엣지 컴퓨팅이란 무엇이며 왜 중요한가

[디지털비즈온 김맹근 기자] IoT 장치의 배포와 5G 고속 무선의 등장으로 데이터가 생성되는 위치에 컴퓨팅, 스토리지, 분석을 배치하는 것이 엣지 컴퓨팅의 사례를 만들고 있다.

네트워크 세상의 존 골드(Jon Gold) 와 키스 쇼(Keith Shaw)에 따르면, 엣지 컴퓨팅은 수십억 개의 IoT 및 기타 장치에서 생성된 데이터가 저장, 처리, 분석 및 전송되는 방식을 변화시키고 있다.

엣지 컴퓨팅의 초기 목표는 원시 데이터가 생성된 곳에서 엔터프라이즈 데이터 센터나 클라우드로 이동하는 데 관련된 대역폭 비용을 줄이는 것이었다. 최근에는 자율 주행 차량, 다중 카메라 비디오 분석 등 최소한의 지연 시간이 필요한 실시간 애플리케이션이 등장하면서 이 개념이 더욱 발전하고 있다.

5G를 통해 지연 시간이 짧은 최첨단 사용 사례 및 애플리케이션을 더 빠르게 처리할 수 있기 때문에 5G 무선 표준의 지속적인 글로벌 배포는 엣지 컴퓨팅과 연결된다.

엣지 컴퓨팅이란 무엇입니까?

Gartner는 엣지 컴퓨팅을 "정보 처리가 엣지에 가깝게 위치하는 분산 컴퓨팅 토폴로지의 일부, 즉 사물과 사람이 해당 정보를 생산하거나 소비하는 곳"으로 정의한다.

가장 기본적인 수준에서 엣지 컴퓨팅은 수천 마일 떨어져 있을 수 있는 중앙 위치에 의존하는 대신 계산 및 데이터 저장을 수집되는 장치에 더 가깝게 가져온다. 이는 데이터, 특히 실시간 데이터가 애플리케이션 성능에 영향을 미칠 수 있는 대기 시간 문제를 겪지 않도록 하기 위한 것이다. 또한 기업은 로컬에서 처리를 수행하여 중앙 집중식 또는 클라우드 기반 위치로 전송해야 하는 데이터의 양을 줄여 비용을 절약할 수 있다.

공장 현장에서 제조 장비를 모니터링하는 장치 나 원격 사무실에서 실시간 영상을 전송하는 인터넷 연결 비디오 카메라를 생각해 보세요. 데이터를 생성하는 단일 장치는 네트워크를 통해 매우 쉽게 데이터를 전송할 수 있지만 동시에 데이터를 전송하는 장치의 수가 증가하면 문제가 발생한다. 실시간 영상을 전송하는 하나의 비디오 카메라 대신 이를 수백 또는 수천 개의 장치로 늘리십시오. 대기 시간으로 인해 품질이 저하될 뿐만 아니라 대역폭 비용도 천문학적일 수 있다.

엣지 컴퓨팅 하드웨어와 서비스는 이러한 시스템 중 다수에 대한 처리 및 스토리지의 로컬 소스를 제공함으로써 이 문제를 해결하는 데 도움이 된다. 예를 들어 엣지 게이트웨이는 엣지 장치의 데이터를 처리한 다음 관련 데이터만 클라우드를 통해 다시 보낼 수 있다. 또는 실시간 애플리케이션이 필요한 경우 데이터를 에지 장치로 다시 보낼 수 있다.

5G와 엣지 컴퓨팅은 어떤 관계가 있나?

엣지 컴퓨팅은 5G 이외의 네트워크(예: 4G LTE)에 배포될 수 있지만 그 반대가 반드시 적용되는 것은 아니다. 즉, 기업이 엣지 컴퓨팅 인프라를 갖추지 않으면 5G의 실질적인 혜택을 누릴 수 없다.

"5G는 그 자체로 엔드포인트와 모바일 타워 사이의 네트워크 대기 시간을 줄이지만 대기 시간에 민감한 애플리케이션에 문제가 될 수 있는 데이터 센터까지의 거리를 해결하지는 안이다."라고 엣지 전략 연구 책임자인 Dave McCarthy는 말한다. IDC.

2009년 처음으로 엣지 컴퓨팅의 기반을 마련한 논문을 공동 집필한 카네기 멜론 대학의 컴퓨터 과학 교수인 Mahadev Satyanarayanan도 이에 동의한다. "국내 또는 세계 반대편의 데이터 센터로 돌아가야 한다면 마지막 홉이 0밀리초라도 차이가 나겠까?"

더 많은 5G 네트워크가 배포됨에 따라 엣지 컴퓨팅과 5G 무선 간의 관계는 계속해서 서로 연결될 것이다. 그러나 기업은 필요한 경우 유선은 물론 Wi-Fi를 포함한 다양한 네트워크 모델을 통해 엣지 컴퓨팅 인프라를 계속 배포할 수 있다. 그러나 5G가 제공하는 더 빠른 속도, 특히 유선 네트워크가 제공되지 않는 농촌 지역에서는 엣지 인프라가 5G 네트워크를 사용할 가능성이 더 높다.

엣지 컴퓨팅은 어떻게 작동하나?

엣지의 물리적 아키텍처는 복잡할 수 있지만 기본 아이디어는 클라이언트 장치가 보다 반응성이 뛰어난 처리와 원활한 작동을 위해 근처 엣지 모듈에 연결된다는 것이다. 엣지 디바이스에는 IoT 센서, 직원의 노트북 컴퓨터, 최신 스마트폰, 보안 카메라는 물론 사무실 휴게실에 있는 인터넷에 연결된 전자레인지까지 포함될 수 있다.

산업 환경에서 엣지 디바이스는 자율 이동 로봇, 자동차 공장의 로봇 팔이 될 수 있다. 의료 분야에서는 의사에게 원격 위치에서 수술을 수행할 수 있는 기능을 제공하는 고급 수술 시스템이 될 수 있다. 엣지 게이트웨이 자체는 엣지 컴퓨팅 인프라 내의 엣지 장치로 간주된다. 용어는 다양하므로 에지 서버 또는 에지 게이트웨이라는 모듈을 들을 수 있다.

에지 네트워크(예: 5G 네트워크의 경우 Verizon)를 지원하려는 서비스 제공업체가 많은 에지 게이트웨이 또는 서버를 배포하지만, 프라이빗 에지 네트워크를 채택하려는 기업은 이 하드웨어도 고려해야 한다.

엣지 컴퓨팅 시스템을 구매하고 배포하는 방법

엣지 시스템을 구매하고 배포하는 방식은 매우 다양할 수 있다. 스펙트럼의 한쪽 끝에서 기업은 많은 프로세스를 자체적으로 처리하기를 원할 수 있다. 여기에는 Dell, HPE 또는 IBM과 같은 하드웨어 공급업체의 엣지 장치를 선택하고, 사용 사례의 요구 사항에 적합한 네트워크를 설계하고, 관리 및 분석 소프트웨어를 구입하는 것이 포함된다.

이는 많은 작업이고 IT 측면에서 상당한 양의 사내 전문 지식이 필요하지만 완전히 맞춤형 엣지 배포를 원하는 대규모 조직에게는 여전히 매력적인 옵션이 될 수 있다.

스펙트럼의 반대편에서는 특정 업종의 공급업체가 귀하를 위해 관리할 엣지 서비스를 점점 더 많이 마케팅하고 있다. 이 경로를 원하는 조직은 공급업체에 자체 하드웨어, 소프트웨어 및 네트워킹을 설치하도록 요청하고 사용 및 유지 관리에 대한 정기적인 비용을 지불하면 된다. GE 및 Siemens와 같은 회사의 IIoT 제품이 이 범주에 속한다.

이 접근 방식은 배포 측면에서 쉽고 상대적으로 골치 아픈 일이 없다는 장점이 있지만 이와 같이 집중적으로 관리되는 서비스를 모든 사용 사례에 사용할 수 있는 것은 안이다.

엣지 컴퓨팅의 예는 무엇입니까?

인터넷에 연결된 장치의 수가 계속해서 증가하는 것처럼 엣지 컴퓨팅이 회사의 비용을 절약하거나 극도로 짧은 대기 시간을 활용할 수 있는 사용 사례도 늘어나고 있다.

예를 들어 Verizon Business는 제조 장비의 수명 종료 품질 관리 프로세스를 포함한 여러 가지 엣지 시나리오를 설명한다. 5G 에지 네트워크를 사용하여 1초 미만의 대기 시간으로 라이브 콘텐츠가 스트리밍되는 방식을 변경하는 팝업 네트워크 생태계를 만든다. 건강과 안전을 개선하기 위해 엣지 지원 센서를 사용하여 공공 장소의 군중에 대한 상세한 이미지를 제공한다.

거의 실시간 모니터링을 활용하여 사고를 예방하기 위해 변화하는 조건에 대한 경고를 보내는 자동화된 제조 안전; 완제품의 생산부터 배송까지의 과정을 통해 효율성을 향상시키는 것을 목표로 하는 제조물류; 디지털 트윈 기술을 통해 정확한 제품 품질 모델을 생성하여 제조 프로세스에서 통찰력을 얻는다.

다양한 배포 유형에 필요한 하드웨어는 상당히 다릅니다. 예를 들어, 산업 사용자는 공장 현장의 열악한 환경에서 작동할 수 있는 견고한 에지 노드와 전용 통신 링크(개인 5G, 전용 Wi-Fi 네트워크 또는 유선 연결까지를 필요로 하는 안정성과 짧은 대기 시간을 중요하게 생각한다. 목표를 달성하기 위해서다.

대조적으로, 연결된 농업 사용자는 실외 배포에 대처하기 위해 여전히 견고한 엣지 장치가 필요하지만 연결 부분은 상당히 다르게 보일 수 있다. 낮은 대기 시간은 여전히 ​​중장비의 움직임을 조정하는 데 요구될 수 있지만 환경 센서는 가능성이 높습니다. 더 높은 범위와 더 낮은 데이터 요구 사항을 모두 갖습니다. LP-WAN 연결, Sigfox 등이 최선의 선택이 될 수 있다.

다른 사용 사례에서는 완전히 다른 문제가 발생한다. 소매업체는 통합 매장 관리 애플리케이션을 위해 엣지 노드를 다양한 기능을 위한 매장 내 정보 교환소로 사용하고, POS 데이터를 대상 프로모션과 연결하고, 유동인구를 추적하는 등의 작업을 수행할 수 있다.

여기서 연결 부분은 모든 장치에 대한 사내 Wi-Fi로 간단할 수도 있고 트래픽 추적 및 판촉 서비스를 제공하는 Bluetooth 또는 기타 저전력 연결과 POS 및 셀프용으로 예약된 Wi-Fi를 사용하여 더 복잡할 수도 있다..

엣지 컴퓨팅의 이점은 무엇입니까?

많은 기업에서는 비용 절감만으로도 엣지 컴퓨팅을 배포하는 원동력이 될 수 있다. 처음에 많은 애플리케이션에 클라우드를 채택한 기업은 대역폭 비용이 예상보다 높다는 사실을 깨닫고 더 저렴한 대안을 찾고 있을 수 있다. 엣지 컴퓨팅이 적합할 수 있다.

그러나 점점 더 엣지 컴퓨팅의 가장 큰 이점은 데이터를 더 빠르게 처리하고 저장하여 기업에 중요한 보다 효율적인 실시간 애플리케이션을 가능하게 한다는 점이다. 엣지 컴퓨팅 이전에는 얼굴 인식을 위해 사람의 얼굴을 스캔하는 스마트폰이 클라우드 기반 서비스를 통해 얼굴 인식 알고리즘을 실행해야 하는데, 이를 처리하는 데 많은 시간이 걸렸다. 엣지 컴퓨팅 모델을 사용하면 알고리즘이 엣지 서버나 게이트웨이 또는 스마트폰 자체에서 로컬로 실행될 수 있다.

가상 및 증강 현실, 자율 주행 자동차, 스마트 시티, 빌딩 자동화 시스템과 같은 애플리케이션에는 이러한 수준의 빠른 처리 및 응답이 필요하다.

엣지 컴퓨팅과 AI

Nvidia 와 같은 회사는 AI 기능이 내장된 모듈을 포함하여 엣지에서 더 많은 처리의 필요성을 인식하는 하드웨어를 계속 개발하고 있다. 이 분야에서 회사의 최신 제품은 로봇 공학, 자율 기계, 차세대 임베디드 및 에지 컴퓨팅 시스템 개발자를 대상으로 하는 소형의 에너지 효율적인 AI 슈퍼컴퓨터인 Jetson AGX Orin 개발자 키트이다.

Orin은 회사의 이전 시스템인 Jetson AGX Xavier보다 8배 향상된 275조 초당 연산(TOPS)을 제공한다. 또한 딥 러닝, 비전 가속, 메모리 대역폭 및 다중 모드 센서 지원에 대한 업데이트도 포함되어 있다.

AI 알고리즘에는 클라우드 기반 서비스에서 실행되는 대량의 처리 능력이 필요하지만, 엣지에서 작업을 수행할 수 있는 AI 칩셋의 성장으로 인해 이러한 작업을 처리하기 위해 더 많은 시스템이 생성될 것이다.

개인 정보 보호 및 보안 문제

보안 관점에서 엣지의 데이터는 문제가 될 수 있다. 특히 중앙 집중식 시스템이나 클라우드 기반 시스템만큼 안전하지 않을 수 있는 다양한 장치에서 데이터를 처리하는 경우에는 더욱 그렇다. IoT 장치의 수가 증가함에 따라 IT가 잠재적인 보안 문제를 이해하고 해당 시스템이 보호될 수 있는지 확인하는 것이 중요하다. 여기에는 데이터 암호화, 액세스 제어 방법 사용 및 VPN 터널링이 포함된다.

또한 처리 전력, 전기 및 네트워크 연결에 대한 다양한 장치 요구 사항은 엣지 장치의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 단일 노드가 다운될 때 데이터가 올바르게 전달되고 처리되도록 에지에서 데이터를 처리하는 장치에 중복성 및 장애 조치 관리가 중요하다.