Cloud computing vs fog computing vs. edge computing na era da internet das coisas industrial

O rápido desenvolvimento de aplicações móveis e de aplicações baseadas no paradigma de Internet-of-things (IoT) trouxe vários desafios para o desenvolvimento de soluções baseadas em cloud computing. Estes desafios devem-se principalmente i) à transferência de enormes quantidades de dados para a cloud, ii) a grandes latências de comunicação e iii) à incapacidade deste modelo dar resposta em alguns domínios que exigem rápida reação a eventos.

O aumento da sensorização nos ambientes industriais, como a Internet das Coisas Industrial (Industrial Internet of Things – IIoT), tem levado a que as organizações repensem as suas infraestruturas, adotando arquiteturas de cloud, fog e edge computing. Estas arquiteturas permitem-lhes tirar partido de uma multiplicidade de recursos de computação e de armazenamento de dados.

Cloud, fog e edge computing podem parecer termos muito semelhantes, mas possuem algumas diferenças, funcionado como diferentes camadas no horizonte da IIoT que se complementam entre si.

Industrial IoT data Processing layer Stack

Fonte de imagem: Winsystems

Cloud computing

A computação em nuvem – cloud computing – pode ser definida como um modelo de disponibilização e utilização de Tecnologias de Informação e Comunicação, que permite o acesso remoto, através da internet, a um leque de recursos de computação partilhados em forma de serviços.

Este sistema computacional pode ser divido em duas partes: frontend (dispositivos dos clientes) e backend (servidores); enquanto os modelos de disponibilização de serviços de computação são divididos em três: IaaS (“Infrastructure-as-a–Service”); PaaS (“Plataform-as-a-Service”); SaaS (“Software-as-a-Service”).

A adopção destas arquiteturas traz vantagens para as organizações, desde performance, disponibilidade, escalabilidade, comunicação entre sensores IoT e sistemas de processamento, e o aumento das capacidades de armazenamento e de processamento.

Fog computing

Por sua vez, o fog computing foi um termo criado pela Cisco em 2014 como um meio de trazer as capacidades do cloud computing para a proximidade da rede. É uma arquitetura de computação descentralizada onde dados, comunicações, armazenamentos e aplicações são distribuídos entre a fonte de dados e a nuvem. Ou seja, trata-se de uma arquitetura horizontal que partilha recursos e serviços armazenados em qualquer lugar da nuvem para os dispositivos da Internet das Coisas.

De uma forma muito resumida e simplificada, o fog computing será a camada de nevoeiro abaixo da camada da nuvem, realizando a gestão de conexões entre a nuvem e as bordas (“edges”) da rede.

A grande diferença entre a computação em nevoeiro e a computação em nuvem é que esta é um sistema centralizado, enquanto a primeira é uma infraestrutura descentralizada distribuída. Na tabela seguinte é apresentada uma comparação.

Tabela – Comparação Cloud e Fog Computing

	Cloud	Fog
Arquitetura	centralizada	distribuída
Processamento de dados	longe da fonte de informação	próxima da fonte de informação
Capacidades de computação	maiores	menores
Análise	longo prazo	curto prazo
Latência	alta	baixa
Conetividade	internet	vários protocolos e normas
Segurança	mais fraca	mais forte

Edge computing

Já o edge computing situa-se na “borda” da rede. Esta arquitetura consegue aproximar ainda mais o processamento da fonte de dados, sem precisar de ser enviado para uma nuvem remota ou para outros sistemas centralizados para processamento. Desta forma, consegue-se melhorar a velocidade e o desempenho do transporte de dados, assim como dos dispositivos e das aplicações, já que se elimina a distância e o tempo de envio de dados para fontes centralizadas.

A principal diferença entre edge computing e fog computing reside no local onde decorre o processamento. O edge computing ocorre diretamente nos dispositivos onde os sensores são colocados, ou num gateway que está fisicamente próximo dos sensores.

As vantagens do edge computing residem então na otimização da conexão e na melhoria do tempo de resposta. A segurança também sai reforçada, com a encriptação dos dados a ocorrer mais perto do núcleo da rede.

No entanto, o edge computing tem um âmbito de ação mais limitado, referindo-se a instâncias individuais e predefinidas de processamento que ocorrem nas extremidades da rede.

Na prática, o fog computing utiliza sempre o edge computing, uma solução que veio complementar a computação em nuvem. No entanto, o edge computing pode ou não usar o fog computing. Além disso, por norma, o fog computing inclui a nuvem, enquanto o edge não.

O poder da computação nas empresas

A Internet das Coisas Industrial é um setor em crescimento que requer formas mais eficientes de gerir a transmissão e o processamento dos dados.

As empresas podem, por isso, comparar e combinar as capacidades da cloud, fog e edge computing para tirar o máximo proveito das oportunidades emergentes e conseguir extrair o verdadeiro potencial das tecnologias atuais.

A implementação nas empresas das tecnologias de cloud, fog ou edge computing para processar corretamente as informações dos dispositivos IoT, potencia a sua transformação digital rumo à industria 4.0, uma vaga que já está a acontecer no mundo global.

Áreas de trabalho do CCG na temática da cloud, fog e edge computing

Através do seu Domínio de Investigação Aplicada EPMQ (“IT Engineering Process Maturity and Quality”), e liderado cientificamente pelo Prof. Ricardo J. Machado, Prof. Helena Rodrigues e Prof. João Pedro Mendonça, o CCG desenvolve soluções para mercado sobretudo relacionadas com Engenharia de Sistemas de Informação, Prototipagem e Produtização de Software e Serviços, Arquiteturas de Sistemas de Software, Cloud, Fog e Edge Computing, Internet das Coisas (IoT) , Blockchain e Service-Oriented Architecture.

Conheça as soluções que o CCG disponibiliza para o mercado:

Serviços ao nível das arquiteturas de sistemas de informação.
Conceção e Desenvolvimento de Arquiteturas de Interoperabilidade TI, nomeadamente as arquiteturas de serviços Cloud, Fog e Edge Computing.

Consulte as publicações cientificas do CCG que se debruçam sobre a temática: