Alguns procedimentos industriais e comerciais são tão cruciais que a dependência da computação em nuvem pode prejudicar a produtividade e a eficácia de todo o sistema. Nesses cenários, a computação em névoa surge como uma solução valiosa.
O cenário tecnológico está em constante evolução, com novas tecnologias de TI dominando o mercado. Segundo o Gartner Hype Cycle de 2022, diversas tecnologias relacionadas à computação e ao armazenamento estão gerando grande expectativa em um curto período.
Exemplos incluem armazenamento computacional, plataformas de nuvem específicas do setor e arquitetura de malha de segurança cibernética. No contexto das operações de nuvem industrial, a computação em névoa se destaca como uma tecnologia promissora, atuando como uma ponte entre a computação de borda de alta velocidade e a computação em nuvem de velocidade intermediária.
Se sua empresa lida com tarefas de alta criticidade que exigem rapidez e segurança, a computação de borda é uma escolha adequada. No entanto, se o hardware de computação de borda não consegue processar a grande quantidade de dados gerados pelas máquinas localmente, a rede de névoa se torna a solução ideal.
Continue a leitura para obter uma compreensão fundamental da computação em névoa, juntamente com recursos adicionais de aprendizado de alta qualidade, que permitirão que você domine essa tecnologia em um contexto comercial ou profissional.
O que é Computação em Névoa?
A computação em névoa consiste em uma rede descentralizada de infraestrutura computacional ou processos de tratamento de dados. Nela, os recursos de computação se situam entre o dispositivo ou a fonte de dados e qualquer centro de dados central ou infraestrutura de computação em nuvem de terceiros.
O termo “computação em névoa” foi criado pela Cisco em 2012 como uma alternativa à computação em nuvem, com o objetivo de aproximar o processamento de dados das máquinas ou aplicações onde a velocidade é primordial e onde o atraso pode levar a falhas.
Posteriormente, em 2015, grandes empresas de hardware e software como Intel, Microsoft, Dell Technologies, ARM Holdings e Cisco Systems estabeleceram o OpenFog Consortium para impulsionar o crescimento da computação em névoa.
Atualmente, a computação em névoa é um termo popular em setores industriais que exigem processamento de dados em alta velocidade na borda da rede em nuvem. Ela também é conhecida por outros nomes, como:
- rede de névoa
- embaçamento
A rede de névoa serve como uma ligação entre a computação de borda e a computação em nuvem. Para reduzir custos de largura de banda e aumentar a velocidade de processamento, processos de fabricação habilitados para IoT, automação residencial e sistemas de segurança podem se beneficiar da adição de uma camada de poder computacional chamada nebulização.
Essa camada de computação inclui armazenamento, capacidade de processamento e aplicativos de análise. De acordo com um conjunto de instruções pré-configuradas, os dados são enviados diretamente para uma infraestrutura de computação em névoa mais próxima do dispositivo IoT ou dos sensores que coletam dados do ambiente operacional.
Este é o mesmo local onde seu sistema de computação de borda está localizado. Portanto, a computação de borda e a computação em névoa são consideradas muito próximas, enquanto a computação em nuvem fica mais distante.
Se a computação de borda não conseguir processar os dados, eles serão encaminhados para um sistema de rede de névoa. Esse sistema processa os dados e fornece instruções aos sistemas IoT, tomando decisões. Posteriormente, os dados processados são armazenados na nuvem para fins de arquivamento.
Como Funciona a Computação em Névoa?
Uma estrutura de rede de névoa engloba vários componentes de hardware e funções de software, dependendo de sua aplicação industrial.
Geralmente, ela inclui gateways de computação que coletam dados de máquinas inteligentes e fontes de dados no local. Além disso, uma rede de névoa pode receber dados de diversos pontos de coleta, como switches e roteadores que conectam ativos digitais em uma rede.
O princípio de funcionamento de um sistema de computação em névoa envolve o transporte de dados de e para dispositivos IoT ou sensores em um ambiente IoT. Veja como ocorre a transferência de dados durante a nebulização:
- Um controlador de automação monitora os sinais de leitura de dispositivos IoT em rede, sensores e outras máquinas inteligentes.
- O controlador de automação executa um aplicativo ou algoritmo programado que, por sua vez, automatiza o equipamento IoT.
- Este programa pré-configurado utiliza um servidor OPC Foundation padrão para transportar dados para o próximo dispositivo na cadeia da rede de névoa. OPC Foundation também é conhecido como Object Linking and Embedding for Process Control (OLEPC) ou Open Platform Communications (OPC).
- O programa também pode utilizar qualquer outro gateway.
- Uma máquina converte esses dados em um protocolo que é compreendido por vários padrões de comunicação da Internet, como HTTPS ou MQTT (MQ Telemetry Transport).
- A rede de internet ou intranet pode então enviar os dados convertidos para um ou mais nós de névoa na borda da nuvem para análise.
- Os nós de névoa instruem imediatamente os dispositivos IoT conectados sobre o que fazer, analisando o sinal ambiental.
- Posteriormente, o nó de névoa armazena os dados em um servidor de nuvem distante para fins de auditoria, análise e arquivamento.
Vamos agora analisar a diferença entre a computação em névoa e a computação de borda.
Computação em Névoa vs. Computação de Borda
A principal distinção entre as redes de borda e névoa reside na localização do poder de computação.
Na computação de borda, o poder computacional e a tomada de decisões são integrados ao próprio dispositivo IoT. Por exemplo, câmeras de segurança inteligentes com capacidade de reconhecimento facial, conectadas a uma rede local (LAN), bem como ao armazenamento em nuvem.
Em alguns casos, diversos dispositivos IoT menores, como atuadores, sensores de temperatura, sensores de fluido e sensores de movimento, conectados a um hub de computação de borda, também podem formar a arquitetura de uma rede de computação de borda.
Em contrapartida, a computação em névoa posiciona a inteligência ou o poder computacional na LAN, utilizando um nó ou hub de névoa. O hub coleta sinais do mundo real a partir de dispositivos e processos IoT e instrui as máquinas inteligentes conectadas sobre como agir. O nó de névoa também é responsável por enviar dados para o servidor de nuvem central para análises mais aprofundadas, que não são cruciais para a tomada de decisões em tempo real.
No entanto, alguns especialistas em IoT consideram que a nebulização é apenas a forma padrão da Cisco de computação de borda.
Computação em Névoa vs. Computação em Nuvem
Agora que pode parecer que a névoa e a computação em nuvem são bastante similares, é importante entender as diferenças entre elas.
A computação em nuvem cria um hub centralizado para todas as necessidades computacionais e de armazenamento, o que resulta em uma rede pouco inteligente. Por outro lado, a rede de névoa adiciona inteligência à borda de uma rede que também está conectada a uma nuvem.
Essa inteligência na borda reduz a carga sobre a computação em nuvem e os recursos da Internet.
Componentes da Computação em Névoa
Empresas de IoT utilizam diferentes métodos para configurar um sistema de rede de névoa. Portanto, existem diversas arquiteturas no ecossistema de redes de névoa. No entanto, os componentes comuns em qualquer arquitetura de nebulização padrão são:
#1. Nós Virtuais e Físicos
Estes são simplesmente dispositivos de usuário final, como telefones celulares, diversos sensores em uma linha de produção, alto-falantes inteligentes, luzes inteligentes e muitos outros que geram dados e executam instruções.
#2. Dispositivos ou Nós de Névoa
Geralmente, são servidores de névoa, gateways de névoa e dispositivos de névoa. Dispositivos de névoa armazenam dados, enquanto um gateway de névoa analisa dados de vários dispositivos de névoa. Os gateways de névoa também gerenciam o roteamento e o encaminhamento de dados.
#3. Serviços de Monitoramento
Essas APIs garantem que os nós de névoa e os dispositivos IoT não parem de funcionar e se comuniquem de forma contínua.
#4. Programas de Processamento de Dados
Esses programas são executados em um servidor de névoa para filtrar, processar, limpar, reconstruir e, por fim, armazenar os dados na nuvem.
#5. Sistemas de Gerenciamento de Recursos
Eles funcionam como uma unidade de balanceamento de carga e monitoram a utilização de todos os nós de névoa.
#6. Aplicativos e Ferramentas de Segurança
A criptografia de dados em trânsito e em repouso é essencial para garantir a segurança da computação em névoa. Esses componentes garantem uma criptografia robusta de dados digitais.
#7. GUI, Software e Aplicativos
São aplicativos e ferramentas que usuários humanos ou operadores de fábrica utilizam para controlar todo o sistema.
Por que e Quando Você Precisa de Computação em Névoa?
A computação em névoa permite que empresas baseadas em IoT expandam suas operações. Elas não podem confiar na computação em nuvem, pois esta pode falhar quando há um aumento no tráfego ou no número de usuários.
A computação em nuvem é uma fonte útil de poder computacional de baixo custo, plataforma de programação e armazenamento em massa. No entanto, não se pode depender exclusivamente da nuvem ou da virtualização quando se trata de processos que exigem um nível supercrítico de precisão e velocidade.
Ao falar sobre latência virtualmente nula em uma fábrica baseada em sistema IoT ou em uma cidade inteligente, é preciso configurar um ou mais sistemas de rede de névoa, dependendo do tamanho do ambiente IoT.
Outras razões importantes para implementar a nebulização incluem:
- Seus sistemas de IoT coletam uma grande quantidade de dados e nem todos eles são necessários. A nebulização pode ajudar na filtragem desses dados.
- O equipamento IIoT em rede precisa reagir dentro de um milissegundo após a detecção de uma anomalia. Essa velocidade só é alcançada com computação de borda ou névoa.
Vamos agora explorar os benefícios da computação em névoa.
Benefícios da Computação em Névoa
A seguir, detalhamos o potencial da rede de névoa na automação de cidades inteligentes, residências e indústrias:
Minimizar a Latência
Se a latência é um fator crítico para sua empresa, a computação em névoa é a solução ideal. Ela realiza a análise de dados em um ponto próximo à fonte de dados, o que proporciona uma latência mínima em comparação com outras tecnologias.
Especialmente em setores como manufatura e energia, onde cada segundo é valioso, a rede de névoa pode oferecer alertas mais rápidos, garantindo menor tempo de inatividade.
Menor Uso de Largura de Banda
Na computação em névoa, a análise de dados não requer que os dados sejam movidos para um servidor em nuvem. Portanto, não há necessidade de uma grande quantidade de largura de banda de rede. Isso não apenas reduz a dependência da internet, mas também diminui os custos para as empresas.
Embora os dispositivos conectados continuem gerando dados para análise, as tarefas são realizadas no ponto mais próximo. Consequentemente, a maior parte dos dados não precisa ser transportada.
Privacidade
A privacidade dos dados é fundamental no mundo atual e a computação em névoa garante isso. Sempre que as empresas precisam aplicar um determinado nível de privacidade, elas podem utilizar a rede de névoa.
Todos os dados essenciais são analisados localmente, enquanto uma equipe de TI supervisiona e oferece suporte ao dispositivo. Apenas subconjuntos de dados que necessitam de uma análise de nível superior são enviados para o servidor em nuvem.
Por esse motivo, os dados processados pela computação em névoa são comparativamente mais seguros contra invasores de privacidade.
Custo Reduzido
O custo é uma preocupação para empresas de todos os tipos. Ao optar pela nebulização, o custo geral para a empresa é reduzido. Como esse tipo de computação requer menos largura de banda de rede, o custo operacional diminui significativamente.
Segurança Maximizada
Todos os dados gerados pela IoT devem ser protegidos contra acesso não autorizado e criminosos cibernéticos. Na computação em névoa, os nós de névoa podem ser monitorados e protegidos utilizando os mesmos controles e políticas que as empresas aplicam ao restante de seu ambiente de TI. Assim, os dados permanecem seguros durante o trânsito e em repouso.
Aumento da Confiabilidade
Em muitos casos, os dispositivos IoT precisam operar em condições ambientais desafiadoras. A rede de névoa pode melhorar a confiabilidade dos dados mesmo nessas condições adversas, diminuindo a necessidade de transmitir dados para a nuvem.
Análise em Tempo Real
Empresas que utilizam a computação em névoa também têm acesso a análises de dados em tempo real, o que lhes confere uma vantagem competitiva.
Empresas de manufatura e financeiras precisam tomar decisões instantâneas com base em dados analíticos, o que pode ser alcançado com a rápida transferência de dados em tempo real proporcionada pela computação em névoa.
Recursos de Aprendizagem
#1. Fog Computing: Conceitos, Estruturas e Aplicações
Está procurando um livro de estilo didático para aprender sobre nebulização desde o nível básico até o avançado? Experimente este livro sobre computação em névoa da CRC Press disponível na Amazon.
As principais características deste livro são:
- Introdução e fundamentos da computação em névoa
- Arquitetura da computação em névoa
- Avaliação da computação em névoa na IoT
- Aprendizado de máquina na computação em névoa
- Segurança da informação na computação em névoa
- Aplicativos e ferramentas de simulação de computação em névoa
- Diversas aplicações da computação em névoa no mundo real
#2. Fog Computing e Internet das Coisas
Este evento sobre Fog Computing e Internet das Coisas ocorreu recentemente e abordou um tema emergente na indústria de TI.
Este resumo da conferência de computação está disponível na Amazon em versões de capa dura e brochura.
Concluindo
A Internet das Coisas e a Internet Industrial das Coisas estão crescendo rapidamente. Segundo a Statista, em 2019, havia 8,6 bilhões de dispositivos IoT e IIoT ativos. Esse número aumentou para 15,14 bilhões em 2023. Uma previsão cuidadosamente pesquisada pela mesma empresa de análise estatística indica que o mundo terá aproximadamente 29,42 bilhões de dispositivos IoT ativos até 2030.
Essa grande quantidade de dispositivos IoT em residências, cidades inteligentes e indústrias exigirá petabytes de largura de banda da internet se forem operados na infraestrutura de computação em nuvem.
Além disso, alguns processos críticos de IoT nunca atingirão velocidades de processamento mais rápidas se estiverem localizados na nuvem. A computação em névoa é uma solução eficiente entre a nuvem e a borda, oferecendo oportunidades de negócios ou empregos bem remunerados para quem aprender e dominar essa tecnologia.