Por qué la computación de borde es clave para el 5G en el 2020

Los extensos despliegues de 5G están a la vuelta de la esquina. Pero estos despliegues no significan beneficios inmediatos para los consumidores del mundo de la tecnología. El 5G se enfrentará a retos extremos, como el backhaul de cantidades masivas de datos de terminales como móviles, sensores IoT o vehículos autónomos a la nube. Cada nueva aplicación requiere un análisis de IA en tiempo real que requiere muchos recursos.

El envío de datos a la nube para su procesamiento consume mucho tiempo. El procesamiento de datos deberá realizarse lo más cerca posible del borde para permitir respuestas casi en tiempo real, lo cual es característico del 5G.

El poder de la nube debe ser descentralizado y distribuido a los bordes de la red. Tener poder en el borde es la única manera de proporcionar soporte de baja latencia a aplicaciones como vehículos autónomos, servicios IoT, negociación de alta frecuencia o realidad aumentada.

En el siguiente artículo, nos adentraremos más profundamente en las razones por las que la Infraestructura de Computación de Borde distribuida es la clave para el 5G en el 2020.

5G en 2020: Expectativas y desafíos

Huawei Technologies ejecutó algunas demostraciones móviles y mostró que su 5G Huawei’s Mate X era capaz de lograr velocidades de bajada de 1Gbps y de subida de cerca de 100 Mbps. Cuando se compara esa velocidad con el promedio del 4G/LTE, que obtiene velocidades máximas de 200Mbps, la diferencia es enorme.

Pero Samsung sube el nivel y predice que la velocidad de 5G será de alrededor de 7.5 Gbps cuando la tecnología alcance su punto de madurez. Sin duda, el 5G tiene lo necesario para correr rápido, pero es su infraestructura circundante la que también debe estar preparada para soportar este tipo de rendimiento.

Al igual que la tecnología 4G LTE, la tecnología 5G se está desarrollando como reacción al increíble y creciente número de dispositivos móviles e inalámbricos, que generan cantidades increíbles de datos. Y no es sólo el crecimiento de los teléfonos inteligentes, sino también de millones de dispositivos IoT, desde termostatos, vehículos autónomos, cámaras de seguridad y más.

Según el IDC, se prevé que se generarán 175 zettabytes (1 zettabyte = 1,000 millones de terabytes) de datos en el año 2025. Un porcentaje significativo de estos datos provendrá de los millones de dispositivos IoT y móviles en el borde de la red.

La tecnología móvil 5G vendrá a mejorar el ancho de banda, pero al mismo tiempo, tendrá que hacer frente a estos crecientes y elevados volúmenes de datos generados a partir de áreas densamente pobladas. Lo más probable es que algunos o casi todos estos datos se envíen a servicios de análisis o procesamiento basados en la nube.

Por qué la computación de borde distribuida puede ser clave para el 5G

“El verdadero truco en los sistemas altamente fiables es, de alguna manera, lograr simultáneamente la centralización y la descentralización.”

Karl E. Weick

El modelo cliente/servidor es uno de los ejemplos claros de centralización en acción, que claramente ha sido la clave del éxito en la mayoría de las tecnologías. En el ámbito de las redes, el centro o núcleo de datos alberga gran parte de la potencia computacional, de almacenamiento, de red y de gestión, como es el caso de los proveedores de nubes, las telecomunicaciones, los proveedores de Internet y las grandes empresas.

Pero poco a poco estamos empezando a ver los beneficios de descentralizar y distribuir la potencia computacional cerca de los usuarios finales, en el borde de la red. Encontrar una manera de descargar esa energía del centro mientras se mantiene una entidad de gestión/orquestación puede ser vital para las tecnologías disruptivas como la 5G. Esta descentralización de la potencia de cálculo dio origen al término de «edge computing» (computación de borde).

Entonces, ¿qué es la computación de borde?

La computación de borde es un término que se refiere a la ubicación de las funciones tales como computación, almacenamiento y redes que están más cerca del usuario final o de terminales IoT. El término computación de borde nació como una forma de descentralizar esta potencia computacional del centro de datos primario y distribuirla a los recursos ubicados en los bordes, tales como antenas de banda ancha móvil, CPEs, enrutadores de sucursal e incluso terminales.

La estrategia de computación de borde acerca más recursos computacionales al borde de la red, ayudando a lograr la velocidad total que promete el 5G. Así que en lugar de servir a unos pocos centros de datos de nube centralizados, como Azure, AWS o GCP, el poder puede ser distribuido.

La siguiente imagen ayuda a clarificar las principales diferencias entre las redes centralizadas, descentralizadas y distribuidas.

El enfoque centralizado tiende a tener un hardware y un centro de datos centralizados para computación. Cuando usamos la nube central, dependemos de una red central para enviar nuestros datos para su procesamiento.

Computación en la nube distribuida vs. computación de borde

La nube distribuida utiliza el poder computacional de borde ubicado más cerca del usuario final. Nuestros datos generados viajan a través de un número significativamente menor de saltos para llegar a la ubicación del servicio basado en la nube. La nube distribuida utiliza la computación de borde para ejecutar «La Nube» en múltiples lugares vitales distribuidos geográficamente. Con este enfoque, la nube distribuida se conectará y gestionará como una sola.

Aplicaciones que se mueven hacia un borde distribuido

Conscientes de la importancia de estar más cerca del borde, incluso los proveedores de nube pública como Microsoft y Amazon están proporcionando algunos servicios distribuidos que están geográficamente más cerca del usuario final. Por ejemplo, AWS CloudFront de Amazon es una CDN (Content Delivery Network) que entrega contenido a una red mundial de ubicaciones en el borde. La CDN distribuye el servicio espacialmente en relación con el lugar donde se encuentran los usuarios y proporciona el contenido mucho más rápido.

La CDN es un ejemplo de un servicio que aprovecha las ventajas de la computación de borde distribuida. La CDN puede utilizarse para una navegación web más rápida basada en DNS, transmisión de video, aceleración de contenido móvil y más. Un ejemplo de aplicación de la CDN sería para una solución RA/RV (realidad mixta) en la que el cliente envía los datos de vídeo para su procesamiento a una estación cercana y luego los reenvía a la CDN, que los almacena en caché, en búfer o los preprocesa.

En un entorno de computación de borde distribuido, la potencia de cálculo está más cerca del destino para reducir la latencia. Por lo tanto, si hay una menor distancia geográfica entre la fuente y el destino, la velocidad mejora drásticamente.

Aplicaciones como la Realidad Mixta sólo serán posibles con velocidades de latencia ultrabajas de 5G y tecnologías de computación de borde distribuido. La idea de distribuir la computación, el almacenamiento y la red más cerca de donde los dispositivos están generando el tráfico, es crucial.

Otros ejemplos de aplicaciones que utilizan la computación de borde pueden ser la negociación de alta frecuencia (HFT). Las instituciones financieras suelen comprar inmuebles lo más cerca posible de las oficinas de la Bolsa y Comercio, para conseguir que los flujos de comercio se acerquen a la velocidad de la luz. La HFT se realiza normalmente a través de fibra de alta velocidad o Terabit Ethernet, pero la 5G será una tecnología más accesible para los consumidores medios.

El 5G potenciado por la computación de borde proporcionará la fiabilidad y la velocidad para los algoritmos de negociación de alta frecuencia de las entidades financieras.

Otras aplicaciones que se beneficiarán de la computación de borde distribuido y 5G

La Infraestructura de Computación de Borde

A medida que empezamos a ver el interés en casos de uso como la realidad mixta, la industria inteligente o las aplicaciones de IoT, también vemos la necesidad de una infraestructura capaz de ofrecer la nube distribuida y la computación de borde.

Por supuesto, la arquitectura e infraestructura distribuida de 5G con su latencia ultrabaja y su capacidad de transmitir grandes volúmenes de datos abrirá nuevas oportunidades para la computación de borde. Pero al mismo tiempo, la computación de borde descargará la enorme cantidad de datos que necesitan ser enviados a la nube y preprocesados o analizados en el borde. La computación de borde hará que la comunicación sea más rápida, más segura y más barata.

Entonces, ¿qué infraestructura necesita la computación de borde para ayudar al 5G?

  1. La computación de borde de acceso múltiple (MEC) será un elemento esencial para el 5G, ya que puede ayudar a construir el poder en el borde de la red móvil. Esta plataforma ofrece computación y almacenamiento, ejecución de aplicaciones a través de APIs, e incluso ayuda a procesar las capacidades de la red de radio, como la solución de la congestión de la red.

  • Con este tipo de poder en manos de los proveedores de telecomunicaciones e Internet, es probable que la infraestructura inalámbrica de 5G en el borde, sea una especie de «Minicentros de Datos» distribuidos.
  1. Los Cloudlets son otro centro de datos de pequeña escala mejorado para la movilidadLos Cloudlets son otro centro de datos de pequeña escala mejorado para la movilidad y situado cerca del borde. Un cloudlet es un pequeño clúster de computadoras que puede proporcionar capacidades de computación en la nube a los dispositivos móviles que están cerca unos de otros. La idea de un Cloudlet es ayudar con aplicaciones móviles de recursos intensivos al proveer recursos de computación más poderosos en el borde, resultando en una menor latencia. Esta tecnología puede ayudar a aliviar aún más la latencia de las redes 5G, especialmente para aplicaciones como la realidad aumentada, el reconocimiento de voz, el aprendizaje automático, y más.

  1. Soluciones de caja blanca. Una caja blanca es un switch o enrutador construido sobre hardware básico que puede ejecutar cualquier sistema operativo de red. Con una solución de caja blanca, cualquier software y protocolo de red puede ser adaptado a través del uso de SDN y NFV, que también son esenciales para la construcción de la nube distribuida.

Lanner Electronics Inc. es uno de los primeros proveedores de soluciones de caja blanca destinadas a la computación de borde 5G y a la virtualización. Algunos ejemplos de hardware que podrían estar ubicados en el borde de la red 5G.

Las soluciones de caja blanca se pueden utilizar en las siguientes aplicaciones:

  • Computación de Borde de Acceso Múltiple «MEC»: Esta «arquitectura» tiene como objetivo brindar una latencia ultrabaja, acceso en tiempo real y un alto ancho de banda a las aplicaciones críticas.
  • Redes de sucursales a través de vCPE y SD-WAN. Acercar la red virtualizada al borde con tecnologías como vCPE y SD-WAN beneficiará al 5G.
  • Nube RAN. C-RAN es una arquitectura de computación en nube centralizada para redes de acceso por radio (RAN). Esta tecnología es más barata para los proveedores en términos de CapEx y OpEx.
  • Comunicaciones IoT masivas: Se pueden configurar cajas blancas en el borde para proporcionar conectividad a un conjunto masivo de dispositivos IoT.

Otro gran ejemplo de una infraestructura de borde que puede ser clave en la tecnología inalámbrica móvil 5G es el NCR-1510. Se trata de una caja blanca reforzada optimizada para SD-WAN o uCPE. El NCR-1510 fue construido para aplicaciones basadas en torres celulares que necesitan un amplio rango de resistencia a la temperatura.

Palabras finales

Con la ayuda de la ventaja de la computación en nube distribuida, no será necesario enviar cantidades masivas de datos a una nube centralizada o a una red central. Todo se procesará más rápido en el borde, sin tener que enviar los datos a los servidores situados al otro lado del continente. El borde se ocupará de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático de los que dependen algunas aplicaciones como el streaming de vídeo.

Infraestructuras como MEC, cloudlets y cajas blancas ayudarán a 5G a mejorar las velocidades y permitirán que los servicios y aplicaciones de alto rendimiento como la realidad aumentada, sensores IoT y vehículos autónomos funcionen sin problemas.

El despliegue exitoso de estas aplicaciones requerirá de poderosos recursos de borde, radios, estaciones base y terminales que sean lo suficientemente poderosos para mejorar la experiencia del usuario final.


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