes dispositivos que podem não ser tão seguros quanto sistemas centralizados ou baseados em nuvem. À medida que o número de dispositivos IoT cresce, é imperativo que a TI entenda os possíveis problemas de segurança e garanta que esses sistemas possam ser protegidos. Isso inclui criptografar dados e empregar métodos de controle de acesso e possivelmente encapsulamento VPN.

Além disso, diferentes requisitos de dispositivo para poder de processamento, eletricidade e conectividade de rede podem ter um impacto na confiabilidade de um dispositivo de ponta. Isso torna o gerenciamento de redundância e failover crucial para dispositivos que processam dados na borda para garantir que os dados sejam entregues e processados ​​corretamente quando um único nó fica inativo.

Edge computing e 5G

Em todo o mundo, as operadoras estão implantando tecnologias sem fio 5G, que prometem os benefícios de alta largura de banda e baixa latência para aplicativos, permitindo que as empresas passem de uma mangueira de jardim para uma mangueira de incêndio com sua largura de banda de dados. Em vez de apenas oferecer velocidades mais rápidas e dizer às empresas para continuarem processando dados na nuvem, muitas operadoras estão trabalhando em estratégias de computação de ponta em suas implantações 5G para oferecer processamento mais rápido em tempo real, especialmente para dispositivos móveis, carros conectados e autosserviço. dirigindo carros.

As operadoras sem fio começaram a lançar serviços de ponta licenciados para uma opção ainda menos prática do que o hardware gerenciado. A ideia aqui é fazer com que os nós de borda vivam virtualmente em, digamos, uma estação base da Verizon perto da implantação de borda, usando o recurso de fatiamento de rede 5G para obter algum espectro para conectividade instantânea e sem necessidade de instalação. O 5G Edge da Verizon, o Multi-Access Edge da AT&T e a parceria da T-Mobile com a Lumen representam esse tipo de opção.

O roteiro estratégico de 2021 do Gartner para edge computing destaca o interesse contínuo da indústria em 5G para edge computing, dizendo que o edge se tornou parte integrante de muitas implantações de 5G. As parcerias entre os hiperescaladores de nuvem, como Amazon e Microsoft, e os principais ISPs sem fio serão essenciais para a ampla aceitação desse tipo de borda móvel.

Está claro que, embora o objetivo inicial da computação de ponta fosse reduzir os custos de largura de banda para dispositivos IoT em longas distâncias, o crescimento de aplicativos em tempo real que exigem processamento local e recursos de armazenamento continuará impulsionando a tecnologia nos próximos anos .

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