O que é computação de borda e por que isso importa?

A computação de ponta está transformando a maneira como os dados são manuseados, processados ​​e entregues a partir de milhões de dispositivos em todo o mundo. O crescimento explosivo de dispositivos conectados à Internet - a IoT - junto 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 suporte de aplicativos em tempo real, como processamento e análise de vídeo, carros autônomos, inteligência artificial e robótica, para citar alguns.

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

O que é computação de ponta?

O Gartner define a computação de ponta 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 ponta traz a computação e o armazenamento de dados para mais perto dos dispositivos onde estão sendo reunidos, em vez de depender de um local central que pode estar a milhares de quilômetros de distância. Isso é feito para que os dados, especialmente dados em tempo real, não sofram problemas de latência que podem afetar o desempenho de um aplicativo. Além disso, as empresas podem economizar dinheiro tendo o processamento feito localmente, reduzindo a quantidade de dados que precisam ser processados ​​em um local centralizado ou baseado na nuvem.

A computação de borda 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 o curso de suas operações.

Pense em dispositivos que monitoram equipamentos de fabricação no chão de fábrica ou uma câmera de vídeo conectada à Internet que envia imagens ao vivo de um escritório remoto. Embora um único dispositivo que produza dados possa 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 transmitindo 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, sendo uma fonte local de processamento e armazenamento para muitos desses sistemas. Um gateway de borda, por exemplo, pode processar dados de um dispositivo de borda e, em seguida, enviar apenas os dados relevantes de volta pela nuvem, reduzindo as necessidades de largura de banda. Ou pode enviar dados de volta ao dispositivo de borda no caso de necessidades de aplicativos em tempo real. (Consulte também:Gateways de borda são habilitadores de IoT flexíveis e robustos)

Esses dispositivos de ponta 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 ponta em uma infraestrutura de computação de ponta.
Network World / IDG

Casos de uso de computação periférica

Existem tantos casos de uso de ponta diferentes quanto usuários - a organização de todos será diferente - mas vários setores têm estado particularmente na vanguarda da computação de ponta. Os fabricantes e a indústria pesada usam hardware de ponta como um habilitador para aplicativos intolerantes a atrasos, mantendo o poder de processamento para coisas como coordenação automatizada de máquinas pesadas em um chão de fábrica perto de onde é necessário. A borda também fornece uma maneira para essas empresas integrarem aplicativos IoT, como manutenção preditiva perto das máquinas. Da mesma forma, os usuários agrícolas podem usar a computação de ponta como uma camada de coleta de dados de uma ampla gama 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 podem operar no ambiente hostil de um chão de fábrica e links de comunicação dedicados (5G privadas, redes Wi-Fi dedicadas ou até mesmo conexões com fio ) para atingir seus objetivos. Os usuários de agricultura conectada, por outro lado, ainda exigirão um dispositivo de borda robusto para lidar com a implantação ao ar livre, mas a peça de conectividade pode parecer bem diferente - a baixa latência ainda pode ser um requisito para coordenar o movimento de equipamentos pesados, mas os sensores ambientais são prováveis ter maior alcance e menores requisitos de dados - uma conexão LP-WAN, Sigfox ou similar poderia ser a melhor escolha.

Outros casos de uso apresentam desafios totalmente diferentes. Os varejistas podem usar nós de extremidade como uma câmara de compensação na loja para uma série de funcionalidades diferentes, unindo 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 peça de conectividade aqui pode ser simples - Wi-Fi interno para todos os dispositivos - ou mais complexa, com Bluetooth ou outra conectividade de baixa potência servindo de rastreamento de tráfego e serviços promocionais, e Wi-Fi reservado para ponto de venda e próprio -Confira.

Equipamento de ponta

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

Faça você mesmo e opções de serviço

A forma como um sistema de borda é adquirido e implantado também pode variar amplamente. Por um lado do espectro, uma empresa pode querer lidar com grande parte do processo em sua extremidade. Isso envolveria selecionar dispositivos de ponta, provavelmente de um fornecedor de hardware como Dell ou HPE ou IBM, arquitetar uma rede que seja adequada às necessidades do caso de uso e comprar software de gerenciamento e análise capaz de fazer o que for necessário. Isso é muito trabalhoso e exigiria uma quantidade considerável de experiência interna no lado de 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, os fornecedores, em determinados setores verticais, estão cada vez mais comercializando serviços de ponta que gerenciam. Uma organização que deseja escolher esta opção pode simplesmente pedir a um fornecedor para instalar seu próprio equipamento, software e rede e pagar uma taxa regular para uso e manutenção. As ofertas da IIoT de empresas como GE e Siemens se enquadram nesta categoria. Isso tem a vantagem de ser fácil e relativamente livre de problemas em termos de implantação, mas serviços altamente gerenciados como esse podem não estar disponíveis para todos os casos de uso.

Benefícios

Para muitas empresas, a economia de custos por si só pode ser um motivador para implantar a computação de ponta. As empresas que inicialmente adotaram a nuvem para muitos de seus aplicativos podem ter descoberto que os custos em largura de banda eram maiores do que o esperado e estão procurando uma alternativa menos cara. A computação de ponta pode ser uma boa opção.

Cada vez mais, porém, o maior benefício da computação de ponta é a capacidade de processar e armazenar dados com mais rapidez, permitindo aplicativos em tempo real mais eficientes, essenciais para as empresas. Antes da computação de ponta, um smartphone que escaneava o rosto de uma pessoa em busca de 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 ponta, o algoritmo poderia ser executado localmente em um servidor ou gateway de ponta, ou mesmo no próprio smartphone, dado o poder cada vez maior dos smartphones. Aplicativos como realidade virtual e aumentada, carros autônomos, cidades inteligentes e até mesmo sistemas de automação de edifícios 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 “Worldwide Edge Infrastructure (Compute and Storage) Forecast, 2019-2023” relatório. “Com a interconectividade aprimorada, permitindo acesso aprimorado de ponta a mais aplicativos centrais, e com novos casos de uso de negócios específicos da indústria e IoT, a infraestrutura de ponta está posicionada para ser um dos principais motores de crescimento no mercado de servidor e armazenamento na próxima década e além. ”

Empresas como a Nvidia reconheceram a necessidade de mais processamento no limite, e é por isso que estamos vendo novos módulos de sistema que incluem funcionalidade de inteligência artificial incorporada a eles. O módulo Jetson Xavier NX mais recente da empresa, por exemplo, é menor do que um cartão de crédito e pode ser integrado em dispositivos como drones, robôs e dispositivos médicos. Os algoritmos de IA exigem grande capacidade de processamento, e é por isso que a maioria deles é executada por meio de serviços em nuvem. O crescimento dos chipsets de IA que podem lidar com o processamento no limite permitirá melhores respostas em tempo real dentro de aplicativos que precisam de computação instantânea.

Privacidade e segurança

Do ponto de vista da segurança, os dados na extremidade podem ser problemáticos, especialmente quando estão sendo manipulados por diferentes dispositivos que podem não ser tão seguros quanto sistemas centralizados ou baseados em nuvem. Conforme o número de dispositivos IoT cresce, é fundamental que a TI entenda os possíveis problemas de segurança e certifique-se de que esses sistemas possam ser protegidos. Isso inclui criptografar dados e empregar métodos de controle de acesso e possivelmente tunelamento 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 borda. Isso torna a redundância e o gerenciamento de failover cruciais para dispositivos que processam dados na extremidade para garantir que os dados sejam entregues e processados ​​corretamente quando um único nó fica inativo.

Computação de ponta 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 a processar dados na nuvem, muitas operadoras estão trabalhando com estratégias de computação de ponta em suas implantações 5G para oferecer processamento mais rápido em tempo real, especialmente para dispositivos móveis, carros conectados e 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 divisão de rede do 5G para criar algum espectro para conectividade instantânea, 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 da Gartner para 2021 de computação de ponta destaca o interesse contínuo da indústria em 5G para computação de ponta, dizendo que a borda se tornou parte integrante de muitas implantações de 5G. Parcerias entre os hiperscaladores de nuvem como Amazon e Microsoft e os principais ISPs sem fio serão a chave para perceber a aceitação generalizada desse tipo de borda móvel.

É 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 requerem processamento local e recursos de armazenamento continuará a impulsionar a tecnologia nos próximos anos.

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