一部の産業およびビジネス プロセスは非常に重要であるため、クラウド コンピューティングに依存すると、システム全体の生産性と効率が低下します。 ここで、フォグ コンピューティングが役に立ちます。
テクノロジー空間は急速に変化しており、新しい IT テクノロジーが市場を支配しています。 Gartner Hype Cycle 2022 によると、現在、多くのコンピューティングおよびストレージ関連のテクノロジが、短期間で大規模な誇大宣伝を生み出しています。
たとえば、計算ストレージ、産業用クラウド プラットフォーム、サイバーセキュリティ メッシュ アーキテクチャなどがあります。 インダストリー クラウドの運用において、新しいテクノロジーはフォグ コンピューティングです。 超高速のエッジ コンピューティングと中速のクラウド コンピューティングの間の橋渡しをします。
高度なセキュリティで迅速に実行する必要がある超重要なタスクをビジネスで行う場合は、エッジ コンピューティングを選択します。 しかし、エッジ コンピューティング ハードウェアが、マシンがオンサイトで生成する大量のデータを処理できない場合はどうなるでしょうか? フォグ ネットワーキングを使用します。
読み進めて、フォグ コンピューティングを基礎レベルから学び、ビジネスまたは専門的な立場でフォグ コンピューティングを習得するための高品質の学習リソースを学習してください。
フォグコンピューティングとは?
フォグ コンピューティングは、コンピューティング インフラストラクチャまたはデータ処理のプロセスの分散型ネットワークであり、デバイスまたはデータ ソースと中央データ センターまたはサードパーティのクラウド コンピューティング インフラストラクチャの間にコンピューティング リソースが配置されます。
シスコは 2012 年にフォグ コンピューティングという用語を思いつき、データ処理速度を速くする必要があるマシンやアプリの近くにとどまるクラウド コンピューティングの代替手段を定義しました。そうしないと、プロセスが遅くなったり失敗したりする可能性があります。
2015 年後半、Intel、Microsoft、Dell Technologies、ARM Holdings、Cisco Systems などのトップ ハードウェアおよびソフトウェア開発者は、フォグ コンピューティングの成長を促進するために OpenFog コンソーシアムを設立しました。
現在、フォグ コンピューティングは、クラウド ネットワークのエッジで高速データ処理を行う必要がある産業ニッチで一般的な名前です。 ここに記載されているように、いくつかの同義語があります。
- フォグ ネットワーキング
- 曇り
フォグ ネットワーキングは、エッジ コンピューティングとクラウド コンピューティングの間の架け橋です。 帯域幅のコストを節約し、処理速度を上げるために、IoT 対応の製造プロセス、ホーム オートメーション、セキュリティ システムなどでは、フォギングと呼ばれる計算能力の追加レイヤーを展開できます。
この計算レイヤーには、ストレージ、処理機能、および分析アプリが含まれます。 事前に構成された一連の命令に応じて、運用環境からデータを収集する IoT デバイスまたはセンサーに近いフォグ コンピューティング インフラストラクチャにデータが直接送られます。
エッジ コンピューティング システムを保管するのと同じ場所です。 したがって、エッジ コンピューティングとフォグ コンピューティングは互いに近く、クラウド コンピューティングははるかに離れていると考えることができます。
エッジ コンピューティングでデータを処理できない場合、収集されたデータはフォグ ネットワーキング システムに送られます。 データを処理し、IoT システムにいくつかの決定を指示します。 その後、処理されたデータはアーカイブ目的でクラウドに保存されます。
フォグ コンピューティングのしくみ
フォグ ネットワーキング フレームワークは、その産業用途に応じて、さまざまなハードウェア コンポーネントとソフトウェア機能で構成されます。
多くの場合、オンサイトのインテリジェント マシンやデータ ソースからデータを収集するコンピューティング ゲートウェイが含まれます。 また、フォグ ネットワークは、ネットワーク内のデジタル資産を接続するスイッチやルーターなど、さまざまな収集エンドポイントからデータを受け入れることができます。
フォグ コンピューティング システムの動作原理は、主に、IoT 環境内の IoT またはセンサー デバイスとの間でデータを転送することを意味します。 フォギング中にデータ転送が行われる方法は次のとおりです。
- オートメーション コントローラーは、ネットワーク化された IoT デバイス、センサー、その他のインテリジェント マシンからの読み取り信号を監視します。
- 自動化コントローラーは、プログラムされたアプリまたはアルゴリズムを実行し、それが IoT 機器を自動化します。
- この事前構成されたプログラムは、標準の OPC Foundation サーバーを使用して、フォグ ネットワーキング パイプライン内の次のデバイスにデータを転送します。 OPC Foundation は、Object Linking and Embedding for Process Control (OLEPC) または Open Platform Communications (OPC) としても知られています。
- プログラムは他のゲートウェイも使用できます。
- マシンは、このデータを、HTTPS や MQTT (MQ Telemetry Transport) など、さまざまなインターネット通信標準が理解できるデータ プロトコルに変換します。
- 現在、インターネットまたはイントラネット ネットワークは、変換されたデータを分析のためにクラウドのエッジにある 1 つ以上のフォグ ノードに簡単に送信できます。
- フォグ ノードは、環境信号を分析することにより、接続された IoT デバイスに何をすべきかを即座に指示します。
- その後、フォグ ノードは、監査、分析、およびアーカイブの目的で、離れたクラウド サーバーにデータを保存します。
それでは、フォグ コンピューティングとエッジ コンピューティングの簡単な違いを見てみましょう。
フォグコンピューティング対。 エッジコンピューティング
エッジ ネットワーキングとフォグ ネットワーキングの主な違いは、コンピューティング パワーの場所です。
エッジ コンピューティングでは、IoT デバイスに計算能力と意思決定能力を組み込むことができます。 たとえば、ローカル エリア ネットワーク (LAN) やクラウド ストレージに接続されている、顔認識対応のスマート セキュリティ カメラです。
場合によっては、エッジ コンピューティング ハブに接続された、アクチュエータ、温度センサー、流体センサー、モーション センサーなどの複数の小型 IoT デバイスも、エッジ コンピューティング ネットワークのアーキテクチャになる可能性があります。
反対に、フォグ コンピューティングは、フォグ ノードまたはフォギング ハブを使用して、インテリジェンスまたは計算能力を LAN に配置します。 ハブは、IoT デバイスとプロセスから実世界の信号を収集し、接続されたインテリジェント マシンに何をすべきかを指示します。 フォグ ノードは、詳細な分析のために中央のクラウド サーバーにデータを送信する役割も担いますが、これはリアルタイムの意思決定には重要ではありません。
ただし、一部の IoT 専門家は、フォギングはシスコのエッジ コンピューティングの標準にすぎないと考えています。
フォグコンピューティング対。 クラウドコンピューティング
フォグ コンピューティングとクラウド コンピューティングは非常に似ていると思われるかもしれませんが、フォグ コンピューティングとクラウド コンピューティングの違いを理解することが重要です。
クラウド コンピューティングは、すべての計算およびストレージのニーズに対応する集中型ハブを作成します。 それはネットワークを非インテリジェントにします。 逆に; フォグ ネットワーキングは、クラウドにも接続されているネットワークのエッジにインテリジェンスをもたらします。
このようなエッジ インテリジェンスにより、クラウド コンピューティングとインターネット リソースの負荷が軽減されます。
フォグ コンピューティングのコンポーネント
IoT 企業が異なれば、フォグ ネットワーキング システムをセットアップする方法も異なります。 したがって、フォグ ネットワーキング エコシステムには複数のアーキテクチャがあります。 ただし、標準のフォギング アーキテクチャの共通コンポーネントは次のとおりです。
＃1。 仮想ノードと物理ノード
これらは、携帯電話、生産ラインのさまざまなセンサー、スマート スピーカー、スマート ライトなど、データを生成して命令を実行するエンド ユーザー デバイスです。
＃2。 フォグ デバイスまたはノード
これらは一般に、フォグ サーバー、フォグ ゲートウェイ、およびフォグ デバイスです。 フォグ デバイスはデータを保存し、フォグ ゲートウェイは複数のフォグ デバイスからのデータを分析します。 最後に、フォグ ゲートウェイがデータのルーティングと再ルーティングを処理します。
＃3。 監視サービス
これらの API は、フォグ ノードと IoT デバイスが停止せず、常に通信していることを保証します。
＃4。 データ処理プログラム
これらのプログラムはフォグ サーバー上で実行され、データをフィルター処理、処理、クレンジング、再構築し、最終的にクラウドに保存します。
＃5。 リソース管理システム
ロード バランシング ユニットとして機能し、すべてのフォグ ノードの使用率を監視します。
＃6。 セキュリティ アプリとツール
安全なフォグ コンピューティングを確保するには、転送中および保管中のデータの暗号化が常に必要です。 これらのコンポーネントは、デジタル データの堅牢な暗号化を保証します。
＃7。 GUI、ソフトウェア、アプリ
これらは、人間のユーザーまたはプラント オペレータがシステム全体を制御するために使用するアプリとツールです。
フォグ コンピューティングが必要な理由と時期
フォグ コンピューティングにより、IoT ベースの企業は業務を拡大できます。 クラウド コンピューティングに頼ることはできませんでした。トラフィックやユーザーの増加が見られると、クラウド コンピューティングは機能しなくなる可能性があるからです。
クラウド コンピューティングは、低コストの計算能力、プログラミング プラットフォーム、および大容量ストレージの優れたソースです。 ただし、超臨界レベルの精度と速度が要求されるプロセスに関しては、クラウドや仮想化だけに頼ることはできません。
IoT システム ベースの工場またはスマート シティで実質的にゼロ レイテンシについて話す場合、IoT 環境の規模に応じて、1 つまたは複数のフォグ ネットワーキング システムをセットアップする必要があります。
フォギングを実装するその他の注目すべき理由は次のとおりです。
- IoT システムが収集するデータが多すぎて、このすべてのデータは必要ありません。 したがって、フォギングはデータのフィルタリングに役立ちます。
- ネットワーク化された IIoT 機器は、異常を検出してから 1 ミリ秒以内に反応する必要があります。 このような速度は、エッジ コンピューティングまたはフォグ コンピューティングでのみ実現できます。
次に、フォグ コンピューティングの利点を調べてみましょう。
フォグ コンピューティングの利点
スマート シティ、ホーム、および産業オートメーションにおけるフォグ ネットワーキングの可能性を以下に示します。
待ち時間を最小限に抑える
ビジネスにとってレイテンシが重要な場合、フォグ コンピューティングは理想的な選択肢です。 データソースに近いポイントでデータ分析を実行します。 したがって、企業は他のテクノロジーと比較して最小のレイテンシーを期待できます。
特に、製造やエネルギーなど、1 秒 1 秒が貴重な業界では、フォグ ネットワーキングはより迅速なアラートを提供し、無駄な時間を削減できます。
帯域幅の使用が少ない
フォグ コンピューティングでは、データ分析にクラウド サーバーへのデータの移動は含まれません。 したがって、大量のネットワーク帯域幅は必要ありません。 これにより、インターネットへの依存度が低下するだけでなく、企業のコストも削減されます。
接続されたデバイスは分析用のデータを生成し続けますが、タスクは最も近いポイントで実行されます。 その結果、ほとんどのデータは転送を必要としません。
プライバシー
現在の世界ではデータのプライバシーが重要ですが、フォグ コンピューティングはそれを処理します。 企業が特定のレベルのプライバシーを適用する必要がある場合はいつでも、フォグ ネットワーキングを使用できます。
ミッション クリティカルなデータはすべてローカルで分析され、IT チームがデバイスを注意深く監視およびサポートします。 より高度な分析が必要なデータ サブセットのみがクラウド サーバーに送信されます。
このため、フォグ コンピューティングによって処理されたデータは、プライバシーの侵害者から比較的安全です。
コスト削減
コストは、多くの場合、あらゆる種類の組織にとって大きな懸念事項です。 フォギングを選択すると、会社の全体的なコストが削減されます。 このタイプのコンピューティングは必要なネットワーク帯域幅が少ないため、運用コストが大幅に削減されます。
最大限のセキュリティ
IoT によって生成されるすべてのデータは、不正アクセスやサイバー犯罪者から保護する必要があります。 フォグ コンピューティングでは、企業が IT 環境の他の部分に対して使用しているのと同じ制御とポリシーを使用して、フォグ ノードを監視および保護できます。 その結果、データは転送中も保管中も安全に保たれます。
信頼性の向上
ほとんどの場合、IoT デバイスは困難な環境条件で機能する必要があります。 フォグ ネットワーキングは、クラウドへのデータ送信の必要性を減らしながら、これらの過酷な条件下でもデータの信頼性を向上させることができます。
リアルタイム分析
フォグ コンピューティングを使用する企業は、リアルタイムでデータ分析にアクセスすることもできます。 この機能を利用して、競合他社の一歩先を行くことができます。
製造業や金融会社は、分析データを使用して即座に意思決定を下す必要があります。 リアルタイム データの高速転送により、フォギングの恩恵を受けることができます。
学習リソース
＃1。 フォグ コンピューティング: 概念、フレームワーク、およびアプリケーション
初級レベルから上級レベルまでのフォギングを学べる教科書スタイルの本をお探しですか? Amazon の CRC Press によるフォグ コンピューティングに関する本を試してみてください。
以下は、このハードカバー本の注目すべき機能です。
- フォグ コンピューティングの概要と基礎
- フォグ コンピューティング アーキテクチャ
- IoTにおけるフォグコンピューティングの評価
- フォグ コンピューティングにおける機械学習
- フォグ コンピューティングにおける情報セキュリティ
- フォグ コンピューティング シミュレーション アプリとツール
- フォグ コンピューティングのさまざまな実世界への応用
＃2。 フォグ コンピューティングとモノのインターネット
フォグ コンピューティングとモノのインターネットに関するこの会議は、最近開催されました。 それは、IT 業界の新たなトピックを対象としていました。
このコンピューティング カンファレンスの要約本は、Amazon でハードカバーとペーパーバックのバージョンで入手できます。
まとめ
モノのインターネットと産業用モノのインターネットは急速に成長しています。 Statista によると、2019 年には 86 億のアクティブな IoT および IIoT デバイスがありました。その数は 2023 年には 151.4 億に増加しました。同じ統計分析会社による慎重に調査された予測によると、世界では 2030 年までに約 294.2 億のアクティブな IoT デバイスが見られるでしょう。
これらの膨大な数の IoT デバイスが家庭、スマート シティの地方自治体、および産業に存在し、クラウド コンピューティング インフラストラクチャでの作業を計画している場合、数ペタバイトのインターネット帯域幅が必要になります。
言うまでもなく、一部の重要な IoT プロセスは、クラウドに固執すると処理速度が向上しません。 フォグ コンピューティングは、クラウドとエッジの間の合理的なソリューションであり、フォグ コンピューティングを学び、習得すると、ビジネス チャンスや高給の専門職を探すことができます。
