Edge Computing desmitificado: Cómo funciona, su arquitectura y aplicaciones reales

Un edge de TI es donde los dispositivos finales se conectan a una red para entregar datos y recibir instrucciones de un servidor central, ya sea un centro de datos o la nube. Aunque este modelo funcionaba en el pasado, los dispositivos modernos generan tantos datos que las empresas requieren equipamiento costoso para mantener un rendimiento óptimo.

El edge computing resuelve este problema acercando el procesamiento al dispositivo que genera los datos. Los datos no necesitan viajar a un servidor central para procesarse, así que no hay problemas de latencia o ancho de banda.

Este artículo es una introducción al edge computing. Explicamos qué es el edge computing, discutimos casos de uso potenciales y mostramos cómo esta tecnología conduce a un procesamiento de datos más barato y fiable.

¿Qué es Edge Computing?

El edge computing es un tipo de computación que tiene lugar en o cerca del borde de una red. El procesamiento ocurre ya sea dentro o cerca del dispositivo, por lo que menos datos viajan al servidor central. La mayoría de operaciones ocurren en tiempo real cerca de la fuente de datos, lo que conduce a:

• Tiempos de respuesta mejorados.
• Mejor disponibilidad de ancho de banda.
• Insights de sistema más fiables.
• Análisis de datos más completo y rápido.
• Alta disponibilidad.

El edge computing también ayuda a mantener cargas de trabajo actualizadas, asegurar privacidad de datos y adherirse a leyes de protección de datos como HIPAA, GDPR y PCI. Este modelo de procesamiento también permite más innovaciones con inteligencia artificial y machine learning.

Los dispositivos edge recopilan y almacenan datos antes de enviar información a un servidor edge on-premise. Este servidor maneja las siguientes actividades:

• Procesamiento de datos en tiempo real.
• Visualización y analítica de datos.
• Caching y buffering.
• Filtrado de datos.

El centro edge envía las solicitudes de procesamiento más complejas (operaciones de big data y lógica de negocio) al centro de datos o la nube. Aunque la necesidad de un servidor dedicado central sigue ahí, un negocio puede configurar conexiones más lentas y menos costosas sin arriesgar latencia debido a operaciones locales y datos pre-filtrados.

Edge Computing vs. Cloud Computing

La distinción principal entre edge y cloud computing es dónde tiene lugar el procesamiento:

• En cloud computing, todas las operaciones de datos ocurren en una ubicación centralizada.
• En edge computing, la mayoría de procesos relacionados con datos ocurren localmente (en el borde del entorno).

Edge computing es ideal para casos de uso que dependen del procesamiento de datos sensibles al tiempo para la toma de decisiones. Otro caso de uso en el que edge computing es mejor que una solución cloud es para operaciones en ubicaciones remotas con poca o ninguna conectividad a Internet.

Sin embargo, edge computing no es un reemplazo para la nube. Estas tecnologías no son intercambiables; edge computing complementa la nube, y ambas tecnologías aseguran mejor rendimiento para casos de uso específicos.

Arquitectura de Edge Computing explicada

Aquí están los componentes clave que forman un ecosistema edge:

• Dispositivos edge: Equipo de propósito especial con capacidad de computación limitada.
• Nodo edge: Cualquier dispositivo, servidor o gateway que realiza edge computing.
• Servidor edge: Un ordenador ubicado en una instalación cercana al dispositivo edge. Estas máquinas ejecutan cargas de trabajo de aplicaciones y servicios compartidos, por lo que necesitan más poder de computación que los dispositivos edge.
• Gateway edge: Un servidor edge que realiza funciones de red como túneles, gestión de firewall, traducción de protocolos y conexiones inalámbricas. Un gateway también puede alojar cargas de trabajo de aplicaciones.
• Cloud: Una nube pública o privada que actúa como repositorio para cargas de trabajo contenedorizadas como aplicaciones y modelos de machine learning. La nube también aloja y ejecuta apps que gestionan nodos edge.

El edge computing tiene tres nodos principales: el device edge, local edge y la nube.

Device edge es la ubicación física donde los dispositivos edge se ejecutan on-premise (cámaras, sensores, máquinas industriales, etc.). Estos dispositivos tienen el poder de procesamiento para recopilar y transmitir datos.

Local edge es un sistema que soporta las aplicaciones y las cargas de trabajo de red. El local edge tiene dos capas:

• Una capa de aplicación que ejecuta apps que los dispositivos edge no pueden manejar debido a una huella grande (analítica de video compleja o procesamiento IoT, por ejemplo).
• La capa de red que ejecuta componentes de red físicos o virtualizados como routers y switches.

La nube (o el nexo) ejecuta cargas de trabajo de aplicación y red que gestionan el procesamiento que otros nodos edge no pueden manejar. A pesar del nombre, esta capa edge puede ejecutarse ya sea como centro de datos interno o en la nube.

La ilustración a continuación presenta una arquitectura más detallada y muestra componentes relevantes para cada nodo edge.

Las soluciones y aplicaciones industriales pueden existir en múltiples nodos ya que cargas de trabajo específicas son más adecuadas para device edge o local edge. Algunas otras cargas de trabajo también pueden moverse dinámicamente entre nodos bajo ciertas circunstancias (ya sea manual o automáticamente).

La virtualización es un elemento vital de una configuración edge computing a gran escala. Esta tecnología facilita el despliegue y ejecución de numerosas aplicaciones en servidores edge.

Ventajas del Edge Computing

A continuación están los beneficios empresariales más prominentes de usar edge computing.

Reducción de latencia

Edge computing mejora el rendimiento de red reduciendo la latencia. Como los dispositivos procesan datos nativamente o en un centro edge local, la información no viaja casi tan lejos como en una arquitectura cloud estándar.

Por ejemplo, dos compañeros de trabajo en el mismo edificio intercambiando emails pueden experimentar fácilmente retraso vía redes estándar. Cada mensaje sale del edificio, se comunica con un servidor distante y vuelve a la bandeja de entrada del destinatario. Si ese proceso ocurre en el edge y el router de la empresa maneja los emails de oficina, ese retraso no ocurre.

Edge computing también resuelve el problema del «último kilómetro». Todos los datos viajan deben pasar por conexiones de red locales antes de llegar al destino. Este proceso puede causar entre 10 a 65 milisegundos de latencia dependiendo de la calidad de la infraestructura. En una configuración con centros edge, el tráfico es mucho menor que con un sistema centralizado, así que no hay problemas de cuello de botella.

Procesamiento de datos más seguro

Las configuraciones cloud tradicionales son vulnerables a ataques de denegación de servicio distribuido (DDoS) y cortes de energía. Como edge computing distribuye procesamiento y almacenamiento, los sistemas son menos propensos a interrupciones y downtime. La configuración no sufre de puntos únicos de fallo.

Además, como la mayoría de procesos ocurren localmente, los hackers no pueden interceptar datos en tránsito. Incluso si un solo ordenador experimenta una violación de datos, el atacante solo puede comprometer datos locales.

Escalabilidad rentable

Edge computing permite a una empresa expandir su capacidad a través de una combinación de dispositivos IoT y servidores edge. Añadir más recursos no requiere una inversión en un centro de datos privado que es caro de construir, mantener y expandir. En su lugar, una empresa puede configurar servidores edge regionales para expandir la red rápida y rentablemente.

El uso de edge computing también alivia los costes de crecimiento ya que cada nuevo dispositivo no añade más demandas de ancho de banda en toda la red.

Expansiones simples a nuevos mercados

Una empresa puede asociarse con un centro de datos edge local para expandirse y probar nuevos mercados rápidamente. La expansión no requiere infraestructura nueva y costosa. En su lugar, una empresa solo configura dispositivos edge y empieza a servir clientes sin latencia. Si el mercado resulta indeseable, el proceso de desinstalación es igual de rápido e inexpensivo.

Este beneficio es vital para industrias que requieren expansiones rápidas a regiones con conectividad limitada.

Experiencia de usuario consistente

Como los servidores edge operan cerca de los usuarios finales, un problema de red en una ubicación distante es menos probable que impacte a los clientes. Incluso si el centro local tiene una interrupción, los dispositivos edge pueden seguir operando debido a su capacidad para manejar funciones vitales nativamente. El sistema también puede redirigir datos a través de otras vías para asegurar que los usuarios retengan acceso a servicios.

Desventajas del Edge Computing

El edge computing aumenta la superficie de ataque general para una red. Los dispositivos edge pueden servir como punto de entrada para ciberataques a través de los cuales un atacante puede inyectar software malicioso e infectar la red.

Desafortunadamente, configurar seguridad adecuada es difícil en un entorno distribuido. La mayoría del procesamiento de datos tiene lugar fuera del servidor central y la línea de visión directa del equipo de seguridad. La superficie de ataque también se hace más grande cada vez que la empresa añade un nuevo equipo.

Otro problema común con edge computing es el precio. A menos que una empresa se asocie con un socio edge local, configurar la infraestructura es costoso y complejo. Los costes de mantenimiento también son típicamente altos ya que el equipo debe mantener numerosos dispositivos en diferentes ubicaciones en buen estado.

Finalmente, como los estándares actuales evolucionan rápidamente, una empresa puede luchar por mantener configuraciones actualizadas. Nuevos dispositivos y software salen regularmente, por lo que el equipamiento puede volverse obsoleto rápidamente.

Ejemplos y casos de uso de Edge Computing

A continuación están los casos de uso y aplicaciones más prometedores de edge computing en diferentes industrias.

5G y Edge Computing

La llegada del 5G promete velocidades de datos de más de 20 Gbps y conexiones sin retraso de más de un millón de dispositivos por milla cuadrada. Esta tecnología emergente lleva edge computing a un nuevo nivel, permitiendo latencia aún menor, velocidades más altas y eficiencia mejorada.

Las empresas pronto podrán usar 5G para expandir bordes de red. Redes superpuestas permitirán a los negocios mantener aún más datos en dispositivos edge. Las aplicaciones también podrán confiar en comunicaciones en tiempo real con la red, una característica que será vital en la expansión de IoT.

Videovigilancia

Transmitir datos de video a un servidor central es lento y costoso. Edge computing acelera este proceso permitiendo a las cámaras realizar analítica de video inicial y reconocer eventos de interés. El dispositivo luego transmite el metraje filtrado a un edge local para análisis adicional.

Por ejemplo, si estalla un incendio en un edificio con cámaras edge, los dispositivos pueden distinguir humanos dentro de la llama. Una vez que la cámara nota a una persona en peligro, el metraje va al edge local sin latencia. El edge local puede entonces contactar a las autoridades en lugar de enviar el metraje al centro de datos y perder tiempo valioso.

Oportunidades en salud

Configurar dispositivos edge para monitorización de pacientes puede ayudar a hospitales a asegurar privacidad de datos y mejorar la atención al paciente. El personal puede ofrecer atención más rápida y mejor a los pacientes mientras el hospital reduce la cantidad de datos viajando a través de redes y evita sobrecargas del servidor central.

Desplegar soluciones edge puede mejorar la forma en que operan máquinas vitales de salud, incluyendo dispositivos EKG portátiles, sensores para monitorizar temperatura y monitores de glucosa. El procesamiento rápido de datos también puede salvar segundos preciosos para monitorización remota de pacientes.

Coches conectados

Un coche equipado con dispositivos edge puede recopilar datos de varios sensores y tener respuestas en tiempo real a situaciones en la carretera. Esta característica será vital en el desarrollo de vehículos autónomos.

Edge computing también puede habilitar convoyes de vehículos automáticos. Un grupo de coches o camiones puede viajar cerca unos de otros en convoy, ahorrando combustible y reduciendo congestión. Solo el primer vehículo requerirá un conductor ya que los coches restantes pueden seguir al primero y comunicarse sin latencia.

Monitorización en industrias de petróleo y gas

Edge computing puede ayudar a prevenir fallos en petróleo y gas. Estas plantas típicamente operan en ubicaciones remotas, por lo que un centro edge es una opción mucho mejor que un servidor distante o nube. Los dispositivos pueden usar analítica en tiempo real para monitorizar el sistema y apagar máquinas antes de que ocurra un desastre.

Juegos online

Los juegos multijugador online pueden beneficiarse de edge computing ya que la tecnología reduce el lag. Los jugadores pueden organizar partidas a gran escala sin impactar el rendimiento.

El cloud gaming también puede beneficiarse de edge computing. Este tipo de juego online transmite una alimentación en vivo del videojuego directamente a dispositivos de usuario. Como los centros de datos procesan y alojan estos juegos, los usuarios comúnmente experimentan problemas de latencia.

Si una empresa de cloud gaming configura un servidor edge cerca de la ubicación de los jugadores, el stream no tiene latencia y el juego se vuelve totalmente responsivo.

Fábricas inteligentes

Respuestas en tiempo real a procesos de fabricación son vitales para reducir defectos de producto y mejorar la productividad dentro de una fábrica. Algoritmos analíticos pueden monitorizar cómo cada pieza de equipamiento funciona y ajustar parámetros operativos para mejorar eficiencia.

Los dispositivos edge también pueden detectar y predecir cuándo es probable que ocurra un fallo, reduciendo costoso downtime de fábrica. Las empresas pueden gestionar procesos de forma cloud-like pero mantener la fiabilidad de una configuración on-premise.

Compras online

La reducción de latencia permite a tiendas minoristas crear una experiencia online rica e interactiva para sus clientes. Los propietarios de tiendas pueden crear una realidad aumentada para compras online con rendimiento sin fisuras y permitir a compradores adquirir bienes desde casa.

Los minoristas físicos también pueden usar edge computing para configurar asistentes de compra de realidad virtual en tiendas.

Una tecnología en auge

Expertos predicen que el 75% del procesamiento de datos ocurrirá fuera del centro de datos tradicional o nube para 2025. Dé un inicio temprano con edge computing para descubrir nuevas oportunidades de negocio, aumentar eficiencia operativa y asegurar experiencias fiables para sus clientes.