Tiểu luận chủ đề tìm hiểu xu hướng mới của hệ thống thông tin điện toán biên

GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN...14KẾT LUẬN...15DANH MỤC HÌNH ẢNHHình 1: Điện tốn biên- xu hướng công nghệ mới...2Hình 2: Mô hình của Điện toán biên...3Hình 3: Điện toán biên thu hẹp khoảng cách d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGÂN HÀNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

TIỂU LUẬN KẾT THÚC HỌC PHẦN

MÔN HỌC: NHẬP MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

CHỦ ĐỀ: TÌM HIỂU XU HƯỚNG MỚI CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN - ĐIỆN TOÁN BIÊN

Giáo viên hướng dẫn: TRẦN VIỆT TÂM Lớp học phần: ITS329_231_1_D05 Người thực hiện: PHẠM BÙI QUỐC KHÁNH MSSV: 030238220091

Lớp: DH38TM01 Khóa: K38

Tp.Hồ Chí Minh, Tháng 11 Năm 2023

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

NỘI DUNG CHÍNH 2

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN BIÊN 2

1 ĐỊNH NGHĨA 2

2 MÔ HÌNH 3

3 ĐẶC TÍNH 4

3.1 Xử lý tại chỗ 4

3.2 Hỗ trợ di chuyển 4

3.3 Nhận biết vị trí 4

3.4 Bảo mật và quyền riêng tử 5

3.5 Tính không đồng nhất của dữ liệu 5

CHƯƠNG 2: TIỀM NĂNG CỦA ĐIỆN TOÁN BIÊN 6

CHƯƠNG 3: ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐIỆN TOÁN BIÊN 7

1 ƯU ĐIỂM 7

1.1 Tăng hiệu suất 7

1.2 Tăng cường bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu 7

1.3 Khả năng làm việc ngoại tuyến 8

1.4 Ra quyết định theo thời gian thực 8

2 NHƯỢC ĐIỂM 8

2.1 Sức mạnh xử lý và lưu trữ hạn chế 8

2.2 Sự phức tạp của cơ sở hạ tầng phân tán 8

2.3 Dữ liệu không nhất quán và khó đồng bộ hóa 8

2.4 Chi phí cơ sở hạ tầng ban đầu 9

CHƯƠNG 4: THỰC TRẠNG CỦA ĐIỆN TOÁN BIÊN 9

1 LIÊN HỆ THỰC TẾ 9

1.1 Điện toán biên và 5G 9

1.2 Phương tiện tự vận hành 10

1.3 Lĩnh vực sức khỏe 11

1.4 Giám sát 12

1.5 Các thiết bị cảm ứng, IoT 13

2 GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN 14

KẾT LUẬN 15

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Điện toán biên- xu hướng công nghệ mới 2

Hình 2: Mô hình của Điện toán biên 3

Hình 3: Điện toán biên thu hẹp khoảng cách dữ liệu phải di chuyển 7

Hình 4: Ứng dụng công nghệ MEC trong thành phố thông minh 10

Hình 5: Xe tự lái Phenikaa với bộ cảm ứng 11

Hình 6: Thủ tướng chứng kiến Bệnh viện Chợ Rẫy thực hiện Telehealth 12

Hình 7: Giám sát, xử phạt bằng camera taaji cửa ngõ sân bay Tân Sơn Nhất.12 Hình 8: Camera IMOU A22EP 13

Hình 9: Robot APAS của Bosch giúp trong việc sản xuất, chế tạo 14

FBNC Vietnam Công ty Cổ phần Truyền thông và Ứng

dụng công nghệ thông tin FBNC

PHẦN MỞ ĐẦU

Xã hội càng phát triển thì nhu cầu của con người về cuộc sống và sự thuận tiệncàng tăng như là việc có thể tắt, mở đèn ngay cả khi đang nằm hay là điều khiển tivibằng giọng nói Nếu khi xưa những điều đó được xem là quá xa vời thì ngày nay,với sự phát triển vượt bậc của công nghệ những năm gần đây bạn thật sự có thể bật,tắt đèn khi đang nằm hay điều khiển tivi chỉ bằng giọng nói và chúng còn được ápdụng vào vô vàn ngành nghề khác nhau như trong công nghiệp với những cánh tayrobot, giao thông với những chiếc xe thông minh, bảo mật với những chiếc cameraghi hình 24/7- đặc điểm chung của chúng là đều phải gửi tín hiệu để yêu cầu vànhận tín hiệu để thực hiện và phần lớn những tín hiệu này được gửi bằng Internet

Do đó số lượng thiết bị kết nối với Internet đã tăng lên đáng kể, lượng lớn dữliệu như thế cần lưu trữ và xử lý ở các trung tâm dữ liệu bằng công nghệ điện toánđám mây, nhưng điều này cũng gây ra nhiều thiếu sót như :

Thời gian: vì phải gửi dữ liệu đến các trung tâm xử lý và qua nhiều thiết bị trunggian nên khối lượng truyền đi sẽ tăng lên rất nhiều, hiệu suất truyền dữ liệu giảm,dẫn đến băng thông lớn và độ trễ trong việc truyền dữ liệu Trong một số trườnghợp yêu cầu phải được phản hồi trong thời gian thực việc sử dụng điện toán đámmây chưa thể đáp ứng được nhu cầu của doanh nghiệp

Tiêu thị năng lượng: Số lượng thiết bị thông minh tiếp tục tăng và mức điên thụđiện năng ở các trung tâm dữ liệu cũng tăng lên đáng kể

Do đó để đáp ứng được các yếu tố như thời gian hay tiết kiệm điện năng trongthời đại số lượng dữ liệu ngày càng tăng thì Điện toán biên – Edge Computing đã rađời Điện Toán Biên cung cấp các dịch vụ các thiết bị đầu cuối đồng như lưu trữ và

xử lý thông tin ở rìa mạng, cho phép nó gần hơn với các thiết bị thông minh từ đócũng cải thiện tốc độ, giảm áp lực băng thông đồng thời cũng giúp giảm chi phí khigiờ đây không còn phải đầu tư vào các trung tâm dữ liệu Do đó mà Điện toán biên

đã nổi lên như một xu hướng và được áp dụng vào rất nhiều lĩnh vực mà yêu cầucần phải có sự phản hồi trong thời gian thực như là giao thông, y tế Với sự phổ biến

của các thiết bị IoT thì các mô hình Điện toán biên là rất cần thiết và đã trở thànhchủ đề nghiên cứu phổ biến

Điện toán biên về bản chất là một mô hình công nghệ thiết kế được xây dựngnhằm tối ưu hóa hệ thống điện toán đám mây bằng cách cung cấp các dịch vụ như

xử lý, tính toán dữ liệu theo thời gian thực tại vùng “biên” Thay vì phải truyền dữ

Marketing 75% (4)

7

Trắcnghiệm ĐTTC Tài liệu

-Nghiệp vụ

Ngân Hàn… 100% (1)

25

Trading HUB 3Xác suất

thống kê 96% (28)

36

liệu tới các trung tâm dữ liệu ở xa thì dữ liệu có thể có thể được xử lý trực tiếp tạihoặc gần nơi thu nhập dữ liệu Nó mang lại ích về thời gian thực, giảm độ trễ phảnhồi, tối ưu hóa băng thông, bảo mật và quyền riêng tử.

2 MÔ HÌNH

Thiết bị (Devices): Là các “biên”, đề cập đến các điểm cuối hoặc thiết bị tạo ra

dữ liệu hay các nguồn dữ liệu Chúng có thể bao gồm các thiết bị IoT, điện thoạithông minh, máy tính xách tay hoặc các cảm biến như là cảm biến điện áp, nhiệt

độ, camera Các biên này thu thập dữ liệu từ môi trường xung quanh

Nút (Nodes): Nút biên hay còn gọi là máy chủ biên là các thiết bị trung gian nằm

ở rìa mạng Các nút này chịu trách nhiệm xử lý và phân tích dữ liệu cục bộ, gầnnguồn dữ liệu Chúng có sức mạnh tính toán, khả năng lưu trữ và xử lý các dữliệu cục bộ, thường chạy các phần mềm hoặc ứng dụng dành riêng cho các biên.Các nút biên giúp giảm độ trễ, mức sử dụng băng thông và cho phép đưa ra quyếtđịnh theo thời gian thực nhanh hơn

File giáo trình bản pdf HSK 2

Giáo trìnhchủ nghĩ… 100% (11)

8

Trung tâm dữ liệu (Data centers): Trong khi các nút biên thực hiện xử lý dữ

liệu cục bộ, thì các trung tâm dữ liệu cũng đóng một vai trò trong mô hình Điệntoán biên Trung tâm dữ liệu là cơ sở tập trung chứa các máy chủ, hệ thống lưutrữ và cơ sở hạ tầng mạng Nó có sức mạnh tính toán, khả năng lưu trữ đáng kể

và chịu trách nhiệm xử lý xử lý dữ liệu quy mô lớn, phân tích nâng cao và lưu trữlâu dài

3 ĐẶC TÍNH

3.1 Xử lý tại chỗ

Là đặc tính chính của Điện toán biên Nó cho phép xử lý dữ liệu và tính toánđơn giản ngay tại chỗ gần với nguồn dữ liệu thay vì truyền dữ liệu về trung tâm dữliệu từ xa giúp giảm khối lượng dữ liệu hơn là việc truyền đến các trung tâm dữliệu, giúp cho giảm áp lực băng thông và giảm độ trễ trong việc truyền dữ liệu từcác thiết bị biên đến các nút để có thể xử lý

Xử lý tại chỗ cho phép khả năng ra quyết định theo thời gian thực bằng cách

xử lý các dữ liệu cục bộ, các thiết bị và máy chủ biên có thể phân tích dữ liệu, tạo rathông tin chi tiết và phản hồi ngay lập tức mà không cần dựa vào trung tâm dữ liệu

từ xa Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng nhạy cảm với thời gian đòihỏi độ trễ thấp và thời gian phản hồi nhanh Việc xử lí tại chỗ cũng giúp cho phépcác thiết bị biên hoạt động ngay cả khi bị ngắt kết nối khỏi mạng Điều này thuậnlợi trong các tình huống khi kết nối mạng không ổn định hoặc không liên tục.3.2 Hỗ trợ di chuyển

Điện toán biên cũng hỗ trợ tính di động để giao tiếp trực tiếp với thiết bị diđộng Nó cho phép các thiết bị di động, chẳng hạn như điện thoại thông minh, máytính bảng hoặc thiết bị IoT, kết nối và ngắt kết nối linh hoạt khỏi các nút biên trongkhi vẫn duy trì quyền truy cập liên tục vào các tài nguyên và dịch vụ của Điện toánbiên

3.4 Bảo mật và quyền riêng tử

Vì dữ liệu được xử lý và lưu trữ tại các thiết bị biên và nút biên, bảo mật dữliệu là yếu tố quan trọng Các biện pháp bảo mật như mã hóa dữ liệu, xác thực và ủyquyền, kiểm soát truy cập, và quản lý khóa phải được áp dụng để đảm bảo rằng dữliệu không bị truy cập, sửa đổi hoặc xóa trái phép Để bảo vệ quyền riêng tư, cần cóchính sách bảo mật rõ ràng và quy trình quản lý để đảm bảo tuân thủ các quy địnhbảo mật và quyền riêng tư

3.5 Tính không đồng nhất của dữ liệu

Đề cập đến sự đa dạng của dữ liệu và biến đổi phần cứng, phần mềm của cácthiết bị và hệ thống trong mạng Điện toán biên Tính không đồng nhất của Điệntoán biên phát sinh từ một số yếu tố: Các thiết bị Điện toán biên tạo ra và xử lý dữliệu trong các định dạng khác nhau dẫn đến sự đa dạng về định dạng dữ liệu Điệntoán biên bao gồm nhiều loại thiết bị, bao gồm cảm biến, điện thoại thông minh, cácthiết bị IoT,… Các thiết bị này có thể khác nhau đáng kể về khả năng tính toán,dung lượng bộ nhớ, Đồng thời các thiết bị có thể sử dụng các mạng khác nhau nhưWi-Fi, 5G Mỗi mạng có các đặc điểm, phạm vi, băng thông và độ trễ riêng, dẫn đếncác tùy chọn kết nối đa dạng trong mạng Điện toán biên

Quản lý tính không đồng nhất trong Điện toán biên là rất quan trọng để đảmbảo khả năng tương tác, khả năng mở rộng và sử dụng tài nguyên hiệu quả Nó liên

quan đến việc giải quyết các thách thức như khám phá thiết bị, quản lý cấu hình,bảo mật, tích hợp dữ liệu và khả năng di chuyển của ứng dụng

CHƯƠNG 2: TIỀM NĂNG CỦA ĐIỆN TOÁN BIÊN

Những bài báo từ các kênh báo truyền thống hay là trên các kênh truyền thông

về kinh doanh như FBNC Vietnam về Điện toán biên cũng đã thể hiện được sự chú

ý của doanh nghiệp đối với Điện toán biên Chi tiêu của doanh nghiệp và nhà cungcấp dịch vụ cho phần cứng, phần mềm và dịch vụ cho các giải pháp biên được dựbáo sẽ duy trì tốc độ tăng trưởng này đến năm 2026 khi chi tiêu sẽ đạt gần 317 tỷ đôla[ CITATION Mic23 \l 1033 ] Ba đám mây công cộng lớn hiện nay là AWS củaAmazon, Google Cloud Platform và Microsoft Azure, đều đang bắt đầu cung cấpcác khả năng tính toán vượt trội hơn, nhận ra giá trị của việc xử lý và phân tích dữliệu gần với nguồn hơn[CITATION Ngọ21 \l 1033 ]

Vào năm 2020, Schneider Electric đã công bố kết quả khảo sát của TechResearch Asia (TRA) về Điện toán biên thực hiện ở khu vực Châu Á – Thái BìnhDương Theo báo cáo, 72% người khảo sát đã ứng dụng Điện toán biên phản hồirằng họ đã ghi nhận lợi ích của giải pháp này, khoảng một nửa số người tham giaphỏng vấn thuộc ngành chăm sóc sức khỏe đã ứng dụng Điện toán biên Trongmảng tài chính, 63% các tổ chức trong lĩnh vực tài chính ở Châu Á – Thái BìnhDương đã sử dụng Điện toán biên và bày tỏ sự yêu thích của mình với giải phápnày[ CITATION Xuâ20 \l 1033 ]

Tất cả những bài báo lẫn báo cáo đã cho ta thấy được rằng Điện toán biên rấtđược các doanh nghiệp quan tâm và đã trở thành một xu hướng toàn cầu khi mà cácthiết bị IoT trở nên phổ biến và nhu cầu về việc đáp ứng phản hồi dữ liệu của cácthiết bị đang ngày càng cao làm cho tiềm năng của Điện toán biên vô cùng rộng mở

CHƯƠNG 3: ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐIỆN TOÁN

BIÊN

1 ƯU ĐIỂM

1.1 Tăng hiệu suất

Lưu trữ các ứng dụng và dữ liệu trên các nền tảng hoặc trung tâm lưu trữ tậptrung có thể tạo ra độ trễ khi người dùng cố gắng sử dụng chúng qua internet Quátrình yêu cầu dữ liệu từ các trung tâm dữ liệu này có thể bị chậm khi có sự cố kếtnối internet Điện toán biên giải quyết vấn đề này bằng cách giữ dữ liệu ở cạnh củathiết bị để truy cập dễ dàng hơn

Do đó, với Điện toán biên, các doanh nghiệp có thể tránh được các vấn đề ảnhhưởng đến tốc độ và kết nối, vì dữ liệu có thể được tìm nạp trên các điểm cuối thay

vì từ một trung tâm dữ liệu tập trung ở xa, sau đó quay trở lại các điểm cuối Giảmthời gian ứng dụng di chuyển để tìm nạp dữ liệu từ trung tâm dữ liệu giúp các ứngdụng được tối ưu hóa để có hiệu suất tốt hơn và trải nghiệm người dùng tốt hơn

1.2 Tăng cường bảo vệ quyền riêng tư và bảo mật dữ liệu

Bảo mật dữ liệu và bảo vệ quyền riêng tư là những ưu điểm của Điện toánbiên Quyền riêng tư có thể dễ dàng bị xâm phạm khi dữ liệu được lưu trữ trên các

máy chủ tập trung bị tấn công vì chúng chứa thông tin toàn diện hơn về con người,địa điểm và sự kiện Ngược lại, vì Điện toán biên tạo ra, xử lý và phân tích chỉ mộttập hợp dữ liệu cần thiết tại một thiết bị biên, các phần dữ liệu khác sẽ không bị ảnhhưởng trong trường hợp bị đột nhập vào hệ thống

1.3 Khả năng làm việc ngoại tuyến

Một trong những ưu điểm quan trọng của edge computing là khả năng làmviệc ngoại tuyến Điểm gần nguồn dữ liệu có thể tiếp tục hoạt động và xử lý dữ liệu

mà không cần kết nối mạng liên tục Điều này rất hữu ích trong các môi trường màkết nối mạng không ổn định hoặc không có sẵn, như trong các ứng dụng nôngnghiệp, khai thác mỏ, hoặc các vùng hẻo lánh

1.4 Ra quyết định theo thời gian thực

Điện toán biên cho phép đưa ra quyết định theo thời gian thực bằng cách xử lý

dữ liệu ở các thiết bị biên Điều này có giá trị đối với các ứng dụng nhạy cảm vớithời gian cần phải hành động ngay lập tức, chẳng hạn như xe tự hành, tự động hóacông nghiệp hoặc giám sát cơ sở hạ tầng quan trọng Bằng cách giảm độ trễ liênquan đến việc truyền dữ liệu đến máy chủ từ xa, Điện toán biên cho phép thời gianphản hồi nhanh hơn và khả năng ra quyết định nhanh hơn

2 NHƯỢC ĐIỂM

2.1 Sức mạnh xử lý và lưu trữ hạn chế

Các thiết bị biên thường có sức mạnh xử lý, bộ nhớ và dung lượng lưu trữ hạnchế so với các trung tâm dữ liệu tập trung hoặc máy chủ đám mây Điều này có thểđặt ra những thách thức khi xử lý các tác vụ tính toán chuyên sâu hoặc yêu cầu xử

lý dữ liệu quy mô lớn Các thiết bị biên có thể gặp khó khăn khi xử lý các phân tíchphức tạp, thuật toán học máy hoặc các ứng dụng sử dụng nhiều bộ nhớ

2.2 Sự phức tạp của cơ sở hạ tầng phân tán

Việc triển khai và quản lý cơ sở hạ tầng phân tán trên nhiều thiết bị biên có thểphức tạp Nó đòi hỏi sự phối hợp, giám sát và duy trì mạng lưới phi tập trung, điềunày có thể là thách thức đối với các tổ chức có nguồn lực hoặc chuyên môn hạn chế

Việc đảm bảo hoạt động liền mạch và đồng bộ hóa của các thiết bị biên có thể cầnđầu tư thêm vào cơ sở hạ tầng và hệ thống quản lý.

2.3 Dữ liệu không nhất quán và khó đồng bộ hóa

Trong môi trường Điện toán biên phi tập trung, việc duy trì tính nhất quán vàđồng bộ hóa dữ liệu trên nhiều thiết bị có thể là một thách thức Vì dữ liệu được xử

lý và lưu trữ cục bộ nên việc đảm bảo rằng tất cả các thiết bị biên đều hoạt động vớithông tin chính xác và cập nhật nhất có thể yêu cầu các cơ chế đồng bộ hóa phứctạp Sự không nhất quán hoặc xung đột dữ liệu có thể phát sinh khi nhiều thiết bịbiên hoạt động độc lập và cập nhật dữ liệu vào các thời điểm khác nhau

2.4 Chi phí cơ sở hạ tầng ban đầu

Chi phí cơ sở hạ tầng và triển khai ban đầu: Việc triển khai cơ sở hạ tầng Điệntoán biên có thể đòi hỏi chi phí trả trước đáng kể Các tổ chức có thể cần đầu tư vàocác thiết bị biên, thiết bị mạng và thiết lập cơ sở hạ tầng Ngoài ra, việc triển khai vàquản lý các giải pháp Điện toán biên có thể yêu cầu chuyên môn và đào tạo chuyênmôn, điều này có thể làm tăng thêm chi phí triển khai tổng thể

Đánh giá những nhược điểm này cùng với những lợi ích là rất quan trọng khixác định tính phù hợp của Điện toán biên cho các trường hợp sử dụng cụ thể Các tổchức nên đánh giá cẩn thận các yêu cầu, nguồn lực và thách thức tiềm ẩn của mình

để đưa ra quyết định sáng suốt về việc áp dụng các công nghệ Điện toán biên

CHƯƠNG 4: THỰC TRẠNG CỦA ĐIỆN TOÁN BIÊN

1 LIÊN HỆ THỰC TẾ

1.1 Điện toán biên và 5G

Hiện nay, công nghệ 5G đang được phát triển để đáp ứng được số lượng thiết

bị IoT đang ngày càng gia tăng Tuy nhiên, khi hàng triệu thiết bị kết nối với mạngthì băng thông cần thiết để vận chuyển tất cả thông tin này lên đám mây nhanh