SDN và Edge Computing – Industrial IoT & Smart Factory VN

0 0

Việc kết nối rất nhiều thiết bị với Internet sẽ không tạo ra một Internet vạn vật hữu ích (IoT) – và IoT sẽ biến đổi mọi thứ từ các nhà máy thông minh,  Thành phố thông minh. Loại IoT đó đòi hỏi sức mạnh tính toán lớn và các mạng có khả năng cho số lượng kết nối điểm cuối đáng kinh ngạc.

Câu hỏi đặt ra là làm sao bạn sẽ thực hiện các tính toán đó? Và làm thế nào để bạn quản lý các mạng kết nối hàng trăm ngàn thứ? Các câu trả lời là Điện toán biên (Edge Computing) và Mạng được xác lập bằng phần mềm (SDN).

Hiểu hai khái niệm này đòi hỏi một mô tả cơ bản về bốn lớp của IoT:

  • Lớp cảm biến và điều khiển bao gồm ‘vật’ (thiết bị đầu cuối) đóng vai trò là nguồn dữ liệu và / hoặc thực hiện một số hành động như cảm biến và bao gồm logic điều khiển SDN.
  • Lớp mạng vật lý được sử dụng chủ yếu để truyền dữ liệu (gateway, node,…)
  • Lớp nền tảng để quản lý kết nối và vận hành và bảo trì (O & M)
  • Lớp ứng dụng để phân tích dữ liệu và kiểm soát ứng dụng

CÓ THỂ BẠN CHƯA BIẾT

Ưu điểm Điện toán biên (Edge Computing)

Sự ra đời của điện toán đám mây cho thấy các nhiệm vụ quản lý, phân tích, kiểm soát và xử lý dữ liệu được thực hiện tốt nhất trong các trung tâm dữ liệu lưu trữ các lớp nền tảng và ứng dụng.

Việc thực hiện tất cả các tác vụ điện toán trong các trung tâm dữ liệu có những hạn chế, đặc biệt đối với các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi hiệu năng thời gian thực. Các kiến ​​trúc sư IoT đã đề xuất rằng một nền tảng mở ở rìa mạng sẽ thực hiện đáng tin cậy các tác vụ như kết nối, tính toán, lưu trữ và cài đặt ứng dụng. Nền tảng Điện toán biên (Edge Computing) này gần với những thứ cảm nhận điều kiện và hành động kiểm soát. Khi xem xét các vị trí, nền tảng Điện toán biên (Edge Computing) thường được triển khai trong một cổng IoT, nơi hầu hết dữ liệu IoT sẽ được tổng hợp trong tương lai gần.

IoT Gateway chuyển dữ liệu từ máy lên cloud

Điện toán biên (Edge Computing) cung cấp bốn lợi thế chính so với mạng truyền thống:

  • Điện toán biên (Edge Computing) đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng cho hiệu năng cao thời gian thực. Độ trễ trong thời gian đáp ứng cho các chức năng điều khiển được xử lý trong đám mây thường sẽ quá dài; do đó, một số lớp chức năng phân tích và điều khiển phải được triển khai ở rìa mạng để đáp ứng các yêu cầu dịch vụ cụ thể, theo thời gian thực. Ví dụ, trong kiểm soát sản xuất, độ trễ tối đa trong kiểm soát dịch vụ thường là 10 ms hoặc ít hơn. Đối với lái xe tự động, độ trễ điều khiển phải trong vòng vài mili giây.
  • Do tăng dung lượng lưu trữ cục bộ, Điện toán biên (Edge Computing) rất phù hợp để xử lý các tác vụ tổng hợp và thích ứng dữ liệu. Cách tiếp cận này rất hữu ích cho việc cảm nhận và kiểm soát các lớp liên quan đến việc thống nhất các công nghệ truyền thông phức tạp, không đồng nhất và các giao thức dữ liệu.
  • Nếu dữ liệu IoT số lượng lớn được gửi từ các cạnh đến trung tâm dữ liệu để xử lý, chi phí vận hành mạng sẽ cao không cần thiết. Chẳng hạn, cảm biến nhiệt độ chỉ cần báo cáo những thay đổi bất thường cho trung tâm dữ liệu. Tương tự như vậy, trong lĩnh vực nhận dạng khuôn mặt, thay vì gửi dữ liệu hình ảnh thô, chỉ có một vài đặc điểm chính cần được tải lên trung tâm dữ liệu.
  • Điện toán biên (Edge Computing) là đáng tin cậy. Xử lý trung tâm dữ liệu thêm một mức độ phức tạp vốn đã làm tăng rủi ro trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Để có độ tin cậy tối đa, các hệ thống cạnh phải duy trì một mức độ tự chủ nhất định; đối với các hệ thống điều khiển sản xuất, sự hợp tác giữa hệ thống thông minh phân tán và hệ thống tự trị cho phép các cạnh mạng giúp bảo đảm khả năng sống sót của các nút riêng lẻ và toàn bộ hệ thống. Ngay cả với một hệ thống cơ bản như đèn đường được kết nối, khả năng điều khiển cục bộ đảm bảo an toàn cho người đi bộ và giao thông trong trường hợp trung tâm dữ liệu thành phố không hoạt động.
  • Đối với nhiều hệ thống sản xuất, bảo mật mạng truy cập là đặc biệt quan trọng. Đối với IoT, mạng kết nối lớp cảm biến với lớp nền tảng dữ liệu thường dễ bị tổn thương nhất. Để khắc phục sự phơi nhiễm này, bảo mật cứng được thực hiện tốt nhất tại các cổng IoT gần rìa mạng.

Edge Computer

Khi công nghệ IoT trở nên được sử dụng rộng rãi hơn, Điện toán biên (Edge Computing) hóa ra là điều kiện tiên quyết để thực hiện nhiều ứng dụng công nghiệp. Để giúp xác định kiến ​​trúc Điện toán biên (Edge Computing), các tiêu chuẩn mở và áp dụng nhanh chóng các hệ sinh thái IoT, Huawei đã gia nhập Học viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Trung Quốc, Viện Tự động hóa Thẩm Dương, Intel, ARM và iSoftStone để thành lập Hiệp hội Điện toán Edge.

CÓ THỂ BẠN CHƯA BIẾT

Những thách thức về quản lý điện toán cho IoT và Edge

Đến năm 2025, Huawei dự án ứng dụng công nghệ CNTT sẽ tạo ra 100 tỷ kết nối, 90% trong số đó sẽ đến từ các ứng dụng cạnh thông minh khác nhau kết nối mọi thứ với mọi thứ. Số lượng lớn các kết nối này đặt ra một thách thức lớn đối với việc quản lý, bảo trì và kiểm soát IoT.

Chúng Hãy xem xét một dự án IoT ‘Internet Engergy’ mà Huawei đã bàn giao Nigeria liên quan đến việc triển khai 300.000 công tơ điện và mô-đun truyền thông và hàng chục ngàn cổng IoT. Các hệ thống quản lý mạng truyền thống không thể xử lý số lượng lớn các thành phần địa chỉ như vậy.

Trong dự án này, Điện toán biên (Edge Computing) cung cấp các lợi thế được mô tả trước đó nhưng cũng áp đặt các yêu cầu mới cho hệ thống quản lý, mà trước đây chịu trách nhiệm đơn giản cho các cơ sở mạng. Bây giờ, hệ thống cũng phải quản lý tài nguyên tính toán và lưu trữ của các cổng IoT và các ứng dụng bên thứ ba nguồn mở đang chạy trên các cổng đó.

Trong khi IoT và Điện toán biên (Edge Computing) tạo ra những cơ hội thú vị để sử dụng dữ liệu thời gian thực trong vô số tình huống, thì việc quản lý mạng biên theo cách thủ công sẽ ngày càng không thực tế. Số lượng và loại thiết bị IoT đang tăng lên, các mạng phải đối mặt với các mối đe dọa bảo mật và sự phức tạp trong quản lý đang tăng lên. Sự bùng nổ dữ liệu được thu thập và truyền tải qua mạng IoT thường đòi hỏi thời gian phản hồi gần như ngay lập tức để đảm bảo an toàn, bảo mật và liên tục sản xuất.

Quản lý IoT thông qua SDN

SDN có thể ảo hóa hiệu quả các mạng IoT để cung cấp cấu hình lại thiết bị tự động và phân bổ băng thông để tăng hiệu suất và bảo tồn băng thông. SDN đơn giản hóa việc quản lý mạng cho cả các mạng phức tạp nhất bằng cách cung cấp cài đặt và triển khai thiết bị cắm và chạy. SDN đảm bảo an ninh bằng cách phát hiện và giải quyết các mối đe dọa thông qua việc áp dụng tự động các chính sách bảo mật và cải thiện kiểm soát truy cập với lợi ích là tính minh bạch lưu lượng truy cập cao hơn ở rìa mạng.

Được kích hoạt bởi sự quản lý theo chính sách đối với số lượng lớn các trung tâm dữ liệu và thiết bị máy tính cạnh, SDN hỗ trợ quản lý thống nhất tất cả các tài nguyên CNTT, bao gồm thống nhất quản lý vòng đời và kiểm soát các máy ảo, container và các tệp nhân bản của chúng.

Giao diện bộ điều khiển hướng cho phép quản lý tập trung các cảm biến, thiết bị đầu cuối, mô-đun giao tiếp, cổng IoT và các thiết bị khác. Công nghệ plug-and-play đơn giản hóa việc quản lý nhiều thiết bị bằng cách triển khai tự động triển khai, xác thực bảo mật, giám sát trạng thái và nâng cấp từ xa. Trong tương lai, SDN dự kiến ​​sẽ tận dụng Trí tuệ nhân tạo (AI) để thực hiện phân tích lỗi sâu và xử lý sự cố tự động.

CÓ THỂ BẠN CHƯA BIẾT

Vai trò của quản lý dữ liệu

SDN cũng giúp quản lý các ứng dụng, bao gồm khả năng xử lý đăng ký và phân phối dữ liệu. Điều này đặc biệt hữu ích khi Điện toán biên (Edge Computing) được triển khai trên các nền tảng mở hỗ trợ các ứng dụng và dịch vụ cạnh của bên thứ ba trong khi tách kết nối mạng và dữ liệu. SDN hỗ trợ tương tác nhanh chóng và linh hoạt với nhiều nền tảng dữ liệu thông qua quản lý thống nhất việc phân phối, cài đặt, vận hành và xóa các ứng dụng của bên thứ ba.

Nhu cầu quản lý dữ liệu là một sự khác biệt lớn giữa quản lý IoT và quản lý mạng truyền thống. Các công nghệ kết nối truyền thống thiếu chiều sâu phân tích trong dịch vụ có sẵn trong thế hệ ứng dụng giám sát mạng hiện nay. Đối với IoT, thu thập, phân tích và tải lên dữ liệu là điểm chính – và SDN cung cấp tính linh hoạt của mạng để bao gồm phạm vi rộng nhất của các tình huống.

Kiểm soát SDN và IoT

Hỗ trợ tải lên dữ liệu là một tính năng SDN quan trọng khác. Ví dụ: phần mềm đại lý trên các cổng IoT tương tác với các nền tảng ứng dụng trong trung tâm dữ liệu hoặc với các nền tảng IoT. Cách tiếp cận này được hỗ trợ bởi OceanConnect của Huawei, một hệ sinh thái mở được xây dựng trên IoT, điện toán đám mây và công nghệ Dữ liệu lớn và GEix Predix, một nền tảng Internet công nghiệp dựa trên đám mây. Dữ liệu có thể được gửi đến bộ điều khiển để xử lý giao thức đơn giản trước khi được chuyển tiếp đến các nền tảng ứng dụng hoặc nền tảng IoT. Các kết nối mạng và dữ liệu được tách rời khỏi nhau, với các bộ điều khiển thực hiện phân phối và đăng ký dữ liệu và tải lên dữ liệu hợp nhất.

Tích hợp các giao diện phía bắc và phía nam cũng hữu ích cho các ứng dụng IoT. IoT là một hệ sinh thái bao gồm các ứng dụng và miền khác nhau mà không một nhà cung cấp nào có thể cung cấp một hệ thống IoT hoàn chỉnh từ đầu đến cuối. Bằng cách cung cấp các giao diện phía bắc và phía nam hỗ trợ các tiêu chuẩn thống nhất để tích hợp nhanh chóng với các hệ thống của bên thứ ba, SDN có thể đơn giản hóa cấu hình của các nền tảng IoT.

Hỗ trợ mạng diện rộng

SDN loại bỏ các hạn chế của kiến ​​trúc mạng truyền thống và đang tỏ ra hữu ích trong Mạng diện rộng (WAN), với mục tiêu thích ứng các mạng để đối phó với những thay đổi nhanh chóng trong nhu cầu của ngành. Bộ điều khiển WAN thực hiện quản lý mạng thống nhất và tập trung và trừu tượng mô hình kinh doanh toàn cầu. Giao diện hướng bắc tiêu chuẩn cho các ứng dụng lớp trên cho phép tích hợp nhanh, liên ứng dụng và điều chỉnh hàng ngày cho các mạng doanh nghiệp được trang bị SDN.

Nền tảng mở và quản lý SDN đơn giản hóa

Các nền tảng IoT phức tạp hơn nhiều so với việc kết nối đơn giản các thiết bị cạnh với mạng và sẽ luôn liên quan đến nhiều ứng dụng kinh doanh và cân nhắc kỹ thuật khác nhau. Khi số lượng thiết bị tiếp tục tăng (từ số lượng nhà cung cấp ngày càng tăng), các mạng sẽ trở nên phức tạp hơn, khó quản lý hơn và dễ bị tổn thương hơn trước các mối đe dọa bảo mật.

May mắn thay, sự kết hợp giữa Điện toán biên (Edge Computing) và SDN mang đến một con đường phía trước thông qua nhiều vấn đề và sự phức tạp mà ngành dịch vụ IoT đang phải đối mặt. Với Điện toán biên (Edge Computing) trên nền tảng mở và quản lý SDN đơn giản hóa, việc triển khai IoT sẽ có các hoạt động an toàn, thời gian thực, đáng tin cậy, có khả năng tận dụng phạm vi ngày càng tăng của ‘những thứ’ được kết nối và dữ liệu có giá trị mà chúng tạo ra.

Bài viết của Huawei

Leave A Reply

Your email address will not be published.