Memanfaatkan Komputasi Tepi IoT untuk Analisis Data Waktu Nyata
Dalam arsitektur IoT klasik, perangkat pintar mengirim data yang dikumpulkan ke awan atau pusat data jarak jauh untuk dianalisis. Jumlah data yang besar yang bepergian dari dan ke perangkat dapat menyebabkan kendala yang membuat pendekatan ini tidak efektif untuk kasus penggunaan yang sensitif terhadap latensi.
Komputasi tepi IoT menyelesaikan masalah ini dengan mendekatkan pemrosesan data ke perangkat IoT. Strategi ini memendam rute data dan memungkinkan sistem untuk melakukan analisis data di lokasi hampir seketika.
Artikel ini adalah pengantar komputasi tepi IoT dan manfaat dari bertindak terhadap data sedekat mungkin dengan sumbernya. Baca lebih lanjut untuk mempelajari mengapa komputasi tepi adalah pengikat kunci untuk kasus penggunaan IoT di mana sistem harus menangkap dan menganalisis jumlah data massal secara waktu nyata.
Apa Itu Komputasi Tepi IoT?
Komputasi tepi IoT adalah praktik menggunakan pemrosesan data di tepi jaringan untuk mempercepat kinerja sistem IoT. Sebaliknya mengirim data ke server jarak jauh, komputasi tepi memungkinkan perangkat pintar untuk memproses data IoT mentah di server tepi yang dekat.
Pemrosesan data dekat atau di titik asal menghasilkan latensi nol. Fitur ini dapat membuat atau menghancurkan fungsionalitas perangkat IoT yang menjalankan tugas sensitif waktu.
Memindahkan pemrosesan data secara fisik lebih dekat ke perangkat IoT menawarkan serangkaian manfaat untuk TI perusahaan, seperti:
- Layanan yang lebih cepat dan lebih andal.
- Pengalaman pelanggan yang lebih mulus.
- Analitik di lokasi secara waktu nyata.
- Kemampuan untuk menyaring dan mengagregasi data mentah untuk mengurangi lalu lintas yang dikirim ke server eksternal atau awan.
- Biaya operasional (OpEx) yang lebih rendah karena penggunaan bandwidth yang lebih kecil dan kebutuhan kapasitas pusat data yang lebih kecil.
- Keamanan yang lebih tinggi karena koneksi eksternal yang lebih sedikit dan kurang ruang untuk gerakan lateral potensial.
Komputasi tepi IoT adalah pengikat kunci untuk IoT karena strategi ini memungkinkan Anda untuk menjalankan aplikasi latensi rendah pada perangkat IoT secara andal. Pemrosesan tepi adalah opsi ideal untuk setiap kasus penggunaan IoT yang:
- Memerlukan pengambilan keputusan secara waktu nyata.
- Memiliki kegagalan yang berpotensi merusak.
- Menangani jumlah data yang ekstrem.
- Berjalan di lingkungan di mana konektivitas awan jarang atau sepenuhnya tidak tersedia.
Awan dan komputasi tepi tidak saling eksklusif. Dua paradigma komputasi ini cocok sebagai server tepi (baik di wilayah yang sama atau di lokasi yang sama) dapat menangani tugas sensitif waktu sambil mengirim data yang telah difilter ke awan untuk analisis lebih lanjut yang lebih memakan waktu.
Perangkat Tepi vs Perangkat IoT
Komputasi tepi IoT bergantung pada penggunaan gabungan dari perangkat tepi dan IoT:
- Perangkat IoT adalah mesin yang terhubung ke Internet yang dapat menghasilkan dan mentransmisikan data ke unit pemrosesan (baik perangkat tepi, awan, atau server pusat). Perangkat ini biasanya memiliki sensor tujuan khusus dan melayani satu tujuan.
- Perangkat tepi adalah perangkat keras yang beroperasi dekat dengan pengguna atau perangkat yang menghasilkan data mentah. Perangkat ini memiliki cukup sumber daya komputasi untuk memproses data dan membuat keputusan dengan latensi sub-milidetik, kecepatan yang tidak tercapai jika data harus menyeberang jaringan terlebih dahulu.
Dalam beberapa kasus, istilah perangkat tepi dan IoT dapat digunakan secara bergantian. Perangkat IoT juga dapat menjadi perangkat tepi jika memiliki cukup sumber daya komputasi untuk membuat keputusan latensi rendah dan memproses data. Juga, perangkat tepi dapat menjadi bagian dari IoT jika memiliki sensor yang menghasilkan data mentah.
Namun, membuat perangkat dengan kemampuan IoT dan tepi tidak hemat biaya. Opsi yang lebih baik adalah menempatkan beberapa perangkat IoT yang lebih murah yang menghasilkan data dan menghubungkan semuanya ke satu server tepi yang mampu memproses data.
Bagaimana IoT dan Komputasi Tepi Bekerja Bersama?
Komputasi tepi menyediakan sistem IoT dengan sumber lokal pemrosesan data, penyimpanan, dan komputasi. Perangkat IoT mengumpulkan data dan mengirimkannya ke server tepi. Sementara itu, server menganalisis data di tepi jaringan lokal, yang memungkinkan pemrosesan data yang lebih cepat dan lebih mudah diskalakan.
Ketika dibandingkan dengan desain biasa yang melibatkan pengiriman data ke server pusat untuk dianalisis, sistem komputasi tepi IoT memiliki:
- Latensi komunikasi yang berkurang antara perangkat IoT dan jaringan.
- Waktu respons yang lebih cepat dan efisiensi operasional yang meningkat.
- Konsumsi bandwidth jaringan yang lebih kecil karena sistem hanya mengstream data ke awan untuk penyimpanan jangka panjang atau analisis.
- Kemampuan untuk terus beroperasi bahkan jika sistem kehilangan koneksi dengan awan atau server pusat.
Komputasi tepi adalah cara yang efisien dan hemat biaya untuk menggunakan Internet of Things dalam skala besar tanpa risiko beban jaringan. Bisnis yang bergantung pada komputasi tepi juga menurunkan dampak dari pelanggaran data potensial. Jika seseorang menembus perangkat tepi, perusak hanya akan memiliki akses ke data mentah lokal (tidak seperti yang terjadi jika seseorang menembus server pusat).
Logika “radius dampak lebih kecil” yang sama berlaku untuk kebocoran data tidak sengaja dan ancaman serupa terhadap integritas data.
Selain itu, komputasi tepi menawarkan lapisan redundansi untuk tugas IoT yang penting bagi misi. Jika satu unit lokal mati, server tepi dan perangkat IoT lainnya dapat terus beroperasi tanpa masalah. Tidak ada titik kegagalan tunggal yang dapat menghentikan semua operasi.
Fitur Komputasi Tepi IoT
Meskipun setiap sistem komputasi tepi IoT memiliki ciri khasnya, semua penerapan memiliki beberapa karakteristik. Di bawah ini adalah daftar 6 fitur yang dapat Anda temukan di semua kasus penggunaan komputasi tepi IoT.
Beban Kerja Terkonsolidasikan
Perangkat tepi yang lebih lama biasanya menjalankan aplikasi milik atas RTOS milik (sistem operasi real-time). Sistem IoT tepi yang canggih memiliki hypervisor yang mengabstraksi lapisan OS dan aplikasi dari perangkat keras yang mendasarinya.
Menggunakan hypervisor memungkinkan satu perangkat komputasi tepi untuk menjalankan beberapa OS, yang:
- Membuka jalan untuk konsolidasikan beban kerja.
- Mengurangi jejak fisik yang diperlukan di tepi.
Akibatnya, harga penerapan ke tepi jauh lebih rendah daripada yang pernah Anda bayar untuk menyiapkan sistem komputasi tepi kelas atas.
Pre-Pemrosesan dan Penyaringan Data
Sistem tepi yang lebih lama biasanya bekerja dengan cara server jarak jauh meminta nilai dari tepi terlepas dari apakah ada perubahan terbaru atau tidak. Sistem komutasi tepi IoT dapat memproses data di tepi (biasanya melalui agen tepi) dan hanya mengirim informasi yang relevan ke awan. Pendekatan ini:
- Mengurangi kemungkinan kendala data.
- Meningkatkan tingkat respons sistem.
- Menurunkan biaya penyimpanan dan bandwidth awan.
Manajemen yang Dapat Diskalakan
Sumber daya tepi yang lebih lama sering menggunakan protokol komunikasi serial yang sulit untuk diperbarui dan dikelola dalam skala besar. Bisnis sekarang dapat menghubungkan sumber daya komputasi tepi IoT ke jaringan area lokal atau luas (LAN atau WAN), yang memungkinkan manajemen terpusat.
Platform manajemen tepi juga semakin populer karena penyedia mencoba untuk menyederhanakan tugas-tugas yang terkait dengan penerapan tepi skala besar lebih lanjut.
Arsitektur Terbuka
Protokol milik dan arsitektur tertutup umum di lingkungan tepi selama bertahun-tahun. Sayangnya, fitur-fitur ini sering menyebabkan biaya integrasi dan perpindahan yang tinggi karena keterikatan vendor, itulah sebabnya komputasi tepi modern bergantung pada arsitektur terbuka dengan:
- Protokol terstandarisasi (misalnya, OPC UA, MQTT).
- Struktur data semantik (misalnya, Sparkplug).
Arsitektur terbuka mengurangi biaya integrasi dan meningkatkan interoperabilitas vendor, dua faktor krusial untuk kelayakan komputasi tepi IoT.
Analitik Tepi
Versi awal perangkat tepi memiliki daya pemrosesan yang terbatas dan biasanya hanya dapat melakukan satu tugas, seperti mengkonsumsi data.
Sekarang, sistem komputasi tepi IoT memiliki kemampuan pemrosesan yang lebih kuat untuk menganalisis data di tepi. Fitur ini sangat penting untuk kasus penggunaan latensi rendah dan throughput data tinggi yang komputasi tepi tradisional tidak dapat menangani dengan andal.
Aplikasi Terdistribusi
Sumber daya komputasi tepi IoT yang canggih memisahkan aplikasi dari perangkat keras yang mendasarinya. Fitur ini memungkinkan arsitektur fleksibel di mana aplikasi dapat pindah antara sumber daya komputasi baik:
- Secara vertikal (misalnya, dari sumber daya tepi ke awan).
- Secara horizontal (misalnya, dari satu sumber daya komputasi tepi ke yang lain).
Bisnis dapat menerapkan aplikasi tepi dalam tiga jenis arsitektur:
- 100% tepi: Arsitektur ini memiliki semua sumber daya komputasi di lokasi. Desain ini populer di organisasi yang tidak ingin mengirim data keluar dari lokasi, biasanya karena alasan keamanan. Bisnis yang siap dengan investasi on-prem yang besar juga adalah adopter yang umum.
- Arsitektur tepi tebal + awan: Desain ini mencakup pusat data on-prem, penerapan awan, dan sumber daya komputasi tepi. Pilihan umum untuk perusahaan yang telah menginvestasikan banyak dalam pusat data on-prem tetapi kemudian memutuskan untuk menggunakan awan untuk mengagregasi dan menganalisis data (biasanya dari beberapa fasilitas).
- Arsitektur awan + tepi tipis (atau mikro): Pendekatan ini selalu mencakup sumber daya komputasi awan yang terhubung ke satu (atau lebih) sumber daya komputasi tepi yang lebih kecil. Tidak ada pusat data on-prem dalam desain ini.
Kasus Penggunaan Komputasi Tepi IoT
Komputasi tepi dapat memainkan peran penting dalam setiap desain IoT yang memerlukan latensi rendah atau penyimpanan data lokal. Berikut adalah beberapa kasus penggunaan yang menarik:
- IoT Industri (IIoT): Sensor IoT dapat melacak kondisi mesin industri, mengidentifikasi masalah seperti kerusakan atau penggunaan berlebih. Sementara itu, server tepi dapat merespons masalah sebelum bencana potensial terjadi.
- Mobil Berpemandu Sendiri: Kendaraan otonom yang berjalan di jalan harus dapat mengumpulkan dan memproses data secara waktu nyata (lalu lintas, pejalan kaki, papan jalan, lampu lalu lintas, dll.). Mobil otomatis adalah kasus penggunaan latensi nol, jadi menggunakan IoT tepi adalah satu-satunya cara untuk memastikan bahwa mobil berpemandu sendiri dapat berhenti atau belok cukup cepat untuk menghindari kecelakaan.
- Konvoi Truk Otomatis: Komputasi tepi IoT juga dapat memungkinkan bisnis untuk membuat konvoi truk otomatis. Sekelompok truk yang didukung IoT dapat bepergian satu sama lain dalam konvoi, menghemat biaya bahan bakar dan mengurangi kemacetan. Dalam skenario itu, hanya truk pertama yang membutuhkan sopir manusia.
- Inferensi Visual: Kamera resolusi tinggi dengan komputer tepi IoT dapat mengonsumsi stream video dan melakukan inferensi pada data yang dikumpulkan. Peralatan tersebut dapat mendeteksi orang dengan suhu tubuh tinggi, penyusup di area terlarang, pelanggaran keamanan, anomali di lini produksi, dll.
- Pemantauan Kondisi Jarak Jauh Berbasis Kondisi: Dalam skenario di mana kegagalan dapat merusak (misalnya, saluran minyak atau gas), menggunakan IoT tepi untuk memantau sistem adalah hal yang wajar. Sensor IoT dapat melacak kondisi aset (misalnya, suhu, tekanan, stres, dll.), dan server tepi dapat mengenali dan merespons masalah potensial dalam milidetik.
Komputasi Tepi IoT: Perubah Permainan untuk TI Perusahaan
Saat ini, sektor IoT beroperasi di berbagai skenario tanpa komputasi tepi. Namun, seiring bertambahnya jumlah perangkat terhubung dan bisnis menjelajahi kasus penggunaan baru, kemampuan untuk mengambil dan memproses data lebih cepat akan menjadi faktor yang menentukan. Harapkan komputasi tepi IoT memainkan peran sentral dalam tahun-tahun mendatang karena semakin banyak perusahaan mulai mengejar manfaat pemrosesan data latensi nol.
