O que é a computação de borda?
A computação de borda é uma estrutura de computação distribuída que permite que dispositivos IoT processem e atuem rapidamente nos dados na borda da rede.
Computação em nuvem de borda explicada
A computação de borda permite que dispositivos em locais remotos processem dados na "borda" da rede, seja pelo dispositivo ou por um servidor local. E quando os dados precisam ser processados no datacenter central, somente os dados mais importantes são transmitidos, minimizando a latência.
Por que as empresas usam a computação de borda?
As empresas usam a computação de borda para melhorar os tempos de resposta de seus dispositivos remotos e obter insights mais avançados e em tempo hábil dos dados do dispositivo. A computação de borda possibilita a computação em tempo real em locais onde normalmente não seria viável e reduz o gargalo nas redes e datacenters que dão suporte a dispositivos de borda.
Sem a computação de borda, o grande volume de dados gerados pelos dispositivos de borda sobrecarregaria a maioria das redes empresariais atuais, dificultando todas as operações numa rede afetada. Os custos de TI poderiam disparar. Os clientes insatisfeitos poderiam levar seus negócios para outro lugar. Máquinas valiosas poderiam ser danificadas ou simplesmente ser menos produtivas. Mas o mais importante é que a segurança dos trabalhadores poderia ser comprometida em sensores que dependem de sensores inteligentes para os manter seguros.
Como funciona a computação de borda?
Para tornar a funcionalidade em tempo real possível para aplicativos inteligentes e sensores IoT, a computação de borda resolve três desafios inter-relacionados:
- Conectando um dispositivo a uma rede de um local remoto.
- Processamento lento de dados devido a limitações de rede ou de computação.
- Dispositivos de borda que causam problemas de largura de banda da rede.
Avanços em tecnologias de rede, como 5G sem fio, possibilitam resolver esses desafios em uma escala global e comercial. As redes 5G podem lidar com grandes quantidades de dados, indo e voltando de dispositivos e datacenters, quase em tempo real. (Existe até uma rede sem fio que usa criptomoeda para incentivar os usuários a estender a cobertura a áreas de difícil acesso.)
Mas os avanços na tecnologia sem fio são apenas parte da solução para fazer com que a computação de borda funcione em escala. Ser seletivo sobre quais dados incluir e excluir em fluxos de dados nas redes também é essencial para reduzir a latência e fornecer resultados em tempo real.
Um exemplo de computação de borda:
Uma câmera de segurança em um depósito remoto usa IA para identificar atividades suspeitas e envia apenas esses dados específicos para o datacenter principal para processamento imediato. Portanto, em vez de a câmera sobrecarregar a rede 24 horas por dia, transmitindo constantemente todas as suas imagens, ela envia apenas clipes de vídeo relevantes. Isso libera a largura de banda da rede da empresa e os recursos de processamento de computação para outros usos.
Exemplos e casos de uso da computação de borda
Mais casos de uso da computação em nuvem de borda:
- Uma loja de varejo a 1.600 km do datacenter principal da empresa usa dispositivos de ponto de venda sem fio para processar pagamentos instantaneamente.
- Uma plataforma de petróleo no meio do oceano usa sensores IoT e IA para detectar rapidamente problemas de funcionamento do equipamento antes que piorem.
- Um sistema de irrigação em um campo agrícola remoto ajusta a quantidade de água que utiliza em tempo real, detectando os níveis de umidade do solo.
Por que a computação de borda é importante?
Da segurança do local de trabalho à segurança e à produtividade, os benefícios da computação de borda são amplos:
Nuvem pública
Operações mais eficientes. A computação de borda ajuda as empresas a otimizar suas operações diárias processando rapidamente grandes volumes de dados nos sites locais onde esses dados são coletados. Isso é mais eficiente do que enviar todos os dados coletados para uma nuvem centralizada ou para um datacenter primário a vários fusos horários de distância, o que causaria atrasos excessivos na rede e problemas de desempenho.
Nuvem privada
Tempos de resposta mais rápidos. A computação de borda ignora locais centralizados em nuvem e datacenters para permitir que as empresas processem dados de forma mais rápida e confiável, em tempo real ou quase em tempo real. Considere a latência dos dados, os gargalos da rede e a diminuição da qualidade dos dados que podem surgir ao tentar enviar informações de milhares de sensores, câmeras ou outros dispositivos inteligentes para um escritório central de uma só vez. Em vez disso, a computação de borda permite que dispositivos na borda de uma rede ou próximos a ela alertem instantaneamente o pessoal e os equipamentos importantes sobre falhas mecânicas, ameaças à segurança e outros incidentes críticos, para que ações rápidas possam ser tomadas.
Nuvem híbrida
Maior produtividade dos funcionários. A computação de borda permite que as empresas forneçam mais rapidamente os dados de que os funcionários precisam para concluir suas tarefas de trabalho da maneira mais eficiente possível. E em locais de trabalho inteligentes que aproveitam a automação e a manutenção preditiva, a computação de borda mantém o equipamento de que os trabalhadores precisam funcionar sem problemas, sem interrupções ou erros facilmente evitáveis.
Nuvem pública
Segurança aprimorada no local de trabalho. Em ambientes de trabalho onde equipamentos defeituosos ou alterações nas condições de trabalho podem causar lesões ou algo pior, os sensores IoT e a computação de borda podem ajudar a manter as pessoas seguras. Por exemplo, em plataformas de petróleo, pipelines de petróleo e outros casos de uso industrial remotos, a manutenção preditiva e os dados em tempo real analisados no ou próximo ao local do equipamento podem ajudar a aumentar a segurança dos trabalhadores e minimizar os impactos ambientais.
Nuvem privada
Funcionalidade em locais distantes. A computação de borda facilita a utilização de dados coletados em sites remotos em que a conectividade com a Internet é intermitente ou a largura de banda da rede é limitada, por exemplo, a bordo de um navio de pesca no Mar de Bering ou numa vinhedo no interior da Itália. Dados operacionais como qualidade da água ou do solo podem ser constantemente monitorados por sensores e usados quando necessário. Quando a conectividade com a Internet estiver disponível, os dados relevantes poderão ser transmitidos para um datacenter central para processamento e análise.
Nuvem híbrida
Segurança reforçada. Para as empresas, o risco de segurança de adicionar milhares de sensores e dispositivos conectados à Internet à sua rede é uma preocupação real. A computação de borda ajuda a reduzir esse risco, permitindo que as empresas processem dados localmente e os armazenem offline. Isso diminui os dados transmitidos pela rede e ajuda as empresas a serem menos vulneráveis a ameaças à segurança.
Nuvem pública
Soberania de dados. Ao coletar, processar, armazenar e usar dados de clientes de outra forma, as organizações devem aderir aos regulamentos de privacidade de dados do país ou região onde esses dados são coletados ou armazenados – por exemplo, o Regulamento Geral sobre a Proteção de Dados (GDPR) da União Europeia. Mover dados para a nuvem ou para um datacenter primário entre fronteiras nacionais pode dificultar a adesão aos regulamentos de soberania de dados, mas com a computação de borda, as empresas podem garantir que estejam respeitando as diretrizes de soberania de dados locais processando e armazenando dados próximos de onde foram coletados.
Nuvem privada
Custos de TI reduzidos. Com a computação de borda, as empresas podem otimizar suas despesas de TI processando dados localmente em vez de na nuvem. Além de minimizar os custos de armazenamento e processamento de nuvem das empresas, a computação de borda diminui os custos de transmissão ao eliminar dados desnecessários no local ou próximo ao local onde são coletados.
Nuvem híbrida
Hardware e rede da computação de borda
Na computação de borda, grande parte do poder de processamento está fisicamente localizado no local ou próximo ao local onde os dados são coletados. O hardware da computação de borda geralmente consiste nesses componentes físicos:
Nuvem pública
Os dispositivos de borda incluem câmeras inteligentes, termômetros, robôs, drones, sensores de vibração e outros dispositivos IoT. Embora alguns dispositivos tenham recursos internos de computação, memória e armazenamento, nem todos têm.
Nuvem privada
Processadores são as CPUs, GPUs e a memória associada que alimentam os sistemas de computação de borda. Por exemplo, quanto mais potência de CPU um sistema de computação de borda tiver, mais rápido ele poderá executar tarefas e mais cargas de trabalho poderá suportar.
Nuvem híbrida
Cluster/servidores são grupos de servidores que processam dados em um local de borda, como em uma fábrica ou em uma zona de pesca comercial. Os clusters/servidores de borda geralmente têm a tarefa de executar aplicativos empresariais, cargas de trabalho empresariais e serviços compartilhados de uma organização.
Nuvem pública
Gateways são clusters/servidores de borda que executam funções de rede essenciais, como habilitar conectividade sem fio, fornecer proteção de firewall e processar e transmitir dados de dispositivos de borda.
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Roteadores são dispositivos de borda que conectam redes. Por exemplo, um roteador na borda pode ser usado para conectar LANs de uma empresa a uma WAN ou à Internet.
Nuvem híbrida
Comutadores, que também são chamados de nós de acesso, conectam vários dispositivos para criar uma rede.
Nuvem pública
Nós é um termo abrangente usado para descrever os dispositivos de borda, servidores e gateways que habilitam a computação de borda.
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Nuvem híbrida
Quais são algumas das características do hardware da computação de borda?
O hardware da computação de borda precisa ser durável e confiável. Muitas vezes, esse equipamento deve ser capaz de suportar extremas condições meteorológicas, ambientais e mecânicas. Em particular, geralmente deve ser:
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Sem ventilador e sem ventilação. Sendo a confiabilidade fundamental, especialmente em indústrias onde o mau funcionamento dos equipamentos pode interromper a produção e colocar os trabalhadores em risco, o hardware de borda deve ser protegido contra poeira, sujeira, umidade e outros materiais que possam comprometê-lo.
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Resistente à temperatura. O hardware de borda geralmente é colocado do lado de fora em climas gélidos, tórridos e úmidos. Às vezes, é até colocado debaixo d'água. Ser capaz de suportar temperaturas abaixo de zero e próximas da ebulição é essencial em muitos casos.
Nuvem híbrida
Resistente a movimentos bruscos. O hardware precisa ser capaz de suportar vibrações e choques de máquinas ou de elementos naturais. É essencial criar esses componentes sem ventiladores, cabos e outras peças internas que possam se soltar ou quebrar facilmente.
Nuvem pública
Fator forma pequeno. Em computadores de ponta, a compacidade é algo essencial. Geralmente, precisam caber em locais apertados. Os exemplos incluem câmeras inteligentes colocadas em paredes, prateleiras e tetos e termômetros inteligentes embalados em caixas de transporte.
Nuvem privada
Equipado com amplo armazenamento. Os computadores de borda que coletam grandes quantidades de dados de dispositivos de borda podem exigir armazenamento de dados significativo. Também devem ser capazes de acessar e transferir rapidamente grandes quantidades de dados.
Nuvem híbrida
Compatível com equipamentos novos e herdados. Os computadores de borda, especialmente aqueles que operam em configurações de produção ou de fábrica, normalmente têm uma variedade de portas de E/S, incluindo portas USB, COM, Ethernet e de uso geral. Isso permite que eles se conectem com equipamentos de produção novos e herdados, computadores, dispositivos, sensores e alarmes.
Nuvem pública
Criado com várias opções de conectividade. Os computadores de borda normalmente dão suporte à conectividade sem fio e com fio. Dessa forma, se a conexão com a Internet sem fio não for uma opção em um site comercial remoto, como um farm ou um navio no mar, o computador ainda poderá se conectar à Internet para transmitir dados.
Nuvem privada
Com suporte a vários tipos de entradas de energia. Os computadores de borda geralmente suportam uma variedade de entradas de energia para acomodar a ampla variedade de entradas de energia que podem encontrar em locais remotos. Eles também exigem recursos de proteção contra surtos, sobretensões e energia para ajudar a evitar danos elétricos.
Nuvem híbrida
Protegido contra ataques cibernéticos. Os dispositivos de borda, que geralmente não podem ser gerenciados por administradores de rede tão rigorosamente quanto seus equivalentes locais e na nuvem, tendem a ser mais vulneráveis a atores maliciosos. Para ajudar a protegê-los contra malware e outros ataques cibernéticos, os dispositivos de borda devem estar equipados com ferramentas de segurança, como firewalls e sistemas de detecção de intrusões baseados em rede.
Nuvem pública
Resistente a adulterações. Como os dispositivos de computação de borda geralmente são usados em locais distantes onde não podem ser monitorados consistentemente, eles devem ser criados para serem mantidos protegidos contra roubo, vandalismo e acesso físico não autorizado.
Nuvem privada
Nuvem híbrida
Computação em nuvem versus computação de borda versus computação em névoa
A computação de borda e a computação em nuvem são tecnologias de computação intermediárias que ajudam a mover os dados coletados por dispositivos IoT em locais remotos para a nuvem de uma empresa. Vamos explorar como a computação de borda difere da computação em névoa e da computação em nuvem e como as três funcionam juntas:
A computação em nuvem permite que as empresas armazenem, processem e trabalhem com seus dados em servidores remotos hospedados pela Internet. Os provedores de computação em nuvem comercial como o Microsoft Azure oferecem plataformas de computação digital e coleções de serviços que as empresas podem usar para reduzir ou eliminar sua infraestrutura física de TI e os custos associados. A computação em nuvem também permite que as organizações forneçam recursos de trabalho remoto seguros para seus funcionários, dimensionem mais facilmente seus dados e aplicativos e aproveitem a IoT.
A computação de borda permite a captura, o processamento e a análise de dados nos alcances mais distantes da rede de uma organização: a "borda." Isso permite que organizações e setores trabalhem com dados urgentes em tempo real, às vezes sem a necessidade de se comunicar com um datacenter primário e, muitas vezes, enviando apenas os dados mais relevantes para o datacenter primário para processamento mais rápido. Isso poupa recursos de computação primários, como redes de nuvem, de serem gerados com dados irrelevantes, o que reduz a latência para toda a rede. Também reduz os custos de rede.
Considere uma plataforma de perfuração de petróleo operando no meio do oceano. Sensores que rastreiam informações como profundidade de perfuração, pressão da superfície e vazão de fluido podem ajudar a manter o maquinário em uma plataforma funcionando sem problemas e a manter os trabalhadores e o meio ambiente seguros. Para fazer isso sem desacelerar desnecessariamente a rede, os sensores enviam pela rede apenas dados sobre necessidades críticas de manutenção, mau funcionamento de equipamentos e detalhes de segurança dos trabalhadores, o que permite identificar e reagir a problemas quase em tempo real.
A computação em névoapermite que os dados sejam armazenados e analisados temporariamente em uma camada de computação entre a nuvem e a borda para casos em que não é possível processar dados de borda devido a limitações de computação de equipamentos de borda.
Da névoa, os dados relevantes podem ser enviados aos servidores de nuvem para armazenamento de longo prazo e análise e uso futuros. Ao não enviar todos os dados dos dispositivos de borda para um datacenter central para processamento, a computação em névoa permite que as empresas reduzam parte da carga em seus servidores na nuvem, o que ajuda a otimizar a eficiência da TI.
Por exemplo, considere uma empresa de gestão predial que utiliza dispositivos inteligentes para automatizar o controle de temperatura, ventilação, iluminação, sprinklers e alarmes de incêndio e segurança em todos os seus edifícios. Em vez de ter esses sensores transmitindo dados constantemente para o datacenter principal, a empresa possui um servidor na sala de controle de cada edifício que gerencia problemas imediatos e só envia dados agregados para o datacenter principal quando o tráfego de rede e os recursos de computação têm capacidade excessiva. Essa camada de computação em névoa permite que a empresa maximize sua eficiência de TI sem sacrificar o desempenho.
É importante observar que a computação em névoa não depende da computação em nuvem. A computação em névoa é simplesmente uma opção adicional para ajudar as empresas a obter mais velocidade, desempenho e eficiência em determinados cenários de computação de borda.
Exemplos e casos de uso da computação de borda
Os dispositivos IoT e a computação de borda estão transformando rapidamente a maneira como os setores em todo o mundo trabalham com dados. A seguir estão alguns dos casos de uso mais importantes para computação de borda nos negócios:
Computação de borda para filiais. Os dispositivos inteligentes e sensores reduzem o número de recursos necessários para executar os escritórios secundários de uma empresa. Considere os controles HVAC conectados à Internet, sensores que detectam quando as copiadoras precisam de reparos e câmeras de segurança. Ao enviar apenas os alertas de dispositivo mais essenciais para o datacenter principal de uma empresa, a computação de borda ajuda a evitar o congestionamento do servidor e o tempo de retardo, aumentando significativamente o tempo de resposta para problemas de instalação.
Computação de borda para fabricação. Os sensores de uma fábrica podem ser usados para monitorar equipamentos em busca de problemas de manutenção de rotina e mau funcionamento, além de manter os trabalhadores seguros. Além disso, os equipamentos inteligentes em fábricas e depósitos podem aumentar a produtividade, reduzir os custos de produção e fornecer controle de qualidade. E manter os dados e as análises na fábrica, em vez de enviá-los para um datacenter centralizado, pode ajudar a evitar atrasos dispendiosos e potencialmente perigosos.
Computação de borda para energia. As empresas de energia e serviços públicos utilizam sensores IoT e computação de ponta para aumentar a eficiência, automatizar a rede elétrica, simplificar a manutenção e compensar deficiências na conectividade de rede em locais remotos. Torres elétricas, parques eólicos, plataformas petrolíferas e outras fontes de energia remotas podem ser equipadas com dispositivos IoT capazes de resistir a condições climáticas adversas e outros desafios ambientais. Esses dispositivos podem processar dados no local de energia ou próximo a ele e enviar apenas os dados mais relevantes para o datacenter principal. Nos setores do petróleo e gás, os sensores IoT e a computação de borda fornecem alertas de segurança essenciais em tempo real que notificam os funcionários responsáveis sobre reparos necessários e defeitos perigosos de equipamentos que podem levar a explosões ou outras catástrofes.
Computação de borda para agricultura. A computação de borda pode ajudar a aumentar a eficiência e os rendimentos da agricultura. Os sensores IoT e os drones resistentes ao clima podem ajudar os agricultores a monitorar a temperatura e o desempenho dos equipamentos; analisar dados do solo, luz e outros dados ambientais; otimizar a quantidade de água e nutrientes utilizados na lavoura; e cronometrar as colheitas com mais eficiência. A computação de borda torna o uso da tecnologia de IoT mais econômico mesmo em locais remotos onde a conectividade de rede é limitada.
Computação de borda para varejo. Os grandes varejistas geralmente coletam grandes quantidades de dados em suas lojas individuais. Usando a computação de borda, os varejistas podem extrair insights de negócios mais avançados e reagir a eles em tempo real. Por exemplo, os varejistas podem coletar dados sobre o tráfego de clientes, monitorizar os números dos pontos de venda e monitorizar o sucesso das campanhas promocionais em todas as suas lojas e utilizar estes dados locais para gerir o inventário de forma mais eficaz e tomar decisões de negócios mais rápidas e informadas.
Computação de borda para serviços de saúde. As utilidades da computação de borda no setor de serviços de saúde são amplas. Os sensores de temperatura enviados com as vacinas podem ajudar a garantir que mantenham a sua integridade ao longo da cadeia de fornecedores. Equipamentos médicos domésticos, como máquinas CPAP inteligentes e monitores cardíacos, podem coletar dados do paciente e enviar informações relevantes ao médico e à rede de saúde do paciente. Os hospitais podem atender melhor os pacientes usando a tecnologia IoT para rastrear os sinais vitais dos pacientes e rastrear com mais precisão a localização de equipamentos como cadeiras de rodas e macas.
Computação de borda para veículos autônomos. Quase não há margem para erro com carros, táxis, vans e caminhões autônomos. A computação de borda permite que eles respondam instantânea e corretamente aos sinais de trânsito, condições da estrada, obstáculos, pedestres e outros veículos em tempo real.
Serviços de computação de borda
À medida que a computação em nuvem de borda cresce em direção à adoção generalizada, os tipos de serviços relacionados compatíveis com seu uso também cresceram. Os serviços de computação de borda de hoje vão muito além de apenas dispositivos e rede para incluir soluções para:
- Executar IA, análises e outros recursos de negócios em dispositivos IoT.
- Consolidar dados de borda em escala e eliminar silos de dados.
- Implantar, gerenciar e ajudar a proteger cargas de trabalho de borda remotamente.
- Otimizar os custos da execução de soluções de borda.
- Permitir que os dispositivos reajam mais rapidamente às alterações locais.
- Verificar se os dispositivos operam de forma confiável após longos períodos offline.
As soluções mais recentes incluem serviços para ajudar a incorporar a computação de ponta com tecnologias comuns, como bancos de dados, sistemas operacionais, segurança cibernética, razões de blockchain e gerenciamento de infraestrutura, para citar apenas alguns.
Exemplos de serviços de computação de borda da Microsoft:
Azure IoT Edge
Estenda a inteligência e a análise da nuvem para dispositivos de borda.
Azure Stack Edge
Leve a computação, o armazenamento e a inteligência do Azure para a borda com os dispositivos gerenciados pelo Azure.
Azure Sphere
Conecte dispositivos baseados em MCU com segurança do silício à nuvem.
SQL do Azure no Edge
Obtenha insights de dados em tempo real para servidores IoT, gateways e dispositivos.
Azure Data Box
Mova dados armazenados ou em trânsito de forma rápida e econômica para o Azure e para computação de borda.
Gerenciador de Funções de Rede do Azure
Implante e gerencie funções de rede 5G e SD-WAN em dispositivos de borda.
Windows para IoT
Crie soluções de borda inteligentes com ferramentas, suporte e segurança de nível empresarial para desenvolvedores.
Avere vFXT para Azure
Execute cargas de trabalho de alto desempenho baseadas em arquivo na nuvem.
Azure Front Door
Obtenha entrega de conteúdo de nuvem rápida, confiável e mais segura com proteção inteligente contra ameaças.
Razão confidencial do Azure
Armazene metadados não estruturados em um blockchain usando um serviço gerenciado da API REST.
Uma observação sobre os serviços de computação de borda de análise e IA
Os serviços de análise e IA para a borda são especialmente valiosos para melhorar a automação, produtividade, manutenção e segurança. Aqui está apenas um exemplo: A implantação de modelos preditivos em câmeras de fábrica pode ajudar a detectar problemas de controle de qualidade e segurança. Nesse caso, a solução dispara um alerta e processa os dados localmente para executar uma ação imediata ou envia-os para a nuvem para análise instantânea antes de agir.
Perguntas frequentes
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A computação de borda é uma tecnologia de rede que permite que dispositivos em locais remotos processem dados e executem ações em tempo real. Funciona minimizando a latência da rede por meio do processamento da maioria dos dados na "borda" da rede (como pelo próprio dispositivo ou por um servidor próximo) e enviando apenas os dados mais relevantes ao datacenter principal para processamento quase instantâneo.
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A "computação em nuvem de borda" é outra maneira de chamar a "computação de borda": os dois termos significam a mesma coisa: habilitar dispositivos em locais remotos para processar dados e executar ações em tempo real minimizando a latência de rede.
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A tecnologia de computação de borda inclui soluções de rede e hardware para permitir que dispositivos inteligentes em ambientes remotos ou desafiadores funcionem sem a necessidade de uma conexão completa com uma rede central. As soluções de rede incluem tecnologias como 5G e soluções que ajudam a reduzir a latência minimizando a quantidade de dados enviados pela rede. Os dispositivos de borda comuns incluem câmeras, sensores, servidores, processadores, comutadores e roteadores, que se conectam pela rede a um datacenter central. Em muitos casos, os dispositivos de borda executam a IA localmente e enviam apenas determinados dados críticos para o datacenter primário para processamento adicional.
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A computação de borda geralmente é usada para locais como chãos de fábrica, showrooms de varejo, contêineres de remessa, hospitais, locais de construção, grades de energia e farms, e até mesmo para a Estação Espacial Internacional, em que dispositivos ou sensores precisam funcionar em tempo real, mas têm apenas conectividade limitada a um datacenter primário. Ela permite que as empresas façam coisas como usar sensores para garantir que as máquinas estejam operando com segurança e eficiência, para detectar quando o estoque está baixo nas prateleiras das lojas, para aumentar ou reduzir a irrigação nas fazendas com base na umidade do solo e para detectar quando os trabalhadores podem estar em perigo.