Tìm hiểu edge computing (nguyên lý hệ điều hành)

1 Giớithiệu 3 2 Kháiniệm 4 3 KiếntrúcvàNguyênlýhoạtđộng 5 3.1 Kiếntrúctổngquan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3.2 Cácthànhphần. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3.3 Nguyênlýhoạtđộng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 Đặcđiểmđặctrưng 9 4.1 Ưuđiểm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4.2 Nhượcđiểm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 5 ỨngdụngcủaEdgeComputing 12 5.1 Xetựhành . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 5.2 Ngôinhàthôngminh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 5.3 Chămsócsứckhỏe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 5.4 Giảitrí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 6 Tiềmnăngpháttriển 18

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ EDGE COMPUTING Nguyên lý Hệ điều hành - INT2214 Giảng viên: Nguyễn Thị Hậu Trần Tuấn Anh 21020281@vnu.edu.vn Nguyễn Đăng Hải 21020313@vnu.edu.vn Hà Nội - 2023 Mục lục Giới thiệu Khái niệm Kiến trúc Nguyên lý hoạt động 3.1 Kiến trúc tổng quan 3.2 Các thành phần 3.3 Nguyên lý hoạt động Đặc điểm đặc trưng 4.1 Ưu điểm 4.2 Nhược điểm 10 Ứng dụng Edge Computing 12 5.1 Xe tự hành 12 5.2 Ngôi nhà thông minh 13 5.3 Chăm sóc sức khỏe 15 5.4 Giải trí 16 Tiềm phát triển 18 Bảng giải nghĩa thuật ngữ Từ viết tắt Nội dung cụ thể Giải nghĩa Edge Computing Điện toán biên Internet of Things Internet vạn vật deep learning Học sâu machine learning Học máy International Data Corporation Công ty Dữ liệu Quốc tế edge biên Content Delivery Network Mạng phân phối nội dung Device Edge Biên thiết bị Local Edge Biên cục Cloud Đám mây Edge Device Thiết bị biên Edge Nodes Nút biên Edge Servers Máy chủ biên Edge Gateway Cổng biên Edge Cloud Biên đám mây public cloud Đám mây công cộng private cloud Đám mây riêng tư gateway Cổng chuyển tiếp liệu thiết bị mạng thiết bị mạng router Thiết bị định tuyến định tuyến sensor Cảm biến camera Máy ảnh IoT devices Các thiết bị IoT AR Augmented Reality Tương tác thực tế ảo VR Virtual Reality Thực tế ảo IoT IDC CDN Giới thiệu Tiến lĩnh vực công nghệ mở khái niệm gọi Edge Computing phương pháp tính tốn phân tán xử lý liệu nguồn liệu người dùng Edge Computing thúc đẩy đổi lĩnh vực công nghệ thông tin, đồng thời tạo tiềm to lớn cho việc xử lý liệu ứng dụng Có nhiều nghiên cứu quan trọng tiến hành để khám phá tận dụng sức mạnh Edge Computing Hình 1: Edge Computing xung quanh ta Theo nghiên cứu Ericsson, việc triển khai Edge Computing mạng di động giảm đáng kể độ trễ mạng tăng cường tải xử lý điểm gần nguồn liệu Nghiên cứu Edge Computing cung cấp độ trễ mạng thấp 50% tăng tải xử lý lên đến 30%, cung cấp trải nghiệm người dùng cao cấp hỗ trợ ứng dụng thời gian thực truyền hình trực tiếp xe tự lái Các nghiên cứu tập trung vào ứng dụng Edge Computing lĩnh vực y tế cơng nghiệp Ví dụ, nghiên cứu Deloitte việc triển khai Edge Computing ngành y tế cung cấp khả xử lý liệu nhanh chóng xác hơn, giúp cải thiện chẩn đoán y tế, quản lý bệnh viện hỗ trợ dịch vụ chăm sóc sức khỏe từ xa Nghiên cứu lĩnh vực Edge Computing tiếp tục, với mục tiêu nâng cao hiệu suất, bảo mật khả mở rộng hệ thống Những khám phá ứng dụng Edge Computing hứa hẹn mang lại hội lớn cho ngành công nghiệp tạo thay đổi đáng kể cách xử lý liệu triển khai ứng dụng tương lai Nhìn chung, Edge Computing khơng mang lại lợi ích vượt trội xử lý liệu nhanh chóng, giảm độ trễ tăng tính thời gian thực, mà cịn đóng vai trị quan trọng việc phát triển ngành công nghiệp khác Với tiềm ưu điểm nó, Edge Computing thu hút quan tâm đầu tư nhiều tổ chức doanh nghiệp toàn cầu Khái niệm Edge Computing mơ hình tính tốn phân tán việc xử lý liệu thực tính tốn diễn gần nguồn liệu, thường biên mạng lưới, gần người dùng thiết bị kết nối mạng Trong mơ hình này, tác vụ tính tốn xử lý liệu diễn nút mạng gần nguồn liệu, giúp giảm thiểu độ trễ, tăng tốc độ xử lý giảm lưu lượng liệu truyền qua mạng Khởi nguồn điện tốn biên CDN – mạng phân phối nội dung CDN đời vào cuối năm 1990 phương tiện để giảm bớt tắc nghẽn hiệu suất Internet Internet bắt đầu trở thành phương tiện quan trọng người doanh nghiệp Mục tiêu cung cấp tính sẵn sàng hiệu suất cao cách phân phối dịch vụ theo không gian tương ứng với người dùng cuối Nguyên lý truyền tải nội dung tĩnh đến người dùng từ máy chủ gần người dùng Sau này, mạng cải tiến để lưu trữ ứng dụng thành phần Đây sở tạo dịch vụ Edge Computing tổng hợp liệu theo thời gian thực Hình 2: Lịch sử phát triển Edge Computing Trong kiến trúc mạng truyền thống, liệu từ thiết bị máy tính, điện thoại di động hay cảm biến IoT thường gửi lên cloud trung tâm liệu tập trung để xử lý Tuy nhiên, điều gặp phải số hạn chế, bao gồm độ trễ cao thời gian truyền dẫn liệu từ thiết bị đến cloud, yêu cầu băng thông mạng lớn khả xử lý hạn chế cloud phải xử lý lượng lớn liệu từ nguồn Với Edge Computing, tác vụ tính tốn xử lý liệu đưa gần tới nguồn liệu người dùng Các thiết bị edge gateway, router, sensor, camera, IoT devices, hay server nhỏ triển khai rìa mạng gần nguồn liệu Chúng có khả thu thập liệu thực tính tốn Máy chủ edge có khả xử lý mạnh mẽ thực tác vụ phức tạp Các tác vụ tính tốn xử lý liệu edge bao gồm: xử lý thời gian thực, phân loại liệu, lọc tổng hợp liệu, phân tích trích xuất thơng tin quan trọng, thực thuật toán máy học học sâu hay đưa định chỗ Kiến trúc Nguyên lý hoạt động 3.1 Kiến trúc tổng quan Edge Computing mơ hình tính tốn phân tán mạnh mẽ, xử lý liệu tính tốn thực gần với nguồn liệu người dùng, giảm độ trễ mạng tăng tính linh hoạt Kiến trúc Edge Computing bao gồm ba phần chính: Device Edge, Local Edge Cloud Hình 3: Kiến trúc tổng quan Edge Computing Device Edge thiết bị tính tốn nhỏ gọn, thường đặt gần nguồn liệu người dùng Đây cảm biến, máy tính nhúng, điện thoại di động, camera, thiết bị IoT thiết bị thơng minh khác Biên thiết bị có khả thu thập liệu từ môi trường xung quanh, thông qua cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm thông qua giao tiếp với thiết bị khác Với khả xử lý bản, biên thiết bị thực tác vụ tính tốn trực tiếp chỗ, mà không cần truyền liệu đến nút khác Điều giúp giảm độ trễ mạng tăng tính nhanh chóng việc phản ứng với kiện thời gian thực Local Edge mạng tính tốn phân tán thiết bị tính tốn nằm gần nguồn liệu người dùng Nó thường triển khai trung tâm liệu cục vị trí cận kề mạng Biên cục bao gồm thiết bị Edge Nodes Edge Servers Edge Nodes thiết bị có khả xử lý lưu trữ liệu lớn so với biên thiết bị Edge Servers máy chủ mạnh mẽ hơn, có khả xử lý lưu trữ liệu quy mô lớn Với khả thực tác vụ tính toán phức tạp cung cấp dịch vụ xử lý liệu gần nguồn liệu người dùng, biên cục đảm bảo nhanh chóng hiệu việc xử lý liệu Nó cung cấp tầng trung gian biên thiết bị đám mây, giúp giảm tải cho đám mây giảm độ trễ việc truyền tải liệu Cloud trung tâm liệu truyền thống, thường triển khai vị trí xa nguồn liệu người dùng Nó chịu trách nhiệm lưu trữ liệu lớn thực tác vụ tính tốn phức tạp Trong mơ hình Edge Computing, đám mây thường sử dụng để lưu trữ liệu dài hạn, huấn luyện mô hình máy học cung cấp dịch vụ từ xa không yêu cầu độ trễ thấp Một liệu xử lý biên thiết bị biên cục bộ, cần thiết, truyền lên đám mây để lưu trữ xử lý Tổng quan mơ hình Edge Computing kết hợp ba thành phần này, tạo mơi trường tính tốn phân tán phù hợp với ứng dụng yêu cầu độ trễ thấp độ tin cậy cao Biên thiết bị thu thập xử lý liệu chỗ, biên cục cung cấp khả xử lý mạnh mẽ gần nguồn liệu người dùng, đám mây chịu trách nhiệm lưu trữ liệu lớn xử lý tác vụ phức tạp Sự phát triển triển khai rộng rãi Edge Computing mang lại cải tiến đáng kể lĩnh vực IoT, ứng dụng thời gian thực hệ thống tự động hóa cơng nghiệp 3.2 Các thành phần Edge Computing mơ hình tính tốn phân tán, nơi cơng việc tính tốn xử lý liệu thực gần cách chỗ, gần nguồn liệu người dùng Điều giúp giảm độ trễ mạng, tăng tốc độ xử lý cải thiện trải nghiệm người dùng ứng dụng yêu cầu thời gian thực Các thành phần Edge Computing bao gồm: Hình 4: Minh họa thành phần Edge Computing Edge Device: tích hợp khả tính tốn, áp dụng quy tắc trí tuệ nhân tạo chí lưu trữ cục số liệu để hỗ trợ hoạt động biên Thiết bị biên giải vấn đề yêu cầu độ trễ thấp đáp ứng thời gian thực Mặc dù tài ngun máy tính hạn chế, xử lý tác vụ tính tốn Các thiết bị biên thường trang bị lớp ARM x86 với lõi, nhớ 128 MB khoảng GB dung lượng lưu trữ liên tục cục Điều cho phép thiết bị biên thu thập, xử lý truyền liệu cách nhanh chóng hiệu quả, giúp giảm thiểu độ trễ tải cho hạ tầng mạng Edge Server: máy tính có mục đích giống nhau, đặt sở hoạt động từ xa Máy chủ biên sử dụng để triển khai ứng dụng cho thiết bị cung cấp dịch vụ quản lý khối lượng công việc ứng dụng doanh nghiệp dịch vụ chia sẻ Với vai trò quản lý xử lý trung tâm, máy chủ biên cần có tài ngun máy tính cao so với thiết bị biên Hiện nay, tiêu chuẩn máy chủ biên thường đến 16 nhiều lõi dung lượng tính tốn, nhớ 16GB hàng trăm GB dung lượng lưu trữ cục Điều đảm bảo máy chủ biên có khả xử lý tác vụ phức tạp lưu trữ liệu cách hiệu Máy chủ biên đóng vai trị quan trọng việc hỗ trợ thiết bị biên đảm bảo việc triển khai quản lý ứng dụng diễn cách hiệu môi trường Edge Computing Edge Gateway: thường máy chủ biên, không xử lý khối lượng công việc ứng dụng doanh nghiệp mà cung cấp dịch vụ mạng biên dịch giao thức, kết thúc mạng, kỹ thuật tunneling, bảo vệ tường lửa kết nối không dây Với vai trò điểm trung gian thiết bị biên mạng trung tâm, cổng biên đảm nhận nhiều chức quan trọng xử lý chuyển tiếp liệu, bảo mật mạng quản lý kết nối Nó đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo tính liên tục an tồn hệ thống Edge Computing, đồng thời cung cấp khả kết nối quản lý linh hoạt cho thiết bị biên Cổng biên cần có khả xử lý mạnh mẽ tính mạng phù hợp để đáp ứng yêu cầu việc triển khai vận hành môi trường Edge Computing Edge Cloud: public cloud private cloud, đặt trung tâm liệu Nó xem đám mây cục để kết nối tương tác với thiết bị biên Đám mây biên sử dụng để lưu trữ triển khai ứng dụng điều phối quản lý nút biên Nó đóng vai trị nguồn đích cho liệu yêu cầu thiết bị biên Đám mây biên cung cấp khả tính tốn lưu trữ phân tán, giúp giảm thiểu độ trễ tăng cường hiệu suất cho ứng dụng Edge Computing Nó cung cấp môi trường linh hoạt scalable cho việc triển khai quản lý ứng dụng dịch vụ cạnh mạng Edge Node: thuật ngữ sử dụng để thiết bị, máy chủ cổng thực tính tốn biên Nút biên điểm cuối mạng Edge Computing, nơi mà liệu thu thập, xử lý truyền tải gần với nguồn liệu Nút biên thiết bị IoT, máy tính nhúng, máy chủ biên cổng biên Với tính tính tốn lưu trữ cục bộ, nút biên cho phép xử lý liệu nơi thu thập, giảm thiểu độ trễ tải cho mạng trung tâm Nút biên đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo tính linh hoạt hiệu hệ thống Edge Computing 3.3 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động Edge Computing đưa khả tính tốn xử lý liệu gần với nguồn liệu, điểm biên mạng, thay truyền liệu lên đám mây trung tâm để xử lý Các thiết bị biên, máy chủ biên cổng biên triển khai điểm cuối hạ tầng mạng, trạm sở, văn phòng cảm biến IoT: Thu thập liệu gần nguồn: Thiết bị biên đặt gần với nguồn liệu, cảm biến IoT thiết bị di động, để thu thập liệu nhanh chóng liên tục Điều giảm thiểu độ trễ đảm bảo tính thời gian thực việc thu thập xử lý liệu Hình 5: Mơ hình hoạt động Edge Computing Cloud Xử lý liệu điểm biên: Các thiết bị biên, máy chủ biên cổng biên có khả tính tốn để xử lý liệu cục Các quy tắc trí tuệ nhân tạo thuật toán triển khai điểm biên để thực tác vụ tính tốn, phân loại, lọc, phân tích đưa định trực tiếp điểm biên Truyền liệu tối ưu: Các thiết bị, máy chủ cổng biên có khả truyền liệu cách tối ưu, giúp giảm thiểu tải cho mạng trung tâm Chỉ liệu cần thiết kết xử lý truyền tải lên đám mây trung tâm để lưu trữ tiếp tục xử lý Tích hợp với đám mây trung tâm: Edge Computing khơng loại trừ hồn tồn việc sử dụng đám mây trung tâm Các thiết bị biên, máy chủ biên cổng biên kết nối với đám mây trung tâm để truyền tải liệu, lưu trữ chia sẻ thông tin cần thiết Nguyên lý hoạt động Edge Computing tập trung vào việc đưa tính tốn xử lý gần với nguồn liệu để đáp ứng yêu cầu độ trễ thấp, tính thời gian thực bảo mật liệu Nó cung cấp kiến trúc phân tán linh hoạt, giúp tăng cường hiệu suất khả mở rộng hệ thống Đặc điểm đặc trưng 4.1 Ưu điểm Edge Computing khái niệm ngày quan tâm ứng dụng rộng rãi lĩnh vực cơng nghệ thơng tin Nó đại diện cho tiến việc xử lý liệu tính tốn, nơi mà liệu xử lý tính tốn nơi thu thập, thay phải gửi tất liệu trung tâm xử lý từ xa Thơng qua việc đẩy tính tốn xử lý liệu gần với nguồn tạo nó, Edge Computing mang đến nhiều ưu điểm lợi ích đáng ý Đảm bảo tốc độ đường truyền: Edge Computing có khả tính tốn mạnh mẽ linh hoạt để đảm bảo tốc độ đường truyền ứng dụng yêu cầu thời gian thực Trong mạng IoT, Edge Computing cho phép xử lý liệu trực tiếp thiết bị biên cảm biến thiết bị IoT Thay truyền tồn liệu đám mây để xử lý, Edge Computing cho phép phân loại, lọc xử lý liệu nguồn gốc Ví dụ, hệ thống giám sát thơng minh, cảm biến xử lý liệu đo lường gửi thông tin quan trọng cảnh báo kiện đặc biệt đến hệ thống trung tâm, giảm đáng kể lưu lượng liệu truyền đảm bảo độ trễ thấp Tiếp theo, Edge Computing cho phép triển khai máy chủ đám mây nhỏ gọn điểm biên sở sản xuất, cửa hàng bán lẻ trung tâm liệu gần người dùng Việc giúp giảm độ trễ việc truyền liệu qua mạng tăng tốc độ xử lý Ví dụ, ứng dụng phân loại hình ảnh thời gian thực, máy chủ đám mây chỗ xử lý liệu hình ảnh trực tiếp từ camera đưa kết mà không cần truyền liệu đám mây tập trung Ngoài ra, Edge Computing cung cấp khả lưu trữ phân phối nội dung điểm biên gần người dùng Các máy chủ biên lưu trữ tài liệu, ứng dụng nội dung phổ biến phân phối chúng đến người dùng cách nhanh chóng Ví dụ, ứng dụng truyền phát video trực tuyến, máy chủ biên lưu trữ đệm video phổ biến điểm gần người dùng, giảm độ trễ tăng tốc độ phản hồi người dùng yêu cầu xem video Cuối cùng, Edge Computing cho phép phân tán cơng việc tính tốn xử lý liệu thiết bị biên máy chủ biên Thay truyền tồn liệu đám mây tập trung, Edge Computing xử lý phần công việc thiết bị biên truyền kết xử lý liệu thu gọn đến máy chủ biên Tính linh hoạt khả mở rộng: Một ưu điểm Edge Computing tính linh hoạt khả mở rộng Edge Computing cho phép xử lý liệu tính tốn trực tiếp thiết bị đầu cuối, giúp giảm thiểu tải cho trung tâm liệu truyền thống tăng tốc độ xử lý liệu Bằng cách triển khai thiết bị tính tốn lưu trữ điểm đầu cuối, dễ dàng mở rộng hệ thống để đáp ứng nhu cầu người dùng Edge Computing cho phép triển khai thiết bị biên máy chủ biên cách linh hoạt dễ dàng Các thiết bị biên cảm biến, máy ảnh thiết bị IoT triển khai cách đơn giản nhanh chóng vị trí gần nguồn liệu người dùng Các máy chủ biên triển khai sở sản xuất, cửa hàng bán lẻ trung tâm liệu gần người dùng Việc triển khai không yêu cầu nhiều thay đổi hạ tầng tùy chỉnh phù hợp với nhu cầu cụ thể Ngồi ra, cung cấp khả quản lý từ xa kiểm soát thiết bị biên máy chủ biên Các công cụ quản lý từ xa cho phép quản trị viên giám sát điều khiển thành phần Edge Computing từ trung tâm điều khiển tập trung Điều giúp quản lý trì hệ thống cách hiệu quả, tiết kiệm thời gian công sức so với việc phải tiếp cận trực tiếp thiết bị Edge Computing tạo điều kiện cho việc mở rộng máy tính chỗ Khi khối lượng nhu cầu điện toán tăng lên, thiết bị biên máy chủ tích hợp vào hệ thống để chia sẻ lao động tăng khả xử lý Điều tạo điều kiện mở rộng tăng hiệu suất trì sở hạ tầng Ngồi ra, Điện tốn biên cho phép kết hợp tài ngun tính tốn có, chẳng hạn máy tính cá nhân, thiết bị Internet of Things máy chủ rìa hệ thống, tận dụng tính chất mở rộng hệ thống Và có lợi kết hợp với đám mây Máy chủ biên giao tiếp với sở liệu tập trung truyền kết tính tốn liệu trở lại sở liệu để lưu trữ, phân tích trình bày Điều tạo điều kiện cho kết hợp linh hoạt Điện toán biên đám mây, tận dụng lợi ích hai mơ hình Tính bảo mật quản lí liệu: Edge Computing đóng vai trị quan trọng việc tăng cường tính bảo mật hệ thống thơng tin Bằng cách xử lý lưu trữ liệu chỗ, Edge Computing giảm thiểu việc truyền liệu nhạy cảm qua mạng công cộng Điều giúp giảm rủi ro an ninh mạng hạn chế khả công từ bên thứ ba không mong muốn Một lợi ích quan trọng khác Edge Computing khả xử lý liệu môi trường nội an tồn Thay truyền liệu tới trung tâm liệu tập trung đám mây công cộng để xử lý, liệu xử lý lưu trữ thiết bị biên máy chủ biên Điều giúp giảm rủi ro an ninh việc truyền liệu qua mạng đảm bảo tính riêng tư thông tin Edge Computing cung cấp khả kiểm soát quản lý liệu chỗ Việc xử lý liệu thiết bị biên máy chủ biên cho phép tổ chức có quyền kiểm soát đầy đủ quyền truy cập phân quyền Ngồi ra, cơng nghệ bảo mật mã hóa liệu hệ thống nhận dạng định danh triển khai cách tập trung thiết bị biên, đảm bảo tính bảo mật an toàn cho liệu Đặc biệt, Edge Computing cung cấp khả làm việc ngoại tuyến, tức xử lý liệu tính tốn mà khơng cần kết nối liên tục với mạng Điều đặc biệt hữu ích đường truyền mạng không ổn định môi trường yêu cầu làm việc ngoại tuyến Dữ liệu xử lý bảo mật chỗ, đảm bảo tính bảo mật tiếp tục hoạt động mà không bị ảnh hưởng kết nối mạng 4.2 Nhược điểm Mặc dù Edge Computing mang lại nhiều lợi ích đáng kể, tăng cường hiệu suất, giảm độ trễ, cải thiện bảo mật tăng tính sẵn sàng, tránh khỏi 10 số nhược điểm Những nhược điểm cần xem xét đánh giá kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất thành công hệ thống Edge Computing Đầu tiên, nhược điểm Edge Computing quản lý phức tạp Với việc triển khai quản lý sở hạ tầng phân tán điểm biên, quản lý hệ thống trở nên phức tạp hết Số lượng lớn thiết bị mạng cần giám sát điều phối, đòi hỏi kiến thức kỹ thuật cao khả quản lý chặt chẽ Điều đặt thách thức lớn cho nhà quản lý hệ thống yêu cầu đồng hiệu việc quản lý thiết bị mạng điểm biên Thứ hai, bảo mật quyền riêng tư nhược điểm quan trọng Edge Computing Việc phân tán liệu tính tốn điểm biên tạo điểm yếu bảo mật gia tăng nguy mát liệu Với việc thu thập xử lý liệu thiết bị biên, vấn đề quyền riêng tư tuân thủ quy định bảo vệ liệu trở thành thách thức đáng ý Điều đòi hỏi nhà phát triển nhà quản lý hệ thống phải đảm bảo biện pháp bảo mật quyền riêng tư triển khai tuân thủ cách Thứ ba độ tin cậy không ổn định Trong môi trường phân tán Edge Computing, độ tin cậy ổn định hệ thống gặp khó khăn Thiết bị kết nối mạng điểm biên khơng đáng tin cậy không ổn định, dẫn đến nguy kết nối giảm hiệu suất hệ thống Điều đặt thách thức việc đảm bảo tính sẵn sàng hoạt động liên tục hệ thống Edge Computing Khả mở rộng hạn chế nhược điểm khác Edge Computing Việc triển khai quản lý lượng lớn thiết bị biên đòi hỏi đồng quản lý tốt Nâng cấp mở rộng hệ thống Edge Computing trở nên phức tạp tốn Điều đòi hỏi đầu tư tiêu tốn tài nguyên lớn, đặc biệt cần mở rộng quy mô tăng cường khả tính tốn Cuối cùng, chi phí cao nhược điểm khơng thể bỏ qua Edge Computing Việc triển khai trì sở hạ tầng thiết bị phần cứng điểm biên đòi hỏi đầu tư lớn Việc mua sắm, cài đặt bảo trì thiết bị hệ thống tạo chi phí cao Đặc biệt, việc mở rộng nâng cấp hệ thống địi hỏi đầu tư tiếp tục, từ tăng thêm chi phí Mặc dù Edge Computing mang lại nhiều lợi ích đáng kể, khơng thể tránh khỏi nhược điểm Quản lý phức tạp, bảo mật quyền riêng tư, độ tin cậy không ổn định, khả mở rộng hạn chế chi phí cao nhược điểm cần xem xét giải cách cẩn thận Việc hiểu đối mặt với nhược điểm giúp đảm bảo hiệu suất thành công hệ thống Edge Computing hệ thống ứng dụng 11 Ứng dụng Edge Computing Với lợi tốc độ truyền tải, chất lượng đường truyền, khả bảo mật tính linh hoạt, điện tốn biên chuyên gia đánh giá giải pháp công nghệ vượt trội thời đại IoT Khái niệm điện toán biên đề cập đến việc thực xử lý liệu tính tốn trực tiếp thiết bị ngoại vi cạnh mạng, thay truyền liệu trung tâm liệu trung tâm đám mây để xử lý Dưới trường hợp ứng dụng đáng ý công nghệ điện toán biên ngành nghề lĩnh vực khác nhau: 5.1 Xe tự hành Edge Computing đóng vai trị quan trọng việc phát triển công nghệ xe tự hành Với lợi ích tốc độ xử lý, tính thời gian thực bảo mật liệu, Edge Computing đáp ứng yêu cầu đặc biệt hệ thống xe tự hành, mang lại an toàn hiệu Hình 6: Ứng dụng Edge Computing xe tự hành Edge Computing xe tự hành sử dụng để xử lý phân tích liệu từ cảm biến camera xe Xe tự hành trang bị với nhiều cảm biến radar, lidar, camera cảm biến khác để thu thập thông tin môi trường xung quanh Thông qua Edge Computing, liệu xử lý chỗ, xe, mà không cần 12 phải truyền trung tâm liệu từ xa Điều giúp giảm thiểu độ trễ tăng cường khả phản ứng nhanh hệ thống, đồng thời giảm tải cho mạng truyền thơng trung tâm liệu Các thuật tốn mơ hình máy học triển khai trực tiếp thiết bị ngoại vi xe tự hành thông qua Edge Computing Việc cho phép hệ thống tự lái tự đánh giá đưa định chỗ, mà không cần phải truyền liệu trung tâm liệu từ xa, mang lại linh hoạt hiệu việc xử lý liệu, đồng thời giảm thiểu độ trễ tăng cường tính bảo mật thơng tin nhạy cảm Ngoài ra, Edge Computing hỗ trợ việc tăng cường tính an tồn xe tự hành Hệ thống xe tự hành cần phải đáp ứng yêu cầu an toàn cao, bao gồm phát phản ứng nhanh chóng với tình nguy hiểm Bằng cách sử dụng Edge Computing, thuật toán an tồn hệ thống phát xung đột triển khai trực tiếp xe, đảm bảo thời gian phản ứng nhanh giảm thiểu độ trễ việc xử lý liệu Điều đóng vai trị quan trọng việc tăng cường tính an tồn giảm nguy tai nạn giao thông Một ứng dụng khác Edge Computing xe tự hành cung cấp dịch vụ trải nghiệm cá nhân hóa cho người dùng Với khả xử lý liệu trực tiếp xe, hệ thống phân tích thơng tin tài liệu cá nhân, sở thích, vị trí lịch trình để đưa dịch vụ gợi ý phù hợp Ví dụ, hệ thống tùy chỉnh điều khiển nhiệt độ, mức độ thụ động, âm nhạc thiết lập khác theo sở thích người dùng riêng, mang lại trải nghiệm lái xe cá nhân hóa tăng cường hài lịng người dùng Tổng kết lại, Edge Computing đóng vai trị quan trọng việc phát triển cơng nghệ xe tự hành Nó mang lại tốc độ xử lý, tính thời gian thực bảo mật liệu, đồng thời tăng cường tính an tồn trải nghiệm cá nhân hóa cho người dùng Bằng cách triển khai thuật tốn mơ hình máy học trực tiếp xe, Edge Computing giúp xe tự hành có khả xử lý liệu cách nhanh chóng đáng tin cậy Với phát triển tiếp tục công nghệ, ta kỳ vọng Edge Computing đóng vai trị ngày quan trọng việc đưa cơng nghệ xe tự hành lên tầm cao 5.2 Ngôi nhà thông minh Ứng dụng Edge Computing ngơi nhà thơng minh đem lại tiện ích cải tiến đáng kể cho sống hàng ngày Edge Computing công nghệ cho phép xử lý liệu tính tốn edge, giúp tối ưu hóa hiệu suất đáp ứng nhanh chóng hệ thống nhà thông minh Edge Computing ngơi nhà thơng minh giúp kiểm sốt quản lý thiết bị kết nối Thông qua việc xử lý liệu thực tính tốn trực tiếp thiết bị cảm biến, điều khiển camera an ninh, Edge Computing cho phép nhà thông minh trở nên tự động, linh hoạt hiệu Ví dụ, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm thông báo trực tiếp đến hệ thống Edge Computing ngơi nhà thơng minh, từ điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm tự động để tạo môi trường thoải mái tiết kiệm lượng Edge Computing đóng vai trò quan trọng việc tăng cường an ninh bảo mật nhà thông minh Bằng cách xử lý liệu thực biện pháp bảo mật cạnh mạng, Edge Computing giúp ngăn chặn cơng mạng bảo vệ 13 Hình 7: Ứng dụng Edge Computing nhà thông minh thông tin cá nhân Thông qua việc triển khai giải pháp bảo mật cạnh mạng, liệu nhạy cảm hình ảnh từ camera an ninh thông tin cá nhân từ thiết bị kết nối bảo vệ đảm bảo tính tồn vẹn Điều mang lại yên tâm tin cậy cho chủ sở hữu nhà thông minh Thêm vào đó, Edge Computing cung cấp khả xử lý tính tốn cạnh mạng, giúp tăng cường khả phản ứng hiệu suất nhà thông minh Thay phải truyền liệu trung tâm liệu từ xa để xử lý, thiết bị thơng minh ngơi nhà thực xử lý liệu chỗ Điều giúp giảm thiểu độ trễ đảm bảo phản ứng nhanh chóng hệ thống ngơi nhà thơng minh Ví dụ, thiết bị nhà thông minh nhận diện cố hỏa hoạn đột nhập, Edge Computing cho phép biện pháp khẩn cấp kích hoạt lập tức, bao gồm thơng báo hệ thống, gọi điện cho quan chức kích hoạt hệ thống an ninh Một lợi ích khác Edge Computing nhà thông minh khả cá nhân hóa tận dụng thơng tin cá nhân Bằng cách xử lý liệu thực phân tích trực tiếp thiết bị cá nhân điện thoại di động, đồng hồ thông minh hoặcthiết bị đeo được, Edge Computing giúp tạo trải nghiệm cá nhân hóa thơng minh Ví dụ, thơng qua việc phân tích liệu từ thiết bị cá nhân, hệ thống ngơi nhà thơng minh tự động điều chỉnh ánh sáng, nhiệt độ âm theo sở thích thói quen người dùng Điều mang lại tiện lợi thoải mái cho người sử dụng, đồng thời giúp tiết kiệm lượng tối ưu hóa hiệu suất sử dụng thiết bị ngơi nhà Ngồi ra, Edge Computing cịn hỗ trợ việc tích hợp dịch vụ ứng dụng nhà thông minh Với khả xử lý tính tốn cạnh mạng, Edge Computing cho phép kết nối tương tác dễ dàng thiết bị ứng dụng khác ngơi nhà thơng minh Ví dụ, thơng qua việc kết hợp liệu từ thiết bị camera an ninh, cảm biến chuyển động hệ thống kiểm sốt, Edge Computing tạo kịch tự động việc bật đèn mở cửa tự động có người tiếp cận ngơi nhà Điều mang lại tiện ích an tồn cho người dùng, đồng thời tăng cường tính tương tác trải nghiệm thông minh 14 Tổng kết lại, Edge Computing mang đến nhiều ứng dụng tiềm nhà thông minh Từ việc tăng cường khả quản lý an ninh, đến việc cung cấp trải nghiệm cá nhân hóa tích hợp dịch vụ, Edge Computing đóng vai trị quan trọng việc nâng cao hiệu suất tiện ích hệ thống ngơi nhà thơng minh Với phát triển tiến công nghệ, mong đợi mở rộng ứng dụng ngày nhiều Edge Computing tương lai, mang lại sống thông minh, tiện nghi bảo mật nhà 5.3 Chăm sóc sức khỏe Ứng dụng Edge Computing chăm sóc sức khỏe việc theo dõi giám sát sức khỏe cá nhân Thông qua việc kết hợp thiết bị y tế vòng đeo tay thông minh, cảm biến sức khỏe thiết bị đeo được, Edge Computing cho phép thu thập xử lý liệu nhịp tim, áp lực máu, nồng độ oxy máu thông số sức khỏe khác cạnh mạng Điều giúp người dùng theo dõi sức khỏe cách liên tục tự động, cung cấp cảnh báo sớm vấn đề sức khỏe tiềm ẩn Ví dụ, người có dấu hiệu bất thường nhịp tim áp lực máu, hệ thống Edge Computing thơng báo để người dùng nhận chăm sóc y tế kịp thời Edge Computing đóng vai trị quan trọng việc phân tích liệu y tế hỗ trợ việc đưa định chẩn đoán điều trị Thay truyền liệu y tế đến trung tâm liệu từ xa để xử lý, Edge Computing cho phép xử lý liệu y tế sở chăm sóc sức khỏe thiết bị y tế Điều giúp giảm thiểu độ trễ đảm bảo việc xử lý liệu y tế cách nhanh chóng hiệu Ví dụ, hệ thống chăm sóc sức khỏe nhà, Edge Computing phân tích liệu từ thiết bị y tế máy đo đường huyết, máy đo huyết áp thiết bị theo dõi điều trị, cung cấp thông tin quan trọng việc điều chỉnh liều lượng thuốc, lời khuyên chế độ ăn uống lịch trình điều trị Hình 8: Ứng dụng Edge Computing Chăm sóc sức khỏe Thêm vào đó, Edge Computing cung cấp khả xử lý tính tốn cạnh mạng, giúp tăng cường khả phản ứng hiệu suất việc cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe Thay truyền liệu y tế đến trung tâm liệu từ xa, Edge Computing cho phép xử lý liệu sở chăm sóc sức khỏe Điều giúp giảm thiểu độ trễ 15 đảm bảo phản ứng nhanh chóng hệ thống chăm sóc sức khỏe Ví dụ, hệ thống theodõi bệnh nhân từ xa, Edge Computing cho phép truyền liệu y tế trực tiếp nhanh chóng đến chuyên gia y tế để thực việc tư vấn đưa định chẩn đoán Điều giúp tiết kiệm thời gian giảm bớt phụ thuộc vào việc truyền liệu qua mạng từ xa, đồng thời mang lại trải nghiệm chăm sóc sức khỏe tốt cho bệnh nhân Ngồi ra, Edge Computing cịn đóng vai trò quan trọng việc bảo mật bảo vệ liệu y tế Với việc xử lý liệu tính tốn cạnh mạng, liệu y tế không cần phải truyền xa lưu trữ trung tâm liệu từ xa, giảm thiểu nguy rị rỉ thơng tin vi phạm quyền riêng tư Các sở chăm sóc sức khỏe trì quyền kiểm sốt quản lý liệu y tế bệnh nhân môi trường cục bộ, đồng thời tuân thủ quy định bảo mật quyền riêng tư Edge Computing đem lại nhiều ứng dụng quan trọng tiện ích lĩnh vực chăm sóc sức khỏe Từ việc theo dõi sức khỏe cá nhân, phân tích liệu y tế, cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe nhanh chóng đến bảo mật liệu y tế, Edge Computing đóng vai trị quan trọng việc nâng cao hiệu suất hiệu hệ thống chăm sóc sức khỏe Với phát triển khơng ngừng cơng nghệ, Edge Computing có tiềm phát triển đóng góp tích cực vào cơng chăm sóc sức khỏe người 5.4 Giải trí Edge Computing có ứng dụng đáng ý lĩnh vực giải trí, mang lại trải nghiệm mẻ cải tiến đáng kể cho người dùng Tiêu biểu ứng dụng Edge Computing giải trí trị chơi điện tử Với phát triển trò chơi trực tuyến trò chơi thực tế ảo, việc xử lý liệu tính tốn cạnh mạng giúp giảm thiểu độ trễ cung cấp trải nghiệm chơi game mượt mà chân thực Bằng cách xử lý liệu từ cảm biến chuyển động hình ảnh thiết bị cạnh mạng, Edge Computing cho phép tính tốn nhanh chóng đáp ứng thời gian thực, giúp trò chơi trở nên hấp dẫn chân thực hết Ngồi ra, Edge Computing có ứng dụng việc cung cấp nội dung đa phương tiện trực tuyến Với phổ biến dịch vụ video trực tuyến tảng streaming Netflix, YouTube hay Spotify, Edge Computing giúp tối ưu hóa việc phân phối nội dung tăng cường trải nghiệm người dùng Bằng cách lưu trữ phân phối nội dung máy chủ cạnh mạng, Edge Computing giảm thiểu độ trễ tăng tốc độ tải liệu, cho phép người dùng truy cập thưởng thức nội dung cách nhanh chóng liền mạch Edge Computing đóng vai trị quan trọng cơng nghệ thực tế ảo thực tế tăng cường Với việc xử lý liệu cạnh mạng, Edge Computing giúp giảm độ trễ cung cấp trải nghiệm VR/AR mượt mà chân thực Thơng qua việc tính tốn thiết bị cạnh mạng, Edge Computing cho phép hiển thị đồ họa phức tạp hình ảnh 3D cách nhanh chóng mượt mà, tạo trải nghiệm thú vị sống động cho người dùng Một ứng dụng khác Edge Computing giải trí cơng nghệ nhạc số truyền Với phát triển dịch vụ nhạc trực tuyến podcast, Edge Computing giúp tối ưu hóa việc phân phối âm tăng cường trải nghiệm người dùng Bằng cách 16 Hình 9: Ứng dụng Edge Computing Giải trí lưu trữ xử lý liệu âm máy chủ cạnh mạng, Edge Computing giảm thiểu độ trễ đảm bảo chất lượng âm cao, cho phép người dùng thưởng thức âm nhạc nội dung truyền cách liền mạch tiếp Cuối cùng, Edge Computing cịn có ứng dụng việc cung cấp trải nghiệm trực tuyến trực quan tương tác Với phát triển kiện truyền hình trực tiếp, hội thảo trực tuyến trị chơi trực tuyến đa người chơi, Edge Computing giúp tối ưu hóa việc truyền tải liệu tăng cường tương tác người dùng Bằng cách xử lý liệu từ thiết bị đầu cuối giao tiếp cạnh mạng, Edge Computing cho phép tương tác trực tuyến mượt mà thời gian thực, giúp người dùng tham gia vào kiện trực tuyến cách trực quan thú vị Edge Computing đóng vai trị quan trọng lĩnh vực giải trí, mang lại ứng dụng đa dạng cải tiến đáng kể cho ngành Từ trò chơi điện tử, cung cấp nội dung đa phương tiện trực tuyến, công nghệ thực tế ảo thực tế tăng cường, công nghệ nhạc số truyền thanh, trải nghiệm trực tuyến trực quan tương tác, Edge Computing giúp tối ưu hóa hiệu suất, giảm độ trễ cung cấp trải nghiệm mẻ đáng nhớ cho người dùng Với phát triển ứng dụng ngày rộng rãi, Edge Computing chắn tiếp tục đóng vai trị quan trọng phát triển tiến ngành giải trí 17 Tiềm phát triển Edge Computing có tiềm phát triển mạnh mẽ đóng góp quan trọng vào phát triển nhiều lĩnh vực, điều thể qua số liệu đánh giá Theo số liệu này, dự kiến phát triển Edge Computing tiếp tục tăng trưởng đáng kể thời gian tới Công nghệ 5G đóng vai trị quan trọng phát triển Edge Computing lĩnh vực giải trí Với tốc độ truyền tải cao độ trễ thấp, mạng 5G cung cấp tảng lý tưởng cho việc triển khai Edge Computing Kết hợp 5G Edge Computing mở hội việc cung cấp trải nghiệm giải trí tương tác, trị chơi trực tuyến thực tế ảo, thực tế tăng cường Người dùng truy cập tương tác với nội dung giải trí cách nhanh chóng mượt mà hơn, từ trò chơi trực tuyến đa người chơi đến ứng dụng giải trí thực tế ảo Theo báo cáo từ công ty nghiên cứu thị trường Grand View Research, Edge Computing dự báo đạt tỷ trọng tăng trưởng hàng năm CAGR khoảng 37% giai đoạn từ 2021 đến 2028 Sự gia tăng chủ yếu thúc đẩy nhu cầu ngày tăng ngành công nghiệp IoT, truyền thông, công nghiệp 4.0 xe tự hành z Hình 10: Thị trường điện tốn biên tồn cầu - Technavio Trong nghiên cứu khác, McKinsey&Company - cơng ty tư vấn quản lý tồn cầu, ước tính giá trị điện toán biên 175 - 215 tỷ USD vào năm 2025, lĩnh vực vận tải, chăm sóc sức khoẻ, lượng, hệ thống bán lẻ…áp dụng cơng nghệ điện tốn biên phát triển mạnh mẽ Ngoài ra, theo báo cáo từ MarketsandMarkets, thị trường Edge Computing dự kiến đạt giá trị khoảng 15,7 tỷ USD vào năm 2027 Sự gia tăng đáng kể dự báo 18 Hình 11: Dự đoán giá trị điện toán biên vào năm 2025 – McKinsey&Company đến từ tăng cường nhu cầu xử lý liệu cạnh mạng phát triển ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo, học máy thực tế ảo Trong tương lai, Edge Computing phát triển mạnh mẽ đóng vai trị quan trọng lĩnh vực giải trí Sự kết hợp số lượng thiết bị kết nối ngày tăng, công nghệ 5G nhu cầu ngày cao trải nghiệm giải trí tương tác tạo mơi trường thuận lợi cho phát triển Edge Computing Với gia tăng IoT, công nghiệp 4.0 công nghệ khác, Edge Computing tiếp tục trở thành yếu tố quan trọng việc xử lý liệu, tăng cường hiệu suất tạo trải nghiệm người dùng tốt 19 Tài liệu [1] Edge computing architecture: Reference diagram - IBM Cloud Architecture Center: https://www.ibm.com/cloud/architecture/architectures/edge-computing/r eference-architecture [2] An Overview on Edge Computing Research: https://ieeexplore.ieee.org/document/9083958 [3] Edge Computing Reference Architecture 2.0: http://en.ecconsortium.net/Uploads/file/20180328/1522232376480704.pdf [4] Edge Computing reference architectures: https://fauna.com/blog/edge-computing-reference-architectures [5] How Edge Computing Will Transform Most Industries’ Future: https://www.byteant.com/blog/how-edge-computing-will-transform-most-i ndustries-future/ [6] What is edge computing? Everything you need to know: https://www.techtarget.com/searchdatacenter/definition/edge-computing [7] What is edge computing?: https://www.ibm.com/topics/edge-computing 20