एज कंप्यूटिंग

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एज कंप्यूटिंग वितरित कंप्यूटिंग का प्रतिमान है जो गणना और डेटा भंडारण को डेटा के स्रोतों के निकट लाता है। इससे प्रतिक्रिया समय में सुधार और बैंडविड्थ (कंप्यूटिंग) को बचाने की आशा होती है।[1] एज कंप्यूटिंग विशिष्ट तकनीक के अतिरिक्त आर्किटेक्चर है, तार्किक टोपोलॉजी और वितरित कंप्यूटिंग का स्थान-संवेदनशील रूप है।

एज कंप्यूटिंग की उत्पत्ति सामग्री वितरण नेटवर्क में निहित है जो 1990 के दशक के अंत में एज सर्वर (कंप्यूटिंग) से वेब और वीडियो सामग्री की सेवा के लिए बनाए गए थे जो उपयोगकर्ताओं के निकट नियुक्त किए गए एज सर्वर से वेब और वीडियो सामग्री की सेवा के लिए बनाए गए थे। 2000 दशक के प्रारम्भ में, ये नेटवर्क एज सर्वर पर एप्लिकेशन और एप्लिकेशन घटकों को होस्ट करने के लिए विकसित हुए, [2]जिसके परिणामस्वरूप पहली व्यावसायिक एज कंप्यूटिंग सेवाएं मिलींI जिसमें डीलर लोकेटर, शॉपिंग कार्ट, रीयल-टाइम डेटा एग्रीगेटर और विज्ञापन प्रविष्टि इंजन जैसे एप्लिकेशन होस्ट किए गए।[2]

इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) एज कंप्यूटिंग का उदाहरण है। भ्रम यह है कि एज और आईओटी (IoT) पर्यायवाची हैं।[3]

एज कंप्यूटिंग आधारभूत संरचना

परिभाषा

एज कंप्यूटिंग की परिभाषा किसी भी प्रकार के कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग है जो संदर्भ के निकट कम विलंबता प्रदान करता है। करीम अरबी, आईईईई (IEEE) डैक (DAC) 2014 के मुख्य वक्ता के रूप में [4] और बाद में 2015 में एमआईटी (MIT) के एमटीएल (MTL) सेमिनार में आमंत्रित वार्ता में,[5] एज कंप्यूटिंग को व्यापक रूप से क्लाउड के बाहर सभी कंप्यूटिंग के रूप में परिभाषित किया गया है, जो नेटवर्क किनारे हो रहे है, और विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों में जहां डेटा की रीयल-टाइम प्रोसेसिंग की आवश्यकता होती है। उन परिभाषा में,क्लाउड कंप्यूटिंग बड़े डेटा पर चलती है जबकि एज कंप्यूटिंग शीघ्र डेटा पर काम करती है जो सेंसर या उपयोगकर्ताओं द्वारा उत्पन्न रीयल-टाइम डेटा है।

इस शब्द का प्रयोग प्रायः फॉग कंप्यूटिंग के पर्यायवाची के रूप में किया जाता है।[6] यह विशेष रूप से छोटे प्रचार-प्रसार के लिए अधिक प्रासंगिक है। चूँकि, जब प्रचार-प्रसार का आकार बड़ा होता है, उदाहरण के लिए, स्मार्ट शहर के लिए, एज और क्लाउड के बीच फॉग कंप्यूटिंग की भिन्न परत हो सकती है। इसलिए इस प्रकार के प्रचार-प्रसार में, एज लेयर की भिन्न परत भी होती है जिसके विशिष्ट उत्तरदायित्व होतेहैं।[7][8]

द स्टेट ऑफ़ द एज रिपोर्ट के अनुसार, एज कंप्यूटिंग अंतिम मील नेटवर्क के निकट सर्वर पर केंद्रित है। ETSI MEC ISG मानक समिति के अध्यक्ष एलेक्स रेज़निक ने इस शब्द को शिथिल रूप से परिभाषित किया है: कोई भी वस्तु जो पारंपरिक डेटा केंद्र नहीं है, डेटा सेंटर किसी के लिए 'एज' हो सकता है।" [9]

गेम स्ट्रीमिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले एज नोड्स को गेमलेट्स के रूप में जाना जाता है,[10]जो प्रायः ग्राहक से एक या दो हॉप दूर होते हैं। प्रति आनंद और एडविन का कहना है कि क्लाउड गेमिंग के संदर्भ में वास्तविक समय के खेल के लिए प्रतिक्रिया समय की कमी को पूरा करने के लिए एज नोड अधिकतम मोबाइल क्लाइंट से एक या दो हॉप दूर है।

एज कंप्यूटिंग, एज सर्वर पर अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला को नियुक्त करने और चलाने को सरल बनाने के लिए वर्चुअलाइजेशन तकनीक का उपयोग कर सकती है।

अवधारणा

2025 तक दुनिया का डेटा 61% बढ़कर 175 बाइट मल्टीपल-बाइट_यूनिट होने की आशा है।[11] रिसर्च फर्म गार्टनर के अनुसार, लगभग 10% उद्यम-जनित डेटा पारंपरिक केंद्रीकृत डेटा सेंटर या क्लाउड के बाहर बनाया और संसाधित किया जाता है। 2025 तक फर्म का अनुमान है कि यह आंकड़ा 75% तक प्रवेश कर जाएगा।[12] नेटवर्क के किनारे पर इंटरनेट ऑफ थिंग्स उपकरणों की वृद्धि भारी मात्रा में डेटा का उत्पादन कर रही है - क्लाउड डेटा केंद्रों में उन सभी डेटा को संग्रहीत करने और उपयोग करने से नेटवर्क बैंडविड्थ की आवश्यकताओं को सीमित कर देता है।[13] दूरसंचार नेटवर्क प्रौद्योगिकी में सुधार के अतिरिक्त, डेटा केंद्र स्वीकार्य अंतरण दरों और प्रतिक्रिया समय का आश्वासन नहीं दे सकते हैं, चूँकि, प्रायः कई अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण आवश्यकता होती है।[14] इसके अतिरिक्त, एज पर डिवाइस लगातार क्लाउड से आने वाले डेटा का उपभोग करते हैं, कंपनियों को डेटा स्टोरेज और सर्विस प्रोविजनिंग को विकेंद्रीकृत करने के लिए विवश करते हैं, अंतिम उपयोगकर्ता के लिए भौतिक निकटता का लाभ उठाते हैं।

इसी प्रकार, एज कंप्यूटिंग का उद्देश्य क्लाउड की ओर से कार्य करने और सेवाएं प्रदान करने के लिए स्मार्ट ऑब्जेक्ट्स, स्मार्टफोन, या गेटवे (दूरसंचार) का उपयोग करके कार्य करना और क्लाउड की ओर से सेवाएं प्रदान करना है।[15] सेवा (सिस्टम आर्किटेक्चर) को एज पर ले जाकर, सामग्री कैचिंग (कंप्यूटिंग), सेवा वितरण, लगातार डेटा संग्रहण और आईओटी (IoT) प्रबंधन प्रदान करना संभव है, जिसके परिणामस्वरूप अच्छी प्रतिक्रिया समय और स्थानांतरण दर मिलती है। इसी समय, तर्क को विभिन्न नेटवर्क नोड्स में वितरित करना I जो नए उद्देश्यों का परिचय देता है।[16]


गोपनीयता और सुरक्षा

इस प्रतिमान की वितरित प्रकृति क्लाउड कंप्यूटिंग में उपयोग की जाने वाली सुरक्षा योजनाओं में परिवर्तन का परिचय देती है। एज कंप्यूटिंग में, डेटा इंटरनेट के माध्यम से जुड़े विभिन्न वितरित नोड्स के बीच कम्यूनिकेट कर सकता है और इस प्रकार क्लाउड से स्वतंत्र विशेष एन्क्रिप्शन तंत्र की आवश्यकता होती है। एज नोड संसाधन-विवश उपकरण भी हो सकते हैं, जो सुरक्षा विधियों के संदर्भ में पसंद को सीमित करते हैं। इसके अतिरिक्त, केंद्रीकृत टॉप-डाउन आधारभूत संरचना से विकेंद्रीकृत ट्रस्ट मॉडल में परिवर्तन की आवश्यकता है।[17] दूसरी ओर, डेटा को एज पर रखकर और संसाधित करके, क्लाउड पर संवेदनशील जानकारी के प्रसारण को कम करके गोपनीयता बढ़ाना संभव है। इसके अतिरिक्त, एकत्रित डेटा का स्वामित्व सेवा प्रदाताओं से अंतिम उपयोगकर्ताओं के पास स्थानांतरित हो जाता है।[18]


अनुमापकता

वितरित नेटवर्क में अनुमापकता को विभिन्न विषयो का सामना करना पड़ता है। सबसे पहले, इसे क्लाउड डेटा केंद्रों के अधिक शक्तिशाली बुनियादी आधार की तुलना में विभिन्न प्रदर्शन और ऊर्जा बाधाओं, अत्यधिक गतिशील स्थिति और कनेक्शन की विश्वसनीयता वाले उपकरणों की विषमता को ध्यान में रखना चाहिए। इसके अतिरिक्त, सुरक्षा आवश्यकताएँ नोड्स के बीच संचार में और विलंबता ला सकती हैं, जो स्केलिंग प्रक्रिया को धीमा कर सकती हैं।[14]

अत्याधुनिक शेड्यूलिंग तकनीक एज संसाधनों के उपयोग की दक्षता को बढ़ा सकती है और प्रत्येक ऑफलोड किए गए कार्यों के लिए एज सर्वर को न्यूनतम एज संसाधनों द्वारा स्केल कर सकती है।[19]


विश्वसनीयता

सेवा को जीवित रखने के लिए विफलताओं का प्रबंधन महत्वपूर्ण है। यदि नोड बंद हो जाता है और पहुंच योग्य नहीं है, तो भी उपयोगकर्ताओं को बिना किसी रुकावट के सेवा तक पहुंचने में सक्षम होना चाहिए। इसके अतिरिक्त, एज कंप्यूटिंग सिस्टम को विफलता से बाहर निकालने के लिए और उपयोगकर्ता को घटना के बारे में सचेत करने के लिए कार्रवाई प्रदान करनी चाहिए। इस उद्देश्य के लिए, प्रत्येक डिवाइस को संपूर्ण वितरित सिस्टम के नेटवर्क टोपोलॉजी को बनाए रखना चाहिए, जिससे त्रुटियों का पता लगाना और पुनर्प्राप्ति सरलता से लागू हो सके। अन्य कारक जो इस पहलू को प्रभावित कर सकते हैं वे उपयोग में आने वाली कनेक्शन प्रौद्योगिकियां हैं, जो विभिन्न स्तरों की विश्वसनीयता प्रदान कर सकती हैं, और एज पर उत्पादित डेटा की सटीकता जो विशेष पर्यावरणीय परिस्थितियों के कारण अविश्वसनीय हो सकती है।[14]उदाहरण के लिए, एज कंप्यूटिंग डिवाइस, जैसे वॉयस असिस्टेंट क्लाउड सेवा या इंटरनेट आउटेज के अंतराल भी स्थानीय उपयोगकर्ताओं को सेवा प्रदान करता है।[18]


गति

एज कंप्यूटिंग विश्लेषणात्मक कम्प्यूटेशनल संसाधनों को अंतिम उपयोगकर्ताओं के निकट लाती है और इसलिए अनुप्रयोगों के उत्तरदायित्व और थ्रूपुट को बढ़ा सकती है। अच्छे प्रकार से डिज़ाइन किया गया एज प्लेटफॉर्म पारंपरिक क्लाउड-आधारित सिस्टम से महत्वपूर्ण रूप से अच्छा प्रदर्शन करेगा। कुछ एप्लिकेशन कम प्रतिक्रिया समय पर विश्वास करते हैं, जिससे एज कंप्यूटिंग क्लाउड कंप्यूटिंग की तुलना में अधिक व्यवहार्य विकल्प बन जाता है। उदाहरण, आईओटी (IoT) से स्वायत्त ड्राइविंग तक हैं,[20] कुछ भी स्वास्थ्य या मानव/सार्वजनिक सुरक्षा प्रासंगिक,[21] या चेहरे की पहचान जैसी मानवीय धारणा को सम्मलित करना, जो सामान्यतः प्रदर्शन करने के लिए 370-620 एमएस के बीच मानव लेता है।[22] एज कंप्यूटिंग मानव के समान धारणा गति की नकल करने में सक्षम होने की अधिक संभावना है, जो संवर्धित वास्तविकता जैसे अनुप्रयोगों में उपयोगी है जहां हेडसेट को प्राथमिकता से यह पहचानना चाहिए कि एक व्यक्ति उसी समय है जब पहनने वाला करता है।

दक्षता

अंतिम उपयोगकर्ताओं के लिए विश्लेषणात्मक संसाधनों की मंहगाई के कारण, परिष्कृत विश्लेषणात्मक उपकरण और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस उपकरण सिस्टम के एज पर चल सकते हैं। एज पर यह प्लेसमेंट परिचालन क्षमता बढ़ाने में सहायता करते है और सिस्टम के कई प्राप्ति के लिए उत्तरदायी है।

इसके अतिरिक्त, क्लाइंट डिवाइस और व्यापक इंटरनेट के बीच मध्यवर्ती चरण के रूप में एज कंप्यूटिंग का उपयोग दक्षता की बचत में परिणाम देता है जिसे निम्नलिखित उदाहरण में प्रदर्शित किया जा सकता है: क्लाइंट डिवाइस को बाहरी सर्वर पर वीडियो फ़ाइलों पर कम्प्यूटेशनल रूप से गहन प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। उन संगणनाओं को करने के लिए स्थानीय एज नेटवर्क पर स्थित सर्वरों का उपयोग करके, वीडियो फ़ाइलों को केवल स्थानीय नेटवर्क में प्रसारित करने की आवश्यकता होती है। इंटरनेट पर प्रसारण से बचने के लिए महत्वपूर्ण बैंडविड्थ की बचत होती है और इसलिए दक्षता में वृद्धि होती है।[22] और अन्य उदाहरण वॉइस पहचान है। यदि पहचान स्थानीय रूप से की जाती है, तो आवश्यक बैंडविड्थ की मात्रा को कम करने के लिए ऑडियो रिकॉर्डिंग के अतिरिक्त मान्यता प्राप्त पाठ को क्लाउड पर भेजना संभव है।[18]


अनुप्रयोग

एज एप्लिकेशन सेवाएं डेटा की मात्रा को कम करती हैं जिसे स्थानांतरित किया जाना चाहिए I परिणामी ट्रैफ़िक और डेटा द्वारा स्थिर की जाने वाली दूरी कम विलंबता प्रदान करता है और संचरण व्यय कम होता हैI वास्तविक समय के अनुप्रयोगों के लिए संगणना ऑफलोडिंग, जैसे कि चेहरे की पहचान एल्गोरिदम, ने प्रतिक्रिया समय में अधिक सुधार दिखाया, जैसा कि प्रारंभिक शोध में दिखाया गया है।[23] आगे के शोध से पता चला कि मोबाइल उपयोगकर्ताओं के पास क्लाउडलेट्स या माइक्रो डेटा सेंटर नामक संसाधन-समृद्ध मशीनों का उपयोग करना, जो सामान्यतः क्लाउड में पाई जाने वाली सेवाओं को दर्शाते हैं, निष्पादन समय में सुधार प्रदान करते हैं जब कुछ कार्यों को एज नोड पर लोड किया जाता है।[24] दूसरी ओर, प्रत्येक कार्य को ऑफलोड करने से डिवाइस और नोड्स के बीच स्थानांतरण समय के कारण मंदी हो सकती है, इसलिए कार्यभार के आधार पर, ऑप्टीमल कॉन्फ़िगरेशन को परिभाषित किया जा सकता है।

आईओटी (IoT)- आधारित पावर ग्रिड सिस्टम बिजली और डेटा के संचार को पावर ग्रिड की संरक्षण और नियंत्रण करने में सक्षम बनाता है,[25] जो ऊर्जा प्रबंधन को और अधिक कुशल बनाता है।

आर्किटेक्चर का अन्य उपयोग क्लाउड गेमिंग है, जहां गेम के कुछ पहलू क्लाउड में चल सकते हैं, जबकि रेंडर किए गए वीडियो को मोबाइल फोन, वीआर ग्लास आदि जैसे उपकरणों पर चलने वाले ग्राहकों को स्थानांतरित किया जाता है। इस प्रकार की स्ट्रीमिंग को पिक्सेल स्ट्रीमिंग के रूप में भी जाना जाता है। [10]

अन्य उल्लेखनीय अनुप्रयोगों में कनेक्टेड कार, स्वायत्त कार,[26] स्मार्ट शहर,[27] उद्योग 4.0 (स्मार्ट उद्योग), और होम ऑटोमेशन सिस्टम सम्मलित हैं।[28]


यह भी देखें


संदर्भ

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