Τι είναι το edge computing;

Το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT) βρίσκεται παντού γύρω μας, με συσκευές που παράγουν συνεχώς δεδομένα τα οποία πρέπει να αποθηκεύονται και, για κρίσιμες εφαρμογές, να αξιολογούνται σε πραγματικό χρόνο. Η υπολογιστική στην άκρη (edge computing) αξιολογεί αυτά τα δεδομένα απευθείας στην πηγή, επιφέροντας μια ριζική αλλαγή στην εποχή του cloud computing.

Τι είναι το edge computing; Ένας ορισμός

Το edge computing είναι μια σχεδιαστική προσέγγιση για περιβάλλοντα IoT που παρέχει πόρους πληροφορικής, όπως χωρητικότητα αποθήκευσης και υπολογιστική ισχύ, όσο το δυνατόν πιο κοντά στις συσκευές και τους αισθητήρες που παράγουν τα δεδομένα. Το edge computing αποτελεί εναλλακτική λύση έναντι των παραδοσιακών λύσεων cloud με κεντρικούς διακομιστές.

Ο όρος «edge» παραπέμπει στο γεγονός ότι, σε αυτή την προσέγγιση, η επεξεργασία των δεδομένων δεν πραγματοποιείται κεντρικά στο cloud, αλλά με αποκεντρωμένο τρόπο στα άκρα του δικτύου. Ο υπολογισμός στα άκρα (edge computing) έχει ως στόχο να προσφέρει αυτό που το cloud δεν μπόρεσε να προσφέρει μέχρι σήμερα: διακομιστές που μπορούν να αναλύουν χωρίς καθυστέρηση τεράστιους όγκους δεδομένων από έξυπνα εργοστάσια, δίκτυα εφοδιασμού ή συστήματα κυκλοφορίας, επιτρέποντάς τους να αναλάβουν άμεση δράση σε περίπτωση συμβάντος.

Τα βασικά της υπολογιστικής περιφέρειας με μια ματιά

Το edge computing αξιοποιεί καθιερωμένες τεχνολογίες σε μια συμπαγή σχεδίαση, υπό μια νέα ονομασία. Ακολουθεί μια επισκόπηση των σημαντικότερων όρων του edge computing:

• Edge: Στην ορολογία της πληροφορικής, ο όρος «edge» αναφέρεται στην «άκρη» του δικτύου. Ωστόσο, το ποια στοιχεία θεωρούνται ως «άκρη» του δικτύου εξαρτάται από την εκάστοτε περίπτωση. Στις τηλεπικοινωνίες, για παράδειγμα, ένα κινητό τηλέφωνο μπορεί να αποτελεί την «άκρη» του δικτύου· σε ένα σύστημα δικτυωμένων αυτοκινήτων αυτόνομης οδήγησης, το κάθε όχημα ξεχωριστά.
• Συσκευή άκρου (Edge device): Κάθε συσκευή που παράγει δεδομένα στην άκρη του δικτύου λειτουργεί ως συσκευή άκρου. Πιθανές πηγές δεδομένων είναι αισθητήρες, μηχανές, οχήματα ή έξυπνες συσκευές σε ένα περιβάλλον IoT. Αυτές μπορεί να είναι, για παράδειγμα, πλυντήρια ρούχων, ανιχνευτές πυρκαγιάς, λαμπτήρες ή θερμοστάτες καλοριφέρ.
• Πύλη άκρου: Μια πύλη άκρου είναι ένας υπολογιστής που βρίσκεται στη μετάβαση μεταξύ δύο δικτύων. Σε περιβάλλοντα IoT, οι πύλες άκρου χρησιμοποιούνται ως κόμβοι μεταξύ του Διαδικτύου των Πραγμάτων και ενός κεντρικού δικτύου.

Edge computing έναντι fog computing

Η προσθήκη τοπικών μονάδων επεξεργασίας στο cloud δεν αποτελεί καινούργια προσέγγιση. Ήδη από το 2014, ο αμερικανικός τεχνολογικός όμιλος Cisco καθιέρωσε τον όρο«fog computing». Τα δεδομένα που παράγονται σε περιβάλλοντα IoT δεν αποστέλλονται πλέον απευθείας στο cloud, αλλά συγκεντρώνονται πρώτα σε μικρά κέντρα δεδομένων, όπου αξιολογούνται και επιλέγονται για περαιτέρω επεξεργασία.

Σήμερα, το edge computing θεωρείται μέρος του fog computing, όπου πόροι πληροφορικής, όπως η υπολογιστική ισχύς και η χωρητικότητα αποθήκευσης, μεταφέρονται ακόμη πιο κοντά στα τερματικά IoT στην άκρη του δικτύου. Είναι επίσης δυνατός ο συνδυασμός και των δύο εννοιών. Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει μια αρχιτεκτονική με επίπεδα cloud, fog και edge.

Γιατί να επιλέξετε το edge computing;

Επί του παρόντος, τα κεντρικά κέντρα δεδομένων διαχειρίζονται το μεγαλύτερο μέρος του φόρτου δεδομένων που δημιουργείται από το Διαδίκτυο. Σήμερα, ωστόσο, οι πηγές δεδομένων είναι συχνά κινητές και βρίσκονται πολύ μακριά από τον κεντρικό κεντρικό υπολογιστή, ώστε να εξασφαλίζουν αποδεκτό χρόνο απόκρισης (καθυστέρηση). Αυτό αποτελεί ιδιαίτερο πρόβλημα για εφαρμογές όπου ο χρόνος είναι κρίσιμος, όπως η μηχανική μάθηση και η προληπτική συντήρηση.

Το edge computing δεν θεωρείται ως υποκατάστατο, αλλά ως συμπλήρωμα του cloud, το οποίο παρέχει τις ακόλουθες λειτουργίες:

• Συλλογή και συγκέντρωση δεδομένων: Η υπολογιστική στην άκρη (Edge computing) βασίζεται στη συλλογή δεδομένων κοντά στην πηγή, συμπεριλαμβανομένης της προεπεξεργασίας και της επιλογής του συνόλου δεδομένων. Η μεταφόρτωση στο cloud πραγματοποιείται μόνο εάν οι πληροφορίες δεν μπορούν να αξιολογηθούν τοπικά, απαιτούνται λεπτομερείς αναλύσεις ή τα δεδομένα πρέπει να αρχειοθετηθούν.
• Τοπική αποθήκευση δεδομένων: Για μεγάλους όγκους δεδομένων, η μετάδοση σε πραγματικό χρόνο από το κεντρικό κέντρο δεδομένων στο cloud είναι συνήθως αδύνατη. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να παρακαμφθεί με την αποκεντρωμένη αποθήκευση των αντίστοιχων δεδομένων στην άκρη του δικτύου. Οι πύλες Edge λειτουργούν ως διακομιστές αντιγράφων σε ένα δίκτυο διανομής περιεχομένου.
• Παρακολούθηση με υποστήριξη τεχνητής νοημοσύνης: Το edge computing επιτρέπει τη συνεχή παρακολούθηση των συνδεδεμένων συσκευών. Σε συνδυασμό με αλγόριθμους μηχανικής μάθησης, είναι δυνατή η παρακολούθηση της κατάστασης σε πραγματικό χρόνο.
• Επικοινωνία M2M: Το edge computing χρησιμοποιείται συχνά σε συνδυασμό με την επικοινωνία M2M για να επιτρέπει την άμεση επικοινωνία μεταξύ των δικτυωμένων συσκευών.

Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει τη βασική αρχή μιας αποκεντρωμένης αρχιτεκτονικής cloud, στην οποία οι πύλες περιφέρειας (edge gateways) λειτουργούν ως ενδιάμεσοι μεταξύ ενός κεντρικού υπολογιστή στο cloud και των συσκευών IoT στην περιφέρεια του δικτύου.

Πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι αρχιτεκτονικές edge computing;

Οι εφαρμογές του edge computing προέρχονται συνήθως από το περιβάλλον του IoT. Ένας σημαντικός παράγοντας ανάπτυξης για την τεχνολογία του edge computing είναι η αυξανόμενη ζήτηση για συστήματα επικοινωνίας με δυνατότητα λειτουργίας σε πραγματικό χρόνο. Η αποκεντρωμένη επεξεργασία δεδομένων, για παράδειγμα, θεωρείται βασική τεχνολογία για τα ακόλουθα έργα:

• Επικοινωνία μεταξύ οχημάτων: Η υπολογιστική στην άκρη (edge computing) είναι σημαντική για τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης που βασίζονται στο cloud ή για τα αυτόνομα μέσα μεταφοράς.
• Έξυπνα δίκτυα: Χάρη στα αποκεντρωμένα συστήματα διαχείρισης ενέργειας, τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας θα πρέπει να είναι σε θέση να προσαρμόζονται στις διακυμάνσεις της ισχύος. Τα δεδομένα που μεταφέρονται στους γεννήτριες καθιστούν δυνατή την αντίδραση στις μεταβολές της κατανάλωσης σε πραγματικό χρόνο.
• Έξυπνα εργοστάσια: Με το edge computing μπορούν να υλοποιηθούν αυτοοργανωμένα εργοστάσια παραγωγής και συστήματα logistics.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του edge computing;

Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές αρχιτεκτονικές cloud, το edge computing προσφέρει μια σειρά πλεονεκτημάτων:

• Επεξεργασία δεδομένων σε πραγματικό χρόνο: Η επεξεργασία πραγματοποιείται πιο κοντά στις πηγές δεδομένων, συμβάλλοντας στην αποφυγή προβλημάτων καθυστέρησης.
• Μειωμένη διακίνηση δεδομένων: Χάρη στην τοπική ανάλυση δεδομένων, απαιτείται η μεταφορά σημαντικά μικρότερου όγκου δεδομένων μέσω του δικτύου.
• Ασφάλεια δεδομένων: Οι απαιτήσεις συμμόρφωσης μπορούν να εφαρμοστούν πιο εύκολα.

Ποια είναι τα μειονεκτήματα του edge computing;

Παρά τα πολλά πλεονεκτήματα, το edge computing παρουσιάζει και ορισμένα μειονεκτήματα τα οποία πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την εφαρμογή:

• Πιο σύνθετη δομή δικτύου: Ένα κατανεμημένο σύστημα είναι πιο σύνθετο από μια κεντρική υποδομή cloud.
• Κόστος απόκτησης: Το edge computing απαιτεί μεγάλο όγκο τοπικού υλικού και, ως εκ τούτου, συνεπάγεται τεράστιο κόστος απόκτησης.
• Κόστος συντήρησης: Λόγω του μεγάλου αριθμού εξαρτημάτων, τόσο το κόστος συντήρησης όσο και το κόστος διαχείρισης δεν μπορούν να αγνοηθούν.