Wat is edge computing? {Definitie, architectuur en gebruiksscenario's}

Een IT-edge is waar eindapparaten verbinding maken met een netwerk om gegevens te leveren en instructies te ontvangen van een centrale server, een datacenter of de cloud. Hoewel dit model in het verleden werkte, genereren moderne apparaten zoveel gegevens dat bedrijven dure apparatuur nodig hebben om optimale prestaties te behouden.

Edge computing lost dit probleem op door de verwerking dichter bij het apparaat te brengen dat gegevens genereert. Gegevens hoeven voor verwerking niet naar een centrale server te gaan, dus er zijn geen latentie- of bandbreedteproblemen.

Dit artikel is een een inleiding tot edge computing . We leggen uit wat edge computing is, bespreken mogelijke use-cases en laten zien hoe deze technologie leidt tot goedkopere en betrouwbaardere gegevensverwerking.

Wat is edge computing?

Edge computing is een type computergebruik dat plaatsvindt aan of nabij de rand van een netwerk. De verwerking vindt plaats binnen of dichtbij het apparaat, zodat er minder gegevens naar de centrale server gaan. De meeste bewerkingen vinden in realtime plaats in de buurt van de gegevensbron, wat leidt tot:

• Verbeterde reactietijden.
• Betere beschikbaarheid van de bandbreedte.
• Betrouwbaardere systeeminzichten.
• Uitgebreidere en snellere gegevensanalyse.
• Hoge beschikbaarheid.

Edge-computing helpt ook om workloads up-to-date te houden, gegevensprivacy te waarborgen en te voldoen aan wetten op het gebied van gegevensbescherming, zoals HIPAA, GDPR en PCI. Dit verwerkingsmodel maakt ook verdere innovaties mogelijk met kunstmatige intelligentie en machine learning.

Edge-apparaten verzamelen en slaan gegevens op voordat ze informatie naar een on-premises edge-server verzenden. Deze server verwerkt de volgende activiteiten:

• Realtime gegevensverwerking.
• Gegevensvisualisatie en analyse.
• Incasseren en bufferen.
• Gegevensfiltering.

Het edgecenter stuurt de meest complexe verwerkingsverzoeken (big data-bewerkingen en bedrijfslogica) naar het datacenter of de cloud. Hoewel er nog steeds behoefte is aan een centrale dedicated server, kan een bedrijf langzamere, goedkopere verbindingen opzetten zonder risico op latentie vanwege lokale bewerkingen en voorgesorteerde gegevens.

Edge computing versus cloud computing

Het belangrijkste onderscheid tussen edge- en cloudcomputing is waar de verwerking plaatsvindt:

• In cloudcomputing vinden alle gegevensbewerkingen plaats op een centrale locatie.
• Bij edge computing vinden de meeste gegevensgerelateerde processen lokaal plaats (aan de rand van de omgeving).

Edge computing is ideaal voor gebruikssituaties die afhankelijk zijn van de verwerking van tijdgevoelige gegevens voor besluitvorming. Een ander gebruik waarbij edge computing beter is dan een cloudoplossing, is voor operaties op afgelegen locaties met weinig tot geen verbinding met internet.

Edge computing is echter geen vervanging voor de cloud. Deze technologieën zijn niet uitwisselbaar; edge computing is een aanvulling op de cloud en de twee technologieën zorgen voor betere prestaties voor specifieke gebruikssituaties.

Edge Computing-architectuur uitgelegd

Dit zijn de belangrijkste componenten die een edge-ecosysteem vormen:

• Edge-apparaten: Een speciaal apparaat met beperkte rekencapaciteit.
• Edge-knooppunt: Elk apparaat, elke server of gateway die edge computing uitvoert.
• Edge-server: Een computer die zich in een faciliteit in de buurt van het edge-apparaat bevindt. Deze machines voeren applicatieworkloads en gedeelde services uit, dus ze hebben meer rekenkracht nodig dan edge-apparaten.
• Edge-gateway: Een edge-server die netwerkfuncties uitvoert, zoals tunneling, firewallbeheer, protocolvertaling en draadloze verbindingen. Een gateway kan ook applicatieworkloads hosten.
• Cloud: Een openbare of privécloud die fungeert als opslagplaats voor gecontaineriseerde productietaken zoals apps en machine learning-modellen. De cloud host en voert ook apps uit die edge-knooppunten beheren.

Edge computing heeft drie primaire nodes: de device edge, local edge en de cloud .

Device edge is de fysieke locatie waar edge devices on-premises draaien (camera's, sensoren, industriële machines, etc.). Deze apparaten hebben de verwerkingskracht om gegevens te verzamelen en te verzenden.

Local edge is een systeem dat de applicaties en de netwerkworkloads ondersteunt. De lokale rand heeft twee lagen:

• Een applicatielaag die apps op edge-apparaten uitvoert, kan dit niet aan vanwege een grote footprint (bijvoorbeeld complexe video-analyse of IoT-verwerking).
• De netwerklaag die fysieke of gevirtualiseerde netwerkcomponenten uitvoert, zoals routers en switches.

De cloud (of de nexus ) voert applicatie- en netwerkworkloads uit die de verwerking beheren die andere edge-knooppunten niet aankunnen. Ondanks de naam kan deze edge-laag zowel als een in-house datacenter als in de cloud draaien.

De onderstaande afbeelding geeft een meer gedetailleerde architectuur weer en toont componenten die relevant zijn voor elk edge-knooppunt.

Industrie-oplossingen en applicaties kunnen in meerdere nodes bestaan, omdat specifieke workloads meer geschikt zijn voor het apparaat of de lokale edge. Sommige andere workloads kunnen onder bepaalde omstandigheden ook dynamisch tussen knooppunten bewegen (handmatig of automatisch).

Virtualisatie is een essentieel onderdeel van een grootschalige edge computing-configuratie. Deze technologie maakt het eenvoudiger om talloze applicaties op edge-servers te implementeren en uit te voeren.

Voordelen van Edge Computing

Hieronder staan ​​de meest prominente zakelijke voordelen van het gebruik van edge computing.

Latentiereductie

Edge computing verbetert de netwerkprestaties door de latentie te verminderen. Omdat apparaten gegevens native of in een lokaal edge-centrum verwerken, gaat de informatie lang niet zo ver als in een standaard cloudarchitectuur.

Twee collega's die in hetzelfde gebouw e-mails uitwisselen, kunnen bijvoorbeeld gemakkelijk vertraging oplopen via standaardnetwerken. Elk bericht verlaat het gebouw, communiceert met een verre server en komt terug in de inbox van de ontvanger. Als dat proces aan de rand plaatsvindt en de router van het bedrijf zakelijke e-mails verwerkt, treedt die vertraging niet op.

Edge computing lost ook het bottleneck-probleem van de "last mile" op. Alle reisgegevens moeten via lokale netwerkverbindingen gaan voordat ze de bestemming bereiken. Dit proces kan 10 tot 65 milliseconden latentie veroorzaken, afhankelijk van de kwaliteit van de infrastructuur. In een opstelling met edge-centers is het verkeer veel lager dan bij een gecentraliseerd systeem, dus er zijn geen knelpunten.

Veiligere gegevensverwerking

Traditionele cloudconfiguraties zijn kwetsbaar voor Distributed Denial of Service (DDoS)-aanvallen en stroomuitval. Omdat edge computing verwerking en opslag distribueert, zijn systemen minder vatbaar voor storingen en downtime. De setup heeft geen last van single points of failure.

Omdat de meeste processen lokaal plaatsvinden, kunnen hackers bovendien geen gegevens onderscheppen die onderweg zijn. Zelfs als een enkele computer een datalek ondervindt, kan de aanvaller alleen lokale gegevens compromitteren.

Kosteneffectieve schaalbaarheid

Edge computing stelt een bedrijf in staat om zijn capaciteit uit te breiden door een combinatie van IoT-apparaten en edge-servers. Het toevoegen van meer resources vereist geen investering in een particulier datacenter dat duur is om te bouwen, te onderhouden en uit te breiden. In plaats daarvan kan een bedrijf regionale edge-servers opzetten om het netwerk snel en kosteneffectief uit te breiden.

Het gebruik van edge computing verlaagt ook de groeikosten, aangezien elk nieuw apparaat geen extra bandbreedte vereist voor het hele netwerk.

Eenvoudige uitbreidingen naar nieuwe markten

Een bedrijf kan samenwerken met een lokaal edge-datacenter om snel nieuwe markten uit te breiden en te testen. De uitbreiding vereist geen nieuwe dure infrastructuur. In plaats daarvan stelt een bedrijf alleen edge-apparaten in en begint het klanten zonder latentie te bedienen. Als de markt ongewenst blijkt te zijn, is het verwijderingsproces net zo snel en goedkoop.

Dit voordeel is van vitaal belang voor industrieën die snelle uitbreidingen nodig hebben naar regio's met beperkte connectiviteit.

Consistente gebruikerservaring

Aangezien edge-servers dicht bij de eindgebruikers werken, is de kans kleiner dat een netwerkprobleem op een verre locatie gevolgen heeft voor klanten. Zelfs als het lokale centrum een ​​storing heeft, kunnen edge-apparaten blijven werken vanwege hun vermogen om essentiële functies native af te handelen. Het systeem kan ook gegevens omleiden via andere paden om ervoor te zorgen dat gebruikers toegang tot services behouden.

Nadelen van Edge Computing

Edge computing vergroot het totale aanvalsoppervlak voor een netwerk. Edge-apparaten kunnen dienen als toegangspunt voor cyberaanvallen waarmee een aanvaller schadelijke software kan injecteren en het netwerk kan infecteren.

Helaas is het opzetten van adequate beveiliging moeilijk in een gedistribueerde omgeving. De meeste gegevensverwerking vindt plaats buiten de centrale server en het directe zicht van het beveiligingsteam. Het aanvalsoppervlak wordt ook groter wanneer het bedrijf een nieuw apparaat toevoegt.

Een ander veelvoorkomend probleem met edge computing is de prijs . Tenzij een bedrijf samenwerkt met een lokale edge-partner, is het opzetten van de infrastructuur kostbaar en complex. De onderhoudskosten zijn doorgaans ook hoog, aangezien het team talrijke apparaten op verschillende locaties in goede gezondheid moet houden.

Ten slotte, aangezien de huidige normen snel evolueren, kan een bedrijf moeite hebben met het up-to-date houden van de instellingen . Er komen regelmatig nieuwe apparaten en software uit, waardoor apparatuur snel verouderd kan raken.

Edge Computing-voorbeelden en gebruiksscenario's

Hieronder staan ​​de meest veelbelovende use-cases en toepassingen van edge computing in verschillende sectoren.

5G en edge-computing

De komst van 5G belooft datasnelheden van meer dan 20 Gbps en vertragingsvrije verbindingen van meer dan een miljoen apparaten per vierkante mijl. Deze opkomende technologie tilt edge computing naar een nieuw niveau en maakt een nog lagere latentie, hogere snelheden en verbeterde efficiëntie mogelijk.

Bedrijven kunnen binnenkort 5G gebruiken om netwerkranden uit te breiden. Door overlappende netwerken kunnen bedrijven nog meer gegevens op edge-apparaten bewaren. Applicaties zullen ook kunnen vertrouwen op realtime communicatie met het netwerk, een functie die van vitaal belang zal zijn bij de uitbreiding van IoT.

Videobewaking

Het verzenden van videogegevens naar een centrale server is traag en duur. Edge computing versnelt dit proces door camera's in staat te stellen initiële videoanalyses uit te voeren en interessante gebeurtenissen te herkennen. Het apparaat verzendt vervolgens de gefilterde beelden naar een lokale edge voor verdere analyse.

Als er bijvoorbeeld brand uitbreekt in een gebouw met camera's aan de rand, kunnen de apparaten mensen binnen de vlam onderscheiden. Zodra de camera een persoon in gevaar opmerkt, gaan de beelden zonder vertraging naar de lokale rand. De lokale edge kan dan contact opnemen met de autoriteiten in plaats van de beelden naar het datacenter te sturen en kostbare tijd te verliezen.

Kansen in de gezondheidszorg

Het instellen van edge-apparaten voor patiëntbewaking kan ziekenhuizen helpen de gegevensprivacy te waarborgen en de patiëntenzorg te verbeteren. Het personeel kan patiënten snellere en betere zorg bieden, terwijl het ziekenhuis de hoeveelheid gegevens die over netwerken gaat, vermindert en overbelasting van de centrale server vermijdt.

Het inzetten van edge-oplossingen kan de manier waarop vitale zorgmachines werken verbeteren, waaronder draagbare ECG-apparaten, sensoren voor temperatuurbewaking en glucosemeters. Snelle gegevensverwerking kan ook kostbare seconden besparen voor patiëntbewaking op afstand.

Verbonden auto's

Een auto die is uitgerust met edge-apparaten kan gegevens van verschillende sensoren verzamelen en realtime reageren op situaties op de weg. Deze functie zal van vitaal belang zijn bij de ontwikkeling van autonome voertuigen.

Edge computing kan ook automatische voertuigkonvooien inschakelen. Een groep auto's of vrachtwagens kan in konvooi dicht achter elkaar rijden, wat brandstof bespaart en congestie vermindert. Alleen het eerste voertuig heeft een bestuurder nodig, aangezien de overige auto's het eerste kunnen volgen en zonder vertraging kunnen communiceren.

Monitoring binnen de olie- en gasindustrie

Edge computing kan olie- en gasstoringen helpen voorkomen. Deze fabrieken werken meestal op afgelegen locaties, dus een edge-center is een veel betere optie dan een verre server of cloud. Apparaten kunnen realtime analyses gebruiken om het systeem te bewaken en machines uit te schakelen voordat zich een ramp voordoet.

Online gamen

Online multiplayer-games kunnen profiteren van edge computing omdat de technologie lag vermindert. Spelers kunnen grootschalige wedstrijden organiseren zonder de prestaties te beïnvloeden.

Cloud gaming kan ook profiteren van edge computing. Dit type online gaming streamt een live feed van de videogame rechtstreeks naar gebruikersapparaten. Terwijl datacenters deze games verwerken en hosten, ondervinden gebruikers vaak latentieproblemen.

Als een cloudgamingbedrijf een edge-server in de buurt van de locatie van de gamer opzet, heeft de stream geen latentie en wordt de gameplay volledig responsief

Slimme fabrieken

Realtime reacties op productieprocessen zijn essentieel voor het verminderen van productdefecten en het verbeteren van de productiviteit in een fabriek. Analytische algoritmen kunnen controleren hoe elk apparaat werkt en de bedrijfsparameters aanpassen om de efficiëntie te verbeteren.

Edge-apparaten kunnen ook detecteren en voorspellen wanneer een storing waarschijnlijk zal optreden, waardoor kostbare fabrieksstilstand wordt verminderd. Bedrijven kunnen processen op een cloud-achtige manier beheren, maar de betrouwbaarheid van een installatie op locatie behouden.

Online winkelen

De vermindering van latentie stelt winkels in staat om een ​​rijke, interactieve online ervaring voor hun klanten te creëren. Winkeleigenaren kunnen een augmented reality voor online winkelen creëren met naadloze prestaties en kopers in staat stellen goederen vanuit huis te kopen.

Brick-and-mortar retailers kunnen edge computing ook gebruiken om virtual reality-winkelassistenten in winkels in te stellen.

Een technologie in opkomst

Experts voorspellen dat in 2025 75% van de gegevensverwerking buiten het traditionele datacenter of de cloud zal plaatsvinden. Begin vroeg met edge computing om nieuwe zakelijke kansen te ontdekken, de operationele efficiëntie te verhogen en betrouwbare ervaringen voor uw klanten te garanderen.