Edge Computing là gì? Doanh nghiệp làm thế nào để tận dụng “cơ hội vàng” từ Edge Computing?

Edge Computing là ứng dụng ngày càng được sử dụng rộng rãi và hứa hẹn mang lại nhiều lợi thế cho các doanh nghiệp trong kỷ nguyên 4.0. Theo dự báo của marketsandmarkets, Edge Computing được sẽ đạt giá trị 3,6 tỷ đô năm 2020 và sẽ tiếp tục tăng lên 15,7 tỷ đô vào năm 2025. Vậy, Edge Computing là gì? Và doanh nghiệp cần chuẩn bị những gì để có thể tận dụng tối đa tiềm năng mà điện toán biên có thể mang lại.

Edge Computing là gì? 

Edge Computing hay còn gọi Điện toán biên là một kiến trúc được thiết kế và xây dựng nhằm tối ưu hoá hệ thống điện toán đám mây thông qua xử lý, tính toán dữ liệu tại vùng biên – nơi gần với nguồn phát sinh dữ liệu và nhận yêu cầu xử lý nhất (các thiết bị IoT).

Mô hình kiến trúc trong Edge Computing là gì?

Mô hình kiến trúc trong Edge Computing 

Mô hình kiến trúc Edge Computing bao gồm:  

• Cloud Data Center (Đám mây): là lớp trên cùng có nhiệm vụ xử lý, phân tích các tác vụ phức tạp như dữ liệu lớn, học máy.
• Lớp ở giữa là lớp điện toán biên (Edge Computing). Tại đây, dữ liệu được thu thập từ các cảm biến, máy đo… ở tầng thiết bị IoT. Dữ liệu sau đó không được đưa ngay lên máy chủ đám mây mà đi qua vùng biên – các trung tâm tính toán và lưu trữ cục bộ đặt gần nguồn dữ liệu là các thiết bị IoT. 
• Lớp cuối cùng là các thiết bị IoT, bao gồm: các cảm biến (Sensor), các thiết bị đo đạc, điều khiển (Controller)…  phục vụ việc khai thác và gửi dữ liệu lên các lớp phía trên.

Có thể thấy, Edge Computing gắn chặt với điện toán đám mây và Internet of Things. Trong đó, Edge Computing đóng vai trò tầng trung gian phụ trách cung cấp xử lý và lưu trữ dữ liệu nhỏ, cần phản hồi nhanh từ tầng IoT và tiết kiệm băng thông cho các xử lý dữ liệu lớn được chuyển tiếp “lên đám mây”. 

Đọc thêm: Cách mà IoT kiến tạo nền sản xuất thông minh

Các thành phần cơ bản trong hệ sinh thái Edge Computing là gì? 

• Cloud Server: là một trung tâm dữ liệu cho phép lưu trữ và chạy các ứng dụng được sử dụng để điều phối và quản lý các edge node (nút biên) khác nhau. 
• Thiết bị biên (Edge Device): Là thiết bị được tích hợp khả năng tính toán như máy ATM, máy ảnh số hoặc ô tô… Song, các thiết bị biên thường có năng lực tính toán hạn chế, chỉ xử lý các yêu cầu tức thời cần độ trễ thấp. Tuy nhiên ngày nay, ngày càng nhiều edge device với cấu hình mạnh ra đời.
• Nút biên (Edge Node): Nút biên là một cách gọi chung để chỉ bất kỳ các thiết bị biên, máy chủ biên hay cổng biên nào mà tính toán biên có thể được thực hiện.
• Máy chủ biên (Edge Server): Là loại thiết bị “cạnh” dùng để cung cấp một điểm đầu vào cho một hệ thống mạng cụ thể tại các khu vực sản xuất.
• Cổng biên (Edge Gateway): Một cổng biên thường là một máy chủ biên, ngoài việc xử lý khối lượng công việc của ứng dụng doanh nghiệp còn thực hiện các chức năng mạng như biên dịch giao thức, bảo vệ tường lửa hoặc kết nối không dây

Lợi ích của Edge Computing là gì?

5 lợi ích lớn nhất về mặt kỹ thuật mà bất kỳ doanh nghiệp nào khi áp dụng điện toán biên đều có:

• Phản hồi thông tin một cách nhanh chóng: Lý do ở đây là dữ liệu phát sinh được xử lý ngay gần nguồn, giúp rút ngắn độ trễ, nâng cao hiệu quả quản trị và tăng cường trải nghiệm cho người dùng.
• Giảm thiểu rủi ro có liên quan đến hệ thống: Trong một số trường hợp gặp sự cố không mong muốn trong một node (nút mạng) nào đó của mạng lưới (thiên tai, hỏa hoạn, nguồn điện bị gián đoạn, sự cố phần cứng,…), chỉ những khu vực nhỏ thuộc phạm vi của node bị ảnh hưởng trong khi các khu vực khác vẫn đảm bảo vận hành và cung cấp dịch vụ một cách trơn tru.
• Loại bỏ các nút thắt trong quá trình xử lý thông tin: Do việc xử lý thông tin được quy hoạch phù hợp ở từng cấp độ và phạm vi theo nguồn phát ra dữ liệu (hệ thống CNTT, các thiết bị IoT,…) dẫn đến các thông tin được xử lý riêng biệt, ít bị phụ thuộc vào nhau.
• Tối ưu chi phí, thời gian và chất lượng: Việc ứng dụng điện toán biên cho phép khoanh vùng những tác vụ cần xử lý, liên tục làm hài hoà dữ liệu qua mỗi giai đoạn, làm giảm đáng kể lượng dữ liệu cần được lưu trữ, xử lý, tiết kiệm băng thông, giảm thời gian trễ và nâng cao chất lượng dịch vụ.
• Điện toán biên có khả năng mở rộng dễ dàng: Bằng việc bổ sung thêm các thiết bị Edge mỗi khi nhu cầu kết nối các thiết bị IoT tăng, doanh nghiệp dễ dàng mở rộng hệ thống điện toán biên nhưng không hề tăng băng thông đường truyền đáng kể.

Ứng dụng của điện toán biên trong nền sản xuất hiện đại

• Xe tự hành AGV

Xe tự hành AGV được viết tắt từ Automation Guided Vehicle. Đây là loại xe được ứng dụng các giải pháp công nghệ dẫn đường nhằm hỗ trợ việc vận chuyển hàng hóa, nguyên vật liệu trong khu vực sản xuất rộng lớn đến những địa điểm đã được đánh dấu sẵn.

Với sự ứng dụng của điện toán biên, các AGV sẽ không sự hỗ trợ của máy chủ từ xa để đưa ra các quyết định, từ dò đường, cảm biến phát hiện vật cản, chống va chạm các vật xung quanh. Mọi quyết định của AGV sẽ được đưa ra một cách tức thời nhưng vẫn đảm bảo khả năng xử lý an toàn, chính xác, bất kể kết nối internet. 

Bên cạnh việc tự đưa ra quyết định, các xe tự hành trong cùng trung tâm điều hành có thể liên lạc với nhau một cách hiệu quả hơn. Nguyên nhân là bởi, các AGV không cần gửi dữ liệu về các vấn đề bất ngờ xảy ra trong quá trình di chuyển như về tai nạn, điều kiện thời tiết, tình trạng giao thông… đến máy chủ từ xa, mà có thể gửi trực tiếp cho nhau thông qua mạng lưới Edge Computing.

• Cung cấp hệ thống bảo mật chuyên sâu

Sự xuất hiện của Edge Computing cho phép các hệ thống, thiết bị tăng cường khả năng ngăn ngừa và xử lý các mối đe dọa về bảo mật trong vòng vài giây. Bởi, khi xử lý hình ảnh, video trên các thiết bị giám sát hay máy ảnh, điện toán biên có thể phát hiện các chuyển động, xác định sự xâm nhập bất thường để đưa ra cảnh báo cho người dùng kịp thời, và đảm bảo sự an toàn cho toàn bộ dữ liệu và tài sản…

• Các thiết bị đeo trong sản xuất

Thiết bị đeo vốn phổ biến trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, song, sự phổ biến của điện toán biên đã giúp thiết bị đeo được ứng dụng rộng rãi hơn tại các khu vực sản xuất. Các thiết bị đeo được sử dụng trong quản trị từ xa, theo dõi tình hình sản xuất, thậm chí, tại nhiều nhà máy, chúng được các công nhân sử dụng nhằm thúc đẩy an toàn và bảo mật.

Sự biến chuyển của điện toán biên trong kỷ nguyên 5G

Theo một khảo sát của công ty tư vấn và nghiên cứu toàn cầu Gartner, 5G sẽ là xu hướng chủ đạo, tạo ra những thay đổi trên toàn cầu trong giai đoạn 2021-2025. 5G khơi thông tất cả công nghệ đi cùng như Big Data, IoT, AI, đặc biệt là điện toán đám mây.

• Đầu tiên, việc triển khai mạng viễn thông 5G không dây, mang lại tốc độ nhanh và độ trễ cực thấp cũng như tối thiểu lỗi truyền tải dữ liệu di động, điều này sẽ tăng tốc tiện ích của điện toán biên.
• Kế đến, mạng 5G còn có khả năng tương thích ngược với mạng khác, nó bổ sung thêm kiến trúc mới cho mạng truy cập vô tuyến đám mây. Với các trung tâm dữ liệu nano hỗ trợ các chức năng mạng dựa trên máy chủ như cổng IoT công nghiệp; bộ nhớ đệm video và chuyển mã cho định dạng Ultra HD (độ nét siêu cao), 5G mở ra các dịch vụ biên mới, mang đến sự gia tăng đáng kể trong các trạm gốc và các yêu cầu mới cho đường truyền kết nối giữa nhà cung cấp dịch vụ với các trạm phân phối tới người dùng đầu cuối.

Có thể thấy, điện toán biên trong kỷ nguyên 5G đã có những cải tiến mang tính đột phá cho các nhà sản xuất, nổi bật là khả năng đạt được quy mô và quản lý hiệu quả khả năng kết nối của số lượng lớn thiết bị và cảm biến trong môi trường sản xuất phức tạp. Trước thực tế này, doanh nghiệp cần nhanh chóng nắm bắt để kịp “đi tắt đón đầu” xu thế thời đại.

Doanh nghiệp cần chuẩn bị gì để không bỏ lỡ kỷ nguyên Edge Computing

Lượng dữ liệu tạo ra trong mỗi giây ngày càng lớn và nhu cầu truy cập tài nguyên, ứng dụng máy tính mọi lúc, mọi nơi mà vẫn đảm bảo yêu cầu lưu trữ và bảo mật dữ liệu ngày một gia tăng. Bên cạnh đó, nhu cầu về các giải pháp hỗ trợ ra quyết định tự động theo thời gian thực và xử lý độ trễ ngày một nhiều hơn, cùng với nhu cầu tính toán dữ liệu lớn và lưu lượng mạng ngày càng tăng… tất cả đã thúc đẩy nhu cầu về điện toán biên.

Song, để xây dựng một hệ thống có tính chất mạng lưới và phân chia thành nhiều cấp độ, đòi hỏi mỗi tổ chức phải có đầy đủ ba yếu tố: bản thiết kế hệ thống chuẩn, lộ trình triển khai phù hợp và phương án đầu tư hiệu quả cùng với những điểm quan trọng như sau: 

• Phát triển đồng bộ giữa hạ tầng CNTT với các thiết bị hỗ trợ khác như IoT, trong đó bản thiết kế hệ thống CNTT cần được phân chia rõ ràng kiến trúc và cấu phần của toàn mạng lưới.
• Đảm bảo an toàn thông tin trên đường truyền thông qua áp dụng các biện pháp mã hóa và giải mã một cách cẩn trọng, phân loại cấp độ rõ ràng với các mức độ bảo vệ khác nhau và phù hợp dựa trên mức độ quan trọng của thông tin.
• Xây dựng và phát triển hệ thống giao tiếp thông tin (API Gateway) phù hợp để kiểm soát và tăng cường khả năng tích hợp.
• Triển khai các phần mềm phù hợp với chiến lược, nhu cầu và thực tế trong khai thác và sử dụng các năng lực của hệ thống điện toán biên.

Hy vọng những thông tin hữu ích mà ITG Technology đưa ra sẽ giúp bạn đọc có được hình dung tổng quát về Edge Computing là gì? Mô hình kiến trúc của Edge Computing và những ứng dụng trong thực tiễn. Để không bỏ lỡ những lợi ích mà Edge Computing mang lại, doanh nghiệp có thể tham khảo tư vấn từ những đơn vị cung cấp có năng lực và có kinh nghiêm triển khai các dự án tương tự để biến những lợi ích trên thành hiện thực.