Qu'est-ce que l'informatique de périphérie ?

L'informatique de périphérie est une technique de l'internet des objets (IoT) qui permet de résoudre les problèmes liés à la latence et à l'inefficacité lors du transfert de données entre des millions d'appareils connectés et le nuage ou le centre de données. L'idée principale de l'edge computing est la gestion des données au point où elles sont générées, plutôt que de s'appuyer sur le téléchargement vers une ressource centralisée où les données ont traditionnellement été traitées. Avec le développement de l'internet des objets, l'informatique en périphérie devient de plus en plus critique pour créer des efficacités dans la collecte, le traitement et l'acheminement des données.

L'informatique de périphérie approche d'un point de basculement. Aujourd'hui, selon le cabinet d'analystes Gartner, moins de 10 % des données d'entreprise sont créées et traitées à la périphérie. Mais d'ici 2025, Gartner prévoit que ce chiffre atteindra 75 %.¹
 
L'importance de l'informatique périphérique peut être résumée par trois points clés : L'efficacité du routage, la réduction de la latence et la gestion des données.

Efficacité du routage : La grande majorité des dispositifs produisant des données dans une application IoT sont situés à la "périphérie" du réseau, et non dans un centre de données conçu pour traiter de gros volumes de données. L'acheminement de toutes les données dans les deux sens entre la périphérie et le centre de données est inefficace. Il est plus logique de traiter les données à proximité physique de la solution IoT et de déterminer si elles doivent être téléchargées ou non.

Réduction de la latence : Dans de nombreuses applications IoT , les données doivent être traitées rapidement afin que des mesures de protection puissent être prises immédiatement, si nécessaire. Par exemple, les problèmes de latence dans une application industrielle critique pourraient entraîner le débordement, le tarissement ou la défaillance d'actifs tels que des réservoirs ou des pompes.

Gestion des données : Si certaines des données générées par des millions de dispositifs distribués doivent être stockées, traitées et analysées dans un centre de données ou dans le nuage, ce n'est pas le cas pour la plupart d'entre elles. Par exemple, s'il peut être important dans certaines applications d'envoyer des données de contrôle pour savoir si un dispositif fonctionne normalement, pour de nombreuses applications, il n'est important d'acheminer des données vers le siège que lorsque le dispositif fonctionne en dehors de sa norme.
Dans ce blog, nous allons explorer certains des avantages de l'informatique de périphérie et présenter le portefeuille de solutions de Digi pour intégrer l'informatique de périphérie dans votre déploiement IoT .
 

Gestion du volume de données en périphérie et des problèmes de bande passante

 
Un grand nombre de données dérivées de la périphérie indiquent simplement que tout fonctionne sans problème, ce que l'on appelle communément les "données de rythme cardiaque". Par exemple, une pompe ou un moteur qui tourne au même régime 99,999 % du temps. Il peut s'avérer peu utile de collecter des millions de données identiques au fil des mois. Toutefois, si des données aberrantes apparaissent, il convient de les reconnaître et d'agir en conséquence le plus rapidement possible pour éviter une catastrophe potentielle. C'est dans ce genre de situation que l'informatique périphérique est précieuse.

Dans la plupart des cas, il est plus efficace de faire exécuter les tâches informatiques à la périphérie du réseau, à proximité des événements et des processus qui se déroulent. Comme l'a dit un observateur du secteur, en se référant au vieil adage sur la difficulté de trouver une aiguille dans une botte de foin, l'informatique en périphérie "nous permet de réduire la taille de la "botte de foin" de données et, par conséquent, de trouver l'"aiguille" d'informations exploitables beaucoup plus efficacement". ²  

Heureusement, l'intelligence et la puissance de calcul des appareils augmentent. Les appareils "intelligents" disposent désormais de plus de fonctionnalités pour gérer des processus qui nécessitaient auparavant l'assistance d'une pile informatique traditionnelle. Par exemple, les périphériques intelligents peuvent être programmés pour déchiffrer des données qui nécessiteraient autrement une intervention humaine, puis les transmettre au destinataire suivant. 
 
L'augmentation des données n'est pas le seul défi à l'origine de la croissance de l'informatique périphérique. À mesure que les applications IoT se multiplient, la quantité de bande passante disponible est toujours limitée. L'informatique de périphérie permet aux appareils de prendre des décisions de manière autonome, contribuant ainsi à absorber et à gérer la quantité croissante de traitements qui doivent invariablement être effectués.
 

Avantages de l'informatique périphérique

 Voici quelques avantages clés qui rendent l'informatique périphérique intéressante pour toute une série d'applications :

• Réduction de la latence: L'informatique de périphérie permet de réagir plus rapidement aux événements locaux car les données n'ont pas besoin de faire des allers-retours entre la périphérie et le nuage. Avec l'informatique de périphérie, la latence peut être réduite à presque zéro.
• Réduction des coûts: La réduction du flux de données sur le réseau entraîne une diminution des coûts de mise en réseau, notamment pour les connexions cellulaires sans fil.   
• Sécurité et confidentialité accrues: Avec l'informatique périphérique, les données sensibles, telles que les images médicales, ne doivent pas quitter l'appareil. Et l'application peut établir des règles et un cryptage pour identifier et transférer uniquement des données spécifiques et nécessaires en toute sécurité.
• Capacité à fonctionner hors ligne: Un dispositif de calcul en périphérie peut collecter, stocker et traiter des données de manière autonome. Une connexion permanente au réseau n'est pas nécessaire. Outre la prise en charge d'une latence réduite, les avantages peuvent inclure la gestion de la batterie pour les périphériques, ainsi que la sécurité.
• Programmables: Les dispositifs programmables prolongent la durée de vie des biens d'équipement car ils peuvent évoluer en même temps que le matériel dans lequel ils sont intégrés, reflétant de nouvelles applications, de nouvelles fonctionnalités et des capacités de sécurité avancées. 

 

Cas d'utilisation de l'informatique de périphérie

D'un point de vue technique, l'informatique périphérique est déjà utilisée tout autour de nous, depuis les lecteurs d'empreintes digitales des smartphones jusqu'à la surveillance du trafic en temps réel aux carrefours. Les cas d'utilisation suivants ne représentent qu'un échantillon du spectre croissant des applications de l'informatique périphérique.

• Diagnostics adaptatifs: Le temps de fonctionnement des machines et des équipements peut être amélioré, ce qui permet de réduire les dépenses de service et les coûts de garantie. Les codes d'erreur générés par Edge Compute, combinés à l'historique des réparations, peuvent également fournir un contexte aux techniciens, réduisant ainsi le temps nécessaire à la résolution des problèmes et à la réalisation des réparations.
• Plateformes de forage pétrolier en mer: En fonction de sa valeur, les données sont stockées pour la tenue d'archives, et l'analyse des performances est reconnue et conservée. Les appareils Edge peuvent effectuer un contrôle de sécurité et arrêter automatiquement les équipements lorsque les limites prédéfinies sont dépassées.
• Fabrication: Les capteurs industriels surveillent les équipements d'usine pour maintenir les paramètres de performance, augmenter l'efficacité et prévoir les besoins de réparation.  
• Villes intelligentes: Les caméras et les signaux de circulation améliorent la sécurité et la fluidité du trafic. Les bâtiments publics peuvent être surveillés pour une meilleure efficacité de l'éclairage, du chauffage, etc. 
• Soins de santé: Les dispositifs portables stockent des informations telles que le rythme cardiaque et la température, et fournissent des rappels pour la prise de médicaments. D'autres vêtements médicaux envoient des données spécifiques au médecin du patient pour analyse ou envoient des alertes, dans le cas où un patient est tombé.
• Agriculture: Les agriculteurs utilisent des capteurs pour suivre les niveaux d'humidité dans le sol et d'autres conditions de terrain, puis l'application déclenche des processus automatisés et envoie toutes les données critiques à une interface de gestion telle que Digi Remote Manager® pour analyse.

L'exemple le plus frappant du traitement en temps réel en périphérie sera l'avènement des véhicules connectés et des véhicules autonomes, pour lesquels un temps de latence proche de zéro est essentiel. La prise de décision en temps réel est une capacité essentielle dans cet environnement, où des retards de quelques millisecondes peuvent être une question de vie ou de mort. Les voitures autonomes enregistreront également des informations et se connecteront régulièrement au nuage pour télécharger des données de performance et des mises à jour logicielles.
 

Solutions d'informatique de périphérie

Pour développer et utiliser l'informatique périphérique de manière optimale, les équipes qui déploient les applications IoT ont besoin de matériel, de logiciels et d'outils de soutien. Par exemple :

• Digi Remote Manager® offre une boîte à outils intégrée pour les capacités de calcul périphérique. Les entreprises peuvent développer la fonctionnalité de calcul périphérique qui est essentielle à leur application, ou travailler avec les équipes de services professionnels de Digi pour développer la fonctionnalité nécessaire, et utiliser Digi Remote Manager pour pousser cette fonctionnalité vers tous leurs appareils périphériques Digi. Digi Remote Manager s'intègre également avec des services de nuage tiers, que nous aborderons ensuite.
• L'infrastructure d'Edge Computing peut être gérée à l'aide de services en nuage tels que Microsoft Azure, Google Cloud et AWS IoT Greengrass d'Amazon Web Services (AWS). Ces services permettent aux entreprises d'utiliser le cloud pour la gestion, l'analyse et le stockage des données, ainsi que pour créer et tester des logiciels dans le cloud, avant de les déployer sur les appareils eux-mêmes.  
• Pour les développeurs de produits qui intègrent l'informatique périphérique, il est important de choisir des appareils durables et sécurisés, dont la taille, le poids et la fonctionnalité correspondent à ceux des machines qui fonctionnent en périphérie.
  • Les modems intelligents Digi XBee® Cellular fournissent l'intelligence de bord et l'écosystème complet pour développer des applications de calcul de bord qui sont entièrement optimisées pour fonctionner de manière transparente sur le terrain. Par exemple, le Digi XBee 3 LTE-M/NB-IoT offre une programmabilité MicroPython intégrée, une prise en charge MQTT pour Microsoft Azure et Amazon AWS, des mises à jour de firmware over-the-air, une sécurité intégrée avec Digi TrustFence® et une gestion à distance intégrée avec Digi Remote Manager.
  • Les solutions embarquées Digi ConnectCore®, ainsi que AWS Greengrass, sont conçues pour prendre en charge les périphériques avec une connectivité cloud sur une longue durée de vie. Le système sur module (SOM) embarqué ConnectCore® 8X de Digi est basé sur le processeur d'application i.MX 8X de NXP. En plus de sa taille compacte (40 mm x 45 mm), le ConnectCore 8X offre le facteur de forme de montage en surface Digi SMTplus®, qui permet aux concepteurs de produits de choisir entre la technologie SMT avec encastrement sur le bord ou une option LGA pour une flexibilité de conception maximale. Ce facteur de forme réduit les coûts tout en augmentant la flexibilité de fabrication. Le ConnectCore 8X offre également une sécurité intégrée du dispositif avec Digi TrustFence.
• Les routeurs cellulaires hautes performances de Digi sont idéaux pour prendre en charge les communications informatiques de périphérie critiques, en veillant à ce que les données essentielles soient transférées entre les applications et les périphériques de périphérie rapidement et en toute sécurité. Le routeur d'accès mobile Digi TX64 , par exemple, est une puissante plateforme à haut débit, prête pour la 5G, disponible avec les modules cellulaires LTE-Advanced Cat 11 ou LTE-Advance Pro Cat 18, la sécurité Digi TrustFence intégrée et le site Digi Remote Manager intégré pour la visibilité et le contrôle à la périphérie.
• Les passerelles Digi, telles que Digi XBee Industrial Gateway, prennent en charge les environnements multi-protocoles en agrégeant les données dans le protocole correct pour la livraison. La passerelle industrielle Digi XBee est programmable pour la personnalisation, fonctionne avec les modules RF Digi XBee et intègre Digi Remote Manager pour la gestion des appareils à distance.

L'informatique de périphérie est destinée à devenir omniprésente pour gérer les coûts, les énormes volumes de données et l'évolutivité des applications critiques, et les équipes qui développent et déploient ces applications doivent travailler avec un partenaire qui peut fournir l'assistance de bout en bout nécessaire - des bons outils à l'expérience approfondie sur le site IoT.

Vous vous demandez comment intégrer l'intelligence de pointe dans votre conception ? Digi Wireless Design Services peut vous aider. Contactez-nous pour obtenir l'assistance dont vous avez besoin.

¹ Rob van der Meulen, "Edge computing promises near real-time insights and facilitates localized actions", Smarter with Gartner, 3 octobre 2018.
² Stephanie Overby, Comment expliquer l'edge computing en anglais simple, The Enterprisers Project, 22 juillet 2019.