フォグ コンピューティング: 5 分以内で解説

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。

テクノロジー分野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テクノロジーが短期間に大規模な誇大広告を生み出しています。

たとえば、コンピューティング 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その例です。業界のクラウド運用において、新たなテクノロジーとしてフォグ コンピューティングがあります。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に架け橋を作成します。

高いセキュリティを確保しながら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扱っている場合は、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 ネットワークを使用します。

ビジネスまたは専門的な能力でフォグ コンピューティングを習得するための高品質のさらなる学習リソースとともに、フォグ コンピューティングを基礎レベルから学習するには、以下をお読みください。

フォグコンピューティングとは何ですか?

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プロセスの分散ネットワークであり、コンピューティング リソースは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考案し、データ処理速度を速くする必要があるマシンやアプリに近いクラウド 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 などのトップの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実行する必要がある産業分野で一般的な名前です。ここで説明するように、これにはいくつかの同義語があります。

• 霧のネットワーキング
• かぶり

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、処理速度を向上させるために、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追加の計算能力レイヤーを導入できます。

この計算レイヤーには、ストレージ、処理機能、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、データは、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直接送信されます。

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遠いと考えることができます。

エッジ コンピューティングが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 システムに何ら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はどのように機能しますか?

フォグ ネットワーキング フレームワークは、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の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どのように行われるかは次のとおりです。

• オートメーション コントローラーは、ネットワークに接続された 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。
• オートメーション 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、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) などの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るようになりました。
• フォグノードは、環境信号を分析することで、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、アーカイブの目的でデータを遠くのクラウド サーバーに保存します。

ここで、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理解してみましょう。

フォグ コンピューティング vs.エッジコンピューティング

エッジ ネットワークとフォグ ネットワークの主な違いは、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、計算能力と意思決定能力を IoT デバイスに組み込むことができます。たとえば、顔認識機能を備えたスマート セキュリティ カメラは、ローカル エリア ネットワーク (LAN) およびクラウド ストレージに接続されます。

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ー、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として考えられます。

反対に、フォグ コンピューティングでは、フォグ ノードまたはフォギング ハブを使用して、LAN 上にインテリジェンスまたはコンピューティング能力を配置します。ハブは、IoT デバイスとプロセスから現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ありますが、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 vs.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知ることが重要です。

クラウド コンピューティングは、あらゆる計算とストレージのニーズに対応する集中ハブを作成します。それはネットワークを非インテリジェントにしてしまいます。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 インテリジェンスは、クラウド コンピューティングとインターネット リソースの負荷を軽減します。

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存在する可能性があります。ただし、以下は標準のフォギング アーキテクチャに共通するコンポーネントです。

#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単なるエンドユーザー デバイスです。

#2. フォグデバイスまたはノード

これらは通常、フォグ サーバー、フォグ ゲートウェイ、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 ゲートウェイは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 により、フォグ ノードと IoT デバイスが停止せず、常に通信できるようになります。

#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、データをフィルタリング、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

これは負荷分散ユニットとして機能し、すべてのフォグ ノードの使用状況を監視します。

#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、転送中および保存中のデータ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のオペレーター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はなぜ、いつ必要になるのでしょうか?

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スケールアップできます。トラフィックやユーザーが増加すると、クラウド コンピューティングが機能しなくなる可能性があるため、クラウド コンピューティングに依存することはできませんでした。

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、大容量ストレージの優れた供給源です。ただし、超臨界レベルの精度と速度が必要なプロセスに関しては、クラウドや仮想化だけに依存することはできません。

IoT システムベースの工場やスマート シティで実質ゼロの遅延について語る場合、IoT 環境の規模に応じて 1 つ以上のフォグ 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るため、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。
• ネットワークに接続された 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見てみましょう。

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、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でご覧ください。

遅延を最小限に抑える

遅延がビジネスにとって非常に重要である場合、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時点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遅延を最小限に抑えることができます。

特に製造やエネルギーなど、一秒一秒が貴重な業界では、フォグ ネットワーキングにより、より迅速なアラートが提供され、時間のロスが少なくなります。

帯域幅の使用量の削減

フォグ コンピューティングでは、データ分析にデータをクラウド サーバーに移動する必要はありません。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。インターネットへの依存を減らすだけでなく、企業のコストも削減します。

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する必要がありません。

プライバシー

現在の世界ではデータ プライバシーが重要ですが、フォグ コンピューティングがそれを処理します。企業は一定レベルのプライバシーを適用する必要があるときはいつでも、フォグ ネットワーキングを使用できます。

IT チームがデバイスを注意深く監視およびサポートするため、すべてのミッションクリティカルなデータはローカルで分析されます。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るデータは、プライバシーの侵害から比較的安全です。

コストの削減

多くの場合、コストはあらゆる種類の組織にとって大きな懸念事項になります。霧化を選択すると、企業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では必要なネットワーク帯域幅が少なくなるため、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される必要があります。フォグ コンピューティングでは、企業が他の IT 環境に対して行っ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存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も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、このような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、リアルタイムのデータ分析にもアクセスできます。この機能を活用して、競合他社に先んじることができます。

製造会社や金融会社は、分析データを使用して即座に意思決定を行う必要があります。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

フォギングを基礎から上級まで学べる教科書形式の本をお探しですか? CRC Press のフォグ コンピューティングに関するこの本を Amazon で試してみてください。

このハードカバー本の注目すべき特徴は次のとおりです。

• フォグ コンピューティングの概要と基本
• 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現実世界への応用

#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カンファレンスは最近開催されました。 IT業界の新たなトピックをターゲットにしました。

このコンピューティング カンファレンスの概要本は、ハードカバー版とペーパーバック版が Amazon 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 年にはアクティブな IoT および IIoT デバイスが 86 億台ありました。その数は 2023 年には 151 億 4 千万台に増加しました。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、2030 年までに世界中で約 294 億 2 千万台のアクティブな IoT デバイスが出現すると予想されています。

家庭、スマートシティ自治体、業界にあるこれらの膨大な数の IoT デバイスは、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、ペタバイト単位のインターネット帯域幅を必要とします。

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習して習得すると、ビジネス チャンスや高収入の専門職の地位を開拓できます。

次に、初心者向けのモノのインターネット (IoT) 学習リソースを確認してください。