Что такое периферийные вычисления и почему они важны?

Периферийные вычисления меняют способы обработки, обработки и доставки данных с миллионов устройств по всему миру. Стремительный рост числа подключенных к Интернету устройств - Интернета вещей - наряду с новыми приложениями, требующими вычислительной мощности в реальном времени, продолжает стимулировать развитие систем периферийных вычислений.

Более быстрые сетевые технологии, такие как беспроводная связь 5G, позволяют периферийным вычислительным системам ускорять создание или поддержку приложений реального времени, таких как обработка видео и аналитика, беспилотные автомобили, искусственный интеллект и робототехника, и это лишь некоторые из них.

Подробнее о периферийных вычислениях и видимости сети

• 4 основных варианта использования периферийных вычислений.
• Периферийные вычисления:когда отдавать на аутсорсинг, а когда заниматься своими руками
• Высшая лига бейсбола делает упор на видимость в сети
• Как периферийные сети и Интернет вещей изменят центры обработки данных

В то время как ранние цели периферийных вычислений заключались в снижении затрат на пропускную способность для передачи данных на большие расстояния из-за роста данных, генерируемых IoT, рост приложений реального времени, требующих обработки на периферии, ведет технологию вперед.>

Что такое периферийные вычисления?

Gartner определяет периферийные вычисления как «часть топологии распределенных вычислений, в которой обработка информации расположена близко к границе, где вещи и люди производят или потребляют эту информацию».

На своем базовом уровне периферийные вычисления приближают вычисления и хранение данных к устройствам, на которых они собираются, вместо того, чтобы полагаться на центральное расположение, которое может быть за тысячи миль. Это сделано для того, чтобы данные, особенно данные в реальном времени, не страдали от проблем с задержкой, которые могут повлиять на производительность приложения. Кроме того, компании могут сэкономить деньги, выполняя обработку локально, уменьшая объем данных, которые необходимо обрабатывать централизованно или в облаке.

Граничные вычисления были разработаны в связи с экспоненциальным ростом устройств IoT, которые подключаются к Интернету для получения информации из облака или доставки данных обратно в облако. Многие устройства Интернета вещей в процессе своей работы генерируют огромные объемы данных.

Подумайте об устройствах, которые контролируют производственное оборудование на заводе, или подключенную к Интернету видеокамеру, которая отправляет живые кадры из удаленного офиса. Хотя одно устройство, производящее данные, может довольно легко передавать их по сети, проблемы возникают, когда количество устройств, передающих данные одновременно, растет. Вместо одной видеокамеры, передающей живые кадры, умножьте это на сотни или тысячи устройств. Из-за задержки не только качество пострадает, но и затраты на пропускную способность могут быть огромными.

Аппаратное обеспечение и услуги периферийных вычислений помогают решить эту проблему, являясь локальным источником обработки и хранения для многих из этих систем. Например, пограничный шлюз может обрабатывать данные с пограничного устройства, а затем отправлять только соответствующие данные обратно через облако, уменьшая потребность в полосе пропускания. Или он может отправлять данные обратно на пограничное устройство в случае необходимости приложения в реальном времени. (См. Также:пограничные шлюзы - это гибкие и надежные средства поддержки Интернета вещей.)

Эти периферийные устройства могут включать в себя множество разных вещей, например, датчик Интернета вещей, ноутбук сотрудника, его последний смартфон, камеру наблюдения или даже микроволновую печь с подключением к Интернету в комнате отдыха в офисе. Сами пограничные шлюзы считаются периферийными устройствами в инфраструктуре периферийных вычислений.

Network World / IDG

Примеры использования пограничных вычислений

Существует столько же различных вариантов использования периферии, сколько пользователей - у каждого будет свое устройство, - но некоторые отрасли особенно активно продвигаются вперед в области периферийных вычислений. Производители и предприятия тяжелой промышленности используют периферийное оборудование в качестве инструмента для приложений, не допускающих задержек, сохраняя вычислительную мощность для таких вещей, как автоматическая координация тяжелого оборудования на заводе, близко к тому месту, где это необходимо. Edge также предоставляет этим компаниям возможность интегрировать приложения IoT, такие как профилактическое обслуживание, рядом с машинами. Точно так же пользователи сельского хозяйства могут использовать периферийные вычисления в качестве уровня сбора данных от широкого спектра подключенных устройств, включая датчики почвы и температуры, комбайны, тракторы и многое другое. (Подробнее об Интернете вещей на ферме:Дроны и датчики для повышения урожайности)

Оборудование, необходимое для разных типов развертывания, будет существенно отличаться. Промышленные пользователи, например, будут уделять больше внимания надежности и малой задержке, требуя защищенных граничных узлов, которые могут работать в суровых условиях производственного цеха, и выделенных каналов связи (частных 5G, выделенных сетей Wi-Fi или даже проводных соединений. ) для достижения своих целей. Пользователи подключенного сельского хозяйства, напротив, по-прежнему будут нуждаться в прочном периферийном устройстве, чтобы справиться с развертыванием на открытом воздухе, но часть подключения может выглядеть совершенно иначе - низкая задержка может по-прежнему быть требованием для координации движения тяжелого оборудования, но датчики окружающей среды, скорее всего, чтобы иметь как более высокий диапазон, так и более низкие требования к данным - соединение LP-WAN, Sigfox или подобное может быть лучшим выбором в этом случае.

Другие варианты использования представляют собой совершенно другие проблемы. Розничные торговцы могут использовать граничные узлы в качестве центра обмена информацией в магазине для множества различных функций, связывая данные о точках продаж вместе с целевыми рекламными предложениями, отслеживая посещаемость и т. Д. Для унифицированного приложения для управления магазином. Элемент подключения здесь может быть простым - внутренний Wi-Fi для каждого устройства - или более сложным, с Bluetooth или другим подключением с низким энергопотреблением, обслуживающим отслеживание трафика и рекламные услуги, а Wi-Fi зарезервирован для точек продаж и самообслуживания. -Оформление.

Пограничное оборудование

Физическая архитектура периферии может быть сложной, но основная идея состоит в том, что клиентские устройства подключаются к ближайшему пограничному модулю для более быстрой обработки и более плавных операций. Терминология может быть разной, поэтому вы услышите, среди прочего, модули, называемые пограничными серверами и «пограничными шлюзами».

Сделай сам и услуги

Способы приобретения и развертывания периферийной системы также могут сильно различаться. С одной стороны, бизнес может захотеть взять на себя большую часть процесса. Это будет включать выбор периферийных устройств, возможно, от поставщика оборудования, такого как Dell, HPE или IBM, создание архитектуры сети, соответствующей потребностям варианта использования, и покупку программного обеспечения для управления и анализа, способного делать то, что необходимо. Это большой объем работы и потребует значительного количества внутренних знаний со стороны ИТ-специалистов, но это все равно может быть привлекательным вариантом для крупной организации, которая хочет полностью настраиваемое периферийное развертывание.

На другом конце спектра поставщики в определенных вертикалях все чаще продают периферийные услуги, которыми они управляют. Организация, которая хочет воспользоваться этим вариантом, может просто попросить поставщика установить собственное оборудование, программное обеспечение и сеть и платить регулярную плату за использование и обслуживание. В эту категорию попадают предложения IIoT от таких компаний, как GE и Siemens. Это имеет то преимущество, что оно простое и относительно легкое с точки зрения развертывания, но такие сильно управляемые сервисы, как эта, могут быть доступны не для всех вариантов использования.

Преимущества

Для многих компаний экономия средств сама по себе может стать движущей силой развертывания периферийных вычислений. Компании, которые изначально использовали облако для многих своих приложений, возможно, обнаружили, что затраты на пропускную способность были выше, чем ожидалось, и ищут менее дорогую альтернативу. Граничные вычисления могут подойти.

Тем не менее, самым большим преимуществом периферийных вычислений становится возможность быстрее обрабатывать и хранить данные, что позволяет создавать более эффективные приложения реального времени, которые имеют решающее значение для компаний. До появления граничных вычислений смартфон, сканирующий лицо человека для распознавания лиц, должен был бы запустить алгоритм распознавания лиц через облачную службу, что потребовало бы много времени для обработки. С моделью граничных вычислений алгоритм может работать локально на пограничном сервере или шлюзе или даже на самом смартфоне, учитывая растущую мощность смартфонов. Такие приложения, как виртуальная и дополненная реальность, беспилотные автомобили, умные города и даже системы автоматизации зданий, требуют быстрой обработки и отклика.

«Периферийные вычисления претерпели значительные изменения со времен изолированной ИТ-инфраструктуры в местах расположения ROBO [Remote Office Branch Office]», - говорит Куба Столярски, директор по исследованиям IDC, в «Прогнозе мировой периферийной инфраструктуры (вычисления и хранилище) на 2019–2023 годы». отчет. «Благодаря расширенным возможностям взаимодействия, обеспечивающим улучшенный пограничный доступ к большему количеству основных приложений, а также новым IoT и отраслевым бизнес-сценариям, периферийная инфраструктура готова стать одним из основных двигателей роста на рынке серверов и хранилищ в течение следующего десятилетия и далее. ”

Такие компании, как Nvidia, осознали необходимость дополнительной обработки на периферии, поэтому мы видим новые системные модули, которые включают в себя встроенные функции искусственного интеллекта. Например, последний модуль Jetson Xavier NX компании меньше кредитной карты и может быть встроен в такие устройства, как дроны, роботы и медицинские устройства. Алгоритмы искусственного интеллекта требуют больших вычислительных мощностей, поэтому большинство из них работают через облачные сервисы. Рост количества наборов микросхем ИИ, которые могут обрабатывать периферийные устройства, позволит лучше реагировать в реальном времени в приложениях, которым требуются мгновенные вычисления.

Конфиденциальность и безопасность

С точки зрения безопасности, данные на границе могут вызывать проблемы, особенно когда они обрабатываются различными устройствами, которые могут быть не такими безопасными, как централизованные или облачные системы. По мере роста количества устройств Интернета вещей крайне важно, чтобы ИТ-специалисты понимали потенциальные проблемы безопасности и обеспечивали безопасность этих систем. Это включает в себя шифрование данных и использование методов контроля доступа и, возможно, туннелирования VPN.

Кроме того, различные требования к устройствам в отношении вычислительной мощности, электроэнергии и сетевых подключений могут повлиять на надежность периферийного устройства. Это делает управление резервированием и аварийным переключением критически важным для устройств, которые обрабатывают данные на границе, чтобы гарантировать, что данные доставляются и обрабатываются правильно, когда один из узлов выходит из строя.

Периферийные вычисления и 5G

Во всем мире операторы связи развертывают беспроводные технологии 5G, которые обещают преимущества высокой пропускной способности и малой задержки для приложений, позволяя компаниям перейти от садового шланга к пожарному шлангу с их пропускной способностью для передачи данных. Вместо того, чтобы просто предлагать более высокие скорости и сообщать компаниям о продолжении обработки данных в облаке, многие операторы используют стратегии периферийных вычислений в своих развертываниях 5G, чтобы предложить более быструю обработку в реальном времени, особенно для мобильных устройств, подключенных автомобилей и самообслуживания. вождение машины.

Операторы беспроводной связи начали развертывание лицензионных пограничных сервисов, которые стали еще менее практичным вариантом, чем управляемое оборудование. Идея здесь состоит в том, чтобы граничные узлы работали виртуально, скажем, на базовой станции Verizon рядом с периферийным развертыванием, используя функцию разделения сети 5G, чтобы выделить некоторый спектр для мгновенного подключения без необходимости установки. Verizon 5G Edge, AT&T Multi-Access Edge и партнерство T-Mobile с Lumen - все это варианты этого типа.

Стратегическая дорожная карта Gartner для периферийных вычислений на 2021 год подчеркивает сохраняющийся в отрасли интерес к 5G для периферийных вычислений, заявляя, что периферия стала неотъемлемой частью многих развертываний 5G. Партнерство между облачными гипермасштабирующими компаниями, такими как Amazon и Microsoft, и основными поставщиками услуг беспроводной связи станет ключом к широкому распространению этого типа мобильных периферийных устройств.

Понятно, что хотя первоначальной целью периферийных вычислений было снижение затрат на полосу пропускания для устройств Интернета вещей на больших расстояниях, рост приложений реального времени, требующих локальной обработки и возможностей хранения, будет продолжать продвигать технологию вперед в ближайшие годы.

Теперь посмотрите, "Как определить, подходит ли вам Wi-Fi 6" .