Wat is edge computing?

Het internet der dingen (IoT) is overal om ons heen, met apparaten die continu gegevens genereren die moeten worden op­ge­sla­gen en, voor kritieke toe­pas­sin­gen, in realtime moeten worden ge­ë­va­lu­eerd. Edge computing evalueert deze gegevens direct bij de bron, wat een pa­ra­dig­ma­ver­schui­ving te­weeg­brengt in het tijdperk van cloud computing.

Wat is edge computing? Een definitie

Edge computing is een ont­werp­be­na­de­ring voor IoT-om­ge­vin­gen die IT-middelen zoals op­slag­ca­pa­ci­teit en re­ken­kracht zo dicht mogelijk bij de apparaten en sensoren plaatst die de gegevens genereren. Edge computing is een al­ter­na­tief voor tra­di­ti­o­ne­le cloud­op­los­sin­gen met centrale servers.

De term ‘edge’ verwijst naar het feit dat bij deze aanpak de ge­ge­vens­ver­wer­king niet centraal in de cloud plaats­vindt, maar op een ge­de­cen­tra­li­seer­de manier aan de rand van het netwerk. Edge computing is bedoeld om te bieden wat de cloud tot nu toe niet heeft kunnen bieden: servers die zonder ver­tra­ging grote hoe­veel­he­den gegevens van slimme fabrieken, toe­le­ve­rings­net­wer­ken of ver­keers­sys­te­men kunnen evalueren, zodat ze on­mid­del­lijk actie kunnen on­der­ne­men in geval van een incident.

De ba­sis­prin­ci­pes van edge computing in één oogopslag

Edge computing maakt gebruik van ge­ves­tig­de tech­no­lo­gie­ën in een compact ontwerp onder een nieuwe naam. Hier volgt een overzicht van de be­lang­rijk­ste termen van edge computing:

• Edge: In IT-jargon is de ‘edge’ de rand van het netwerk. Welke com­po­nen­ten aan de rand van het netwerk worden toe­ge­we­zen, hangt echter af van de situatie. In de te­le­com­mu­ni­ca­tie kan bij­voor­beeld een mobiele telefoon de rand van het netwerk zijn; in een systeem van ge­net­werk­te, autonoom rijdende auto’s is dat het in­di­vi­du­e­le voertuig.
• Edge-apparaat: Elk apparaat dat gegevens genereert aan de rand van het netwerk func­ti­o­neert als een edge-apparaat. Mogelijke ge­ge­vens­bron­nen zijn sensoren, machines, voer­tui­gen of in­tel­li­gen­te apparaten in een IoT-omgeving. Dit kunnen bij­voor­beeld was­ma­chi­nes, brand­mel­ders, gloei­lam­pen of ra­di­a­tor­ther­mo­sta­ten zijn.
• Edge-gateway: Een edge-gateway is een computer die zich bevindt op de overgang tussen twee netwerken. In IoT-om­ge­vin­gen worden edge-gateways gebruikt als knoop­pun­ten tussen het internet der dingen en een ker­n­net­werk.

Edge computing versus fog computing

Het toevoegen van lokale ver­wer­kings­in­stan­ties aan de cloud is geen nieuwe aanpak. Al in 2014 in­tro­du­ceer­de het Ame­ri­kaan­se tech­no­lo­gie­con­cern Cisco de mar­ke­ting­term‘fog computing’. Gegevens die in IoT-om­ge­vin­gen worden ge­ge­ne­reerd, worden niet langer recht­streeks naar de cloud gestuurd, maar eerst ge­con­so­li­deerd in kleine da­ta­cen­ters, ge­ë­va­lu­eerd en ge­se­lec­teerd voor verdere ver­wer­kings­stap­pen.

Te­gen­woor­dig wordt edge computing gezien als onderdeel van fog computing, waarbij IT-middelen zoals re­ken­kracht en op­slag­ca­pa­ci­teit nog dichter bij IoT-terminals aan de rand van het netwerk worden gebracht. Een com­bi­na­tie van beide concepten is ook mogelijk. De volgende af­beel­ding toont een ar­chi­tec­tuur met cloud-, fog- en edge-lagen.

Waarom kiezen voor edge computing?

Momenteel verwerken centrale da­ta­cen­ters het grootste deel van de door het internet ge­ge­ne­reer­de gegevens. Te­gen­woor­dig zijn ge­ge­vens­bron­nen echter vaak mobiel en te ver ver­wij­derd van het centrale mainframe om een ac­cep­ta­be­le res­pons­tijd (latentie) te ga­ran­de­ren. Dit is met name pro­ble­ma­tisch voor tijd­kri­ti­sche toe­pas­sin­gen zoals machine learning en voor­spel­lend onderhoud.

Edge computing wordt niet gezien als een ver­van­ging, maar als een aan­vul­ling op de cloud, die de volgende functies biedt:

• Ge­ge­vens­ver­za­me­ling en -ag­gre­ga­tie: Edge computing is af­han­ke­lijk van ge­ge­vens­ver­za­me­ling dicht bij de bron, inclusief voor­be­wer­king en selectie van ge­ge­vens­pools. Uploaden naar de cloud vindt alleen plaats als in­for­ma­tie niet lokaal kan worden ge­ë­va­lu­eerd, ge­de­tail­leer­de analyses nodig zijn of gegevens moeten worden ge­ar­chi­veerd.
• Lokale ge­ge­vens­op­slag: Bij grote hoe­veel­he­den gegevens is realtime-over­dracht vanuit het centrale da­ta­cen­ter in de cloud meestal on­mo­ge­lijk. Dit probleem kan worden omzeild door de be­tref­fen­de gegevens de­cen­traal aan de rand van het netwerk op te slaan. Edge-gateways fungeren als re­pli­ca­ser­vers in een content delivery network.
• AI-on­der­steun­de mo­ni­to­ring: Edge computing maakt continue mo­ni­to­ring van de aan­ge­slo­ten apparaten mogelijk. In com­bi­na­tie met machine learning-al­go­rit­men is realtime sta­tus­mo­ni­to­ring mogelijk.
• M2M-com­mu­ni­ca­tie: Edge computing wordt vaak gebruikt in com­bi­na­tie met M2M-com­mu­ni­ca­tie om directe com­mu­ni­ca­tie tussen net­werk­ap­pa­ra­ten mogelijk te maken.

De volgende af­beel­ding il­lu­streert het ba­sis­prin­ci­pe van een ge­de­cen­tra­li­seer­de cloud­ar­chi­tec­tuur, waarin edge-gateways fungeren als tus­sen­per­soon tussen een centrale computer in de cloud en IoT-apparaten aan de rand van het netwerk.

Hoe kunnen edge computing-ar­chi­tec­tu­ren worden gebruikt?

Toe­pas­sin­gen voor edge computing komen meestal voort uit de IoT-omgeving. Een be­lang­rij­ke groei­fac­tor voor edge computing-tech­no­lo­gie is de toe­ne­men­de vraag naar com­mu­ni­ca­tie­sys­te­men die in realtime kunnen werken. Ge­de­cen­tra­li­seer­de ge­ge­vens­ver­wer­king wordt bij­voor­beeld aan­ge­merkt als een sleu­tel­tech­no­lo­gie voor de volgende projecten:

• Car-to-car-com­mu­ni­ca­tie: Edge computing is be­lang­rijk voor cloud­ge­ba­seer­de vroeg­tij­di­ge waar­schu­wings­sys­te­men of autonome ver­voers­mid­de­len.
• Slimme netwerken: dankzij ge­de­cen­tra­li­seer­de ener­gie­be­heer­sys­te­men moeten elek­tri­ci­teits­net­wer­ken zich kunnen aanpassen aan stroom­schom­me­lin­gen. Gegevens die naar ge­ne­ra­to­ren worden gestuurd, maken het mogelijk om in realtime te reageren op ver­an­de­rin­gen in het verbruik.
• Slimme fabrieken: Zelf­or­ga­ni­se­ren­de pro­duc­tie­fa­brie­ken en lo­gis­tie­ke systemen kunnen worden ge­ïm­ple­men­teerd met edge computing.

Wat zijn de voordelen van edge computing?

In ver­ge­lij­king met tra­di­ti­o­ne­le cloud­ar­chi­tec­tu­ren biedt edge computing een aantal voordelen:

• Realtime ge­ge­vens­ver­wer­king: De ver­wer­king vindt dichter bij de ge­ge­vens­bron­nen plaats, waardoor problemen met latentie worden voorkomen.
• Ver­min­der­de ge­ge­vens­door­voer: dankzij lokale ge­ge­vens­ana­ly­se hoeft er aan­zien­lijk minder gegevens via het netwerk te worden over­ge­dra­gen.
• Ge­ge­vens­be­vei­li­ging: na­le­vings­ver­eis­ten kunnen ge­mak­ke­lij­ker worden ge­ïm­ple­men­teerd.

Wat zijn de nadelen van edge computing?

Ondanks de vele voordelen zijn er ook nadelen aan edge computing waarmee rekening moet worden gehouden bij de im­ple­men­ta­tie:

• Com­plexe­re net­werk­struc­tuur: een ge­dis­tri­bu­eerd systeem is complexer dan een ge­cen­tra­li­seer­de cloud­in­fra­struc­tuur.
• Aan­koop­kos­ten: Edge computing vereist veel lokale hardware en brengt daarom enorme aan­koop­kos­ten met zich mee.
• On­der­houds­kos­ten: Vanwege het grote aantal com­po­nen­ten zijn zowel de on­der­houds- als de be­heer­kos­ten niet te ver­waar­lo­zen.