Архитектура граничных вычислений: Краткий гайд

По всему миру множество небольших серверных центров соединены между собой с помощью оптоволоконных кабелей, что обеспечивает быструю передачу данных. Это означает, что такие небольшие серверные узлы столь же функциональны, как и огромные центры обработки данных, и могут предоставлять клиентам необходимую ценность, предлагая при этом высокое качество и исключительную скорость.

В этой статье мы кратко рассмотрим все важные аспекты пограничных вычислений, некоторые механизмы их функционирования, основные преимущества и области применения пограничных вычислений.

Определение пограничных вычислений: современная технологическая парадигма

Пограничные вычисления — это технология, основанная на хранении пользовательской информации как можно ближе к пользователю. Это может быть на границе или периферии сети. Благодаря близости данных к пользователю появляется множество преимуществ.

Прежде всего, задержка может быть значительно сокращена. Кроме того, скорость работы значительно повышается, и в целом пользователи получают более высокую производительность и лучший пользовательский опыт.

Понимание механизма работы пограничных вычислений

Традиционные центры обработки данных вынуждены как-то справляться с интенсивной передачей огромных объемов информации ежедневно, и из-за роста объемов информации эта задача становится всё сложнее и сложнее.  

В технологии периферийных вычислений основное внимание уделяется не логической границе инфраструктуры. Близость к пользователю означает, что данные находятся ближе с точки зрения маршрутизации и сети, но не всегда физически ближе к пользователю. Серверы и системы хранения в системе настраиваются в зависимости от местоположения данных.

7 главных преимуществ пограничных вычислений

Пограничные вычисления — это фантастический вариант, позволяющий решать разнообразные проблемы, с которыми сталкивается более традиционный подход. Давайте рассмотрим 7 основных преимуществ этой технологии.

Повышенная автономность в работе

Главное преимущество пограничных вычислений заключается в возможности обеспечить автономность в работе. Большую часть данных можно легко обрабатывать в локальной сети, что значительно сокращает объем данных, которые необходимо получать и отправлять. Таким образом, вам потребуется меньше времени на подключение, и будет использоваться меньшая пропускная способность.

Соответствие местному законодательству в области данных

Поскольку вся информация хранится на локальных серверах, расположенных ближе к источнику, должно возникнуть меньше проблем, связанных с национальным законодательством, некоторыми правилами пересечения государственных границ и другими нормативными актами. Это напрямую сводит к минимуму возможные проблемы с конфиденциальностью и безопасностью данных.

Повышенная безопасность данных на периферии

Данные шифруются при передаче в центр обработки данных или в облако. Кроме того, использование этой технологии позволяет значительно усилить защиту от различных хакерских атак и киберпреступлений. Достаточный уровень безопасности можно обеспечить даже в тех случаях, когда устройства IoT имеют ограниченные возможности в некоторых аспектах безопасности.

Сверхнизкая задержка для обработки в реальном времени

Поскольку данные находятся ближе к месту их фактического использования, обработка в реальном времени происходит гораздо быстрее. Кроме того, вы можете получить доступ к аналитике в режиме реального времени гораздо быстрее. Это означает, что вы можете выходить на новые рынки и регионы, не опасаясь высокой задержки и отсутствия результатов.

Оптимизированное обслуживание системы

Микро-центры обработки данных чрезвычайно малы. Поэтому проблем с транспортировкой не возникнет. Кроме того, такие системы обеспечивают высокий уровень модульности и доступности для клиентов.

Снижение энергопотребления на охлаждение

Крупные дата-центры нуждаются в дорогостоящих системах охлаждения; в противном случае они не смогут функционировать должным образом. В случае с небольшими или даже крошечными центрами нет необходимости в огромных и чрезвычайно дорогих технологиях охлаждения, требующих огромного потребления энергии.

Экологически ответственные вычисления

Поскольку крошечные центры обработки данных требуют меньше энергии для работы, пограничные вычисления могут ознаменовать начало новой эры экологически ответственных вычислений.

Реальные применения и примеры использования пограничных вычислений

В настоящее время множество новых технологий быстро набирают популярность во многих сферах жизни, и пограничные вычисления не являются исключением. Здесь мы подробнее расскажем о реальных примерах использования пограничных вычислений в различных отраслях:

Здравоохранение: мониторинг пациентов в режиме реального времени

Пограничные вычисления уже используются в сфере здравоохранения. Существует множество медицинских устройств, обрабатывающих огромные объемы информации, и этот процесс должен быть эффективным и быстрым. Используя эту технологию, многие специалисты в сфере здравоохранения могут обеспечить более быстрое лечение и диагностику.

Кроме того, больницам больше не потребуется использовать сторонние системы хранения данных. Когда данные обрабатываются локально, риски, связанные с конфиденциальностью и безопасностью данных, снижаются. Кроме того, можно значительно улучшить систему оповещения пациентов.  

Интеллектуальная домашняя автоматизация

Интеллектуальную домашнюю автоматизацию можно значительно улучшить с помощью пограничных вычислений. Эта технология более эффективна, чем традиционный подход, при котором система в значительной степени зависит от центрального хранилища. Использование пограничных вычислений позволяет минимизировать задержки, повысить уровень безопасности и даже сократить некоторые расходы. В результате пользователи получают бесперебойный и более эффективный опыт использования интеллектуальной домашней автоматизации.

Городская инфраструктура в «умных» городах

Пограничные вычисления также представляют собой отличный вариант, который может принести огромную пользу городской инфраструктуре. Когда устройства периферийных вычислений расположены по всему городу, многие процессы мониторинга становятся гораздо проще, особенно те, которые связаны с качеством воздуха, дорожным движением и конкретными факторами окружающей среды. Такая технология может помочь ускорить реагирование на определенные ситуации в режиме реального времени.  

Оптимизированные системы управления дорожным движением

Интенсивность дорожного движения постепенно растет, и существует огромная потребность в интеллектуальной системе управления. Пограничные вычисления могут стать отличным выбором для оптимизации транспортных потоков. Кроме того, этот подход может оказаться чрезвычайно полезным для управления автономными транспортными средствами.

Производство: автоматизация «умных» заводов

Пограничные вычисления могут стать хорошим выбором для совершенствования следующих операций.

Повышение скорости передачи данных в промышленных сетях

Пограничные вычисления могут оказаться чрезвычайно полезными для повышения скорости передачи данных между различными типами оборудования. С помощью этой технологии можно добиться более гибкого и быстрого реагирования. Благодаря периферийным вычислениям можно создать более гибкую и масштабируемую платформу для более плавной интеграции алгоритмов машинного обучения и проведения прогнозного анализа.

Обеспечение прогнозного технического обслуживания и оперативной настройки

Прогнозное техническое обслуживание является основополагающим элементом в производственной отрасли. Позволяя отслеживать и выявлять все важные операции, пограничные вычисления становятся полезным инструментом для мгновенного анализа. После обнаружения какой-либо аномалии можно осуществить профилактическое техническое обслуживание, чтобы исключить другие возможные риски. Это напрямую влияет на сокращение затрат на техническое обслуживание, может продлить срок службы оборудования и повысить эффективность его работы.  

Навигация автономных транспортных средств

Навигация автономных транспортных средств может быть значительно упрощена благодаря периферийным вычислениям. Системы могут получать информацию о дорожной обстановке в режиме реального времени. Для передачи информации от датчика автомобиля в облачный центр обработки данных требуется примерно 100 мс, а иногда это время может быть даже больше. Задержки в передаче данных напрямую влияют на принятие решений и повышают безопасность вождения в целом.    

Эффективное управление большими скоплениями людей

Пограничные вычисления можно эффективно использовать во время крупных мероприятий, таких как спортивные матчи и концерты. Управление толпой может стать проще, если предоставить приложения, позволяющие отправлять каждому посетителю сообщения о маршрутах, покупке билетов, расположении мест и некоторых деталях мероприятия. Кроме того, организаторы могут получать полезную обратную связь и принимать более обоснованные решения относительно продаж и других подобных мероприятий.

Оптимизация распределенной энергетической сети

Распределенная энергетическая сеть становится более популярной, чем стандартная централизованная генерация. С помощью периферийных вычислений можно оптимизировать баланс сети и управление распределенной сетью. Процессы преобразования энергии также можно изменить, уделяя больше внимания защите окружающей среды и сокращению затрат. Такой подход гарантирует предоставление услуг, в большей степени ориентированных на пользователя.

Усовершенствования в сфере цепочки поставок и логистики

Использование пограничных вычислений может принести логистике целый ряд преимуществ. Эту технологию можно внедрять в транспортных центрах, на складах и в логистических центрах для отслеживания грузов, уровня запасов и оптимизации маршрутов. Это напрямую влияет на уровень удовлетворенности клиентов, сокращает сроки доставки и снижает затраты.

Системы безопасности и видеонаблюдения на основе периферийных вычислений

Системы безопасности и видеонаблюдения также можно усовершенствовать с помощью периферийных вычислений. С устройств безопасности, камер и датчиков собирается большой объем конфиденциальных данных. Именно поэтому в случае какой-либо необычной активности или нарушения безопасности такие устройства могут немедленно оповещать о подобных рисках в режиме реального времени.

Архитектурные уровни пограничных вычислений

Как видите, пограничные вычисления используются во многих сферах нашей повседневной жизни. Эта технология чрезвычайно полезна для многих отраслей, и теперь вы ясно понимаете, почему. Итак, давайте рассмотрим фактические архитектурные уровни, лежащие в основе этой технологии.

Стандартные пограничные вычисления можно разделить на три уровня: облачный уровень, пограничный уровень и уровень устройств. Рассмотрим каждый из этих уровней подробнее, чтобы получить более полное представление.

Уровень облачной инфраструктуры

Хотя эта технология изначально была создана для минимизации проблем с задержками в облачных вычислениях, облачные вычисления играют чрезвычайно важную роль для нее. Как правило, эти две технологии дополняют друг друга. В некоторых ситуациях информация должна обрабатываться на облачном уровне. В таком случае пограничные серверы передают информацию в облако для более глубокой обработки. Некоторая критически важная информация может храниться в облаке.  

Промежуточный уровень пограничных вычислений

Уровень периферии обычно включает только пограничные серверы, которые широко развернуты в необходимых местах. Этот уровень обрабатывает информацию, находящуюся ближе к источнику, и решает типичные проблемы с задержками, связанные с облаком. Эта часть считается основой всей архитектуры. Информация с устройства обрабатывается на этом уровне, а затем, при необходимости, передается в облачный уровень. Могут существовать некоторые типы данных, которые невозможно обработать на периферийном уровне. Именно поэтому облако по-прежнему играет важную роль в этой архитектуре.  

Уровень подключенных устройств

Этот уровень состоит из наибольшего количества устройств. Устройства могут быть самыми разными — от обычных компьютеров и мобильных телефонов до таких крупных объектов, как заводы. На этом уровне устройства собирают и фиксируют информацию. Например, медицинское оборудование в больницах регистрирует показатели жизненных функций пациентов. Конечно, большая часть информации обычно обрабатывается в облаке и на периферийном уровне, но некоторые задачи могут анализироваться и на уровне самого устройства.&  

Источники питания и периферийное оборудование: критически важная связь

Потребляемая мощность зависит от количества используемых функций. Чем больше функций, тем выше будет потребляемая мощность. Что касается спроса на электроэнергию, то ненадежные источники питания могут встречаться повсеместно, поэтому в некоторых ситуациях возникнет необходимость в альтернативных источниках питания и системах накопления энергии. Мощность блока питания полностью зависит от размера оборудования. Именно поэтому для повышения эффективности конструкция устройства должна быть проще, чтобы минимизировать время отклика.

Как источники питания влияют на эффективность периферийных устройств

В каждой отрасли и секторе существуют специфические требования к сертификации и стандартам, гарантирующие надлежащий уровень защиты и безопасности. В обычных центрах обработки данных условия эксплуатации и рабочий режим достаточно стабильны. Однако в любом случае электроэнергия является ключевым фактором для надлежащего функционирования технологий. Существует множество проблем, которые могут быть вызваны утечкой электроэнергии, высокой нагрузкой или нестабильностью электроснабжения. Облачная среда может компенсировать некоторые из этих проблем, но следует также уделять внимание качеству оборудования. Для обеспечения лучшей производительности и минимизации некоторых рисков безопасности необходимо использовать высококачественные блоки питания.

Ключевые факторы при выборе решений питания для пограничных развертываний

Потребность в электропитании является одним из основных факторов, влияющих на функционирование пограничных вычислений. Расположение сервера не имеет значения, если в нем отсутствует процессор с высоким энергопотреблением. Другими важными факторами, касающимися источника питания, являются входные характеристики, степень защиты по IP, разъёмы питания, рабочая температура, требования к защите от перенапряжений и другие. Эти факторы имеют решающее значение и напрямую влияют на эффективность работы.

Взаимосвязь периферийных вычислений, Интернета вещей (IoT) и технологий 5G

Все новые технологии могут напрямую влиять на уровень производительности, доступности и функциональных возможностей. Благодаря технологии 5G пограничные вычисления могут расширить функциональные возможности. Это также может повысить гибкость и минимизировать затраты. Скорее всего, Интернет вещей будет постепенно развиваться вместе с пограничными вычислениями.