Una arquitectura de referencia para implementar un sistema Edge Computing se compone de varias capas, tanto verticales como horizontales, que trabajan en conjunto para garantizar un procesamiento eficiente y seguro de los datos. Estas capas se dividen principalmente en la capa de dispositivos, la capa de red de borde, la capa de computación de borde, y la capa de servicios y aplicaciones. Cada una de estas capas tiene un conjunto específico de componentes y funciones que permiten el procesamiento y la gestión de datos de manera distribuida. La integración de estas capas facilita una arquitectura cohesiva y escalable que puede ser adaptada a diferentes casos de uso y sectores industriales.
La capa de dispositivos, en la base de la arquitectura, incluye todos los dispositivos que generan datos, como sensores, actuadores, y dispositivos IoT (Internet of the Things). Estos dispositivos recopilan datos del entorno y pueden realizar un preprocesamiento básico antes de enviar la información a la siguiente capa. La conectividad en esta capa es crucial, ya que los dispositivos deben comunicarse de manera eficiente con la capa de red de borde. Protocolos de comunicación como MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) y CoAP (Constrained Application Protocol) son comúnmente utilizados debido a su eficiencia y bajo consumo de recursos, requisito habitual para la integración de dispositivos IoT. Además, los dispositivos deben estar equipados con capacidades de seguridad para proteger los datos desde el momento en que se generan.
Sobre la capa de dispositivos se encuentra la capa de red de borde, que actúa como intermediaria entre los dispositivos y la infraestructura de computación de borde. Esta capa maneja la transmisión de datos a través de gateways y routers, y es responsable de garantizar la baja latencia y la eficiencia en el uso del ancho de banda. Componentes clave de esta capa incluyen switches, gateways, y routers que están optimizados para soportar grandes volúmenes de tráfico de datos. Además, esta capa puede implementar funciones de seguridad como firewalls y sistemas de detección de intrusiones para proteger la red. La robustez de la capa de red de borde es esencial para la fiabilidad general del sistema Edge.
La capa de computación de borde es donde se lleva a cabo el procesamiento avanzado de los datos. Esta capa incluye servidores edge y dispositivos de almacenamiento locales que realizan análisis de datos, filtrado, y agregación. Tecnologías como contenedores y microservicios son utilizadas para desplegar aplicaciones y servicios en esta capa, proporcionando flexibilidad y escalabilidad. Los servidores edge están equipados con capacidades de procesamiento suficientes para ejecutar algoritmos de inteligencia artificial y aprendizaje automático en tiempo real. La proximidad de esta capa a la fuente de datos permite una respuesta rápida y eficiente a los eventos detectados por los dispositivos.
Finalmente, la capa de servicios y aplicaciones integra todas las funciones de negocio y aplicaciones específicas que se ejecutan en el borde. Esta capa incluye interfaces de usuario, dashboards de monitorización, y aplicaciones específicas del sector que interactúan con los datos procesados. Los servicios en la nube pueden conectarse con esta capa para realizar análisis adicionales y almacenamiento a largo plazo de datos. Además, esta capa puede implementar herramientas de gestión y orquestación para controlar y supervisar el despliegue de aplicaciones y servicios en la infraestructura de borde. La integración de la nube y el borde en esta capa permite aprovechar lo mejor de ambos mundos, combinando el procesamiento local con las capacidades avanzadas de análisis y almacenamiento en la nube.
Cada capa cumple una función específica y resulta esencial para el correcto desempeño del sistema. La interacción y colaboración entre ellas garantizan un procesamiento de datos eficiente, seguro y en tiempo real, ofreciendo una solución sólida y escalable para múltiples aplicaciones industriales y comerciales. Gracias a esta arquitectura, las organizaciones pueden implementar sistemas de Edge Computing que optimizan la velocidad de respuesta, refuerzan la seguridad y mejoran la eficiencia operativa.