L'edge computing si riferisce a una piattaforma aperta che integra funzionalità di rete, elaborazione, archiviazione e applicazioni sul lato più vicino all'origine dati per fornire il servizio finale. Le sue applicazioni vengono solitamente gestite dal lato edge, consentendo risposte più rapide ai servizi di rete e soddisfacendo i requisiti fondamentali dei settori che richiedono business in tempo reale, intelligenza artificiale, sicurezza e protezione della privacy.
Edge computing è il termine per indicare l’elaborazione che avviene vicino al luogo in cui hanno origine le cose, i dati e le azioni. I dispositivi intelligenti per l'edge computing possono essere terminali IoT con capacità di elaborazione specializzate, gateway o router IoT con determinate capacità di raccolta e elaborazione dati. Questo articolo spiegherà in dettaglio cos'è un gateway di edge computing è.
Che cos'è l'Edge Computing?
Per fornire servizi e computing di prossimità, i dispositivi di edge computing combinano rete, elaborazione, archiviazione e applicazioni sul lato vicino alla fonte di oggetti o dati. Sempre più aziende tecnologiche hanno avviato il proprio layout aziendale sull’edge computing. Di conseguenza, concetti quali fabbriche intelligenti, città intelligenti, produzione intelligente e vendita al dettaglio intelligente diventeranno sempre più prevalenti.
Nel processo di utilizzo della tecnologia di edge computing IoT, queste aziende devono utilizzare un’ampia gamma di gateway intelligenti, dispositivi edge e cloud per la raccolta, l’elaborazione e l’archiviazione dei dati. Questi dispositivi, insieme al database distribuito e all’elaborazione dei dati, costituiscono un sistema di edge computing completo. Ma questo sistema non esiste in modo indipendente e ci saranno molti trasferimenti di dati e interazioni applicative tra esso e la piattaforma di cloud computing.
Perché i gateway IoT necessitano di funzionalità per l'edge computing?
Le aziende spesso implementano un gran numero di Dispositivi IoT per le loro soluzioni IoT, il che presenta sfide nella loro gestione e monitoraggio. Gateway IoT sono concentratori che collegano i dispositivi IoT al cloud e facilitano il trasferimento bidirezionale dei dati. I dati dei sensori IoT possono quindi essere caricati per l’elaborazione e le app basate su cloud possono inviare comandi ai dispositivi IoT.
L’aggiunta di funzionalità di edge computing ai gateway IoT può ridurre il traffico di rete e la latenza, risolvendo al tempo stesso il problema dell’insufficiente potenza di elaborazione centrale causata dall’enorme quantità di dati. Quanto segue introdurrà in dettaglio:
Gestione di volumi di dati in continua crescita
La quantità di dati generati a livello globale aumenta in modo esponenziale con lo sviluppo accelerato di Internet e il crescente numero di dispositivi IoT. Si può stimare che ogni dieci anni si verificherà un cambiamento significativo come risultato della rapida accelerazione della tecnologia 5G e del progresso delle capacità di calcolo della CPU hardware, e non c’è dubbio che anche l’aumento del volume di dati raggiungerà un livello spaventoso. Tutto sarà digitalizzato e saranno necessari potenti gateway di edge computing per far fronte a volumi di dati in continua espansione.
Frenare l'aumento dei costi del cloud computing
Il risparmio sui costi è una delle motivazioni principali per implementare l’edge computing. Come accennato in precedenza, il costo del calcolo e dell’archiviazione aumenterà in modo esponenziale con l’aumento del volume di dati e degli utenti. In generale, i server richiesti di diverse scale di utenti possono essere visualizzati come segue (stimati approssimativamente):
| Scala utente | QPS（Query al secondo） | Server necessari | |
| 1 | 100,000 | 100 | 10 |
| 2 | 1,000,000 | 1,000 | 50 |
| 3 | 10,000,000 | 10,000 | 500 |
| 4 | 100,000,000 | 1,000,000 | 10,000 |
Come mostrato nella tabella, il numero di utenti aumenta di quasi 100 volte, passando da 100,000 a 100,000,000. Perché i server mostrano un aumento di 1000 volte? Poiché quando il volume aumenta, l'architettura diventa complessa, diverse attività come caching, code, rilevamento dei servizi, gateway, funzionamento e manutenzione automatizzati, monitoraggio, ecc., diventano un must.
Se adottiamo l’edge computing decentralizzato, gran parte del lavoro informatico verrà svolto all’edge, il che ridurrà notevolmente gli investimenti sui server e i costi.
Condividi il carico informatico
Distribuendo dispositivi gateway IoT edge per elaborare in modo efficace enormi quantità di dati generati dai terminali IoT nelle vicinanze, numerosi problemi sorti con la capacità di elaborazione centrale del cloud possono essere facilmente risolti. L’edge computing può teoricamente soddisfare i requisiti chiave di molti settori in termini di agilità, prestazioni in tempo reale, ottimizzazione dei dati, intelligenza artificiale e protezione della sicurezza e della privacy.
Vantaggi dei gateway di edge computing
I dispositivi IoT generano grandi quantità di dati. Quando un'azienda dispone di un significativo ecosistema di dispositivi IoT e desidera trasferire dati da tutti questi dispositivi al cloud, tali dispositivi IoT possono utilizzare tutta la larghezza di banda Internet dell'azienda e l'archiviazione nel cloud è costosa.
Tali problemi possono essere evitati utilizzando l’edge computing solo per gestire alcuni dati fondamentali e preziosi. Limitando la quantità di dati che devono essere inviati al cloud, questo metodo aiuta a ridurre le spese e l'utilizzo della larghezza di banda.
Considera un'azienda che dispone di una flotta di telecamere di sicurezza abilitate IP che inviano tutti i filmati di sorveglianza grezzi al cloud per l'elaborazione. Quando diverse telecamere sono focalizzate principalmente su spazi vuoti, inviare i filmati di sorveglianza grezzi al cloud certamente non ha senso e spreca la larghezza di banda. È più efficace elaborare le riprese video all’edge piuttosto che caricare tutto il materiale di sorveglianza in una volta per alleviare questo scenario di spreco di larghezza di banda.
Il dispositivo periferico è in grado di distinguere i clip significativi che l'azienda ritiene opportuno conservare da quelli irrilevanti e di inviare i clip video che devono essere esaminati al dispositivo gateway, che quindi carica i dati nel cloud. Come puoi vedere da questo esempio, un gateway di edge computing IoT è essenziale per aiutare le organizzazioni a ridurre l'utilizzo della larghezza di banda correlato all'IoT.
Architettura del gateway IoT Edge Computing
L'infrastruttura del gateway edge IoT è costituita da quattro livelli architetturali:
- Livello di rete: A questo livello, i dati provenienti da varie fonti vengono compilati e inviati al sistema di elaborazione in modo sicuro. Il sistema di acquisizione dati (DAS) è responsabile dell'esecuzione dell'aggregazione dei dati e della conversione del formato. A questo livello, i gateway di edge computing IoT possono connettere in modo sicuro i dispositivi IoT e l’infrastruttura di elaborazione.
- Strato sensore: A livello di sensori, i dispositivi raccolgono dati per la successiva elaborazione.
- Livello di pre-elaborazione dei dati: .Prima di essere trasmessi all'infrastruttura basata su cloud, i dati dei sensori IoT vengono preelaborati a questo livello e passano attraverso l'analisi fondamentale dei dati. I dispositivi edge IoT operano a questo livello.
- Livello dell'applicazione cloud: Gli utenti e le app possono accedere ai dati e ai risultati di un'analisi approfondita dei dati grazie all'infrastruttura basata su cloud. A questo livello è possibile anche l’archiviazione dei dati.
Composizione dei dispositivi gateway IoT Edge Computing
Un gateway di edge computing è un tipo di dispositivo gateway IoT che colma il divario di comunicazione tra piattaforme IoT, sensori, dispositivi e sistemi basati su cloud. I dispositivi gateway di edge computing IoT forniscono in genere soluzioni di elaborazione e archiviazione locale, nonché la capacità di gestire autonomamente i dispositivi sul campo in base ai dati di input dei sensori.
Hardware per gateway IoT Edge
Un gateway edge IoT si trova all’incrocio dei sistemi edge e funge da punto di accesso principale per le connessioni di rete all’interno e all’esterno dell’ecosistema dei dispositivi. Può connettere l'intranet locale del tuo ecosistema, utilizzata da altri dispositivi, all'Internet pubblica.
Software per gateway IoT
Nel caso dell’Industrial Internet of Things, ad esempio, il software del gateway IoT migliora la trasparenza dei dati delle macchine e dei processi. Utilizza regole per esaminare dati particolari al fine di garantire che l'output soddisfi standard elevati. Inoltre, monitora i dati di processo in tempo reale, tra cui temperatura, pressione, vibrazioni e altro ancora.
Come funziona un gateway di computing IoT Edge?
Sia che la tua azienda si stia preparando a investire ampiamente nell'IoT o desideri semplicemente iniziare a utilizzare alcuni dispositivi di edge computing, l'implementazione di gateway di edge computing dell'IoT fornirà vantaggi sia a breve che a lungo termine. Vediamo come funziona.
Connessione di dispositivi IoT
Simile a un telecomando universale, un gateway IoT ti consente di controllare tutti i tuoi dispositivi da un'unica posizione, risparmiando tempo e fatica. Allo stesso modo, un gateway di edge computing IoT funge da hub centrale per il trasferimento dei dati tra dispositivi connessi. Attraverso il cloud, le persone e i dispositivi IoT sono in grado di comunicare tra loro. Quando invii o ricevi informazioni ai dispositivi IoT, i gateway IoT e il software abilitato al cloud vengono utilizzati per comunicare con i dispositivi IoT.
D’altro canto, i gateway IoT consentono a un numero crescente di dispositivi IoT e sensori intelligenti di connettersi tra loro, facilitando la comunicazione filtrando i dati in informazioni utili e ottimizzando il loro funzionamento in tutto lo spazio fisico.
Filtraggio dei dati
Il gateway di edge computing IoT facilita la comunicazione filtrando i dati in informazioni preziose e consentendo la connettività tra i dispositivi. Poiché i dispositivi IoT possono raccogliere nuovi dati in appena una frazione di secondo, guardare ogni record sarebbe inutile e ne rallenterebbe il funzionamento e la connessione.
I gateway di edge computing IoT possono operare all'edge, controllando i dati forniti e analizzandoli prima della consegna. Solo i dati necessari vengono inviati al cloud per migliorare i tempi di risposta.
Traduzione delle comunicazioni tra dispositivi IoT
Sebbene i dispositivi IoT si stiano rapidamente integrando nella nostra vita quotidiana e stiano emergendo nuovi servizi e prodotti per migliorare quasi ogni area della nostra vita, attualmente non esiste uno standard universale per il linguaggio dei dispositivi IoT. I gateway di conversione del protocollo diventano più cruciali quando vengono aggiunti più dispositivi IoT perché facilitano la comunicazione tra loro.
Rafforzare la sicurezza
I dispositivi IoT sollevano sempre più problemi di sicurezza man mano che ne vengono aggiunti altri. Tutti i dispositivi IoT sono vulnerabili alle interferenze esterne e agli attacchi hacker, ma un gateway IoT aggiunge un ulteriore livello di sicurezza tra Internet e il dispositivo fisico.
Edge intelligente
Un gateway IoT è un ottimo esempio di “bordo intelligente attivo”. Ciò significa che i dati possono essere tradotti ed elaborati dal gateway IoT stesso, senza l'assistenza di entità o individui terzi.
Scenari applicativi dei gateway Edge Computing
Quali scenari richiedono gateway di edge computing poiché l’introduzione dell’edge computing nei gateway IoT è inevitabile? Quando le organizzazioni devono gestire alcune attività di risposta in tempo reale (come rispondere istantaneamente ad alcune richieste locali dell'utente, come sbloccare le biciclette condivise e utilizzare un sistema di riconoscimento facciale per la gestione degli accessi), raccogliere e strutturare i dati (come estrarre la targa informazioni nel video, inviarle tramite SMS e trasmetterle al data center), implementare il monitoraggio dei dispositivi in tempo reale (principalmente raccolta dati e monitoraggio delle apparecchiature offline) e alcune applicazioni P2P decentralizzate (il nodo periferico può facilitare la comunicazione P2P tra dispositivi vicini dispositivi quando agiscono come server di rilevamento dei servizi), avranno bisogno di gateway di edge computing IoT.
Esiste un’ampia varietà di scenari applicativi dell’edge computing, molti dei quali non possiamo nemmeno iniziare a immaginare. Possiamo fornire i seguenti esempi di utilizzo come riferimento:
- Elettricità: Controllo dei lampioni, monitoraggio in tempo reale e allarme dei dati di tensione e corrente della rete elettrica urbana o monitoraggio dei pannelli solari;
- Sicurezza: sistema di controllo accessi remoto e allarme antifurto;
- Energia: raccolta dati da giacimenti petroliferi, miniere di carbone, petrolio, gas naturale e monitoraggio dei sistemi di riscaldamento;
- Traffico: Sistema di monitoraggio delle targhe dei veicoli, monitoraggio delle infrazioni dei veicoli, controllo dei semafori;
- Protezione dell'ambiente: Raccolta di dati in tempo reale per il monitoraggio e la manutenzione dell'acqua del rubinetto, delle condotte fognarie, delle stazioni di pompaggio e degli impianti idrici.
Le parole finali
Inutile dire che i gateway di edge computing sono essenziali nell’era dell’IoT. Come abbiamo spiegato in precedenza, i gateway di edge computing sono responsabili dell'elaborazione e dell'analisi dei dati provenienti dai dispositivi per renderli reattivi in tempo reale per le applicazioni che richiedono una bassa latenza.
Sebbene l’edge computing offra numerosi vantaggi, presenta anche una serie di difficoltà, come la gestione e la manutenzione di dispositivi distribuiti, la gestione di enormi quantità di dati e la garanzia della sicurezza della rete. Pertanto, il successo delle applicazioni IoT dipende dalla selezione della piattaforma e dell’architettura gateway di edge computing appropriate, nonché dalla sua configurazione efficiente.
I Dusun IoT'S gateway programmabile supporta un numero di Sistemi operativi IoT e consente agli utenti di aggiungere nuove funzionalità utilizzando una serie di linguaggi di programmazione e creare funzioni correlate in conformità con i requisiti del progetto, come comunicazione seriale, analisi di protocollo, caricamento nel cloud, ecc. Forniamo un'abbondanza di documentazione e driver open source in modo che gli utenti possono eseguire rapidamente le attività necessarie. I chip di elaborazione, i chip di memoria, i chip di archiviazione, i moduli di comunicazione e i dispositivi di alimentazione aderiscono tutti a standard di livello industriale, rendendoli resistenti all'ambiente severo che si trova nei siti industriali.
