Het internet der dingen (IoT) is overal om ons heen, met apparaten die continu gegevens genereren die moeten worden opgeslagen en, voor kritieke toepassingen, in realtime moeten worden geëvalueerd. Edge computing evalueert deze gegevens direct bij de bron, wat een paradigmaverschuiving teweegbrengt in het tijdperk van cloud computing.

Wat is edge computing? Een definitie

Edge computing is een ontwerpbenadering voor IoT-omgevingen die IT-middelen zoals opslagcapaciteit en rekenkracht zo dicht mogelijk bij de apparaten en sensoren plaatst die de gegevens genereren. Edge computing is een alternatief voor traditionele cloudoplossingen met centrale servers.

De term ‘edge’ verwijst naar het feit dat bij deze aanpak de gegevensverwerking niet centraal in de cloud plaatsvindt, maar op een gedecentraliseerde manier aan de rand van het netwerk. Edge computing is bedoeld om te bieden wat de cloud tot nu toe niet heeft kunnen bieden: servers die zonder vertraging grote hoeveelheden gegevens van slimme fabrieken, toeleveringsnetwerken of verkeerssystemen kunnen evalueren, zodat ze onmiddellijk actie kunnen ondernemen in geval van een incident.

De basisprincipes van edge computing in één oogopslag

Edge computing maakt gebruik van gevestigde technologieën in een compact ontwerp onder een nieuwe naam. Hier volgt een overzicht van de belangrijkste termen van edge computing:

  • Edge: In IT-jargon is de ‘edge’ de rand van het netwerk. Welke componenten aan de rand van het netwerk worden toegewezen, hangt echter af van de situatie. In de telecommunicatie kan bijvoorbeeld een mobiele telefoon de rand van het netwerk zijn; in een systeem van genetwerkte, autonoom rijdende auto’s is dat het individuele voertuig.
  • Edge-apparaat: Elk apparaat dat gegevens genereert aan de rand van het netwerk functioneert als een edge-apparaat. Mogelijke gegevensbronnen zijn sensoren, machines, voertuigen of intelligente apparaten in een IoT-omgeving. Dit kunnen bijvoorbeeld wasmachines, brandmelders, gloeilampen of radiatorthermostaten zijn.
  • Edge-gateway: Een edge-gateway is een computer die zich bevindt op de overgang tussen twee netwerken. In IoT-omgevingen worden edge-gateways gebruikt als knooppunten tussen het internet der dingen en een kernnetwerk.

Edge computing versus fog computing

Het toevoegen van lokale verwerkingsinstanties aan de cloud is geen nieuwe aanpak. Al in 2014 introduceerde het Amerikaanse technologieconcern Cisco de marketingterm‘fog computing’. Gegevens die in IoT-omgevingen worden gegenereerd, worden niet langer rechtstreeks naar de cloud gestuurd, maar eerst geconsolideerd in kleine datacenters, geëvalueerd en geselecteerd voor verdere verwerkingsstappen.

Tegenwoordig wordt edge computing gezien als onderdeel van fog computing, waarbij IT-middelen zoals rekenkracht en opslagcapaciteit nog dichter bij IoT-terminals aan de rand van het netwerk worden gebracht. Een combinatie van beide concepten is ook mogelijk. De volgende afbeelding toont een architectuur met cloud-, fog- en edge-lagen.

Afbeelding: Schematic representation of a cloud architecture with cloud, fog and edge layers
Schematic representation of a cloud architecture with cloud, fog and edge layers.
Tip

Referentiearchitecturen voor fog- en edge computing-omgevingen worden ontwikkeld als onderdeel van het Open Fog Consortium, een open consortium van de industrie en de academische wereld.

Waarom kiezen voor edge computing?

Momenteel verwerken centrale datacenters het grootste deel van de door het internet gegenereerde gegevens. Tegenwoordig zijn gegevensbronnen echter vaak mobiel en te ver verwijderd van het centrale mainframe om een acceptabele responstijd (latentie) te garanderen. Dit is met name problematisch voor tijdkritische toepassingen zoals machine learning en voorspellend onderhoud.

Opmerking

Voorspellend onderhoud zal een revolutie teweegbrengen in het onderhoud en beheer van toekomstige fabrieken. Het nieuwe onderhoudsconcept is ontworpen om risico’s op defecten op te sporen met behulp van intelligente bewakingssystemen, zodat problemen kunnen worden geïdentificeerd voordat er daadwerkelijk een defect optreedt.

Edge computing wordt niet gezien als een vervanging, maar als een aanvulling op de cloud, die de volgende functies biedt:

  • Gegevensverzameling en -aggregatie: Edge computing is afhankelijk van gegevensverzameling dicht bij de bron, inclusief voorbewerking en selectie van gegevenspools. Uploaden naar de cloud vindt alleen plaats als informatie niet lokaal kan worden geëvalueerd, gedetailleerde analyses nodig zijn of gegevens moeten worden gearchiveerd.
  • Lokale gegevensopslag: Bij grote hoeveelheden gegevens is realtime-overdracht vanuit het centrale datacenter in de cloud meestal onmogelijk. Dit probleem kan worden omzeild door de betreffende gegevens decentraal aan de rand van het netwerk op te slaan. Edge-gateways fungeren als replicaservers in een content delivery network.
  • AI-ondersteunde monitoring: Edge computing maakt continue monitoring van de aangesloten apparaten mogelijk. In combinatie met machine learning-algoritmen is realtime statusmonitoring mogelijk.
  • M2M-communicatie: Edge computing wordt vaak gebruikt in combinatie met M2M-communicatie om directe communicatie tussen netwerkapparaten mogelijk te maken.

De volgende afbeelding illustreert het basisprincipe van een gedecentraliseerde cloudarchitectuur, waarin edge-gateways fungeren als tussenpersoon tussen een centrale computer in de cloud en IoT-apparaten aan de rand van het netwerk.

Afbeelding: Schematic representation of an edge computing environment
Schematic representation of an edge computing environment: Edge gateways receive data from the Internet of Things and load it into the public cloud or a private data centre as required.

Hoe kunnen edge computing-architecturen worden gebruikt?

Toepassingen voor edge computing komen meestal voort uit de IoT-omgeving. Een belangrijke groeifactor voor edge computing-technologie is de toenemende vraag naar communicatiesystemen die in realtime kunnen werken. Gedecentraliseerde gegevensverwerking wordt bijvoorbeeld aangemerkt als een sleuteltechnologie voor de volgende projecten:

  • Car-to-car-communicatie: Edge computing is belangrijk voor cloudgebaseerde vroegtijdige waarschuwingssystemen of autonome vervoersmiddelen.
  • Slimme netwerken: dankzij gedecentraliseerde energiebeheersystemen moeten elektriciteitsnetwerken zich kunnen aanpassen aan stroomschommelingen. Gegevens die naar generatoren worden gestuurd, maken het mogelijk om in realtime te reageren op veranderingen in het verbruik.
  • Slimme fabrieken: Zelforganiserende productiefabrieken en logistieke systemen kunnen worden geïmplementeerd met edge computing.

Wat zijn de voordelen van edge computing?

In vergelijking met traditionele cloudarchitecturen biedt edge computing een aantal voordelen:

  • Realtime gegevensverwerking: De verwerking vindt dichter bij de gegevensbronnen plaats, waardoor problemen met latentie worden voorkomen.
  • Verminderde gegevensdoorvoer: dankzij lokale gegevensanalyse hoeft er aanzienlijk minder gegevens via het netwerk te worden overgedragen.
  • Gegevensbeveiliging: nalevingsvereisten kunnen gemakkelijker worden geïmplementeerd.

Wat zijn de nadelen van edge computing?

Ondanks de vele voordelen zijn er ook nadelen aan edge computing waarmee rekening moet worden gehouden bij de implementatie:

  • Complexere netwerkstructuur: een gedistribueerd systeem is complexer dan een gecentraliseerde cloudinfrastructuur.
  • Aankoopkosten: Edge computing vereist veel lokale hardware en brengt daarom enorme aankoopkosten met zich mee.
  • Onderhoudskosten: Vanwege het grote aantal componenten zijn zowel de onderhouds- als de beheerkosten niet te verwaarlozen.
Ga naar hoofdmenu